Tecnologia: Grandezze Analogiche e Digitali. Strumenti di Misura

Nel vasto mondo della tecnologia, le grandezze fisiche rappresentano una componente essenziale che necessita di misurazione per essere sfruttata in vari ambiti. Queste grandezze si dividono in analogiche e digitali, e ciascuna richiede strumenti specifici per una corretta misurazione. In questo articolo esploreremo le principali grandezze fisiche e i relativi strumenti di misura, sia analogici che digitali, approfondendo anche il loro funzionamento.

Le Principali Grandezze Fisiche

Ecco alcune delle grandezze fisiche più importanti:

• Peso: misura la forza di gravità su un oggetto.
• Distanza: misura lo spazio tra due punti.
• Luminosità: misura l’intensità della luce.
• Temperatura: misura il livello di calore.
• Pressione: misura la forza esercitata per unità di superficie.
• Velocità del vento: misura la velocità con cui l’aria si muove.
• Umidità: misura il contenuto di vapore acqueo nell’aria.

Strumenti di Misura Analogici e Digitali

Ogni grandezza fisica può essere misurata con strumenti analogici, che offrono un output continuo, oppure con strumenti digitali, che forniscono un output discreto e facilmente integrabile in sistemi elettronici.

Peso

• Analogico: La bilancia a molla sfrutta la deformazione di una molla sotto l’effetto del peso dell’oggetto.
• Digitale: La bilancia elettronica utilizza celle di carico per convertire il peso in un segnale digitale, visualizzabile su un display.

Distanza

• Analogico: Il metro a nastro è un semplice strumento meccanico per misurare la distanza estendendo una striscia graduata.
• Digitale: Il telemetro laser calcola la distanza misurando il tempo impiegato da un raggio laser per raggiungere un oggetto e tornare indietro.

Luminosità

• Analogico: Il luxmetro analogico utilizza una cella fotovoltaica che genera una corrente proporzionale alla quantità di luce ricevuta.
• Digitale: Il luxmetro digitale converte l’intensità luminosa in un valore digitale, facilmente leggibile su un display.

Temperatura

• Analogico: Il termometro a mercurio misura la temperatura in base all’espansione del mercurio in una colonna graduata.
• Digitale: Il termometro digitale utilizza sensori come i termistori per fornire una lettura precisa e immediata in formato numerico.

Pressione

• Analogico: Il manometro a tubo Bourdon misura la pressione attraverso la deformazione di un tubo curvo.
• Digitale: Il sensore BMP180 converte la pressione atmosferica in dati digitali, utilizzabili da un microcontrollore.

Velocità del Vento

• Analogico: L’anemometro a coppe misura la velocità del vento tramite la rotazione delle coppe.
• Digitale: Un anemometro digitale utilizza un sensore Hall per rilevare la velocità del vento, visualizzabile su un display LCD.

Umidità

• Analogico: L’igrometro a capello sfrutta la variazione di lunghezza di un capello umano in funzione dell’umidità.
• Digitale: Il sensore DHT22 trasmette i dati di umidità relativa in formato digitale a un microcontrollore.

Come Funzionano Gli Strumenti di Misura

• Il Metro: Il metro a nastro utilizza una striscia graduata per misurare la distanza tra due punti. Nei modelli digitali, il metro laser invia un raggio laser verso l’oggetto e calcola la distanza in base al tempo di ritorno del riflesso.
• La Bilancia: Nelle bilance analogiche, il peso deforma una molla o un piatto collegato a un sistema di leve. Nelle bilance digitali, il peso viene convertito in un segnale elettrico da una cella di carico, che fornisce una lettura precisa.

Sensori per Misurare Diverse Grandezze con Arduino

Ecco un elenco di 15 sensori comunemente utilizzati con Arduino per misurare diverse grandezze fisiche:

1. Sensore di Temperatura – DHT11/DHT22: Misura la temperatura e l’umidità relativa, con uscita digitale.
2. Sensore di Pressione – BMP180/BMP280: Misura la pressione atmosferica e l’altitudine, con uscita digitale.
3. Sensore di Luminosità – LDR (Light Dependent Resistor): Misura l’intensità luminosa, con uscita analogica.
4. Sensore di Distanza – HC-SR04: Misura la distanza utilizzando onde ultrasoniche, con uscita digitale.
5. Sensore di Gas – MQ2: Rileva la presenza di gas come GPL, metano e fumo, con uscita analogica.
6. Sensore di Movimento – PIR (Passive Infrared): Rileva il movimento di oggetti a infrarossi, con uscita digitale.
7. Sensore di Peso – Load Cell: Misura il peso attraverso una cella di carico, con uscita analogica e amplificatore HX711.
8. Sensore di Vibrazione – SW-420: Rileva le vibrazioni e i movimenti, con uscita digitale.
9. Sensore di Pendenza – MPU6050: Misura l’inclinazione e l’accelerazione, con uscita digitale.
10. Sensore di Velocità del Vento – Anemometro: Misura la velocità del vento, con uscita analogica o digitale a seconda del modello.
11. Sensore di Flusso d’Acqua – YF-S201: Misura il flusso d’acqua in litri per minuto, con uscita digitale.
12. Sensore di Livello dell’Acqua: Misura il livello di un liquido in un contenitore, con uscita analogica o digitale.
13. Sensore di Suono – KY-038: Rileva l’intensità del suono, con uscita analogica o digitale.
14. Sensore di Fiamma – KY-026: Rileva la presenza di una fiamma o di fonti di luce a infrarossi, con uscita digitale.
15. Sensore di Qualità dell’Aria – MQ135: Rileva diversi gas per monitorare la qualità dell’aria, con uscita analogica.

Conclusione

In questo articolo abbiamo esplorato brevemente le principali grandezze fisiche e i relativi strumenti di misura, sia analogici che digitali, accennando anche al loro funzionamento. Per chi è alle prime esperienze con Arduino, abbiamo fornito un elenco di sensori utili per iniziare a sperimentare. Continuate a seguirmi: nei prossimi articoli e video su YouTube realizzeremo degli sketch che sfrutteranno alcuni dei sensori menzionati.