IBeacon su Linux, IPhone ed Android

Grazie ad un amico che ha un IPhone ho provato ad usare IBeacon, la tecnologia portata avanti da Apple come anti-RFid, che e' fondamentalmente un sistema di posizionamento indoor (anche se poi puo' essere usato per altri scopi) e di prossimita'

Per prima cosa, per poter utilizzare questo sistema non avendo prodotti recenti Apple, ci si deve dotare un dongle Bluetooth LE (dove LE sta per Low Energy), altrimenti detto Bluetooth 4. In commercio non ne esistono ancora molti e sono ancora meno quelli compatibili con Linux.
La scelta e' caduta su un dongle dotato di chip Broadcom BCM20702 (il costo e' di una quindicina di euro, piu' caro dei normali dongle BT a causa del supporto alle specifiche 4.0)

Questo il log su Linux su come viene riconosciuto il device

-----------------------------------------------------------
Dec  5 08:01:52 debian-T61 kernel: [ 1296.024095] usb 5-2: new full-speed USB device number 3 using uhci_hcd
Dec  5 08:01:52 debian-T61 kernel: [ 1296.194138] usb 5-2: New USB device found, idVendor=0a5c, idProduct=21e8
Dec  5 08:01:52 debian-T61 kernel: [ 1296.194144] usb 5-2: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=3
Dec  5 08:01:52 debian-T61 kernel: [ 1296.194148] usb 5-2: Product: BCM20702A0
Dec  5 08:01:52 debian-T61 kernel: [ 1296.194151] usb 5-2: Manufacturer: Broadcom Corp
Dec  5 08:01:52 debian-T61 kernel: [ 1296.194155] usb 5-2: SerialNumber: 000272C5DC40
Dec  5 08:01:52 debian-T61 mtp-probe: checking bus 5, device 3: "/sys/devices/pci0000:00/0000:00:1d.0/usb5/5-2"
Dec  5 08:01:52 debian-T61 mtp-probe: bus: 5, device: 3 was not an MTP device
-----------------------------------------------------------

Per rendere operativo questo dongle c'e' da fare una piccola modifica
copiando i valori di IdVendor e IdProduct mostrati dal log si deve lanciare il seguente comando

modprobe btusb 

echo "0a5c 21e8" >> /sys/bus/usb/drivers/btusb/new_id
Per poter usare Bluetooth 4 si devono avere le librerie piu' recenti. E' quindi necessario aggiornare il proprio sistema compilando diretttamente da sorgente

apt-get install libusb-dev libdbus-1-dev libglib2.0-dev libudev-dev libical-dev libreadline-dev
wget www.kernel.org/pub/linux/bluetooth/bluez-5.8.tar.xz
unxz bluez-5.11.tar.xz

entrare nella directory 

./configure --disable-systemd
make 

make install

a questo punto le librerie sono installate e si puo' iniziare ad attivare l'IBeacon (ripreso da qui) 

hcitool -i hci0 cmd 0x08 0x0008 1e 02 01 1a 1a ff 4c 00 02 15 e2 c5 6d b5 df fb 48 d2 b0 60 d0 f5 a7 10 96 e0 00 00 00 00 c5 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

dove UUID e' UUID E2C56DB5-DFFB-48D2-B060-D0F5A71096E0 ovviamente da cambiare tra i vari dispositivi

hciconfig hci0 leadv 0

Impiegando un IPhone 5 IOs7 e l'applicazione LightBlue si puo' osservare i beacon nelle immediate vicinanze del telefono (in questo caso sono presenti due...il secondo e' il dongle attaccato alla Linux Box)

Per essere onesti durante le prove ogni tanto il segnale del Beacon spariva dal cellulare ed era necessario riconfigurarlo su Linux

Impressioni di uso
Il sistema puo' essere interessante ma e' un po' limitato.
Di fatto l'IBeacon non trasporta informazioni al di la' di quella del proprio UUID e la stringa del device.
Non si possono mandare messagi di Push e non si possono gestire eventi su dispositivi mobili.
Per fare in modo che il device mobile interagisca con l'IBeacon e' necessario scrivere una propria applicazione che, per esempio, quando il segnale del beacon e' sufficientemente prossimo (ovvero l'utente e' vicino al beacon) genera un evento come mostrare le informazioni di cio' a cui siamo prossimi (per esempio un quadro in un museo od le caratteristiche di un prodotto in una vetrina)

Fluttuazione dei valori ADC su Arduino 2009

Dopo aver effettuato le misure della cella di carico con un multimetro (vedi questo post) quest'ultimo e' stato sostituito da una Arduino con lettura diretta sulla porta analogica su A0

Nel corso delle misure per la calibrazione della cella di carico e' stato osservato che, anche se i dati del multimetro indicavano una tensione costante, le misure effettuate la lettura di una porta analogica di una Arduino 2009 erano fluttuanti

Nel grafico sottostante si puo' vedere il comportamento di una misura reale di tensione costante (nei limiti dei millivolt) derivante dalla cella di carico

come si osserva le misure oscillano attorno al valore medio di 82 unita' con picchi di +/- 6 unita'

Considerando tutta la curva di taratura si evidenzia che

Curva di taratura cella di carico amplificata INA125p con Arduino

Curva di taratura cella di carico amplificata INA125p con multimetro

Come si vede chiaramente leggere i dati con Arduino degrada in modo sensibile il coefficiente di correlazione (anche se poi per gli scopi previsti non e' cosi' importante)

Dalla scheda tecnica del ATMega328 si ricava che l'errore sull'ADC e' +/- 2.5 unita' sulla lettura.
Da dove viene il rimanente errore??

Leggendo su Internet le fonti di errore possono essere:
1) fluttuazioni sull'alimentazione del circuito: suggerimento consigliato mettere un condensatore tra VCC e GND (gia' fatto nel circuito quindi questo fattore e' da non considerarsi

2) fluttuazione sull'alimentazione dell'Arduino mediante USB: questo sito indica un errore sull'alimentazione pari al 3-5% con alimentazione dell'Arduino via USB. Visto che il riferimento per l'ACD e' data dall'alimentazione e' chiaro quanto possa essere influente questo aspetto.

Per verificare questo aspetto ho costruito molto semplice basato su  un potenziometro usando la stessa scheda impiegata per calibrare la cella di carico

La tensione misurata sul cavo giallo era di 907 mV
Le misure sono state effettuate alimentando l'Arduino sempre via USB una volta connettendo l'alimentatore del portatile ed una volta usando la sola batteria del portatile

Da questa prova si vede chiaramente che l'alimentazione via USB della scheda puo' influire sulle misure ma non in modo cosi' netto come nella prova con la cella di carico (non si vede una chiara periodicita' dei dati e la differenza picco-picco delle misure e' compresa in una unita' e non in 12 come nel caso della cella di carico)

Una possibilita' di valutare e' una interferenza esterna: le misure con il potenziometro sono state fatte a casa mentre le misure con la cella di carico sono state effettuate ad Arcetri presso il laboratorio di geotecnica. Quando facevo il laboratorio di misure elettromagnetiche a Fisica (sempre ad Arcetri) si notavano delle interferenze a causa del ponte radio della vicina stazione di polizia...e' comunque da studiare meglio e verificare

Instrumentation Amplifier (AD623) per Arduino e cella di carico

Per confronto con il precedente post e' stato provato ad usare un Instrumentation Amplifier differente ovvero l'AD623

Le differenze sono relative ad un minor numero di connessione ed all'uso di una resistenza Rg dell'ordine del KOhm (nel caso in esame il valore di Rg e' stato settato a 158 Ohm)

Nel dettaglio i collegamenti sono i seguente

Pin 1 : a potenzionemetro da 4.7 KOhm settato a 1 KOhm. Collegato a Pin 8
Pin 2 : Segnale ingresso negativo
Pin 3 : Segnale ingresso positivo
Pin 4 : GND
Pin 5 : GND
Pin 6 : Segnale uscita amplificato
Pin 7 : VCC
Pin 8 : vedi Pin 1

Ed ecco il circuito reale. Come nel caso precendete la foto e' stata fatta con il circuito e Arduino alimentate esternamente mediante i canali della breadboard. Il circuito realizzato con Fritzing e' da intendersi con l'Arduino alimentata via USB che a sua volta alimenta AD623

La curva di calibrazione della cella di carico e' sintetizzato nel grafico sotto riportato

I pesi sono variati da circa 250 gr a 21 Kg

la retta riporta una sensibilita' di 6gr/mV con una buona linearita'

Instrumentation Amplifier (INA125P) per Arduino e cella di carico

Partendo dalla sfortunata esperienza dell'uso di LM358 per amplificare il segnale della cella di carico e' stato ripensato e sostituito il componente di amplificazione utilizzando un integrato INA125P che fa parte della classe degli Instrumentation Amplifier (da Wikipedia si puo' vedere nel dettaglio come sono fatti all'interno questi componenti)

Piu' nel dettaglio

Pin 1 INA125P : VCC
Pin 2  INA125P : VCC
Pin 3  INA125P : GND
Pin 4  INA125P : collegato con con Pin 15
Pin 5  INA125P : GND
Pin6  INA125P : Segnale ingresso +
Pin7  INA125P : Segnale ingresso -
Pin8  INA125P : Collegato con una resistenza di 10 Ohm (potenziometro da 100 Ohm) a Pin 9
Pin9  INA125P : Vedi Pin 8
Pin10  INA125P : Collegato con Pin11
Pin11  INA125P : Segnale amplificato in uscita

ed ecco la foto del circuito su breadboard (c'e' una piccola differenza tra lo schema Fritzing e quello della foto: l'alimentazione nel primo caso e' presa da Arduino mentre nel secondo sia Arduino che il circuito sono alimentazioni esternamente tramite batteria a 9 V mediante breadboard....nella calibrazione sottostante e' la stata usata la prima configurazione)
Nel caso in esame il valore di Rg e' stato settato a 45 Ohm

Il tavolo di laboratorio. La cella di carico e' coperta dai pesi da geotecnica all'estrema destra

Ed alla fine la curva di calibrazione con plottati il peso contro i volt

La curva e' stata eseguita in entrambi i sensi (carico e scarico) ma dato che i dati erano identici e' stata riportata solo la fase di carico. Si osserva la netta linearita' della risposta e una ottima stabilita' delle misure

Di fatto il gradiente e' circa 1mV ogni 5gr

Calibrazione di Force Gauge con Arduino

Dopo aver completato il circuito di amplificazione visto in questo post ed in questo post  e' arrivato il momento di portarlo in laboratorio per la calibrazione e per verificare che la risposta del sensore alle sollecitazioni fosse corretta

La prova e' stata del tutto insoddisfacente ed il sistema di lettura ha mostrato molti difetti.
E' stato quindi necessario rimettere tutto a posto e verificare dove fosse l'errore.

Per semplicita', prima di prendere in mano il saldatore ho voluto effettuare una simulazione con LTSpice, un software open per la modellizzazione di circuiti elettrici

Il primo passo e' stato cercare il modello di LM358 (il vero modello e non l'operazionale teorico) che si puo' scaricare presso questo link (LTSPiceOpAmp3.zip)
Si copia i file nelle rispettivi directory di LTSpice (vedi pdf allegato nello zip)
Si seleziona quindi il componente Opamps, opamp3
Dopo aver posizionato il componente sullo schema si fa clic destro sul triangolo e si aprono le proprieta'
Doppio Clic su UA741 e si seleziona LM358

Costruito il circuito con le resistenze previste ed e' stata lanciata una simulazione con una tensione variabile da -0.7mV a 0.8mV (il range tipico della cella di carico)
Dal grafico sopra riportato (linea in blu) si vede chiaramente che la risposta del sensore e' del tutto non lineare. Anche dal punto di vista della simulazione il circuito con LM358 non e' adatto allo scopo previsto

Dove sono i limiti del circuito e dell'LM358 per l'uso previsto
Provando una simulazione con un segnale sinusoidale da 200 mV si ha qualche idea in piu'

1) l'integrato funziona in amplificazione soltanto per tensioni negative (studiando un po' di piu' gli operazionali avrei dovuto capirlo da solo ed e' questo il motivo per cui LM741 ha una alimentazione VCC+/VCC- e non VCC+/GND)
2) Forse la corrente da amplificare e' troppo bassa (anche con tensioni con tensioni sempre negative non si ha linearita'

in conclusione il futuro vedra' un paio di test passando da un amplificatore operazionale a quelli che si chiamano "instrumentation  amplifier" con l'uso di un INA126p ed un AD623

Fotodiodo TEMT6000 su Arduino

Questo progettino e' vecchio di 4 anni ed e' relativo ad una attivita' durante il dottorato di ricerca. Lo pubblico adesso perche' ho ritrovato le immagini originali

Si tratta di un semplice misuratore di intensita' di luce mediante un fotodiodo TEMT6000. Il collegamento e' semplicemente a tre cavi (alimentazione + 1 collegamento dati verso la porta A0 dell'Arduino)

Attenzione : il componente deve saldato con attenzione. Come da scheda tecnica non puo' essere superata la temperatura di 200°C per piu' di 3 secondi

Come si puo' vedere e' stata utilizzata una Arduino Bluetooth perche' il sensore doveva essere privo di cavo di collegamento che interferissero durante la misura
----------------------------------------------------
int val; 

void setup() 
{ 
  Serial.begin(115200);          
} 

void loop() 
{ 
  val = analogRead(0);          
  Serial.println(val, DEC);       
  delay(1000);           
} 

Android JellyBean su Samsung GT-5570i (Samsung Next Turbo)

Era da un po' di tempo che aspettavo la possibilita' di aggiornare Android nel mio Galaxy Next Turbo.
A differenza del suo fratello minore Galaxy Next, per lungo tempo non e' stato possibile fare una custom rom non derivante da quella stock a causa dei driver proprietari di alcuni componenti del telefono

Oggi ho trovato (forse con un po' di ritardo) la JellyPlus v.3 , una Rom che permette di installare Android 4.2.2 al posto dell'originale Gingerbread.
La procedure e' piuttosto semplice e lineare.
1) scaricare i file pop_plus_CWM, JellyPlus3_turbo e Gapps_for_Jellyplus_3
2) spengere il telefono ed avviarlo mediante la combinazione On, Vol + e Home
3) selezionare Apply Update/CWM
4) Wipe data/cache
5) Install zip from sd e selezionare JellyPlus3
6) Reboot

in seguito, dall'interno della CWM si puo' effettuare update per installare anche le applicazione Google

L'installazione e' molto lenta ...pazientare

Al termine si puo' vedere il nuovo Android
Le prime impressioni d'uso sono buone ed il sistema funziona meglio che con la stock.