per la misura di campo elettrico per la misura di campo elettrico

Realizzazione di un prototipo di strumento Realizzazione di un prototipo di strumento

per la misura di campo elettrico per la misura di campo elettrico

atmosferico atmosferico

(EFM Electric Field Meter) (EFM Electric Field Meter)

Presentazione Progetti UIT 2007

Roma, 07 Marzo 2008

Esiste un campo elettrico che al livello del suolo punta verso il basso e vale ~ 120 Vm

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

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

Artificiali

inquinamento chimico inquinamento particellare

Aspetti generali del campo

elettrico terrestre

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)

F O C V

q   ^{E   V} _O ^C _F

E induce carica su sensore

Misura in DC: problemi di offset e derive!

Mulinello

da campo

(field mill)

Lo strumento (versioni commerciali)

(field mill)

(shutter)

Costo indicativo (solo sensore): 2000€

Prototipo FENICS-UMFVG/ARPA FVG

Realizzato da Valter Gennaro (FENICS-UMFG) in tutte le sue parti: meccanica, elettronica e software

Esempi di misure di campo elettrico atmosferico

Bel tempo

Temporale

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)

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

- 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!

Attività che danno origine al trasferimento tecnologico (IRA)

uP

Origine Trasferimento Tecnologico

IASF

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)

Partner industriale: MTX Italia srl

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

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

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)

Gantt Chart

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)