Come fare un rivelatore di campi elettromagnetici

L’inquinamento elettromagnetico, o elettrosmog, è uno dei peggiori flagelli della nostra società e ha già superato – o sta per superare – quello dell’aria in quanto a conseguenze per la nostra salute. A differenza dei tumori al cervello, è più difficile attribuire quelli in altre parti del corpo alle radiazioni a radiofrequenza di telefonini, antenne fisse della telefonia mobile, Wi-Fi, etc. Ma il legame con vari tumori e con gli infarti sta sempre più emergendo, e per tutelare la propria salute in attesa che, come per il fumo, vengano posti dei limiti all’irradiazione in pubblico da parte di telefonini e Wi-Fi, è utile un rivelatore fai-da-te. 

Ogni dispositivo elettronico emette una certa quantità di campi elettromagnetici e possiamo usare i circuiti illustrati in questo articolo per rivelarli e apprendere cose su di essi. Perciò, ti mostrerò innanzitutto come costruire un rivelatore di campo elettromagnetico usando un microntrollore Arduino. Questo dispositivo può essere utilizzato per rivelare i campi prodotti dalla tensione di rete, dall’elettricità statica e quelli a radiofrequenza (RF) prodotti da una quantità di comuni apparecchi o dispositivi.

Le radiazioni elettromagnetiche a radiofrequenza si sono dimostrate cancerogene sia negli studi epidemiologici indipendenti sull’uomo sia in quelli di laboratorio sugli animali. La cosa non sorprende più di tanto: gli esperimenti in vitro hanno mostrato che tali radiazioni danneggiano notevolmente il DNA. Alcuni esperimenti hanno mostrato che i danni biologici prodotti sono simili a quelli delle radiazioni ionizzanti, anche se i meccanismi che li provocano – nel caso dei campi e.m. – sono multi-step.

Il danno prodotto al DNA dalle radiazioni RF (cellulari, Wi-Fi, etc.) è un processo a più stadi.

Come rivelare i forti campi elettromagnetici

Questo è uno dei rivelatori di campi elettromagnetici più semplici che puoi realizzare! Utilizza nient’altro che una scheda Arduino, alcuni componenti elettronici di base e una graffetta come antenna. Questo circuito, inoltre, è costruito su una breadboard e quindi non sono richieste competenze di saldatura. L’elenco dei materiali necessari è abbastanza semplice e facile da trovare su Internet:

  • Arduino Uno
  • Breadboard
  • Resistenza da 100 kohm (o superiore se si desidera un dispositivo più sensibile)
  • Resistenza da 330 ohm
  • Cavi jumper

Lo schema elettrico del circuito è davvero semplice ed è illustrato in figura. La sensibilità del dispositivo può essere modificata variando il valore della resistenza da 100 kohm. Maggiore è il valore della resistenza, maggiore è la sensibilità. In particolare, se si intende rilevare l’elettricità statica – che comunque è del tutto innocua per la nostra salute – si consiglia di utilizzare una resistenza da 1 Mohm.

Schema elettrico del circuito da realizzare.

Il codice per Arduino relativo a questo circuito può essere scaricato da qui. Tutto ciò che il codice fa è leggere le tensioni sul pin analogico e accendere un led se viene raggiunta una certa tensione di soglia. Quindi il LED si accende, ad esempio, quando si avvicina il dispositivo all’alimentazione di rete, oppure a una forte sorgente di campi elettromagnetici a radiofrequenza.

Dopo aver caricato il codice, è ora il momento di testare il dispositivo. Come antenna, è possibile utilizzare un filo di rame da 10 cm. Accendi il dispositivo assicurandoti di utilizzare una batteria come fonte di alimentazione per eliminare il rumore nel segnale. Quindi, portalo verso l’interruttore generale di casa e dovresti vedere il LED acceso. Puoi anche provarlo con motori, luci e forni a microonde.

Come appare il semplice circuito da realizzare.

Se stai realizzando seriamente questo progetto, dovresti farlo su un laptop non collegato a una presa a muro. Collegare il laptop a una presa a muro rende essenzialmente il laptop un’antenna per il rumore elettromagnetico e la scheda Arduino restituirà risultati stocastici. Puoi ridurre la sensibilità del dispositivo creando un anello con l’antenna, o semplicemente accorciando la lunghezza dell’antenna.

Come trasformare il rivelatore in un misuratore

Per trasformare un semplice rivelatore di campi elettromagnetici (EMF) in un misuratore degli stessi campi, il modo più semplice è quello di usare una barra grafica a led, possibilmente con i led colorati secondo la consueta scala dal verde al rosso, a segnalare un’intensità crescente della sorgente.  Naturalmente, con un rivelatore del genere potremo fare all’inizio solo misurazioni relative, ma nondimeno utili.

Una barra grafica a led ed il suo collegamento ad Arduino.

Un misuratore commerciale di campi elettromagnetici molto noto che usa una barra a led per visualizzare i risultati delle misurazioni è l’Acoustimeter. Il nostro prototipo funziona bene e rileva a breve distanza il campo elettromagnetico generato da apparecchi elettrici, computer, radio e altro ancora. È abbastanza sensibile da rilevare ad es. le diverse impostazioni di velocità di un ventilatore a soffitto.

Il progetto è composto da un semplicissimo hardware (vedi lo schema mostrato di seguito, che comprende una resistenza da 3,3 milioni di ohm e un’antenna), la cui uscita è collegata direttamente a un ingresso analogico (A0) di un microcontrollore UNO Arduino. Un totale di 10 pin I/O (D2-D11) di Arduino UNO vengono usati per pilotare un display grafico a barre a 10 LED (LDA-B10ZX).

Il circuito da realizzare che fornisce il segnale di ingresso a Arduino.

Qui, la barra grafica è collegata ai pin digitali di Arduino tramite resistenze di limitazione della corrente da 330 ohm (R1-R10). Non è consigliabile ridurre il valore delle resistenze indicato perché la barra grafica assorbe più corrente (che potrebbe andare oltre il limite dell’Arduino) quando tutti i LED si accendono. Puoi scaricare il codice dello sketch per Arduino di questo progetto da qui.

Una delle più interessanti modifiche che potete fare a questo circuito di base è far sì che, oltre ad illuminare i led, vi sia un segnale sonoro di intensità proporzionale al livello del campo elettromagnetico, un po’ come succede quando un metal detector rivela la presenza di un metallo nelle vicinanze. Anche l’Acoustimeter si distingue, fra i vari misuratori di campi e.m. sul mercato, perché è in grado di emettere suoni.

L’Acoustimeter, un misuratore di campi e.m. commerciale piuttosto costoso.

Infine, collegando il nostro misuratore a un computer portatile alimentato a batteria, è possibile acquisire (tramite una banale modifica dello sketch Arduino) il segnale di ingresso e graficarlo in tempo reale, nonché salvarlo per eventuali future elaborazioni. Possiamo poi sperimentare – per questo e per i prossimi circuiti – l’uso di vari tipi di antenne omnidirezionali (ma per diverse lunghezze d’onda) e direttive.

Come realizzare un rilevatore di telefonini “attivi”

Ora vedremo un rivelatore di radiazioni RF a LED utile per segnalare telefoni cellulari attivi (cioè che non necessariamente vengono usati per parlare, ma solo per navigare o scambiare messaggi, oppure in stand-by ma con traffico dati attivo). Infatti, un telefonino 4G spesso è attivo anche quando l’utente pensa che non lo sia, se non disattiva traffico dati, Wi-Fi, posizionamento GPS, bluetooth.

Questo rivelatore non usa batterie, ma solo la potenza della radiazione a radiofrequenza (RF) emessa dal telefono cellulare. Con esso puoi vedere con i tuoi occhi quanto è potente la radiazione del telefonino se è in grado di alimentare una luce dal nulla. Il circuito fai-da-te che proponiamo è il rivelatore più semplice per le radiazioni a microonde: dei diodi RF convertono le microonde del telefono cellulare in corrente continua per alimentare un LED che emette luce visibile avvisando di possibili pericoli.

Schema elettrico del circuito da realizzare e componenti necessari (in basso).

Questo circuito rivelatore di radiazione a microonde di facile costruzione è costituito, infatti, da un LED ad alta luminosità e nove diodi rivelatori al germanio o 1SS86. Devono essere collegati correttamente. Tutti questi componenti sono pronti per il montaggio, è sufficiente saldare i diodi al germanio e il LED in un semplice circuito di prova delle radiazioni a microonde, come mostrato nello schema.

Su un nuovo LED il cavo lungo è il positivo (anodo) mentre il cavo corto è il negativo (catodo). Il diodo al germanio ha una linea (banda) attorno all’estremità che è il catodo. Se correttamente collegati, il LED ed i diodi al germanio sono collegati in modo che entrambi permettano alla corrente di passare nella stessa direzione, ovvero nello schema elettrico le frecce puntano nella stessa direzione. In pratica ciò significa che il diodo LED e il germanio sono uniti al catodo di uno e all’anodo dell’altro.

Quando un’onda radio attraversa un oggetto metallico, i campi e.m. fanno oscillare gli elettroni carichi nel metallo e questo induce nel metallo piccole correnti in corrente alternata (AC) alla stessa frequenza. Quando si effettua una chiamata o un sms, le onde radio emesse dal telefono passano attraverso il circuito del diodo del rivelatore RF e ciò induce una tensione nel circuito del diodo – se è abbastanza vicino – la corrente illumina il LED e avvisa di radiazioni a microonde potenzialmente pericolose.

Come appare il circuito una volta realizzato e testato con un telefonino.

Uno smartphone verifica automaticamente la presenza della rete e regola la potenza di trasmissione per massimizzare la durata della batteria e ridurre al minimo le interferenze di rete. Di conseguenza, la luminosità del misuratore LED dipenderà dai dati inviati (il segnale medio), dalla potenza del segnale locale e dalla vicinanza del circuito a diodi al telefono cellulare. In generale, quando mi avvicino a una sorgente RF, il led diventa più luminoso, in modo da poter individuare la fonte.

Come realizzare un misuratore di forti campi RF

Questo quarto e ultimo progetto ti consente anch’esso di rilevare il segnale trasmesso dal un telefono cellulare. Fondamentalmente, un telefonino trasmetterà forti segnali di potenza superiore a 1 watt durante la ricezione di chiamate, quando effettua le chiamate, o scambia dati con la rete. Il circuito è molto semplice, poiché necessita soltanto dei seguenti componenti:

  • Circuito integrato IC LM386 (amplificatore audio)
  • Resistenza da 47 ohm
  • Resistenza da 100 ohm
  • Diodo LED (colore a scelta)
  • Alimentazione / batteria 4V
  • Cavo da 20 cm di lunghezza (come antenna)

Usa una breadboard per testare questo circuito. Effettua i collegamenti secondo lo schema indicato. Questo circuito è realizzato con il circuito integrato LM386 che funge da amplificatore, perciò è sensibile ed ha solo poche altre parti. Non utilizzare un’alimentazione superiore a 5 V, altrimenti renderà il led luminoso in modo continuo portandoti fuori dall’indicazione che vuoi avere.

Schema elettrico del circuito da realizzare.

L’antenna serve per ricevere i segnali: più grande è l’antenna, maggiore è l’area ricevente. Tieni il tuo telefonino o altro dispositivo RF vicino (fino a 1 metro per antenne da 20 cm). Quando il segnale viene rilevato dal tuo circuito, il LED inizierà a lampeggiare fornendoti informazioni su ciò che sta succedendo. Il consumo in standby – cioè in assenza di segnale – è di 4 mA, mentre con il segnale è di 7 mA. Puoi rilevare una chiamata prima dello squillo del cellulare e durante il traffico dati.

La tensione di uscita dal circuito integrato è proporzionale all’intensità del segnale RF. Tuttavia, i livelli di campo e.m. così forniti sono senza unità, quindi sono soltanto relativi l’uno all’altro, non sono valori assoluti. Ma se potete acquistare un buon misuratore RF commerciale (come ad esempio l’ottimo PCE EM-29, che trovate qui), allora potete calibrare il vostro circuito con una sorgente al variare della sua intensità (o distanza) e renderlo un misuratore di campi RF, e quindi ancora più utile.

Il circuito è alimentato da una power bank (o da pile).