Cacciatori di Terremotisismografo con Arduino, Python e Linux

Grazie ad HackLab, il FabLab di Terni, la scuola ha potuto acquistare un geofono ed ora vi mostreròcosa ci ho fatto,…... ma prima, due righe per spiegare cosa è e come funziona.

Il geofono, come funziona

Il geofono utilizzato in geotecnica è un sensore atto a rilevare movimenti del suolo o onde sismiche.L'elemento sensibile è simile ad un microfono, capace però di rilevare frequenze molto basse, anchedi pochi Hertz. E di trasformare il segnale rilevato in impulso elettrico.

Il geofono capta onde in una direzione; io l’ho utilizzato per registrare movimenti verticali del terreno, quindi movimenti sussultori. Nulla ci impedisce di collegare allo stesso modo altri due geofoni e di rilevare le onde sismiche in tutte e tre le direzioni oppure utilizzare un unico geofono attrezzato per registrare movimenti nelle tre dimensioni. Ma il prezzo cambia.

Il geofono si basa sull’inerzia: c’è una massa sospesa con una molla e nel momento in cui vi è una vibrazione, la massa, per inerzia, tende a rimanere nella sua posizione di equilibrio. Se potessimo

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vedere attraverso il geofono, osserveremmo il geofono muoversi e la massa all’interno rimanere ferma.

Avvolto attorno alla massa vi è un solenoide: tale solenoide si muove dentro un magnete che è solidale con la Terra. Il movimento del magnete comporta una corrente indotta nel solenoide che è proporzionale all’ampiezza dell’oscillazione.

Durante la scossa il geofono registra una certa variazione di tensione di qualche mV; tale tensione viene amplificata con una amplificatore di tensione, nel nostro caso INA125P, e giunge ad Arduino,che elabora il dato e lo comunica al computer.

Il sismografo: hardware

Non avendo trovato in rete uno schema adatto per collegare il geofono ad un amplificatore di segnale (ho cercato poco a dire la verità) e non volendo spendere troppi soldi, ho provato a realizzare io uno schema.

Ho utilizzato l’amplificatore INA125P che avevo usato per il dinamometro, e per analogia, senza grandi basi di elettronica applicata, sono giunto a questo schema (fig.1)….che funziona!!

La resistenza utilizzata è da 100 Ê.

Ho utilizzato Frizing per produrre lo schema.

Figura 1

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Il sismografo: software

In figura 2 c’è il listato dello sketch per Arduino, viene rilevato un dato ogni 5 ms e comunicato al computer.

Figura 2

Serialplot

Se seguite le seguenti istruzioni, da inserire nel terminale di Ubuntu, potete installare il programmaSerialplot di Hasan Yavuz Ö zderya

Questo programma (fig. 3) fornisce il grafico dettagliato in tempo reale e permette di registrare i dati in un file di testo (nel mio caso dati1.txt).

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Figura 3Si può fare anche una registrazione dei dati (si inizia e si finisce premendo il pulsante rosso, appenapremuto il pulsante per la prima volta il programma vi chiederà il nome del file dove volete salvare i dati, nel mio caso dati1.txt).Con il programma in Python della figura 4 si possono studiare i dati e verificare se ci sono stati dei terremoti (l’intervallo dei dati va da 0 a circa 1000).Il programma fornisce in output i casi in cui vi sono state delle scosse (valore superiore a 6), se si

tratta di terremoti dovremmo ottenere più dati sopra l’indice 6 consecutivi.Figura 4

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Ottenuta la zona dei dati a cui corrisponde la scossa, dopo aver aperto il file dati con gedit, si cliccasu cerca → vai alla riga e si evidenzia la zona dati con Shift e le frecce. Si copia-incolla in uno fogli dati di Calc di LibreOffice ed il gioco è fatto.

In figura 5 trovate registrazione di una biglia di massa circa 20 g, lasciata cadere da un’altezza di circa un metro e che tocca terra ad una distanza di circa 20 cm dal sensore, la figura 6 rappresenta laregistrazione delle vibrazioni dovute a dei salti di una persona di circa 90 kg alla distanza di circa1 m dal geofono.

Figura 5

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25

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Biglia

Figura 6

Ho provato ad usare il nostro laboratorio di fisica per rappresentare i dati ma non ci sono riuscito.

Sitografia

Wikipedia

http://www.geol.lsu.edu/jlorenzo/ReflectSeismol03/Geophones_files/geophones.htm

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500

600

700

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Salti