GNGTS 2017 - 36° Convegno Nazionale

452 GNGTS 2017 S essione 2.3 tempestivo atto a salvaguardare le vite umane. Inoltre, le stesse misure sono di notevole supporto nei processi decisionali legati alla pianificazione degli interventi di restauro o ripristino, i quali necessitano di precise valutazioni dello stato di danno. La ricerca applicativa, in tale ottica, si sta sempre più concentrando verso la concezione di sistemi affidabili ma economici e versatili, dotati di sensori basati su tecnologia MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems), (Cochran et al. , 2009). Tali sistemi possono assolvere sia le funzioni di acquisitori per eventi di tipo ‘strong motion’ (anche in strutture molto rigide, (Beskhyroun and Ma, 2012), che quelle di sensori di monitoraggio continuo per strutture flessibili (ponti, passerelle pedonali, ecc. (Haritos, 2009). Il continuo miglioramento dei processi produttivi di tale tipologia di sensori sta inoltre rendendo disponibili - a costi sempre più contenuti - elementi sensore sempre più performanti, rendendo il monitoraggio strutturale una possibilità più accessibile di quanto non fosse in passato. In tale contesto, la presente ricerca ha come obiettivo la valutazione sperimentale della performance ed affidabilità di sistemi MEMS per il monitoraggio strutturale. Lo studio prevede, in particolare, una prima fase di prototipazione hardware di schede elettroniche, nonché una serie di validazioni sperimentali (sia in laboratorio che in situ) atte a testare l’accuratezza dei sensori accelerometrici così ����������� assemblati. Hardware prototipato. Le schede prodotte (Fig. 1a) sono dotate di un ingresso e un’uscita con connettore di tipo RJ45, mentre il cavo utilizzato nei test è di tipo AWG24, inclusivo di quattro coppie ritorte di cavi (standard ethernet CAT6) necessarie al trasporto di alimentazione e dati. Ogni scheda è dotata di: i) un’unità logica programmata da PC, contenente il programma necessario ad interpretare le istruzioni in ingresso, ad avviare il processo di registrazione e a gestire l’archiviazione dei dati; ii) una scheda MicroSD necessaria al salvataggio dei dati delle registrazioni; iii) un convertitore analogico-digitale (dato che l’elemento sensore scelto è dotato solamente di uscite analogiche); iv) un Real Time Clock, per mantenere la sincronizzazione tra i diversi dispositivi. La scelta dell’accelerometro oggetto di studio è dettata dalla necessità di coniugare una qualità sufficientemente affinata dello strumento con un costo contenuto dello stesso. Un dispositivo rispondente a tali caratteristiche è l’accelerometro KXR94-2050 prodotto dalla ditta Kionix. Inc. (prezzo medio di €4.82×100 unità). Si tratta di un accelerometro triassiale dotato di un’uscita analogica lineare per ogni asse di misurazione (Tab. 1). Il convertitore analogico- digitale scelto per la quantizzazione del segnale accelerometrico (ADS1220, Texas Instrument) è invece un ADC con codifica Sigma-Delta, a 24-bit (Tab. 1). Fig. 1 - a) Circuito stampato completo di tutti i componenti, b) Sistema di misurazione completo. L’interfaccia PC-sensori e i sensori sono alimentati da una batteria a 9 V; due sensori sono connessi con cavi CAT6 da 0,5 m. È stato predisposto un case di protezione in acrilico (PMMA) tagliato al laser, utile all’ancoraggio dei sensori nei diversi test effettuati.