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6-Analogico vs Digitale (Il Naso Elettronico) ​

Obiettivo: Costruire un sensore di gas funzionante, capire perché servono batterie esterne per i carichi pesanti e imparare a "tarare" uno strumento scientifico.

INTRODUZIONE TEORICA ​

Analogico e "Rumore di Fondo"

Spiega alla classe:

  1. Il Naso Elettronico: Oggi usiamo un sensore che si riscalda (come il filamento di un tostapane) per reagire al gas.

  2. Il Problema Energetico: Scaldare costa fatica! La Micro:bit da sola non ce la fa (è un cervello, non un muscolo). Se proviamo ad alimentarlo solo con la scheda, lei si spegne per protezione.

    • Soluzione: Useremo un "Power Bank" esterno (batterie) per i muscoli, e la Micro:bit userà solo un filo per "ascoltare".

  3. Il Problema dello Zero: L'aria pura non esiste. C'è sempre un po' di resistenza. Quindi il nostro sensore non segnerà mai "0" perfetto. Dovremo usare la matematica per "tararlo" (Calibrazione).

MONTAGGIO DEL CIRCUITO ​

1. I Componenti ​

Trascina sul tavolo di lavoro:

  • 1x Micro:bit.
  • 1x Breadboard (Mini).
  • 1x Sensore di Gas (Quello blu rotondo a 6 gambe).
  • 1x Resistenza (Imposta a 4.7 kΩ - Giallo/Viola/Rosso. Se troppo alta prova con 1kΩ).
  • 1x Batteria 1.5V (Trascinala e nelle opzioni imposta Conteggio: 3 batterie). Questo ci darà 4.5 Volt.

2. Il Cablaggio (Attenzione alla doppia alimentazione!) ​

Dobbiamo separare i circuiti: le Batterie alimentano la Breadboard, la Micro:bit si collega solo per "spiare".

Fase A: Alimentare la Breadboard (I Muscoli)

  1. Collega il filo Rosso (+) del pacco Batterie alla linea rossa (+) della Breadboard.
  2. Collega il filo Nero (-) del pacco Batterie alla linea blu (-) della Breadboard.
  • Ora la breadboard è "elettrificata" e potente.

Fase B: Collegare la Micro:bit (Il Cervello)

  1. IMPORTANTE: Collega il pin GND della Micro:bit alla linea blu (-) della Breadboard.

    • Questo serve per avere un "terreno comune" (Common Ground).

  2. NON collegare il pin 3V della Micro:bit. Lascialo vuoto.

Fase C: Il Sensore (Il Naso) Posiziona il sensore a cavallo del canale centrale.

  • I 3 Piedini SOPRA (H1, A1, A2): Collega tutti e tre i piedini superiori alla linea rossa (+) della breadboard.

    • Ora il sensore si sta scaldando con l'energia delle batterie.

  • I 3 Piedini SOTTO (B1, H2, B2):

    1. Collega il piedino Centrale (H2) alla linea blu (-).
    2. Collega il piedino Sinistro (B1) alla Resistenza da 4.7 kΩ. L'altra gamba della resistenza va alla linea blu (-).
    3. Collega un filo dal piedino Sinistro (B1) al Pin P1 della Micro:bit.

Schema Mentale:

Batterie -> Breadboard.

Sensore -> Breadboard.

Micro:bit -> Legge solo il piedino B1.

IL CODICE BASE (Senza Calibrazione) ​

Per ora leggiamo i valori grezzi per vedere "l'errore".

  1. Tieni solo "Per sempre".
  2. Crea variabile LivelloGas.
  3. Imposta [LivelloGas] su [leggi pin analogico P1].
  4. Traccia grafico a barre di [LivelloGas] fino a [1023].

Simulazione 1:

  • Avvia.
  • Nota che i LED della Micro:bit sono già un po' accesi (es. 1 o 2 righe) anche senza gas.
  • Avvicina la nuvola di gas. I LED salgono, ma forse non arrivano fino in cima.
  • Stop Simulazione.

LA CALIBRAZIONE (Teoria e Pratica) ​

📘 Teoria: Perché non leggo 0 e 1023? ​

Spiega alla lavagna/LIM:

  1. Perché non è 0? (Il Rumore di Fondo): Il sensore misura quanto l'elettricità passa nell'aria. Anche senza gas, l'aria non è un muro perfetto, un po' di elettricità passa sempre. Inoltre, il sensore caldo ha una sua resistenza interna.

    • Quel valore iniziale (es. 120) si chiama Baseline. Dobbiamo sottrarlo per partire da zero.

  2. Perché non è 1023? (La Saturazione): Per arrivare a 1023 (massimo voltaggio), il sensore dovrebbe diventare un super-conduttore perfetto (resistenza zero). Nessun materiale reale lo fa. Arriverà magari a 700 o 800.

    • Dobbiamo dire al codice che il nostro "nuovo massimo" è 750.

Per leggere il valore esatto puoi inserire nel codice mostra numero con all'interno la variabile livello-gas

🛠️ Pratica: Correggiamo il Codice ​

Diciamo alla Micro:bit: "Prendi il valore, togli 120 (così partiamo da zero) e disegna il grafico considerando che il massimo è 750, non 1023".

Modifica il blocco "Grafico a Barre":

  1. Guarda il valore minimo che avevi nella simulazione (es. 120).
  2. Guarda il valore massimo col gas (es. 750).
  3. Usa il blocco matematica col MENO (-).

Il codice finale sarà:

text
[PER SEMPRE]
   │
   ├── [Imposta 'LivelloGas' su (leggi pin analogico P1)]
   │
   └── [Traccia grafico a barre di (LivelloGas - 120) fino a (750)]

(Nota: I numeri 120 e 750 vanno cambiati in base a quello che vedono gli studenti nella loro simulazione).

Simulazione Finale:

  • Ora, senza gas, i LED sono completamente spenti.
  • Col gas al massimo, i LED sono tutti accesi fino all'ultima riga.
  • Missione Compiuta: Abbiamo calibrato lo strumento come veri ingegneri!