APITOLO 1 Introduzione C

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APITOLO 1

Introduzione

Nell’ultimo decennio abbiamo assistito ad una sempre maggiore diffusione dei veicoli a due ruote; la possibilità di risparmiare tempo, destreggiandosi agilmente nel caotico traffico quotidiano, e i bassi costi di gestione, sono i principali motivi di questo enorme sviluppo. Stiamo parlando principalmente dell’entrata sul mercato degli scooter, che hanno incrementato enormemente il mercato dei veicoli a due ruote, grazie anche a prezzi molto competitivi.

Al contempo il settore della tecnologia microelettronica è stato soggetto ad enormi progressi, che hanno permesso un’ampia diffusione dei dispositivi elettronici. L’elettronica è diventata parte così integrante del nostro vivere

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quotidiano che la troviamo in quasi tutti gli oggetti, dai più semplici come alcuni elettrodomestici, ai più sofisticati come i cellulari, da quelli per il diletto e il tempo libero come i lettori mp3, a quelli per la salvaguardia e il miglioramento della vita, come i dispositivi biomedici. Questo sviluppo ha permesso all’elettronica di permeare così a fondo alcuni settori da dare origine a vere e proprie sotto-branche dell’elettronica stessa; è il caso della domotica o dell’autronica. Proprio il settore automotive è stato tra quelli maggiormente investiti da questo fenomeno, con una crescita esponenziale di sistemi elettronici integrati nelle auto che le hanno rese più sicure, più confortevoli e più performanti.

Negli ultimi anni questi due settori hanno avuto modo di incontrarsi, in quanto l’elettronica sta pian piano prendendo piede anche nell’ambito del motoveicolo, con l’obiettivo di ottenere i medesimi risultati raggiunti per gli autoveicoli; si cercano pertanto maggiore sicurezza, maggior comfort e minor consumo.

Interesse di questo progetto sarà il problema della sicurezza stradale e nell’ambito di questo si cercherà di sviluppare un dispositivo che possa risolvere alcune problematiche dei conducenti di motoveicoli durante l’esecuzione di una manovra di cambio di direzione.

Nelle automobili in ambito sicurezza si possono annoverare numerosi sistemi, dei quali l’ABS (Anti Braking System), l’ESP (Electronic Stability Program) e l’AirBag sono solo i più diffusi, ma ad essi se ne aggiungono sempre di nuovi. Nel mercato del motoveicolo i sistemi di sicurezza più conosciuti, importati dal mondo dell’automobile, sono il sistema ABS e il sistema AirBag, di recentissima introduzione da parte della Honda. L’azienda giapponese è stata la prima nel mondo a introdurre tale sistema in un motoveicolo, in particolare nel modello Gold Wing 2007; in seguito è stata seguita dalla Yamaha col modello ASV-3 [S1].

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1.1 Sicurezza stradale nei motoveicoli

Per riflettere sul tema della sicurezza stradale, per ogni mezzo di trasporto e in particolare per i veicoli a due ruote, è sufficiente leggere un giornale o guardare un notiziario televisivo, ma qualche cifra quantifica meglio la dimensione del problema. Facendo riferimento ad un documento rilasciato dall’ISTAT nel gennaio del 2007, si hanno informazioni relative agli incidenti stradali dei veicoli a due ruote nell’anno 2005:

Dati Annuali Incidenti Morti Feriti

Incidenti con presenza

di veicolo a 2 ruote 93.320 1.852 107.670

Totale Incidenti 225.078 5.426 313.727

Tabella 1 - Dati annuali incidenti stradali 2005 [S2]

Dati Giornalieri Incidenti Morti Feriti

Incidenti con presenza

di veicolo a 2 ruote 256 5 295

Totale Incidenti 616 15 860

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Le due tabelle precedentemente riportate sono sicuramente molto eloquenti.

 Nel complesso, nell’anno 2005, sono stati rilevati 93.320 incidenti stradali (41% del totale degli incidenti), nei quali sia stato presente almeno un veicolo a due ruote1 e nei quali sia stato registrato il decesso di 1.852 persone e il ferimento, di diversa gravità, di altre 107.670.

 Ogni giorno in Italia si verificano in media 256 incidenti stradali, in cui rimane coinvolto almeno un veicolo a due ruote e in cui ben 5 persone trovano la morte e altre 295 vengono ferite, più o meno gravemente.

L’aspetto più sconvolgente dei dati precedenti è che nel 2005 i morti e i feriti per incidente stradale in cui risulta presente almeno un veicolo a due ruote, costituiscono il 34% dei morti e dei feriti complessivi per incidenti stradali; basta però leggere qualsivoglia statistica sulla circolazione dei veicoli stradali per osservare che i veicoli a due ruote non sono assolutamente un terzo dei veicoli circolanti. Oltretutto se considerassimo anche un indice di gravità per gli incidenti, potremmo constatare che nell’ambito dei veicoli a due ruote le conseguenze per le persone a bordo sono spesso peggiori [2]. Il nostro progetto si inserisce in questo contesto.

1 _{Bisogna sottolineare come in questo studio siano stati considerati appartenenti alla categoria}

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1.2 Idea e stimolo del progetto

Il nostro interesse sarà focalizzato sulla realizzazione di una centralina elettronica da installare sul motoveicolo, il cui scopo sia quello di disattivare automaticamente il segnale degli indicatori di direzione, dopo che lo stesso era stato attivato dal conducente prima di effettuare una svolta.

La spinta principale di questo studio è sicuramente l’idea che l’oggetto in questione possa aumentare efficacemente la sicurezza stradale. Attualmente i conducenti di scooter e motoveicoli in genere devono disattivare manualmente gli indicatori di direzione, ma spesso accade che ci si dimentichi di effettuare tale disattivazione e che quindi si dia, inconsapevolmente ed erroneamente, un’informazione agli altri veicoli in circolazione di una nostra eventuale svolta. Dal punto di vista opposto accade molto spesso ad ognuno di noi di trovarsi dietro ad una motocicletta o ad uno scooter con l’indicatore di direzione in funzione e di attendere la svolta che alla fine non arriva mai. Nonostante ad un’analisi superficiale possa non sembrare una problematica così grave, in realtà siamo di fronte ad una situazione di potenziale pericolo, oltre che di oggettivo fastidio. Considerando poi la maggiore vulnerabilità dei veicoli a due ruote rispetto a quelli a quattro ruote, si capisce come non sia per niente un problema da sottovalutare.

Anche in questo caso, per analizzare correttamente il problema, conviene “quantificarlo” mediante numeri statistici; nella tabella seguente vengono mostrati dati sugli incidenti stradali dei veicoli a due ruote, causati da circostanze imputabili ad un comportamento scorretto del conducente nella circolazione.

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Incidenti % Morti % Feriti %

Procedeva con guida distratta

o andamento indeciso 10.169 16 1.852 16 11.506 16 Svoltava a destra Irregolarmente 1.250 2 9 1 1.350 2 Svoltava a sinistra Irregolarmente 3.016 5 46 5 3.410 5 Altro 47.790 77 743 78 55.426 77 Totale Incidenti 62.225 100 952 100 71.692 100

Tabella 3 - Dati sugli incidenti stradali dei veicoli a due ruote causati da comportamento scorretto del conducente nella circolazione [S2]

 Nel 2005 si sono verificati 62.225 incidenti stradali (66,7% del totale), nei quali è rimasto coinvolto almeno un veicolo a due ruote e nei quali la causa principale è stata riferibile al conducente per un comportamento scorretto nella circolazione.

 Tra le cause riferibili ad un comportamento scorretto del conducente, si possono annoverare la svolta irregolare, a destra o a sinistra, e la guida distratta o indecisa.

Nelle cause appena menzionate, rientrano anche quei casi in cui il conducente, a causa di una distrazione, si dimentica di disattivare gli indicatori di direzione al termine della svolta; queste sono le situazioni in cui probabilmente la nostra centralina elettronica sarebbe potuta intervenire, evitando magari qualche incidente. A queste circostanze se ne possono aggiungere sicuramente altre,

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magari non deducibili da questi dati, ma nelle quali il nostro oggetto sarebbe potuto risultare utile o magari lo potrebbe essere in futuro. In ogni caso è evidente come un supporto per la disattivazione degli indicatori di direzione possa essere un tentativo, se non risolutivo almeno necessario, per rendere più sicura la circolazione sia per i conducenti di veicoli a due ruote che per quelli degli altri veicoli.

1.3 Indicatori di direzione e stato dell’arte

Gli indicatori di direzione hanno lo scopo di segnalare agli altri veicoli in circolazione l’intenzione di eseguire svolte, di immettersi o uscire dal flusso della circolazione, di effettuare inversioni ad U, e più in generale, di cambiare direzione. Il loro uso è fondamentale, poiché permettono a tutti i conducenti di conoscere col dovuto anticipo quale siano le intenzioni degli altri guidatori e conseguentemente di adeguare il proprio atteggiamento. Gli indicatori devono essere attivati con sufficiente anticipo rispetto al cambio di direzione, mantenuti accesi durante la svolta e disattivati al termine di essa.

Attualmente negli scooter è presente un interruttore meccanico per l’attivazione e la disattivazione degli indicatori di direzione. In dettaglio: portando l’interruttore in posizione laterale, sinistra o destra, si attiva il segnale luminoso dell’indicatore della direzione corrispondente; riportandolo in posizione centrale tramite uno spostamento o mediante una leggera pressione si disattiva questo segnale. Si capisce quindi come la disattivazione degli indicatori di direzione sia un meccanismo manuale e non automatico.

In alcuni modelli di scooter c’è la possibilità di essere sollecitati nella disattivazione dell’indicatore da un bip sonoro, nel caso in cui l’indicatore

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rimanga funzionante per un intervallo di tempo superiore ad una certa soglia; tuttavia il funzionamento di tale dispositivo è semplicemente legato ad un timer e può inoltre perdere la sua efficacia se il bip sonoro non è per qualche motivo udito; ad esempio per l’isolamento acustico di caschi protettivi particolarmente “sostanziosi” o per la presenza di altri rumori che tendano a coprirlo.

Per completezza bisogna osservare che esiste effettivamente la possibilità di avere scooter in cui il sistema di ritorno della freccia sia automatico; i sistemi presenti allo stato dell’arte sono:

1) un dispositivo elettronico esterno (Autostop Ecoalarm), di facile montaggio, che consente lo spegnimento automatico delle frecce dopo un numero di lampeggi programmabile dall’utente. E’ un’invenzione molto recente, che risale all’aprile 2007 ed è una produzione della Ecoalarm [S4].

2) sistemi elettronici, già installati su alcuni modelli di “maxi” scooter, che disattivano le frecce o dopo un certo intervallo di tempo, utilizzando dei timer, o dopo un certo spazio percorso.

In ogni caso il principio di funzionamento di questi sistemi si basa essenzialmente su dei timer, quindi sul calcolo del tempo trascorso o dello spazio percorso dal momento dell’attivazione dell’indicatore di direzione. Queste sono grandezze che identificano la fine della svolta in maniera, per così dire, indiretta, in quanto non percepiscono l’effettivo termine della manovra e quindi possono essere poco affidabili; nell’ipotesi di una curva più lunga degli standard questi dispositivi fallirebbero. Il principio di funzionamento di questi è quindi profondamente diverso sia da quello degli autoveicoli, sia da quello che vogliamo utilizzare nel nostro sistema. Nel caso degli autoveicoli esiste un dispositivo meccanico che è legato al funzionamento dello sterzo e quindi delle ruote. Queste, per effettuare una curva, descrivono un angolo di sterzo sul piano orizzontale e tale angolo si annulla al momento del ritorno in posizione

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rettilinea del veicolo; il dispositivo è solidale con lo sterzo e percepisce l’annullamento dell’angolo. Nei motoveicoli pensare di legare il ritorno di frecce all’angolo di sterzo non è plausibile, poiché questo angolo non subisce in curva una variazione tale da essere percepita da un dispositivo meccanico.

1.4 Organizzazione del progetto

L’idea sviluppata in questo lavoro è quella di progettare una centralina elettronica che potremmo definire “intelligente”, in quanto sarà in grado di capire autonomamente il termine della Manovra Cambio Di Direzione (MCDD) e conseguentemente riuscirà a disattivare il segnale luminoso dell’indicatore di direzione. In particolare noi non vogliamo che il termine della MCDD sia legato in maniera fittizia ad un timer o ad uno spazio percorso, quindi ad un parametro che non è direttamente correlato con la curva eseguita, ma piuttosto siamo interessati alla variazione di grandezze che indichino fisicamente l’effettivo termine della manovra.

Il progetto può essere articolato in tre fasi, delle quali le prime due più prettamente elettroniche, mentre l’ultima prevalentemente meccanica:

 la prima fase cercherà di comprendere come sia possibile rendere il motoveicolo, per così dire, “intelligente” e conseguentemente autonomo;

 la seconda riguarderà la progettazione, la realizzazione e la fase di testing della scheda elettronica “intelligente”, sulla quale sarà implementato un opportuno algoritmo di controllo, che, analizzando i dati forniti da alcuni sensori, fornisca l’informazione “MCDD terminata”;

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 la terza fase si occuperà di implementare sul motoveicolo la scheda e soprattutto di trovare un metodo di disattivazione dei segnali luminosi, che sostituisca l’interruttore meccanico e che sia ovviamente sincronizzato con la suddetta scheda.

Argomento di questa tesi sarà la prima fase del progetto e quindi cercheremo di dedurre quali siano i parametri significativi da cui estrarre l’informazione “manovra cambio di direzione (MCDD) terminata”. L’obiettivo è quello di progettare un sistema di acquisizione dati (data logger), che memorizzi informazioni dal motoveicolo durante la sua marcia; dall’analisi di esse sarà poi possibile capire le grandezze significative per evidenziare la fine della MCDD e quindi elaborare un opportuno algoritmo di controllo.

1.5 Funzionalità del data logger

Un data logger è un sistema che riceve dati dall’ambiente esterno e li memorizza su un opportuno supporto; nel nostro caso tali dati sono segnali che rappresentano le grandezze più significative del motoveicolo. Un oggetto di questo avrà una duplice utilità, una più generale nell’ambito di studio del motoveicolo e una più specifica per il progetto in questione.

Nel primo caso il data logger può essere utilizzato in un ampio ventaglio di applicazioni; infatti se in contesti diversi ci sarà l’interesse per altre grandezze del motoveicolo, sarà sufficiente mantenere la stessa architettura e cambiare solamente la parte sensoristica. Si otterrà così un oggetto che fornisce informazioni ad esempio sulle grandezze fisiche che caratterizzano la stabilità

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o la manovrabilità del motoveicolo, oppure il consumo di esso o le performance del motore, e quindi in generale su ogni aspetto di interesse dei veicoli a due ruote. La sua funzionalità, in questo caso, è quella di una piattaforma personalizzabile in base alle esigenze e quindi può diventare importante anche per altri progetti sperimentali sul motoveicolo.

Nel secondo caso il nostro sistema di acquisizione dati avrà dovrà permetterci di raggiungere due obiettivi:

1) osservare, come già detto, l’evoluzione temporale di alcune grandezze fisiche del motoveicolo, per capire quali siano le più significative per la comprensione del termine di MCDD;

2) verificare se un sensore magnetico ad effetto Hall, di basso costo, possa essere sufficiente per i nostri scopi, dato che uno dei limiti principali per l’elettronica nel motoveicolo è il prezzo.

Noi ci soffermeremo su questo ultimo aspetto funzionale del data logger, prima cercando di capire quali siano le grandezze sopra citate, poi verificando sperimentalmente il punto 2), essenziale per la realizzazione di una centralina elettronica con un prezzo contenuto e quindi accessibile per il mercato degli scooter.