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L’attività svolta è inserita nell’ambito del progetto di ricerca “Le Mura per Tutti”, che coinvolge, oltre all’Università di Pisa, anche l’ “Unione Italiana dei Ciechi e degli Ipovedenti” - Sezione di Lucca e l’ “Opera delle Mura di Lucca”. L’idea di fondo del progetto è quella di creare una sorta di binario virtuale percorribile dall’utente tramite l’utilizzo di un bastone per non vedenti, sul quale siano stati montati un’antenna, la circuiteria di controllo e ovviamente un’interfaccia utente. Si è preferito utilizzare un normale bastone per non vedenti per garantire la semplicità di utilizzo e per far sì che l’utente percepisca il dispositivo di ausilio come familiare; la modalità d’uso del bastone da parte della persona non vedente sarà simile a quella convenzionale, consistente nel movimento oscillatorio del bastone che descrive una traiettoria quasi semicircolare. Dai sopralluoghi effettuati sulle Mura, emerge come particolare attenzione debba essere rivolta all’aspetto della sicurezza in quanto, mancando in parecchi punti ogni tipo di protezione ,un cattivo funzionamento del sistema porterebbe a conseguenze disastrose.
Il sistema di ausilio sarà composto da un trasmettitore , il quale si occuperà di pilotare il filo per la generazione del campo magnetico, un ricevitore posto sul bastone e un dispositivo intelligente ( Palmare o Smartphone) comunicante con l’elettronica di controllo del bastone ; in questo lavoro di tesi è stata presa in esame la parte di sistema relativa al trasmettitore. Inizialmente è stata condotta una caratterizzazione dello spazio di lavoro: dopo aver deciso di sistemare il filo creando una spira rettangolare la cui lunghezza fosse molto maggiore della larghezza, si è passati all’analisi delle misure effettuate sullo stesso loop; è emerso come la distribuzione delle linee di forza del campo magnetico nello spazio intorno al filo sia fondamentale per riuscire ad implementare un sistema di ausilio sicuro ed affidabile. La distribuzione del campo magnetico deve essere tale da garantire al non vedente, che procede lungo il percorso, di ricevere un feedback solo quando il suo bastone si trova proprio sopra il filo. Dai risultati ottenuti dalle misure si è quindi dedotto che per avere una distribuzione ottimale del campo magnetico prodotto dal filo, interrato ad una profondità di circa 10 cm, è necessario fissare la larghezza del loop a circa 5 cm.
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Successivamente è stata presa in analisi l’architettura del trasmettitore: si è cercato di capire se fosse possibile utilizzare un amplificatore in classe D come stadio di uscita per riuscire a pilotare il loop. Sono poi stati delineati i blocchi per la generazione e la modulazione del segnale e i blocchi per riuscire ad ottenere un sistema reazionato in maniera tale da mantenere costante l’ampiezza massima della corrente nel filo. Come unità centrale di controllo è stato utilizzato il microprocessore Atmega32 della Atmel: il suo compito è quello di campionare e successivamente analizzare il segnale proveniente da un rivelatore di picco che a sua volta riceve da un trasformatore di sensing, posto in serie al loop, un segnale legato all’entità della corrente. In relazione ai campioni acquisiti, il microcontrollore genererà un segnale tale da compensare le fluttuazioni del valore di picco della corrente. In uscita al microprocessore è stato posto un filtro passa-basso per filtrare la prima armonica della forma d’onda ottenuta in maniera differenziale sfruttando due pin di I/O configurati ovviamente come uscita; tale segnale sarà inviato in ingresso all’amplificatore. Come stadio di uscita è stato usato l’LM4670, un amplificatore audio in classe D della National Semiconductor capace di erogare fino a 3 W di potenza. In uscita all’amplificatore è stato dimensionato un filtro passa basso, tenendo conto dell’induttanza parassita che presenta il loop; dopo aver fatto varie simulazioni si è arrivati ad una configurazione che permette di gestire un loop con una lunghezza compresa tra 200 m e 350 m. Il sistemato reazionato permette di far fronte a variazioni della resistenza (e quindi della corrente) del filo dovute anche al cambiamento della temperatura ambientale; si riesce a gestire tutto il range di temperature comprese tra i -10° e i 40 ° C.
Il contributo del presente lavoro si configura quindi come lo studio e la progettazione di una architettura di un sistema di ausilio per persone non vedenti, finalizzato ad agevolarne la mobilità, che sfrutti la rilevazione del campo magnetico generato da un filo percorso da una corrente modulata. E’ stata inoltre realizzata e sperimentata una parte dei blocchi circuitali progettati.
