Schematics

“MasterDIL-V3″ (modulo master)
comunicazione tra il PC e il mondo esterno 

Questo modulo fornisce sei PIN generici di input-output e la comunicazione seriale con i moduli “Slave”, per ulteriori espansioni.

Per consigli sui collegamenti tra i sensori e i Pin, leggere questa pagina.

Questa terza versione del master raccoglie tutti i miglioramenti e le varianti che si sono dimostrate più funzionali. Dalla versione 3 in poi i connettori a vite sono stati sostituiti con i connettori per le prolunghe maschio-femmina. Questi connettori sono meno belli a vedersi ma di uso più comodo e affidabile. (I connettori a vite richiedevano un cacciavite molto piccolo, era necessario stringerli senza troppa forza per non rovinare la vite, ma se la forza era poca con il tempo si allentavano. Con i nuovi connettori, invece, le connessioni sono rapide e sicure)

Il circuito stampato dispone di sei “Pin” che possono essere usati direttamente per piccoli progetti, senza necessità di collegare moduli “Slaves” alla linea seriale CN3. Il connettore CN2-AUX permette di collegare dispositivi ausiliari, quali contatori, frequenzimetri e dispositivi I2C (*). Il connettore CN4-ICSP permette una comoda programmazione “In circuit” con programmatore di tipo PicKit3 o simili.

Con il nuovo firmware 3.0 (che pubblicheremo entro la fine del 2014) il numero di Pin aumenterà da 6 a 10. Saranno anche disponibili i nuovi tipi STEPPER e PWM_FAST. Vedere le note per il modulo Master e per i motori passo passo.

Il circuito è molto semplice e i componenti pochissimi, il quarzo QZ2 può essere omesso, serve solo per progetti stand-alone dove si richiede un consumo di pochi uA, per un funzionamento di molti anni senza ricaricare la batteria (ad esempio un Geiger-logger che deve stare sempre acceso)

ATTENZIONE: Il firmware 2.0 che abilita i nuovi sei pin e’ impostato per quarzi da 8MHz, chi ha un Master delle prime versioni, con quarzo a 4MHz, deve modificare, nel File “common.h”, la seguente linea:

da: #define CRYSTAL_4MHZ 0
 a: #define CRYSTAL_4MHZ 1

MPLAB e compilatore C30
Per caricare il progetto del firmware si deve installare MPLAB versione 8.xx:  MPLAB_V8.xx
Oppure si può usare MPLAB  X e poi importare il progetto:  MPLAB_X
DOPO aver installato MPLAB si deve installare il compilatore C30:  C30_Compiler
(La registrazione per scaricare il compilatore C30 non è impegnativa, Microchip non manda SPAM. Il compilatore C30 va installato in versione “lite”, manca solo qualche ottimizzazione, fa il codice leggermente più grande ma abbiamo molto posto e non importa)

Applicazione per programmare i PIC con PicKit2
Questa utility permette di programmare i PIC senza dover installare MPLAB. Basta avere il file HEX e un programmatore PicKit2. La versione che pubblichiamo è basata sulla versione 2.61 di Microchip, che nessuno più aggiorna da molti anni. Noi abbiamo corretto molti piccoli difetti e la abbiamo rinominata 3.0
http://www.theremino.com/files/PicKit2_V3.0.zip
http://www.theremino.com/files/Pickit2_V3.0_WithSources.zip (versione per programmatori)

Firmware aggiornato che abilita i sei pin di InOut (progetto completo)
Ecco il firmware (progetto MPLAB) nella versione 2.0 che permette di usare anche i pin del master. Comprende anche il file HEX per i programmatori PicKit2, PicKit3 o simili.
MasterFirmware_V2.0  (file zip da 500 KByte)

Firmware aggiornato che abilita i sei pin di InOut (solo file HEX)
Ecco il firmware in versione 2.0 che permette di usare anche i pin del master.
Il solo file HEX che si usa con i programmatori PicKit2, PicKit3 o simili.
MasterFirmware_V2.0_HEX  (file zip da 27 KByte)

Progetto del MasterDIL-V3
Questo è il progetto completo del PCB in formato Eagle, con schemi, piani di montaggio e immagini 3D.
MasterDIL-V3 (file zip da 1.5 MByte)

Progetto del master DIY
Questa è la vecchia versione di master DIY (per i nostalgici) si consiglia di non usarla ma di usare il nuovo MasterDIL-V3 che contiene molti miglioramenti. Comunque il firmware non cambia da una versione all’altra di PCB.
MasterDIL_DIY  (file zip da 1.5 MByte)

Datasheets in formato PDF
 MasterDIL-V3_Datasheet_ITA
 MasterDIL-V3_Datasheet_ENG
 MasterDIL-V3_Datasheet_JAP

Ulteriori informazioni
- Software: www.theremino.com/downloads/foundations
- Moduli hardware: www.theremino.com/hardware/devices
- Immagini e Video: www.theremino.com/video-and-images

   Documentazione editabile in formato ODT – Italiano, Inglese e Giapponese
Chi conosce bene queste lingue potrebbe aprire i file con Open Office, correggerli e inviarceli. Per le altre lingue potete prendere il file inglese e farlo tradurre da: www.onlinedoctranslator.com/translator.html che è ottimo, velocissimo e rispetta la formattazione.
Master_Documentation_ITA_ENG_JAP


“Servo” (modulo slave)
incremento del numero di pin di ingresso uscita 

Questo modulo fornisce 10 PIN di InOut standard. Si possono collegare più slave in cascata per aumentare ulteriormente il numero di InOut.

Per consigli sui collegamenti tra i sensori e i Pin, leggere questa pagina.

Questo modulo fornisce dieci Pin di ingresso uscita generici. Oltre ai servomotori si possono collegare sensori e attuatori di ogni tipo.

Firmware dello slave Servo (solo hex)
Il solo file HEX che si usa con i programmatori PicKit2, PicKit3 o simili.
SlaveServoFirmware_V1.0_HEX (file zip da 12 KByte)

Firmware dello slave Servo (progetto completo)
SlaveServoFirmware_V1.0_Complete  (file zip da 127 KByte)

Progetto dello slave Servo
Questo è il progetto completo del PCB in formato Eagle, con schemi, piani di montaggio e immagini 3D.
Slave_Servo_V3 (file zip da 3 MByte)

Datasheets in formato PDF
 Slave_Servo_Datasheet_ITA
 Slave_Servo_Datasheet_ENG
 Slave_Servo_Datasheet_JAP

Ulteriori informazioni
- Software: www.theremino.com/downloads/foundations
- Moduli hardware: www.theremino.com/hardware/devices
- Immagini e Video: www.theremino.com/video-and-images

   Documentazione editabile in formato ODT – Italiano, Inglese e Giapponese
Chi conosce bene queste lingue potrebbe aprire i file con Open Office, correggerli e inviarceli. Per le altre lingue potete prendere il file inglese e farlo tradurre da: www.onlinedoctranslator.com/translator.html che è ottimo, velocissimo e rispetta la formattazione.
SlaveServo_Documentation_ITA_ENG_JAP


“CapSensor” (modulo slave)
rivelazione della posizione di una mano a grande distanza 

Firmware e Progetto dei CapSensor
La costruzione, la taratura, il collaudo e i componenti dei CapSensor sono critici. Basta, ad esempio, che L1 non sia della marca giusta (TDK), per danneggiare notevolmente la stabilità in temperatura e il rumore di fondo. E le TDK si trovano solo da Mouser (20 euro di spedizione). Non sono effetti da trascurare, si passa da un raggio di azione di molti metri, a pochi centimetri. Vogliamo evitare delusioni agli auto-costruttori e evitare a noi, di dover aggiustare, via-mail, i moduli non funzionanti. Oltretutto, se si conta anche il tempo, per testare e tarare il firmware e tutti i problemi e le delusioni, costa molto meno comprarli che farli. Quindi consigliamo di non auto-costruire questi moduli.

Per evitare delusioni sarebbe meglio non pubblicare il firmware, ma dato che tutti i nostri progetti sono Open Source…

Pubblichiamo anche la nuova versione di firmware con il nuovo algoritmo a “Latenza dinamica”.

CapSensorHQ – Firmware versione 1
CapSensor_Firmware_V1

CapSensorHS –  Firmware versione 2 (con il nuovo algoritmo a latenza dinamica)
CapSensor_Firmware_V2 

Vantaggi dei CapSensorHS (Hi Speed) con firmware versione 2 a “Latenza dinamica”
  • Latenza incredibilmente bassa (fino a 0.8 mS) quando la mano è vicina e si muove velocemente.
  • Grande accuratezza per mezzo di una lunga integrazione (fino a 16 o 32 mS) quando la mano è lontana e si muove piano.
  • Il compromesso tra tempo di latenza e stabilità delle note (che è il grande limite di tutti i Theremin), viene migliorato di circa 20 volte.
  • Con il nuovo firmware, il valore istantaneo della latenza è visibile nella piccola finestra di parametri dell’HAL, sotto al grafico dell’oscilloscopio (usare la versione di HAL più recente).
  • Nella versione 2 abbiamo anche migliorato la gestione degli eventi di Interrupt e delle LowPriorityActivities. Abbiamo così eliminato piccoli saltellamenti, che si verificavano ad alcune particolari frequenze di oscillatore, e quando il valore grezzo era esattamente a 458751 (6FFFF).

Datasheets in formato PDF
 Slave_CapSensor_Datasheet_ITA
 Slave_CapSensor_Datasheet_ENG
 Slave_CapSensor_Datasheet_JAP

Ulteriori informazioni
- Software: www.theremino.com/downloads/foundations
- Moduli hardware: www.theremino.com/hardware/devices
- Immagini e Video: www.theremino.com/video-and-images

   Documentazione editabile in formato ODT – Italiano, Inglese e Giapponese
Chi conosce bene queste lingue potrebbe aprire i file con Open Office, correggerli e inviarceli. Per le altre lingue potete prendere il file inglese e farlo tradurre da: www.onlinedoctranslator.com/translator.html che è ottimo, velocissimo e rispetta la formattazione.
SlaveCapSensor_Documentation_ITA_ENG_JAP


“Master-ISO”
isolamento di sicurezza della linea seriale


Lo stampato di questo isolatore permette di montare il TMH0505S  in due posizioni a seconda che si desideri prelevare la alimentazione dal Master (e quindi dalla USB) o che si desideri alimentare il Master con la alimentazione proveniente dagli Slaves (per applicazioni Stand Alone)


“PmtAdapter”
alimentatore da 100 a 1800 Volt per tubi PMT e Geiger

Questo alimentatore, ha ottime caratteristiche, consuma pochissimo (da 10 mA a 30 mA) e stabilizza la tensione di uscita, in modo da mantenere costante la scala delle energie. Il segnale di uscita è condizionato in modo “gaussiano” e “bipolare” per ottenere la massima risoluzione di misura.

Per consigli sui collegamenti tra i sensori e i Pin, leggere questa pagina.

Il normale range di questo alimentatore va da 500 a 1000 volt. Sostituendo R101 si ottiene un range da 700 a 1500 Volt. E’ possibile anche scendere fino a 100 Volt e salire fino a 1800 Volt (alzando R101 la tensione si abbassa e viceversa).

E’ anche possibile collegare un tubo Geiger al posto del PMT e inviare gli impulsi al ThereminoGeiger via ThereminoMCA o via ThereminoAudioInput. In questo modo si possono alimentare anche tubi Geiger da 900 Volt e oltre. Per tubi da 300, 400 o 500 Volt si può estendere la gamma di regolazione verso il basso aumentando R101 o usando un TRIM1 da 2.2 o da 4.7 Mega. La tensione regolabile permette anche di fare esperimenti e misurare il plateau di tubi Geiger sconosciuti.

Datasheets in formato PDF
 PmtAdapters_ITA
 PmtAdapters_ENG
 PmtAdapters_JAP

Download del progetto completo
Questo file comprende il progetto del PCB Eagle, le immagini 3D e le simulazioni LTspice:  PMT_Adapter_V3.3

Ulteriori informazioni:
- Software: www.theremino.com/downloads/radioactivity
- Spettrometria Gamma: www.theremino.com/blog/gamma-spectrometry
- Hardware, autocostruzione e kits: www.theremino.com/contacts/producers
- Immagini e Video: www.theremino.com/video-and-images

   Documentazione editabile in formato ODT – Italiano, Inglese e Giapponese
Chi conosce bene queste lingue potrebbe aprire i file con Open Office, correggerli e inviarceli. Per le altre lingue potete prendere il file inglese e farlo tradurre da: 
www.onlinedoctranslator.com/translator.html che è ottimo, velocissimo e rispetta la formattazione.
PmtAdapters_Documentation_ITA_ENG_JAP


“GeigerAdapter”
adattatore tra tubi Geiger e PIN standard

Questo alimentatore, ha ottime caratteristiche, consuma solo 10 uA, riesce a funzionare a partire da soli 3.5 Volt, la sua uscita è molto stabile e si adatta facilmente a tutti i comuni tubi Geiger.

Il normale range di questo alimentatore è da 300 a 500 volt. Le tensioni 400 e 300 Volt si ottengono ponticellando i punti marcati 400A con 400B oppure 300A con 300B.

Theremino System -

Il tubo Geiger va sempre connesso alle piazzole “Geiger +” e “Geiger GND”, non collegate i fili provenienti dal tubo Geiger alle piazzole denominate 300, 400 e 500, che sono invece destinate alla selezione della tensione.

Theremino System -
In caso di collegamenti lunghi (più di quelche metro tra GeigerAdapter e Master), si deve usare un cavo schermato e seguire queste istruzioni: sensors#connections

Le tensioni effettive sono tenute leggermente basse, in modo da far lavorare i tubi nella metà bassa del plateau (questo diminuisce leggermente la sensibilità dei tubi Geiger ma riduce molto il numero di impulsi spuri prodotti) Si può verificare questo effetto anche con una contro-prova: se si fa lavorare un Geiger in prossimità della tensione massima la sua sensibilità cresce di poco ma il numero di impulsi di background diventa molto alto, fino a che, arrivando alla tensione massima di plateau, il tubo si mette a scaricare in continuazione e produce migliaia di impulsi spuri al secondo.

Per i tubi da 300 Volt (che hanno un plateau più stretto) la riduzione è di pochi volt mentre per quelli da 400 e da 500 si lavora in pratica a circa 380 Volt e a 475 Volt (il 5% in meno rispetto alla tensione nominale) Questo accorgimento migliora la stabilità delle righe quando gli impulsi da misurare sono pochi rispetto a quelli prodotti dal tubo, in pratica quando si misura il fondo ambiente.

Per i tubi che necessitano di 10 MegaOhm, come lo LND712, si aggiunge un resistore da 4.7 Mega in serie al filo positivo che va al tubo Geiger. In questo modo il 4.7 Mega esterno, si somma al 5.6 Mega sullo stampato e si ottengono circa 10 MegaOhm.

La versione in SMD non è facilmente modificabile ma lo schema è valido anche per versioni Thru-Hole e anche con caratteristiche abbastanza diverse. Ad esempio sostituendo T1 con un MJE13003 (i transistor che si trovano nelle lampade fluorescenti da pochi watt), C1, C2 con condensatori da 1500 Volt e C3, C4 e C5 con condensatori da 800 Volt si potrebbe farlo funzionare fino a 1400 Volt (per tensioni molto alte ed a seconda della corrente richiesta qualche modifica ulteriore ai valori di alcuni componenti potrebbe essere necessaria)

In una versione non SMD i diodi D1, D2, D3 e D4 potrebbero essere sostituiti con gli RGP02-20. In ogni caso si devono usare zener con corrente di perdita molto bassa altrimenti la tensione non viene raggiunta o scende quando la temperatura ambiente cresce. Se non  si dispone di zener a bassissima corrente di perdita allora si possono sostituire R7 e R8 con due resistori da 1 Mega. Con resistori da 1 Mega il consumo sale dai normali 10 uA fino a 150 uA ma la corrente di perdita dei diodi diventa tollerabile.

Datasheets in formato PDF
 GeigerAdapter_Datasheet_ITA
 GeigerAdapter_Datasheet_ENG  (09 sep 2013 updated with little corrections) 
 GeigerAdapter_Datasheet_JAP

Download del progetto Eagle che comprende la simulazione LtSpice, le immagini in 3D, il file GCode per chi vuol fare lo stampato con la fresa e il PCB in formato Eagle: GeigerAdapterV3.zip
Un consiglio: Non fatelo a casa! I componenti sono critici. La tecniche di costruzione devono essere adeguate. Scegliete piuttosto le versioni: DIY e Flintstones.

Ulteriori informazioni:
- Software: www.theremino.com/downloads/radioactivity
- Geiger: www.theremino.com/blog/geigers-and-ionchambers
- Hardware, autocostruzione e kits: www.theremino.com/contacts/producers
- Immagini e Video: www.theremino.com/video-and-images

   Documentazione editabile in formato ODT – Italiano, Inglese e Giapponese
Chi conosce bene queste lingue potrebbe aprire i file con Open Office, correggerli e inviarceli. Per le altre lingue potete prendere il file inglese e farlo tradurre da: www.onlinedoctranslator.com/translator.html che è ottimo, velocissimo e rispetta la formattazione.
GeigerAdapter_Documentation_ITA_ENG_JAP  (09 sep 2013 – ENG version updated)


Geiger Adapter DIY

Alcuni auto-costruttori hanno chiesto un GeigerAdapter, facilmente costruibile. Abbiamo quindi progettato questa versione apposta per loro. Tutti i componenti sono facilmente reperibili ma ci sono tre o quattro componenti SMD nella parte inferiore. Chi volesse una versione più grande, costruibile anche su basetta mille-fori, può usare la versione “Flintstones” illustrata nella prossima sezione.

   

Il consumo di corrente è abbastanza basso (da 100uA fino a qualche mA a seconda della tensione di uscita impostata). Con componenti comuni e senza gli zener a bassissima corrente di perdita (reperibili solo negli USA con 30 euro di spedizione) non è possibile ottenere il consumo incredibilmente basso della nostra versione SMD (10 uA).

In compenso questo schema è semplicissimo! Ed è anche facilmente adattabile a ogni tensione da 100 Volt fino a 600 Volt (e oltre) cambiando il solo valore del resistore R8. (e forse anche ritoccando R9 e aumentando C5 in alcuni casi, a seconda dello zener usato)

Il transistor MJ13003 (o 13002) può essere ricavato da lampade fluorescenti compatte non più funzionanti. (cercare quelle piccole, da 10 Watt o meno, le lampade grandi non contengono i 13002 o 13003 ma altri transistor più grandi) Anche l’induttanza L1 può essere ricavata dalle lampade fluorescenti (solitamente le lampade contengono una induttanza da 1 mH fino a 5 mH. Sono tutti valori di induttanza che vanno bene, ma con 5 mH si abbassa il consumo di corrente)

Download del progetto completo che comprende la simulazione LtSpice, le immagini in 3D, il file GCode per chi vuol fare lo stampato con la fresa e il PCB in formato Eagle: GA500_DIL_V1


Geiger Adapter DIY – Versione Flintstones

      

Su richiesta, ecco la versione per il tardo neolitico. Il passo dei resistori è dieci millimetri, quindi si possono usare i resistori da 1/4 di watt. Non ci sono componenti nella faccia inferiore e tutti i componenti sono posizionati a passo 2.54 mm (quindi costruibile su basetta mille-fori o su lastre di pietra forate)

Le caratteristiche elettriche sono le stesse della precedente versione DIY. La tensione per il geiger può essere regolata da 100 Volt fino a 600 Volt e oltre. Nello schema elettrico sono indicati i consumi di corrente e altri particolari utili. 

Download del progetto completo che comprende la simulazione LtSpice, le immagini in 3D, il file GCode per la fresa e il PCB in formato Eagle: GeigerPterodapter_Flinstones


Microchip Technology components

Tutti i moduli del sistema Theremino sono realizzati con micro-controllers Microchip serie 24. Il master usa un PIC24FJ64GB002, gli slave usano un PIC24F16KA101. Questi micro-controllers funzionano a 3.3 Volt per cui la tensione di 5 volt abbastanza instabile della porta USB, viene stabilizzata con un regolatore Microchip LDO (Low Dropout) di tipo MCP1700-3.3V.

Abbiamo scelto i componenti della Microchip per le loro caratteristiche che ci hanno permesso di implementare le seguenti soluzioni innovative:
- Ricetrasmissione UART su un unico filo.
- Velocità di comunicazione USB a 12 megabit/secondo e seriale fino a 4 megabit/secondo.
- ADC velocissimi che, con adeguato oversampling, producono una risoluzione effettiva di oltre 14 bit.
- Tecnologia CTMU che facilita la misura di capacità molto piccole.
- Consumi ridottissimi grazie alla nanoWatt XLP™ Technology.
- Real time clock calendar che permette di svegliare il micro a tempi prestabiliti
- Possibilità di costruire moduli piccolissimi grazie ai package SOIC Low Pin Count.
- Ottimo supporto nei DataSheet e nelle ApplicationNotes.
- Strumenti di sviluppo comodi e gratuiti.


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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