Obiettivi◆◆ Ottenere◆un’interfaccia◆sensore-A/D◆funzionante.◆◆ Elaborare◆un◆algoritmo◆per◆la◆stima◆del◆tempo◆di◆

svuotamento.◆◆ Redigere◆una◆documentazione◆esaustiva◆per◆◆

il◆partner◆industriale◆in◆modo◆da◆poter◆continuare◆lo◆sviluppo◆del◆prodotto.

DescrizioneLa◆viscosità◆di◆un◆liquido◆è◆un◆parametro◆importante◆per◆diverse◆applicazioni,◆in◆spe-cial◆modo◆in◆tipografia◆dove◆la◆viscosità◆degli◆inchiostri◆è◆di◆fondamentale◆impor-tanza◆per◆una◆buona◆qualità◆del◆prodotto.◆La◆viscosità◆viene◆rilevata◆misurando◆il◆tempo◆di◆deflusso◆di◆una◆quantità◆conosciuta◆del◆liquido◆attraverso◆un◆ugello◆cali-brato.◆L’operazione◆avviene◆manualmente◆con◆l’ausilio◆di◆un◆cronometro.◆Il◆prodotto◆oggetto◆del◆presente◆lavoro◆mira◆ad◆automatizzare◆il◆processo◆di◆misura◆dello◆stru-mento.◆Per◆far◆ciò◆è◆stato◆sviluppato◆uno◆stadio◆di◆condizionamento◆del◆piccolo◆se-gnale◆del◆sensore◆in◆modo◆da◆permetterne◆una◆lettura◆al◆convertitore◆A/D◆del◆mi-crocontrollore.◆Per◆stimare◆il◆tempo◆di◆svuotamento◆del◆viscosimetro◆in◆un◆tempo◆minore◆di◆quello◆reale◆è◆stato◆realizzato◆e◆testato◆un◆algoritmo◆tramite◆Matlab.

ConclusioniLo◆stadio◆d’amplificazione◆sviluppato◆risulta◆essere◆◆funzionante◆e◆a◆costi◆relativa-mente◆contenuti.◆L’algoritmo◆risulta◆avere◆un◆errore◆di◆stima◆inferiore◆all’1%.◆Utilizzando◆l’acqua◆si◆ottiene◆questa◆precisione◆con◆un◆guadagno◆di◆tempo◆di◆circa◆il◆50%◆rispetto◆al◆tempo◆di◆svuotamento◆reale.◆Per◆fluidi◆con◆una◆viscosità◆mag-giore◆il◆guadagno◆di◆tempo◆risulta◆essere◆molto◆più◆elevato.◆Grazie◆a◆questo◆lavoro◆il◆partner◆industriale◆potrà◆integrare◆il◆tutto◆per◆ottenere◆il◆prodotto◆finale.

AbstractÈ◆ stato◆ realizzato◆ un◆ sistema◆ che◆ permette◆ l’ampli-ficazione◆del◆piccolo◆segnale◆che◆descrive◆la◆curva◆di◆svuotamento◆del◆viscosimetro,◆◆generato◆da◆un◆sen-sore◆basato◆su◆ponte◆di◆Wheatstone.◆Il◆segnale◆viene◆poi◆campionato◆e◆convertito◆sull’A/D◆di◆un◆microcon-trollore.◆In◆quest’ultimo◆verrà◆in◆futuro◆implementato◆l’algoritmo◆sviluppato◆e◆testato◆tramite◆l’applicazione◆Matlab.

Mattia Baruffaldimattia.baruffaldi@gmail.com

Scuola◆universitaria◆professionale◆della◆Svizzera◆italianaDipartimento tecnologie innovative

Viscosimetro elettronicoMattia BaruffaldiBachelor of Science in Ingegneria elettronicaApprofondimento◆in◆MeccatronicaRelatore:◆Alessandro◆RobertiniCorrelatore:◆Silvano◆BalemiPartner◆industriale:◆Celio◆Engineering◆SA,◆CH-6775◆Ambrì◆(TI)

Fig.◆1.◆Sensore◆Strain◆Gauge.

Fig.◆2.◆Sistema◆di◆misura◆completo.

Fig.◆3.◆Stima◆della◆curva◆di◆svuotamento◆dell’acqua.

Objectives◆◆ Simulation◆and◆optimization◆of◆a◆self-tuning◆analog◆

PID◆controller◆with◆Matlab/Simulink.◆◆ Test◆of◆the◆power◆consumption◆of◆the◆analog◆PID◆◆

controller◆implemented◆on◆the◆FPAA.◆◆ Implementation◆and◆test◆of◆the◆platform◆self-tuning◆◆

analog◆PID◆controller.

DescriptionFig.◆1◆shows◆◆a◆control◆platform◆implemented◆on◆a◆reconfigurable◆analog◆chip◆(FPAA)◆manufactured◆by◆Anadigm.◆The◆system◆includes◆an◆auto-tuning◆algorithm◆called◆Particle◆Swarm◆Optimizations◆(PSO)◆which◆was◆implemented◆on◆a◆computer.◆The◆data◆transmission◆for◆the◆reference◆signal◆and◆the◆result◆of◆the◆signal◆error◆evalua-tion◆is◆managed◆with◆a◆custom-made◆board◆by◆the◆RS-232◆protocol.◆A◆second◆se-rial◆COM◆connection◆able◆to◆reconfigure◆the◆FPAA◆chip.◆The◆platform◆is◆completely◆managed◆and◆synchronized◆by◆the◆developed◆GUI.Fig.◆2◆shows◆the◆auto-tuning◆processing◆cycle.◆The◆parameter◆search◆with◆the◆PSO◆algorithm◆first◆applies◆a◆training◆signal◆that◆stimulates◆the◆plant◆at◆different◆fre-quencies◆decreasing◆the◆error◆for◆every◆PSO◆generation.◆The◆analog◆PID◆controller◆that◆archives◆the◆faster◆parameter◆response◆was◆found◆by◆the◆PSO.Fig.◆3◆shows◆a◆prototype◆of◆the◆complete◆proposed◆framework.

ConclusionsThe◆ proposed◆ framework◆ found◆ the◆ best◆ parameters◆ in◆ 14◆ minutes◆ using◆ the◆maximum◆range◆PID◆and◆offset◆parameters◆that◆can◆be◆implemented◆with◆the◆FPAA.◆The◆controlled◆system◆has◆a◆settling◆time◆of◆0.4ms,◆which◆is◆20◆faster◆then◆the◆plant◆without◆controller.◆ It◆ is◆possible◆ to◆ reduce◆ the◆PID◆parameter◆ range◆taking◆into◆account◆the◆results◆of◆Ziegler-Nichols◆calculations.◆This◆solution◆de-creases◆significantly◆the◆search◆time◆to◆2◆minutes.◆The◆power◆consumption◆of◆the◆FPAA◆and◆the◆developed◆Proto-Board◆are◆248mW◆and◆35mW◆respectively.◆The◆proposed◆framework◆was◆tested◆with◆3◆different◆plants◆to◆verify◆how◆the◆self-tuning◆performs◆under◆different◆pant◆dynamics.

Reference[1]◆A◆Self-Tuning◆Analog◆Proportional-Integral-Derivative◆(PID)◆Controller.◆Varun◆Aggarwal,◆Meng◆Mao◆and◆Una-May◆O’Reilly:◆IEEE,◆2006.

AbstractThe◆project◆consists◆in◆developing◆a◆platform◆to◆imple-ment◆a◆low-power◆analog◆PID◆controller◆with◆an◆auto-tuning◆method.◆The◆controller◆platform◆is◆implement-ed◆using◆an◆electrically◆ reconfigurable◆analog◆device◆called◆Field◆Programmable◆Analog◆Array◆(FPAA).◆The◆idea◆is◆to◆use◆a◆genetic◆tuning◆algorithm◆capable◆of◆finding◆the◆best◆PID◆parameters◆to◆program◆on◆the◆FPAA.◆The◆project◆bases◆itself◆on◆the◆work◆done◆by◆the◆Massachusetts◆ Institute◆ of◆ Technology◆ (MIT)◆ [1]◆ and◆continues◆with◆new◆optimization◆solutions.

Andrea Bernaschinaandrea.bernaschina@sandrea.ch

Scuola◆universitaria◆professionale◆della◆Svizzera◆italianaDipartimento tecnologie innovative

Self-Tuning Analog PID ControllerAndrea BernaschinaBachelor of Science in Electrical EngineeringSpecialisation◆in◆MechatronicsSupervisor:◆Diego◆BarrettinoCo-supervisor:◆Ivan◆Defilippis

Fig.◆1.◆Tuning◆PID◆controller◆model◆with◆cost◆function◆

Analog PID ControllerServenger PAM5001R

Proto-BoardCustom-made

uC programmerATMEL

Auto PID tuning GUICustom-made

PlantsCustom-made

Fig.◆3.◆Proposed◆frameworkFig.◆2.◆PSO◆Algorithm◆results◆obtained

Step response of the plant without controller. Settling time 8ms

PSO training function signal

PSO best error for every generation

Square response with the controller. Settling time 0.4ms

Obiettivi◆◆ ◆Studio◆approfondito◆della◆modulazione◆AM.◆◆ ◆Design◆degli◆schemi◆e◆simulazione.◆◆ ◆Studio◆della◆soluzione◆ottimale.◆◆ ◆Ricerca◆della◆componentistica◆più◆appropriata.◆◆ ◆Produzione◆delle◆schede◆e◆relativo◆collaudo.◆◆ ◆Analisi◆dei◆risultati◆ottenuti.

DescrizioneLa◆scheda◆di◆modulazione◆è◆stata◆studiata◆per◆offrire◆due◆differenti◆segnali◆di◆uscita.◆Uno◆è◆quello◆a◆doppia◆banda◆laterale,◆ovvero◆DSB,◆mentre◆l’altro,◆grazie◆a◆un◆filtro◆passa◆banda,◆quello◆a◆banda◆singola◆(SSB).Per◆la◆scheda◆di◆demodulazione◆si◆è◆scelto◆invece◆di◆poter◆usare◆sia◆un◆demodulatore◆a◆prodotto◆sia◆uno◆a◆inviluppo.In◆entrambi◆gli◆stadi◆il◆segnale◆di◆uscita◆viene◆amplificato◆tramite◆un◆operazionale◆e◆il◆guadagno◆gestito◆da◆un◆potenziometro.Sono◆ inoltre◆stati◆predisposti◆numerosi◆pin◆test◆per◆ facilitare◆un’analisi◆concisa◆di◆ogni◆segnale,◆specialmente◆per◆un◆impiego◆in◆ambiente◆didattico.

ConclusioniDopo◆aver◆analizzato◆i◆diversi◆segnali◆modulati◆e◆demodulati◆prima◆e◆dopo◆l’am-plificazione,◆i◆segnali◆DSB,◆SSB◆e◆i◆relativi◆spettri,◆si◆può◆concludere◆che◆sono◆con-formi◆a◆quanto◆previsto◆dalla◆teoria◆e◆affini◆a◆quelli◆rilevati◆in◆laboratorio,◆per◆cui◆entrambe◆le◆schede◆funzionano◆correttamente.Come◆sviluppi◆futuri◆si◆potrebbe◆pensare◆a◆una◆trasmissione◆del◆segnale◆tipo◆wi-reless◆anziché◆cablata◆e◆a◆un’estrapolazione◆diretta◆della◆portante◆dal◆segnale◆modulato.

AbstractIl◆progetto◆di◆diploma◆consiste◆nell’approfondimento◆della◆modulazione◆AM◆e◆nell’ideazione◆e◆realizzazione◆di◆due◆schede◆per◆ la◆modulazione◆e◆demodulazione◆d’ampiezza.Le◆schede◆devono◆essere◆intuitive◆e◆didattiche◆per◆un◆impiego◆in◆ambiente◆universitario.◆La◆particolarità◆è◆che◆ in◆ entrambe◆ sono◆ previsti◆ unicamente◆ compo-nenti◆discreti◆come◆diodi◆e◆transistor,◆a◆differenza◆delle◆schede◆usate◆nelle◆esperienze◆di◆laboratorio.

Arturo Canonicaacanonica@gmail.com

Scuola◆universitaria◆professionale◆della◆Svizzera◆italianaDipartimento tecnologie innovative

Modulatori e demodulatori AM didatticiArturo CanonicaBachelor of Science in Ingegneria elettronicaApprofondimento◆in◆Tecnologie◆delle◆comunicazioniRelatore:◆Andrea◆SalvadèCorrelatore:◆Thomas◆Bartesaghi

Fig.◆1.◆Cablaggio◆stadi◆di◆modulazione/demodulazione

Fig.◆2.◆Simulazione

Fig.◆3.◆Segnale◆reale◆modulato◆AM

Fig.◆1.◆Applied◆control◆strategy◆

ObjectivesThe◆goal◆is◆to◆research,◆evaluate◆and◆introduce◆a◆new◆control◆strategy◆to◆lock◆the◆cavity◆for◆long◆time◆with-out◆a◆manual◆intervention◆and◆with◆satisfactory◆per-formances.

DescriptionResearchers◆at◆CERN◆are◆working◆in◆order◆to◆perform◆a◆high◆precision◆spectroscopy◆of◆the◆positron.◆To◆this◆aim◆the◆excitation◆laser◆has◆to◆be◆amplified◆and◆one◆needs◆a◆Fabry-Perot◆resonator.aThe◆idea◆is◆to◆lock◆the◆cavity◆at◆the◆right◆length◆(defined◆by◆the◆frequency◆of◆the◆stabilized◆incoming◆laser)◆with◆a◆controller◆by◆measuring◆the◆reflected◆wave◆and◆moving◆one◆of◆the◆mirrors◆with◆a◆piezoelectric◆actuator.◆One◆of◆the◆best◆methods◆is◆called◆Pound-Drever-Hall◆(PDH),◆however,◆if◆a◆disturb◆cause◆a◆movement◆out◆of◆the◆controlled◆range◆the◆system◆has◆to◆be◆reset◆manually.The◆aim◆of◆this◆diploma◆work◆is◆to◆design◆and◆implement◆a◆method◆to◆avoid◆this◆manual◆intervention◆thus◆maximizing◆the◆data◆taking◆time◆of◆the◆spectroscopy.

ConclusionsIn◆this◆project◆we◆describe◆how◆to◆implement◆a◆digital◆control◆to◆grant◆a◆long◆term◆stability◆of◆a◆Fabry-Perot◆resonator.Firstly,◆based◆on◆the◆PDH◆method,◆a◆discrete-time◆integrator◆is◆used◆to◆remove◆the◆small◆error◆of◆the◆lock◆position;◆and◆secondly,◆an◆additional◆slow◆control◆based◆on◆the◆side-locking◆method◆to◆compensate◆for◆the◆big◆displacements◆in◆a◆simu-lated◆time◆less◆than◆0.6◆ms.This◆control◆was◆modelled◆and◆simulated◆(see◆Fig.◆2)◆to◆verify◆the◆expected◆be-haviour◆and◆is◆ready◆to◆be◆implemented◆on◆a◆DSP◆using◆the◆C◆code◆written◆in◆the◆S-Function◆and◆tested◆on◆the◆optical◆setup◆(see◆Fig.◆3).

AbstractThis◆ project◆ is◆ focused◆ on◆ the◆ research◆ of◆ a◆ control◆strategy◆to◆lock◆a◆Fabry-Perot◆resonator◆in◆order◆to◆perform◆ a◆ high◆ precision◆ spectroscopy◆ of◆ the◆ posi-tronium.◆In◆particular,◆resolving◆the◆essential◆issue◆of◆a◆long-term◆stability◆of◆the◆lock◆without◆a◆manual◆in-tervention.◆To◆perform◆such◆a◆measurement,◆a◆high◆power◆(about◆1-2◆kW)◆of◆the◆excitation◆laser◆is◆neces-sary,◆but◆existing◆laser◆at◆486◆nm◆does◆not◆exceed◆1◆W.◆This◆enhancement◆factor◆can◆be◆done◆by◆a◆Fabry-Perot◆resonator◆if◆the◆cavity◆length◆is◆locked◆to◆shape◆a◆ standing◆ wave◆ inside◆ the◆ cavity.◆ A◆ digital◆ control◆including◆both◆the◆Pound-Drever-Hall◆and◆the◆side-locking◆methods◆is◆the◆result◆of◆this◆project(see◆Fig.1.).

Fabio Dell’Agnolafabio.dellagnola@bluewin.ch

Scuola◆universitaria◆professionale◆della◆Svizzera◆italianaDipartimento tecnologie innovative

Long-term Stabilization of a Fabry-Perot ResonatorFabio Dell’AgnolaBachelor of Science in Electrical EngineeringSpecialisation◆in◆MechatronicsSupervisor:◆Silvano◆Balemi◆ ◆Co-supervisor:◆Diego◆BarrettinoPartners:◆Paolo◆Crivelli◆and◆Claudio◆Lenz-Cesar,◆CERN,◆CH–1211◆Genève

Fig.◆2.◆Simulated◆control◆system◆using◆Simulink

Fig.◆3.◆Optical◆setup◆for◆tests

ObiettiviLa◆ realizzazione◆ di◆ un◆ oscillatore◆ astabile,◆ costruito◆preferibilmente◆con◆componenti◆discreti◆MOS,◆a◆cau-sa◆del◆consumo◆bassissimo◆(ordine◆di◆grandezza◆di◆100◆nA),◆che◆deve◆poter◆funzionare◆a◆batteria,◆con◆inter-valli◆di◆tensione◆e◆temperatura◆abbastanza◆estesi.

DescrizioneDispositivi◆wireless◆autonomi◆trovano◆un’impiego◆sempre◆più◆diffuso,◆p.es◆in◆reti◆di◆sensori.◆Al◆tempo◆stesso◆è◆in◆atto◆un◆trend◆verso◆soluzioni◆a◆consumo◆sempre◆più◆basso◆e◆autonomia◆di◆funzionamento◆più◆lunga.◆Uno◆dei◆provvedimenti◆più◆efficaci◆in◆questo◆senso◆è◆quello◆di◆◆tenere◆tutta◆l’elettronica◆(microcontrollore,◆incluso◆il◆suo◆oscillatore)◆in◆stato◆di◆sleep◆(o◆power◆down)◆e◆di◆svegliarla◆periodicamente◆per◆bre-vi◆intervalli,◆in◆cui◆svolge◆le◆sue◆funzioni.◆Il◆duty◆cycle◆tra◆fase◆attiva◆e◆fase◆sleep◆può◆raggiungere◆rapporti◆di◆1:1000◆o◆meno,◆dove◆la◆durata◆delle◆fasi◆di◆sleep◆può◆durare◆p.es◆15◆minuti.◆Deve◆poter◆funzionare◆a◆batteria,◆con◆intervalli◆di◆tensione◆e◆tempera-tura◆abbastanza◆estesi.

ConclusioniIl◆meccanismo◆di◆questo◆tipo◆di◆oscillatore◆astabile◆è◆sempre◆basato◆su◆concet-ti◆elettronici◆basilari.◆Nei◆vari◆circuiti◆costruiti◆si◆può◆osservare◆la◆similitudine◆dei◆componenti◆usati,◆e◆questo◆perché◆il◆concetto◆di◆funzionamento◆è◆sempre◆lo◆stes-so.◆Un◆esempio◆di◆questo◆tipo◆di◆multivibratori◆si◆trova◆nelle◆reti◆di◆sensori◆in◆am-bienti◆rischiosi,◆cioè◆pericolosi◆da◆raggiungere,◆come◆ad◆esempio◆in◆applicazioni◆militari◆oppure◆nelle◆misurazioni◆dell’attività◆vulcanica.

AbstractQuesto◆ progetto◆ propone◆ la◆ realizzazione◆ di◆ un◆ cir-cuito◆atto◆a◆fornire◆un◆segnale◆logico◆di◆risveglio◆(wa-ke-up)◆periodico◆a◆un◆microcontrollore◆(incluso◆il◆suo◆oscillatore),◆a◆intervalli◆di◆15◆minuti◆(o◆più◆).◆Questi◆tipi◆di◆oscillatori◆(multivibratori)◆autonomi◆trovano◆un◆impie-go◆sempre◆più◆diffuso◆nelle◆applicazioni◆elettroniche,◆allo◆ stesso◆ tempo◆è◆ in◆atto◆un◆ trend◆verso◆soluzioni◆a◆consumo◆sempre◆più◆basso◆e◆autonomia◆di◆funzio-namento◆più◆lunga.◆Il◆duty◆cycle◆tra◆fase◆attiva◆e◆fase◆sleep◆può◆raggiungere◆rapporti◆di◆ 1:1000◆o◆meno.◆La◆peculiarità◆di◆questo◆progetto◆sta◆nella◆specifica◆di◆un◆consumo◆bassissimo◆(ordine◆di◆grandezza◆di◆100◆nA).

Shady Gorodj_shady_85@hotmail.com

Scuola◆universitaria◆professionale◆della◆Svizzera◆italianaDipartimento tecnologie innovative

Low power wake-up timerShady GoroBachelor of Science in Ingegneria elettronicaApprofondimento◆in◆Tecnologie◆delle◆comunicazioniRelatore:◆Ricardo◆MonleoneCorrelatore:◆Andrea◆Salvadè

Fig.◆1.◆Diagramma◆a◆blocchi◆del◆sistema

Fig.◆2.◆Realizzazione◆di◆vari◆tipi◆di◆circuiti

Fig.◆3.◆Risultati◆ottenuti

Fig. 2. Schematics of the operational amplifier (left) and of the source-coupled voltage controlled oscillator (right).

Fig. 3. Layout of the IC, 2000um x 1600um total size

Objectives ◆ Identification of the MEMS micro-mirrors’ model

from measurements. ◆ Design and optimization of the compact controller

using Simulink. ◆ Circuit design and simulation in Cadence using the

0.5um CMOS process from AMI. ◆ Layout of the circuit in Cadence.

DescriptionThe MEMS micro-mirror is composed by a suspended mono-crystalline structure, symmetrical anchored on both sides by two beams. The actuation principle is based on the Lorentz force, achieved thanks to a magnetic field provided by a permanent magnet and a current that flows trough the coil (Fig. 1.). The controlled closed-loop system comprises a proportional-integrative (PI) controller, a voltage controlled os-cillator (whose schematic is shown in Fig. 2., right), a peak detector and a lowpass filter. The feedback signal is given by induced voltage, which is a very weak signal (a few mV) that is first amplified with a customized operational amplifier (Fig. 2., left) and then its peak is detected. The closed-loop system allows to seek the natural res-onance frequency of the mirror (17 kHz) and maintain it.

ConclusionsThe PI controller allows the system to reach the steady state within 25 ms. The power consumption of the integrated circuit is approximately 100 mW. The PI controller could be faster but it would consume more power. The occupied sili-con area using the 0.5um CMO process from AMI is 460um x 350um for the rea-dout and control electronics, 1600um x 1600um for the MEMS micro-mirror and 2000um x 1600um for the total integrated circuit.

AbstractThis project involves the design of a compact control-ler plus readout electronics for a MEMS micro-mirror for embedded pico-projectors. First a model of the dynamic behavior of the mirror was found. Then con-troller design and simulation of the closed-loop sys-tem was done with Simulink. Next, the circuit was designed for the 0.5um CMOS process from AMI and re-simulated in Cadence. The final result is the layout of the integrated circuit that includes the MEMS mi-cro-mirror as shown in Figure 3.

Carlo Kufahlcarlo.kufahl@gmail.com

Design of Compact Controllers for Monolithic CMOS-MEMS Micro-MirrorsCarlo Kufahl Bachelor of Science in Electrical EngineeringSpecialisation in MechatronicsRelatore: Diego BarrettinoCorrelatore: Ivan Defilippis

Scuola universitaria professionale della Svizzera italianaDipartimento tecnologie innovative

Fig. 1. 3D drawing of the MEMS micro-mirror (top) and Simulation scheme of the closed-loop system.

ObiettiviProgettazione◆e◆realizzazione◆di◆array◆d’antenne◆patch◆a◆doppia◆polarizzazione◆con:◆◆ Crosstalk◆(S21)◆tra◆polarizzazioni◆minimizzato.◆◆ Ritorno◆di◆segnale◆all’ingresso◆(S11)◆minimo.◆◆ Diagramma◆d’irradiazione◆molto◆direttivo.◆◆ Frequenza◆di◆lavoro◆di◆5.4a◆GHz.◆◆ Impedenza◆d’entrata◆normalizzata◆a◆50◆Ω.

DescrizioneIl◆progetto◆è◆stato◆suddiviso◆in◆quattro◆parti:◆◆ Studio◆teorico:◆ricerca◆di◆documentazione◆e◆possibili◆soluzioni◆per◆progettare◆ar-

ray◆d’antenne◆patch◆a◆doppia◆polarizzazione.◆◆ Dimensionamento◆e◆simulazione:◆partendo◆da◆una◆singola◆antenna◆fino◆a◆interi◆

array◆comprendenti◆entrambe◆le◆polarizzazioni.◆Ottimizzazione◆di◆parametri◆per◆avere◆un◆buon◆rendimento,◆cioè◆un’antenna◆direttiva◆con◆un◆crosstalk◆minimo◆tra◆le◆polarizzazioni.

◆◆ Realizzazione◆e◆collaudo:◆si◆scelgono◆i◆prototipi◆da◆sviluppare◆e◆si◆eseguono◆le◆mi-sure◆ in◆ laboratorio◆dei◆parametri◆ fondamentali,◆che◆successivamente◆vengono◆confrontati◆con◆quelli◆delle◆simulazioni.

◆◆ Verifica◆delle◆performance:◆confronto◆delle◆misure◆teoriche◆e◆pratiche◆con◆le◆spe-cifiche◆di◆progetto.◆Documentazione◆dei◆risultati◆ottenuti.

ConclusioniSono◆state◆progettate◆due◆varianti◆d’antenne,◆una◆con◆array◆separati◆per◆le◆rispet-tive◆polarizzazioni◆(Fig.1◆a◆sinistra)◆e◆un’◆altra◆con◆un◆solo◆array◆per◆entrambe◆(Fig.1◆a◆destra).◆Dalla◆discordanza◆dei◆risultati◆teorici◆e◆sperimentali◆si◆può◆osservare◆il◆grande◆influsso◆causato◆dalla◆variazione◆della◆costante◆dielettrica◆del◆substrato◆sull’efficienza◆di◆tutta◆l’antenna.◆A◆progetto◆ultimato◆si◆può◆affermare◆di◆aver◆ottenuto◆dei◆validi◆prototipi◆che◆ri-spettano◆tutte◆le◆specifiche◆di◆progetto.

AbstractQuesto◆progetto◆prevede◆la◆realizzazione◆di◆uno◆o◆più◆prototipi◆ di◆ array◆ d’antenne◆ patch◆ a◆ polarizzazione◆orizzontale◆e◆verticale◆per◆la◆trasmissione◆contempo-ranea◆full-duplex◆sulla◆medesima◆frequenza◆(5.4◆GHz)◆di◆due◆segnali◆distinti.◆ Il◆ lavoro◆consiste◆ inizialmente◆nello◆studio◆teorico◆di◆possibili◆tecniche◆di◆realizzazio-ne◆di◆array◆d’antenne◆direttive◆e◆a◆banda◆stretta◆cen-trata◆sulla◆frequenza◆di◆lavoro.◆Si◆passa◆poi◆alla◆simu-lazione◆mediante◆il◆tool◆Ansoft◆Designer◆per◆trovare◆la◆soluzione◆migliore.◆Si◆procede◆infine◆alla◆realizzazione◆di◆uno◆o◆più◆prototipi◆e◆alla◆verifica◆delle◆performance◆di◆quanto◆realizzato.

Christian Oberlichristian.oberli@hotmail.com

Scuola◆universitaria◆professionale◆della◆Svizzera◆italianaDipartimento tecnologie innovative

Array d’antenne patch a doppia polarizzazioneChristian OberliBachelor of Science in Ingegneria elettronicaApprofondimento◆in◆Tecnologie◆delle◆comunicazioniRelatore:◆Andrea◆SalvadèCorrelatore:◆Thomas◆Bartesaghi

Fig.◆1.◆I◆due◆prototipi◆realizzati

Fig.◆2.◆Diagramma◆d’irradiazione◆dell’antenna◆

Fig.◆3.◆Parametro◆S21◆–◆Crosstalk◆tra◆le◆polarizzazioni

Obiettivi◆◆ ◆Creare◆un◆ambiente◆Real◆Time.◆◆◆ ◆Creare◆un◆sistema◆completo◆per◆la◆generazione◆e◆la◆

compilazione◆del◆codice◆che◆permetta◆di◆integrare◆l’ambiente◆Real◆Time.

◆◆ ◆Creare◆un’applicazione◆dimostrativa.

DescrizioneIl◆toolbox◆per◆la◆generazione◆di◆codice◆di◆ScicosLab◆crea◆alcuni◆file◆sorgenti◆in◆lin-guaggio◆C◆partendo◆da◆uno◆schema◆a◆blocchi◆disegnato◆in◆Scicos.◆Durante◆il◆progetto◆sono◆stati◆sviluppati◆alcuni◆blocchetti◆per◆Scicos◆che◆permettono◆la◆generazione◆di◆codice◆appositamente◆per◆il◆microprocessore◆dsPIC.◆Il◆codice◆generato◆viene◆integrato◆in◆un◆progetto◆MPLAB◆insieme◆a◆un◆ambiente◆Real◆Time◆che,◆grazie◆a◆un◆oscillatore◆esterno◆preciso,◆garantisce◆un◆buon◆determinismo◆al◆sistema.◆Questo◆viene◆realizzato◆utilizzando◆un◆timer◆inizializzato◆nell’ambiente◆Real◆Time◆secondo◆le◆impostazioni◆settate◆nello◆schema◆che◆chiama◆a◆ogni◆interrupt◆la◆ funzione◆di◆calcolo.◆ Il◆progetto◆MPLAB◆può◆essere◆semplicemente◆compilato◆e◆scaricato◆sul◆dsPIC◆utilizzando◆MPLAB◆IDE◆e◆un◆programmatore◆della◆Microchip.◆

ConclusioniÈ◆stato◆creato◆un◆ambiente◆Real◆Time◆del◆quale◆è◆stato◆testato◆il◆determinismo◆e◆sono◆stati◆sviluppati◆blocchetti◆funzionanti◆per◆diverse◆periferiche◆del◆micropro-cessore.◆Il◆sistema◆di◆integrazione◆del◆codice◆e◆della◆compilazione◆attraverso◆l’ambiente◆di◆sviluppo◆MPLAB◆è◆risultato◆essere◆un’ottima◆soluzione,◆semplice◆e◆veloce,◆anche◆per◆chi◆non◆possiede◆grandi◆nozioni◆di◆programmazione.In◆futuro◆potrebbe◆essere◆interessante◆rendere◆portabile◆il◆sistema◆per◆S.O.◆Linux.

AbstractI◆sistemi◆basati◆su◆processore◆dsPIC◆di◆Microchip◆per-mettono◆di◆creare◆hardware◆a◆basso◆costo◆e◆di◆elevata◆potenza.◆Lo◆scopo◆del◆progetto◆è◆quello◆di◆agevolare◆l’utilizzo◆di◆questi◆sistemi◆creando◆un◆generatore◆au-tomatico◆di◆codice◆che◆velocizzi◆l’implementazione◆di◆sistemi◆di◆controllo◆su◆dsPIC.◆Grazie◆alla◆sua◆semplici-tà◆di◆utilizzo◆esso◆permette◆anche◆a◆coloro◆che◆hanno◆scarse◆ nozioni◆ di◆ programmazione◆ di◆ implementare◆sistemi◆di◆controllo◆su◆microcontrollori.◆ Il◆ sistema◆di◆generazione◆di◆codice◆che◆è◆stato◆realizzato◆si◆basa◆su◆ScicosLab◆ed◆è◆stato◆previsto◆per◆un◆sistema◆dsPIC◆esi-stente,◆sviluppato◆nei◆laboratori◆della◆Scuola.

Stefano Pastastefano.pasta@libero.it

Scuola◆universitaria◆professionale◆della◆Svizzera◆italianaDipartimento tecnologie innovative

Generazione automatica di codice per dsPICStefano PastaBachelor of Science in Ingegneria elettronicaApprofondimento◆in◆MeccatronicaRelatore:◆Roberto◆BucherCorrelatore:◆Silvano◆Balemi

Fig.◆1.◆Schema◆di◆funzionamento◆del◆sistema

Fig.◆2.◆Scheda◆di◆sviluppo◆dsPIC

Fig.◆3.◆Applicazione◆dimostrativa:◆Pendolo◆inverso

Obiettivi◆◆ Il◆prototipo◆deve◆essere◆portatile.◆◆ ◆Ogni◆avvicinamento◆deve◆essere◆riconosciuto.◆◆ ◆Allontanamenti◆dalle◆porte◆non◆vengono◆considerati.◆◆ ◆Il◆sensore◆non◆dev’essere◆influenzato◆dalla◆luminosità◆

e◆dalle◆altre◆condizioni◆ambientali.◆◆ ◆Il◆programma◆software◆deve◆stare◆nei◆128◆kByte◆di◆

memoria◆del◆DSP.

DescrizioneUn’attenta◆analisi◆della◆Icyboard◆ha◆mostrato◆che◆le◆porte◆GPIO◆non◆erano◆utiliz-zabili,◆per◆cui◆è◆stato◆necessario◆introdurre◆un◆PIC,◆che◆ha◆a◆disposizione◆tali◆porte.◆La◆comunicazione◆tra◆Icyboard◆e◆PIC◆avviene◆tramite◆RS232.◆Con◆l’aiuto◆di◆un◆driver◆vengono◆poi◆gestiti◆dei◆motori◆DC◆che◆aprono◆e◆chiudono◆le◆porte.Per◆la◆fotocamera◆sono◆state◆create◆delle◆regioni◆di◆luminosità◆di◆40x40◆pixel.◆Per◆individuare◆i◆movimenti◆si◆fa◆la◆derivata◆della◆luminosità.◆Ogni◆regione◆ha◆un◆valore◆medio◆di◆movimento◆e◆se◆la◆regione◆con◆il◆movimento◆massimo◆cambia,◆si◆conside-rano◆le◆coordinate◆di◆entrambe◆le◆regioni.◆Se◆il◆movimento◆è◆verso◆le◆porte,◆il◆DSP◆trasmette◆il◆messaggio◆di◆aprire◆le◆porte◆al◆PIC.◆Quest’ultimo◆si◆basa◆sulla◆richiesta◆del◆DSP◆e◆i◆valori◆presenti◆provenienti◆dai◆sensori◆di◆fine◆corsa.

ConclusioniI◆requisiti◆iniziali◆sono◆stati◆rispettati◆in◆quanto◆quando◆ci◆si◆avvicina◆con◆un◆dito◆o◆una◆matita◆all’ascensore◆la◆porta◆si◆apre.◆Il◆tutto◆funziona◆indipendentemente◆dal-la◆luminosità◆dell’ambiente◆e◆dell’oggetto◆che◆si◆muove.La◆dimensione◆finale◆del◆programma◆software◆sul◆PIC◆assieme◆alla◆dimensione◆del◆software◆DSP◆non◆supera◆i◆128◆kByte,◆per◆cui◆si◆può◆affermare◆che◆nei◆128◆kByte◆del◆DSP◆ci◆sarebbe◆spazio◆sufficiente◆se◆le◆porte◆GPIO◆fossero◆a◆disposizione◆diretta-mente◆sulla◆Icyboard.Il◆progetto◆è◆stato◆realizzato◆con◆successo◆e◆può◆ora◆essere◆consegnato◆alla◆Schin-dler◆SA◆di◆Locarno.

AbstractQuesto◆progetto◆si◆basa◆sui◆dati◆forniti◆da◆un◆senso-re◆ sviluppato◆ dal◆ CSEM◆ di◆ Neuchâtel.◆ Il◆ programma◆che◆gestisce◆l’apertura◆e◆la◆chiusura◆delle◆porte◆di◆un◆ascensore,◆in◆base◆agli◆avvicinamenti◆verso◆di◆esso,◆vie-ne◆eseguito◆direttamente◆sul◆DSP◆della◆IcyCam.◆Non◆essendo◆disponibili◆le◆porte◆GPIO◆della◆IcyCam,◆il◆va-lore◆desiderato◆delle◆porte◆viene◆trasmesso◆via◆seriale◆RS232◆al◆PIC◆che◆si◆trova◆sulla◆scheda◆realizzata◆in◆que-sto◆progetto.◆Con◆l’aiuto◆degli◆interruttori◆di◆finecorsa◆e◆dei◆driver◆per◆i◆motori,◆il◆PIC◆traduce◆le◆indicazioni◆del◆DSP◆ in◆comandi◆per◆ le◆porte◆dell’ascensore.◆Si◆ tratta◆quindi◆di◆realizzare◆un◆prototipo◆allo◆scopo◆di◆valuta-re◆la◆possibile◆sostituzione◆dei◆sensori◆tradizionali◆con◆questo◆nuovo◆sensore◆nelle◆porte◆degli◆ascensori.

Luciano Tondelliluciano.tondelli@gmx.ch

Scuola◆universitaria◆professionale◆della◆Svizzera◆italianaDipartimento tecnologie innovative

Sensore di visione intelligenteLuciano TondelliBachelor of Science in Ingegneria elettronicaApprofondimento◆in◆MeccatronicaRelatore:◆Alessandro◆RobertiniCorrelatore:◆Ivan◆DefilippisPartner◆industriale:◆Schindler◆SA,◆CH-6600◆Locarno◆(TI)

Fig.◆1.◆Immagine◆codificata◆in◆contrasto

Fig.◆2.◆Verifica◆della◆dimensione◆del◆programma

Fig.◆3.◆Il◆prototipo◆delle◆porte◆di◆un◆ascensore