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Visita Guidata - Tecnologia portatile |
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1.
Sistema per l'acquisizione dei dati
Con la
definizione "tecnologia RTL portatile" intendiamo qui sistemi di
acquisizione dati in tempo reale compatti e portatili che possono
essere usati con calcolatrici grafiche o personal computers. Questi
sistemi poco costosi, versatili e molto diffusi offrono la possibilita'
di far eseguire in modo rapido ed efficiente semplici esperimenti a
molti studenti in parallelo, che lavorano controllando l'apparato
in modo individuale (o condividendolo in piccoli gruppi), ma consentono
anche all'insegnante di condurre efficaci dimostrazioni dalla cattedra.
L'accesso immediato agli strumenti matematici per l'elaborazione dei
dati permette infine agli studenti di compiere analisi anche
sofisticate dei risultati delle misurazioni come naturale completamento
dell'esperimento condotto.
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Elementi del
sistema:
- sensore
- per interagire con l'ambiente.
- data-logger
(interfaccia) - per e memorizzare l'informazione.
- calcolatrice
grafica - per mostrare ed analizzare i dati raccolti.
- altro
hardware e software - per controllare
la raccolta, la trasmissione, la memorizzazione e l'analisi dei dati.
I sensori
misurano le grandezze fisiche obbedendo ai comandi inviati dalla
calcolatrice tramite l'interfaccia. Le misure possono essere di
tensione, corrente,
suono, campo magnetico, luce, distanza, forza e tante altre. Il valore
misurato per ognuna di queste grandezze viene convertito
in un segnale di tensione che viene registrato nell'interfaccia e ivi
rielaborato se necessario (ad esempio possono venire calcolate
le derivate temporali) e poi trasmesso dall'interfaccia alla
calcolatrice
quando richiesto. nella calcolatrice sono permanentemente memorizzati
semplici programmi per il controllo dell'interfaccia che consentono
allo
studente di analizzare i dati raccolti e di tracciarne i grafici.
In tal modo lo studente apprende con facilita' le sequenze
caratteristiche utilizzate dai moderni sistemi digitali di acquisizione
dati (calibrazione, scelta dei parametri di campionamento, intervallo
di
misura) e i piu' comuni metodi di analisi numerica (interpolazione,
statistica, calcolo degli errori, rappresentazioni grafiche,...)
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2.
Procedura di acquisizione
- caricare nella calcolatrice
grafica il software per acquisizione , ed lanciarlo.
- scegliere i sensori e
connetterli alla interfaccia.
- scegliere i parametri per il
campionamento .
- raccogliere e memorizzare i
dati.
Prima di
iniziare l'esperimento si deve trasferire da un PC alla calcolatrice
grafica un programma per il controllo dell'interfaccia, usando il cavo
GraphLink ed il software TI-Connect (o GraphLink). L'analisi dei dati
puo' iniziare appena e' finita l'acquisizione, o puo' essere rimandata
ad un momento successivo. La procedura di acquisizione e' la stessa per
tutti gli esperimenti descritti in LEPLA .
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Calcolatrici grafiche TI.
Le calcolatrici grafiche utilizzate in LEPLA sono di due tipi:
- TI84 o TI84 Plus, TI-83 Plus o TI-83SE, TI-83.
- TI-89 o TI-89 Titanium, Voyager2000, TI-92plus.
I due tipi
hanno diversi Sistemi Operativi ed usano diversi software applicativi,
ma le loro prestazioni e modo di operare sono assai simili. Una
guida dettagliata per l'uso delle calcolatrici grafiche TI e' inclusa
in ogni modulo LEPLA.
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Altro
hardware.
Ci sono modi diversi di connettere la calcolatrice con il PC per la trasmissione dati:
- cavo GraphLink argento – tramite porta USB.
- cavo GraphLink grigio – tramite porta seriale (per PC e MAC).
- cavo GraphLink nero – tramite porta seriale (solo per PC).
- cavo USB diretto, solo per le nuove calcolatrici TI84.
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Interfacce (CBL, CBL2,
LabPro, CBR o CBR2).
L'interfaccia converte i segnali analogici in segnali digitali.
CBL, CBL2 e LabPro sono molto simili, ed intercambiabili nella maggior
parte dei casi. Differiscono in costo e prestazioni.
- CBL (Caculator Based
Laboratory) non piu'; commercializzato da Texas Instruments ma
assai diffuso in laboratori didattici. Ha risoluzione di 10 bit, 3
ingressi analogici, 1 porta sonic ,visore LCD , 1 In/Out Digitale, non
ha memoria FLASH.
- CBL2 sostituisce CBL1,
prodotto da Texas Instruments. Ha risoluzione di 10 bit, 3 ingressi
analogici, 1 porta sonic, 1 In/Out Digitale, memoria FLASH, non ha
visore LCD .
- LabPro prodotto da
Vernier Software. Ha risoluzione di 12 bit, 4 ingressi analogici, 2
porte sonic , 1 In/Out Digitale, memoria FLASH, non ha visore LCD .
- CBR2 sostituisce CBR (Calculator Based
Ranger) e' una interfaccia inclusa in uno speciale sensore di distanza
ad ultrasuoni.
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Sensori.
Tensione, corrente, suono, campo magnetico, posizione, velocita'
accelerazione, pressione, forza, luce , temperatura e molte altre
grandezze fisiche possono essere registrate usando gli appositi
sensori. Tutti i sensori sono pre-calibrati, ma possono essere
ricalibrati dall'utente attraverso una semplice taratura a due punti.
La maggior parte dei sensori usati negli esperimenti dei moduli LEPLA
sono sonde analogiche lineari .
Tutti i sensori prodotti da Vernier Software possono essere usati negli
esperimenti LEPLA, ma si possono usare molti altri sensori analogici
lineari (purche' venga fornita la calibrazione appropriata).
Alcuni sensori sono digitali, come il Sonar (sensore di distanza) e
vanno collegati all'ingresso digitale (porta SONIC) di
CBL/LabPro.
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Software per calcolatrici grafiche o per PC
Sono disponibili tre tipi di software per acquisizione:
- Singole applicazioni
dedicate ad un esperimento, scritte da utenti
(gratuitamente reperibili in Internet).
- Applicativi universali
(freeware): Vernier Physics, DataMate, Ranger, Science.
- Software commerciale:
LoggerPro (per interfaccia LabPro utilizzata con PC).
I pacchetti di
software di comunicazione per trasferire dati tra PC e calcolatrici TI
sono vari:
GraphLink, TI-Connect, TI-Interactive, Vernier Graphical
Analysis, LoggerPro.
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