Documentazione Tecnica Ohmmetro NXT

Questa attività di laboratorio, è molto semplice ma di grande importanza, in quanto permette di conoscere il funzionamento del LEGO® NXT quando ad uno dei 4 ingressi (INPUT) è collegato un sensore di tipo passivo (nel nostro caso una resistenza).

L'NXT ha al suo interno un convertitore analogico/digitale che trasforma il valore letto tra due fili (analogico) in un numero digitale compreso tra 0 (0 Volt) e 1023 (5 Volt).
Ciò è possibile in quanto all'interno dell'NXT (vedi figura), il pin 1 (o filo bianco) è collegato a 5V tramite una resistenza da 10Kohm, mentre il pin 2 (o filo nero) è collegato a massa (0V).

Se ai 2 pin (fili bianco e nero) viene collegato un interruttore, avremo:
- se aperto - 5V - lettura 1023
- se chiuso - 0V - lettura 0
ma se tra i due fili inseriamo una resistenza, avremo un valore di tensione (analogico) che varia da 0V a 5V e un valore letto che varia da 0 a 1023.
N.B. Il cavo dovrà essere collegato ad una porta di INPUT dell'NXT impostata come sensore di contatto in modalità RAW.

Qualche nozione di elettronica e algebra.
Analizzando il circuito in figura, per calcolare la tensione V (in volt) ai capi della resistenza R dovremo usare la formula:

                      V =     R     * 5V
                          10000 + R

                      RAW =  1023  * V
                               5

                      R =  10000 * RAW 
                            1023 - RAW

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• Resistenze di diversi valori

La realizzazione dell'ohmmetro NXT è semplicissima.
Serve soltanto un cavo a 2 fili per collegare la resistenza da misurare ad uno degli ingressi (INPUT) dell'NXT.
Noi abbiamo usato il cavo convertitore NXT-RCX fornito dalla Lego.
Ad una delle estremità del cavo c'è il connettore RJ12 da inserire nell'NXT, mentre all'altra estremità c'è un electric brick 2x2 (la parte che dovrebbe essere collegata ai sensori RCX) che nella parte inferiore ha le lamelle di contatto dove dovremo appoggiare i terminali della resistenza da misurare.
Si può utilizzare uno dei cavi NXT forniti con il KIT, ma in questo caso è necessario tagliare un connettore e utilizzare i soli fili bianco e nero, dove dovrà essere collegata la resistenza da misurare.

Perfetto, l'Ohmmetro NXT è pronto. Nella sezione Software potete trovare i programmi per il funzionamento.

Software Ohmmetro NXT

Prima di descrivere il funzionamento del programma software, è bene analizzare alcuni punti fondamentali relativi alla conversione analogico/digitale e alla lettura del dato RAW da 0 a 1023.
Teoricamente si possono leggere valori di resistenza compresi tra 9 ohm (Raw = 1) e 10220000 ohm (Raw = 1022), ma in pratica ci sono alcuni problemini che è bene evidenziare:

1) Un primo problema si verifica quando all'ingresso non è connessa nessuna resistenza (resistenza infinita) ed il valore RAW letto è 1023.
Con la formula vista sopra, ci troveremmo una divisione per 0, (che è correttamente infinito), ma l'NXT non supporta questa operazione, percui in questo caso, sarà necessario inserire nel programma la condizione di infinito (vedi figura).

2) Un secondo problema è dovuto alla scala del valore RAW letto che non è proporzionale alla resistenza da misurare, percui può succedere che per valori molto bassi o molto alti, la variazione di un solo numero del RAW porti a differenze di lettura del valore della resistenza molto rilevanti.
Per questa analisi ho elaborato un Foglio Excel (tabella 1) dove in rosa sono indicati i dati che andrebbero scartati.
Ecco quindi che il range di lettura si riduce da 98 ohm (Raw = 10) a 1013000 ohm (Raw = 1013).
Gli altri valori non andrebbero considerati perchè potrebbero portare a errori di lettura maggiori del 10%.

3) Un terzo problema è dovuto alla minima differenza nella lettura che ci può essere con resistenze di basso valore. Come si può vedere nel Foglio Excel (tabella 2) le resistenze di basso valore (10, 12, 15, 18 ohm) danno lo stesso dato RAW = 1, percui non è possibile identificarle e verrà indicato il valore di 9 ohm (v. tabella 2).
Per questo motivo sarebbe opportuno non considerare attendibili i valori di resistenza indicati in rosa (fino a 39 ohm). Notate che questi valori erano già stati scartati a causa del problema n°2.

A questo punto non ci resta che augurarvi Buon Lavoro ma soprattutto Buon Divertimento

Download Software Ohmmetro NXT

Le versioni software per il funzionamento dell'Ohmmetro NXT sono 2.
La V1.x visualizza il valore in ohm (e Kohm oltre un certo valore) ed è stato scritto con 3 diversi linguaggi di programmazione (NXT-G, NBC, NXC).
La V2.x visualizza il valore in ohm (e Kohm oltre un certo valore) con la virgola (sono state usate funzioni di formattazione delle stringhe) ed è stato scritto con il linguaggio di programmazione NXC.

Ohmmetro_V1.0.rbt (NXT-G)
Ohmmetro_V1.1.nbc (NBC)
Ohmmetro_V1.2.nxc (NXC)

Ohmmetro_V2.2.nxc (NXC)