Realizzazione di un prototipo di strumento per la misura di campo elettrico atmosferico (EFM...
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Realizzazione di un prototipo di strumento Realizzazione di un prototipo di strumento per la misura di campo elettrico per la misura di campo elettrico
atmosfericoatmosferico(EFM Electric Field Meter)(EFM Electric Field Meter)
Presentazione Progetti UIT 2007 Roma, 07 Marzo 2008
Federico Perini INAF-IRA Via Gobetti, 101 40129 Bologna
Tel 051-6965823 Fax 051-6965810 email: [email protected]
Federico Perini - Presentazione Progetti UIT 2007 - Roma, 07 Marzo 2008 2
Esiste un campo elettrico che al livello del suolo punta verso il basso e vale ~ 120 Vm-1
Beccaria, Franklin, Lemonnier, Richman (XVIII secolo)
In condizioni di tempo buono il campo punta verso il basso ed è stato misurato in moltissimi luoghi sulla superficie del nostro pianeta
Non esiste un modello universalmente accettato che ne spieghi l’esistenza
Campo Elettrico Atmosferico
Bel tempo Tempo perturbato
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a) meccanismi di separazione delle cariche
• Il campo elettrico terrestre ha intensità variabile nel tempo
• Il campo elettrico terrestre è funzione di:
b) conducibilità dell’aria
• a) e b) e dipendono da cause:
Naturali radiazione solare temporali
eruzioni vulcaniche ………...
Artificiali inquinamento chimico
inquinamento particellare inquinamento radioattivo
inquinamento elettromagnetico ………...
Aspetti generali del campo elettrico terrestre
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Campo E
Principio di misura
Si carica e scarica continuamente il sensore, o i sensori,
presentando una condizione di zero periodico al front end
(tecnica di modulazione lock in)
FO CVq FO CVE
E induce carica su sensore
Misura in DC: problemi di offset e derive!Mulinello
da campo (field mill)
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Lo strumento (versioni commerciali)
(field mill)
(shutter)
Costo indicativo (solo sensore): 2000€
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Prototipo FENICS-UMFVG/ARPA FVG
Realizzato da Valter Gennaro (FENICS-UMFG) in tutte le sue parti: meccanica, elettronica e software
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Esempi di misure di campo elettrico atmosferico
Bel tempo
Temporale
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Applicazioni EFM
• Protezione siti e apparecchiature civili e militari (ponti radio, staz. broadcasting, radar, aeroporti, stazioni lancio, funivie,…)
• Siti e osservatori astronomici posti a grandi altezze• Protezione strumentazioni scientifiche di grandi
dimensioni• Strumento scientifico per studio meteorologico del
campo elettrico atmosferico• Sensore complementare per monitoraggio fenomeni
inquinamento atmosferico (elettromagnetico, radioattivo, particellare e chimico)
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Desiderate / Proposta UIT
• Nessuna parte in movimento– Compattezza, durata e manutenzione
• Strumento alimentato a batterie predisposto al collegamento a pannelli solari– No necessità rete elettrica 220V
• Predisposizione sincronizzazione dati via GPS– Rete di sensori
• Predisposizione memorizzazione dati su SD card, via RS232 o remotamente via modem GSM-GPRS– Invio dati in tempo reale
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- grandi array (a poche antenne di grandi dimensioni si sostituiscono un elevatissimo
numero di piccoli sensori indipendenti)
Attività che danno origine al trasferimento tecnologico (IRA)
Applicazioni di punta della radio astronomia:
- multi feed / Focal Planar Array
In entrambi i casi -> necessità di controllare un elevato numero di ricevitori remotamente!
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Attività che danno origine al trasferimento tecnologico (IRA)
uP
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Origine Trasferimento Tecnologico
IASF
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MTX Italia s.r.l. opera da 25 anni nel settore dei sistemi di rilevamento di parametri ambientali.
I principali settori di attività sono:
• meteorologia
• agrometeorologia
• idrologia (monitoraggio e gestione di bacini o opere
idrauliche)
• nivologia (monitoraggio e prevenzione rischi)
• qualità dell’aria (urbano e industriale)
• qualità delle acque (superficiali e profonde)
• tele gestione di impianti idraulici, condotte e bacini
Partner industriale: MTX Italia srl
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In Italia ha fornito ed installato oltre 3000 stazioni
automatiche di monitoraggio ambientale ed oltre 12000
sensori per Comuni, Provincie, Regioni, Ministeri, Uffici
Idrografici, ARPA (Agenzia Regionale Prevenzione e
Ambiente) , Aziende Municipalizzate, Consorzi di Bonifica,
Università, ed altri enti.
Partner industriale: MTX Italia srl
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MTX sviluppa al suo interno i moduli per la comunicazione dati tra i suoi dispositivi remoti e il centro di controllo ed è
già in grado di fornire sul mercato sistemi basati su reti GPRS o LAN
Partner industriale: MTX Italia srl
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Suddivisione Attività
• WP0: Coordinamento INAF-IRA (Federico Perini)• WP1: Architettura ARPA-FVG (Fulvio Stel, Dario Giaiotti), FENICS-UMFVG (Valter Gennaro)• WP2: Disegno e realizzazione parte Analogica INAF-IRA (Jader Monari)• WP3: Disegno e realizzazione parte Digitale/Software di Test INAF-IRA (Franco Fiocchi)• WP4: Disegno, realizzazione, integrazione parte meccanica INAF-IRA (Marco Schiaffino)• WP5: Test ARPA-FVG (Dario Giaiotti, Fulvio Stel), FENICS-UMFVG (Valter Gennaro,
Giorgio Bressan)• WP6: Realizzazione Software finale EFM Azienda Partner MTX (Gabriele Bompani)
WP0Coordinamento
WP2Analogica
WP20Analogica 1
WP21Analogica 2
WP1Architettura
WP3Digitale
WP30Scheda GP
WP31SW Test
WP4Meccanica
WP40Disegno
WP41Realizzazione
WP42Integrazione
EFM
WP5Test
WP6SW EFM
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Gantt Chart
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Costi richiesti
• Realizzazione parte analogica 1-2 (prototipo, componenti, CS e montaggio) 8000€
• Acquisto facilities di test della parte analogica 2000€
• Realizzazione della parte digitale (prototipo, componenti, CS e montaggio) 7000€
• Acquisto facilities di test della parte digitale 4000€
• Realizzazione della parte meccanica in acciaio inox 4000€
• Acquisto modem GSM-GPRS 1000€
• Realizzazione modulo GPS-Sync/SD 3000€
• Acquisto e realizzazione facilities di test 9000€
• Costo meeting e missioni 4000€
• Totale 42000€
• Totale -15% di co-finanziamento INAF 35700€
• Il 15% in kinds dell’impresa co-finanziatrice verrà fornito come sviluppo del software necessario alla sincronizzazione con GPS, memorizzazione su SD, invio remoto tramite modem GPRS-GSM (WP6)