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Sistema Theremino

Theremino è un sistema Open Source, per la didattica e le applicazioni scientifiche, che permette di interfacciare facilmente il PC con il mondo esterno. Sono disponibili molti esempi, dai più semplici (accendere un led), fino a complesse applicazioni scientifiche (spettrometria gamma). Si possono misurare, con economici sensori, ogni tipo di grandezza fisica, dalla temperatura alle radiazioni, dai campi magnetici ai composti chimici. E si possono pilotare servocomandi, motori, led e lampade, forni, elettro-valvole, relè, controlli di processo, robot etc.

A differenza dei sistemi similari (ad esempio Arduino), il sistema funziona appena acceso e non richiede programmazione del firmware.

Theremino System Devices

Questo sito descrive i moduli del sistema Theremino, ed è anche un utile catalogo di sensori e attuatori, un ausilio didattico e un raccoglitore per le migliori idee e tecnologie di Input Output per PC.

Questo sito contiene molti argomenti, per individuare le pagine si consiglia di utilizzare la casella “Search” che si trova in alto a sinistra. Poi “CTRL-F” nelle singole pagine.

Scopo e filosofia del sistema Theremino sono la didattica e la collaborazione, il fine non è vendere, ma imparare a progettare. I collaboratori si occupano solo di ricerca e contribuiscono collettivamente al miglioramento del sistema. I risultati sono condivisi e si vuole che restino liberi, come specificato in questa pagina


Theremino è simile (o compatibile) con Arduino?

No, sono due sistemi profondamente diversi.

Arduino è un “Single board micro-controller” che deve essere programmato, di volta in volta, con un firmware ad hoc. Se, ad esempio, si vuole leggere una temperatura, allora si programma il firmware per farlo, se le temperature sono due, si modifica e riprogramma il firmware, per leggerne due.
Theremino è un “dispositivo di ingresso-uscita”, come un mouse o una stampante. Collegando i moduli componibili, funziona immediatamente, senza riprogrammare ogni volta il firmware.

Arduino comunica via USB, ma la trasforma in seriale virtuale a 9600 baud, aumentabili fino a 38 Kilo baud, oltre i quali si rischiano errori di comunicazione. (e fino a 115 Kbaud con tecniche di programmazione più difficili)
Theremino comunica via USB nativa, a velocità fissa di 12 Mega baud.

È quindi consigliabile usare Arduino quando si vuole una piastra che fa tutto da sola, senza PC.
Si consiglia invece Theremino quando si vuole usare il PC, come “testa” pensante e si deve comunicare velocemente con l’hardware. Ad esempio si possono acquisire 48 canali, 500 volte al secondo, mentre si fa il log e anche la visualizzazione. (vedi logger dei geofoni)


Cosa rende possibile il funzionamento “NO CODE”

Funzionamento tipo PLC (programmable logic controller)
Dato che la “testa” è il PC il termine tecnico più adeguato è “Soft PLC”.
La applicazione HAL (Hardware Abstraction Layer) rinfresca tutti gli ingressi e le uscite a intervalli regolari (normalmente 500 volte al secondo) e normalizza i dati, semplificando la comunicazione con l’hardware.

Raggruppamento dei trasduttori in macro-categorie
Out Digitale
Out PWM
Out Servo
In Digitale
In ADC – tensione
In Cap – capacità elettrica
In Res – resistenza elettrica
In Contatori e frequenzimetri
In Periodimetri
In Ultrasuoni
In CapSensorsHQ – rilevazione capacitiva a grande distanza

Organizzazione gerarchica e modulare
Software modules ….. High level applications. The head of the system.
Master modules …….. Hardware modules connected to the USB.
Slave modules ……….. Hardware modules connected via DPM, single wire, serial line.
Slots …………………….. Communications between all the theremino modules.
Pins ……………………… In/Out physical connections.
Adapters ………………. Bridges from special sensor to the Theremino standard pins.
Output transducers .. Servomotors, sounds, video, light dimming, on/off controls etc..
Input transducers ….. Sensors for light, position, temperature, voltage, current, capacitance etc..

Comunicazione tra i moduli, attraverso gli Slot
Gli Slot (interprocess communication) sono la base del sistema Theremino e lo differenziano da tutti i sistemi similari. Con gli Slot non solo i moduli hardware ma anche le applicazioni possono comunicare tra loro.

Software e firmare configurabili e espandibili in Open Source
Le applicazioni, disponibili in open source, coprono tutte le più comuni operazioni, dal multimedia, alle misurazioni da laboratorio. Nuove applicazioni possono essere sviluppate a partire dal codice Open Source di quelle esistenti, come nuovi mattoni, per ampliare le possibilità del sistema.

Modularità hardware e software
Anche le applicazioni possono essere aggiunte come moduli, più applicazioni possono essere configurate per comunicare tra loro, e collaborare, senza riprogrammarle.


Caratteristiche principali

La modularità del software è un concetto nuovo. Nessun sistema, fino ad ora, ha mai usato la comunicazione e la modularità come il sistema Theremino.

Nel sistema Theremino ogni applicazione si occupa solo delle sue funzioni specifiche e più applicazioni collaborano per ottenere il risultato desiderato. Questo permette di costruire sistemi complessi con mattoni semplici.

Con Theremino non è necessario essere programmatori esperti per realizzare le  proprie idee. Anche gli artisti, i chimici, i musicisti, i geologi, i climatologi e gli studenti, possono costruire quel che gli serve, unendo i moduli hardware e software preesistenti.

I “Pin” del sistema sono configurabili singolarmente, con un gran numero di funzioni pre-programmate che coprono ogni esigenza di Input-Output.

Si possono collegare sensori e assegnare nuove funzioni ai pin di In-Out anche durante il funzionamento. Si possono aggiungere moduli e rifare la configurazione in pochi secondi. I moduli vengono riconosciuti automaticamente e comunicano tra loro attraverso una veloce linea seriale single-wire. Ogni linea supporta fino a 200 moduli e ogni modulo una decina di Pin. Il numero totale di InOut è praticamente illimitato, ed essi possono comunicare tra loro o con altri applicativi via HAL (Hardware Abstraction Layer) e Slots (Interprocess Communication), fino a chilometri di distanza su linea seriale, a grandi distanze su cavi di rete e su WEB, e con ogni sistema operativo Windows, Unix, Linux, Mac OSX e Android.

La semplicità, le piccole dimensioni e il basso costo dei moduli non riducono le prestazioni, anzi è vero il contrario. La semplicità rende il sistema molto robusto e le prestazioni sono tali da poter rinfrescare tutti gli InOut contemporaneamente fino a 500 volte al secondo.


Ottenere i moduli del sistema

Il team del sistema Theremino si occupa solo di ricerca e non vende hardware. Il sistema è completamente “Freeware”, “Open Source”, “No Profit” e “DIY”, ma esistono produttori che possono fornire i moduli assemblati e collaudati a un ottimo prezzo. Difficilmente si potrebbe auto-costruirli spendendo meno. Un elenco dei produttori in questa pagina: www.theremino.com/contacts/producers


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