Applications


Installazioni artistiche

I primi componenti del sistema Theremino furono creati per seguire le richieste di opere artistiche e multimediali complesse, con il contributo del noto artista Ennio Bertrand  www.enniobertrand.com

Installazione “Soffio” di Ennio Bertrand

applications thr


applications fou

 

Le sculture contengono un microfono “electret” e un sensore di soffio. Il sistema Theremino controlla la comunicazione con i visitatori attraverso gli altoparlanti situati in basso.

 

 

 

 

Installazione “Ipogea” 
di Piero Gilardi

applications two

Artisti molto noti, come Piero Gilardi it.wikipedia.org/wiki/Piero_Gilardi - e Ennio Bertrand www.enniobertrand.com hanno contribuito per decenni con le loro idee e con le loro esigenze alla messa a punto di metodi innovativi facili da usare e affidabili. Per cui si può affermare, in sintesi, che il sistema Theremino è “fatto apposta” per le installazioni artistiche e multimediali.

I vantaggi in questo campo sono il basso costo, la versatilità e la modularità ma soprattutto la facilità con cui l’artista stesso può mettere insieme sistemi molto complessi, senza dover condividere la sua opera con programmatori e tecnici elettronici, con tutti i problemi che questo comporta.


Educazione e intrattenimento

Il sistema Theremino è stato progettato per ridurre il più possibile la complessità dell’hardware. Quindi è un sistema facile da capire e da spiegare, ideale in ambito educativo e hobbistico per la semplicità e per il basso costo dei componenti.

Esperimenti didattici, anche complessi, che richiedono misurazioni multiple di temperatura, di radiazioni e di tempi nell’ambito dei microsecondi, ma anche il pilotaggio di servomeccanismi, termostati, valvole idrauliche e di ogni altro genere di attuatore, possono essere assemblati facilmente e velocemente.

La modularità totale di tutti i componenti “hardware”, “firmware” e “software” supportata dalla astrazione dell’hardware e dalla comunicazione attraverso “Slot” (caselle della posta) permette una facile e veloce composizione, modifica e ricomposizione degli esperimenti.

Il sistema di intelligenza centrale per le reazioni semplici è già scritto e funziona immediatamente ma può essere integrato con le funzioni più complesse usando un linguaggio di programmazione ad alto livello. Questo permette di insegnare non solo l’aspetto meccanicistico ma anche gli aspetti sistemistici del controllo dei processi fisici.

I classici e costosissimi strumenti da laboratorio non possono creare molto interesse nei “nativi digitali” abituati ormai alla informatizzazione spinta di ogni oggetto di uso comune.


Interfacce con il pubblico per mostre e musei

La possibilità di comporre con poca spesa tastiere capacitive su misura, impermeabili e colorate, rende facile creare totem e installazioni esclusive per comunicare con il pubblico in modo nuovo e attraente.

applications fiv

Fare tasti di tipo CapTouch è facilissimo, ogni tasto è una piastrina di materiale conduttivo collegata ad un “Pin” del sistema Theremino con un filo elettrico. Le piastrine sono normalmente di dimensioni adatte ad essere toccate con un dito ma possono anche essere molto piccole, molto grandi e di qualunque forma come, ad esempio, i tasti di un pianoforte o i petali di un fiore. Si possono anche comporre facilmente controlli che agiscono su due assi, come un mouse, e cursori di tipo “slider” di ogni forma e dimensione.
 


Grandi oggetti sensibili al pubblico con la tecnologia “CapSensorHQ”

Con i sensori “CapSensorHQ” ogni oggetto, grande o piccolo, può essere reso sensibile fino alla distanza di molti metri e può catturare l’attenzione del pubblico in modo inatteso e sorprendente per poi comunicare con esso per mezzo di suoni, voci, luci e immagini e con tutte le possibilità di un sistema Theremino.

applications six

La sensibilità dei sensori “CapSensorHQ” è unica e nessuna tecnologia similare fornisce caratteristiche paragonabili.  I sensori “CapSensorHQ” sono disponibili solo sul sistema Theremino.


Apparecchiature di misura

Le grandezze misurabili con i pin standard di Input-Output sono:

  • Tensioni da 0 a 3.3 volt con risoluzione di 50 micro volt
  • Tensioni da 0 a 10 volt con risoluzione di 200 micro volt (con adattatore di misura)
  • Tensioni da 0 a 100 volt con risoluzione di 2 milli volt (con adattatore di misura)
  • Tensioni da 0 a 10000 volt con risoluzione di 200 milli volt (con adattatore di misura)
  • Correnti da 0 a 10 mA con risoluzione di 200 nano ampere (con adattatore di misura)
  • Correnti da 0 a 1 A con risoluzione di 20 micro ampere (con adattatore di misura)
  • Correnti alternate da 0 a 16 A con risoluzione di 200 micro ampere (con trasformatore di misura)
  • Resistenze da zero a 50 Kohm con risoluzione di 1 ohm
  • Variazioni di capacità molto piccole nell’ordine del millesimo di picofarad
  • Periodo e frequenza di segnali ripetitivi fino a 100KHz con media precisione (+/- 1% da 0 a 50C)
  • Conteggio e frequenza di eventi fino 50 Mega Hertz con grande precisione (+/- 0.001%)
  • Temperatura, luminosità, pressione e campo magnetico.
  • Radiazioni Alfa, Beta e Gamma da 0.01 uS/h fino a 10000 uS/h
  • Ogni altra grandezza fisica per la quale sia disponibile un sensore.

Tensioni, correnti, resistenze e capacità vengono misurate rispetto al polo GND. Per misure differenziali, flottanti opto-isolate e per misure di precisione si devono usare gli appositi Slave illustrati nel file “Theremino – Strumenti di misura”.

Precisione, risoluzione e rumore delle misure con i pin standard di Input-Output: 

  • Risoluzione:    da 14 a 16 bit (a seconda della velocità di risposta scelta)
  • Rumore:          meno dello 0.01 % del fondo scala
  • Precisione:      +/- 1% del fondo scala o meglio a seconda del sensore e della taratura
  • Ripetizione:    tutte le misure sotto controllo ripetute fino a 500 volte al secondo

Queste caratteristiche sono ottimizzate per le applicazioni di controllo, dove sono più importanti le velocità di risposta e di ripetizione, il basso rumore e la precisione relativa piuttosto che la precisione assoluta delle misure.

Misure di precisione

Le precedenti caratteristiche valgono solo per i normali “Pin” di Input-Output. Se queste non bastano si devono usare tipi di “Slave” specifici per le misure di precisione con i quali è possibile misurare ogni grandezza fisica con qualunque precisione realizzabile dalla tecnologia attuale.

Stiamo sviluppando uno “slave” che consentirà di misurare la temperatura di due o quattro sensori pt100 al platino con risoluzione e precisione di un centesimo di grado centigrado.

Altri “Slaves” potranno essere sviluppati dagli utenti i quali saranno facilitati in questo dalla modularità del sistema Theremino e dalla possibilità di comunicare i dati in modo digitale che permette di effettuare misure con la massima precisione possibile senza poi limitarla o degradarla a causa dei collegamenti.


Banchi di misura

Qui valgono le stesse considerazioni della pagina precedente sulle “Apparecchiature di misura”. Un “Banco di misura” non è solo una somma di strumenti, alimentatori e fili ma è anche la capacità di coordinazione degli stessi e una capacità matematica e logica per unire il tutto. In questo il sistema Theremino è ideale, facile da usare e poco costoso, le regole e le formule si scrivono in linguaggi di programmazione moderni, velocissimi e di grande potenza.


Apparecchiature di collaudo

Controllo di piccole linee di produzione
Controlli per la robotica

Per queste applicazioni il sistema Theremino è perfetto grazie a:

  • I tasti capacitivi su misura, grandi, impermeabili e colorati.
  • La funzioni di interruttore di prossimità native (senza utilizzare un sensore apposito)
  • La velocità di risposta (rinfresco di tutti i dispositivi fino a 500 volte al secondo)
  • La facilità di coordinamento con linguaggi ad alto livello facili da usare e molto potenti.
  • La modularità che permette di aggiungere o togliere sensori e attuatori in breve tempo
  • La astrazione dall’hardware che permette una comunicazione omogenea tra tutti i componenti
  • La possibilità di far comunicare programmi scritti in ogni linguaggio (C++, CSharp, VbNet ecc..) con il firmware ma anche tra di loro in tempi dell’ordine dei microsecondi.
  • La possibilità di isolare otticamente la linea di trasmissione permette di operare affidabilmente in ambienti industriali difficili anche in presenza di disturbi elettrici di notevole ampiezza.

Scrivere programmi di controllo è facile grazie alla astrazione dei dati ed alla comunicazione tra programmi. Si può usare il linguaggio di programmazione preferito per comunicare con il sistema Theremino. Anche programmi preesistenti possono essere modificati per la comunicazione con gli “Slot” del sistema Theremino.

applications sev
Particolare di un programma di controllo processo.


Regolazione della temperatura

Controllo di processi chimici
Produzione di sostanze chimiche
Analisi particolarmente difficili

Non è possibile controllare una raffineria intera ma piccoli processi chimici per la didattica e anche per la produzione possono essere controllati molto bene dal sistema Theremino.

Queste applicazioni sono avvantaggiate dal basso costo dei componenti, dalla modularità e dalla possibilità di misurare ogni genere di grandezza fisica in modo uniforme per mezzo della astrazione dell’hardware.

Nel caso di analisi difficili dove i passi da seguire sono molti e dove è necessario rispettare temperature di reazione e tempi precisi è utile disporre di un vero linguaggio di programmazione che permetta calcoli matematici ed algoritmi complessi, funzioni di allarme per l’operatore ed anche una interfaccia grafica adeguata.

applications eig

Il processo chimico è come una ricetta, durante la sperimentazione è utile poterlo modificare in ogni momento cambiando i parametri e le temporizzazioni, o aggiungendo e togliendo sensori in modo facile e modulare.


Gadgets per PC

Passare dalla idea alla realizzazione di un gadget USB richiede un lungo tempo di progettazione e una profonda conoscenza del protocollo USB.

Invece delegando le operazioni delicate ai componenti del sistema Theremino diventa possibile realizzare una nuova idea in poche ore e presentarla immediatamente agli investitori e al mercato.

applications nin


Sottosistema generico di ingresso uscita

Tutti i PC, Notebook, Netbook, Tablet, Smartphones e simili hanno qualche metodo per far uscire e entrare i dati, si va dalla antica “Parallela” alla ancora più antica “RS232” (detta anche “seriale”) alle vecchiotte “Firewire” e “Bluetooth” fino alle più recenti “USB“, “WiFi” e “ZigBee

Stranamente, in 30 anni di innovazioni e miglioramenti è stato fatto di tutto e anche di più lato software ma quasi nulla lato interfacce per facilitare il collegamento di dispositivi semplici che, ad esempio, accendono una luce o misurano la temperatura della stanza.

In questi ultimi anni l’USB ha reso più facile il collegamento di dispositivi e gadget vari, ma ogni sensore o attuatore, anche il più semplice come un pulsante, necessita lo sviluppo di un hardware apposito, sviluppo che non può essere fatto dall’utente e che richiede esperienza, tempo, attrezzature e collaudi.

applications ten

Così siamo arrivati all’assurdo che oggi un utente può muovere, via web, un telescopio che si trova dall’altro lato del mondo con il suo normale PC, SENZA HARDWARE AGGIUNTIVO, ma non può collegare, ad esempio, un semplice pulsante.

Esistono molti adattatori e schede di ingresso uscita, uno dei più noti è il sistema Arduino ma sono sistemi che devono essere programmati per ogni diversa applicazione e che richiedono sempre la scrittura di un programma sul PC per ricevere e utilizzare i dati.

Il sistema Theremino invece è modulare, pre-programmato, auto-configurante e facile da usare, ed è così flessibile e poco costoso che potrebbe diventare il sistema standard del futuro (!), disponibile su tutti i computer, per connettere facilmente non solo i pulsanti ma ogni genere di sensore e di attuatore semplice.


Applicazioni non adatte

Il sistema Theremino è studiato per essere un sottosistema di ingresso uscita per PC. Se viene usato per le applicazioni corrette è facile da installare e da usare, affidabile e poco costoso. Ma esistono applicazioni “sconsigliate”, per le quali avremmo dovuto fare scelte diverse durante la progettazione. Il seguente elenco fornisce un’idea del tipo di applicazioni inadatte e dei motivi per cui le sconsigliamo.

Domotica
La linea dati del sistema Theremino è fatta per collegare i dispositivi in catena, si esce dal primo e si entra nel secondo e così via fino all’ultimo dispositivo. Non è possibile fare collegamenti “a stella” o “in parallelo” per cui la linea di trasmissione deve andare fino ad ogni punto che si deve servire e poi tornare indietro, raddoppiando così la lunghezza dei collegamenti.

In un sistema domotico ogni presa elettrica, ogni punto luce. ogni elettrodomestico e sensore, ogni punto di controllo della sicurezza dovrebbe essere raggiunto dalla linea di trasmissione la quale poi dovrebbe tornare indietro fino alla base della stanza prima di dirigersi verso il prossimo punto. Un calcolo approssimativo per una abitazione con tre stanze, cucina, bagno, corridoio, salotto, garage e soffitta porta a centinaia di metri di lunghezza della linea di trasmissione. Una villa a due piani con seminterrato, soffitta, garage, prato, apri-cancello e citofono potrebbe facilmente richiedere migliaia di metri di collegamenti.

Il sistema Theremino è in grado di comunicare su linee di molti chilometri, ma si dovrebbe ridurre la velocità di trasmissione, e si dovrebbero isolare le linee dai fili che portano il 220 volt usando canaline separate e fili schermati costosi e difficili da connettere. In caso di fulmini molto vicini il solo accoppiamento induttivo tra linee molto lunghe può generare correnti così elevate da distruggere qualunque apparecchio elettronico, anche quelli fatti apposta per la domotica. Per ridurre i rischi si dovrebbero quindi far entrare TUTTI i fili, anche quelli telefonici, TV e satellite, in un solo punto della abitazione e installare in quel punto scaricatori adeguati, tutti facenti capo ad un unico ed efficiente collegamento di terra.

Per minimizzare le correnti indotte dai fulmini, e il costo dei collegamenti, un sistema domotico di buona progettazione dovrebbe comunicare in modo wireless con tutti i dispositivi periferici i quali dovrebbero anche essere in grado di svolgere autonomamente la propria funzione in caso di difetti al computer centrale o di mancanza di comunicazione.

Comunque un vero “smanettone”, sfruttando al massimo le possibilità del sistema Theremino, potrebbe rifare tutto l’impianto elettrico della casa, aggiungere più “Masters” su più linee USB separate, schermare i cavi di collegamento e coprire tutte le centinaia di utenze desiderate. Ma dovrebbe anche usare il giusto adattatore per ogni utenza, ad esempio un regolatore di luce, isolato otticamente, per le lampade alogene da usare con un canale Pwm, oppure un relè statico, sempre opto-isolato, con una uscita DigOut per accendere lo scaldabagno e anche progettare da se alcuni dispositivi.

Il nostro “smanettone” dovrebbe anche scegliere un PC di controllo, da tenere sempre acceso, probabilmente un eeeBox che consuma poco, e poi dovrebbe organizzare un sistema software di controllo per tutta la casa composto da molte centinaia di regole. Alla fine il nostro amico, per quanto sia bravo ed abbia studiato un impianto perfetto, dovrà convivere con il costante pericolo che tutta la casa si spenga al primo fulmine o al primo aggiornamento del sistema operativo.

Controllo delle utenze elettriche per fabbriche, locali pubblici, pensioni e alberghi
Valgono le stesse considerazioni fatte per la domotica ma, a causa del maggiore numero di stanze e delle dimensioni molto maggiori, queste applicazioni sono impossibili anche in teoria perché superano il massimo numero di dispositivi collegabili.

Impianti antifurto e di controllo accessi per alberghi, organizzazioni e laboratori
Valgono le stesse considerazioni fatte in precedenza per domotica, locali pubblici e alberghi ma si aggiungono anche necessità di sicurezza che impongono protocolli criptati e sistemi ridondanti. Inoltre un sistema antifurto di buona progettazione dovrebbe disporre di collegamenti wireless per tutti i dispositivi periferici e ridurre il loro consumo a zero quando non sono in condizione di allarme in modo da far durare le batterie per almeno cinque o dieci anni.

Anche i contenitori richiederebbero una progettazione specifica in modo da facilitare l’installazione dei sensori in posizione adeguata e la dissimulazione degli stessi. Queste caratteristiche non sono state sviluppate nel sistema Theremino che sarebbe un antifurto di scarsa qualità, difficile da installare e da gestire e in definitiva anche troppo costoso.

Controlli per barche e navi da crociera
Qui valgono le stesse considerazioni fatte in precedenza per domotica, locali pubblici e alberghi ma si aggiungono anche i possibili danni provocati dalla salsedine. I componenti del sistema Theremino non sono progettati per funzionare in ambiente umido e corrosivo, non dispongono di contenitori stagni e di connettori adeguati.

Applicazioni in ambienti ostili
Qui valgono le stesse considerazioni fatte in precedenza per  i possibili danni provocati dalla salsedine, ma anche dai composti corrosivi volatili, dai disturbi elettrici indotti da macchinari elettrici di alta potenza e dai fulmini.

I componenti del sistema Theremino sono progettati per funzionare con temperature da -10 a +50 gradi centigradi, in presenza di umidità inferiore al 90% e non condensante.

Altre applicazioni non adatte
Non è possibile elencare tutte le applicazioni inadatte, speriamo che questo elenco di cose da non fare sia sufficiente per evitare che a qualcuno venga in mente di informatizzare un grande ospedale, controllare gli apparecchi per la anestesia e magari anche guidare i robot chirurgici.


Applicazioni Speciali

Il sistema Theremino è stato sviluppato con il preciso intento di velocizzare e di facilitare al massimo l’input output dei dati e la comunicazione tra moduli e tra programmi. Esistono però alcune applicazioni con esigenze diverse che richiedono di riprogettare alcune parti del sistema.

 

Prendiamo ad esempio un lettore di carte di credito e un’applicazione che trasferisce dati sensibili come passwords, codici delle carte di credito e dati dei clienti.

 

 

Questo esempio potrebbe avere le seguenti esigenze:

1) Non è necessario comunicare dati numerici 500 volte al secondo come nelle applicazioni standard di InputOutput. Per questo tipo di dati è sufficiente una comunicazione al secondo ma, in compenso, potrebbe essere una buona idea codificarli con un codice criptato e trasmetterli tre volte per evitare qualunque possibilità di errore.

2) Non è necessario che tutte le applicazioni presenti sul PC possano comunicare tra loro in modo facile con dati in comune, che i dati siano standardizzati e che tutti i altri programmi possano leggerli, capirli facilmente e modificarli in pochi microsecondi. Ma, anzi, è  importante proprio il contrario, solo la applicazione collegata al lettore deve poter comunicare i dati, le altre applicazioni in esecuzione sul PC non devono poterli leggere, capire e modificare.

Siamo disponibili per consulenze e progettazioni ad hoc.

Per le applicazioni speciali alcune parti del sistema Theremino dovranno essere eliminate, altre potranno essere mantenute così come sono ma collegate tra loro in modo diverso, altre dovranno essere progettate da zero.

Grazie alla modularità del sistema Theremino siamo in grado di scomporre i vari blocchi e ricomporli in breve tempo in modo da ottenere le giuste caratteristiche per ogni applicazione speciale.

Scriveteci e, sempre che sia tecnicamente possibile, cercheremo di risolvere nel modo più adeguato ogni esigenza.


Per quanto attiene le APPLICAZIONI Artistiche o Tecniche
Ennio è disponibile a fornire Consulenze per progetti custom

Ennio BERTRAND  -    artistic@theremino.com

 


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. Per un elenco dei produttori leggere questa pagina: www.theremino.com/contacts/producers


Donazioni
 

Il codice sorgente dei nostri programmi non contiene note sul copyright, nomi degli autori e link al nostro sito, per cui potete farne ogni uso, senza limitazioni di alcun genere. Non chiediamo di specificare la fonte originale o il nostro sito ma se sarete contenti del nostro software ricordatevi di noi e fate conoscere questo sito ai vostri amici. Eventuali donazioni, anche piccole, sono molto gradite e possono aiutarci a mantenere il software “free” ed a produrne sempre di nuovo.

Comments are closed.