Piano di Lavoro. di SISTEMI AUTOMATICI. Classe quinta

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1 Liceo Scientifico Istituto Tecnico Industriale ISTITUTO DI ISTRUZIONE SUPERIORE ALDO MORO Via Gallo Pecca n.4/ RIVAROLO CANAVESE Tel. 0124/ Fax 0124/ Cod. Fisc segreteria@istitutomoro.it URL: SEZIONE TECNICA Anno Scolastico 2017/2018 Piano di Lavoro di SISTEMI AUTOMATICI Classe quinta DOCENTE FALETTO Paola Maria VALERIO DOMINICI Giuseppe CLASSI 5^AE tecn. IL DIRIGENTE SCOLASTICO (Prof. Alberto Focilla)

2 1. COMPETENZE (Cfr. Documento Dipartimento di Asse e D.M. 211/2010-Indicazioni nazionali- Linee generali e competenze) 1. Utilizzare la strumentazione di laboratorio e di settore e applicare i metodi di misura per effettuare verifiche, controlli e collaudi; 2. Utilizzare linguaggi di programmazione, di diversi livelli, riferiti ad ambiti specifici di applicazione; 3. Analizzare il funzionamento, progettare e implementare sistemi automatici; 4. Analizzare il valore, i limiti e i rischi delle varie soluzioni tecniche per la vita sociale e culturale con particolare attenzione alla sicurezza nei luoghi di vita e di lavoro, alla tutela della persona, dell ambiente e del territorio; 5. Redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni professionali 2. ABILITA DISCIPLINARI 3. CONOSCENZE/CONTENUTI attraverso i quali acquisire, esercitare e valutare le competenze (Cfr. D.M. 211/2010-Indicazioni nazionali-linee generali e competenze) Per i punti 2 e 3, si vedano le due seguenti tabelle. Per ogni modulo in tabella sono indicate anche le competenze specifiche in riferimento alla numerazione al punto 1. CONOSCENZE E ABILITA SISTEMI AUTOMATICI Classe: 5^AE Sez. Tecnica A.S. 2017/2018 Modulo MODULO A Conversione analogico digitale COMPETENZE 2, 3 MODULO B Interfacciamento e condizionamento COMPETENZE 1, 3 MODULO C Controlli automatici COMPETENZE 3, 5 Conoscenze e Abilità Tecniche digitali di acquisizione dati Tecniche digitali di distribuzione dati Teoria del campionamento Analizzare e valutare le problematiche legate alla conversione AD e DA Utilizzare programmi di simulazione relativamente agli argomenti del modulo. Interfacciamento a sensori e attuatori Condizionamento dei segnali trasdotti e di comando Applicare la teoria attraverso dispositivi Lego. Progetto statico e dinamico Controllori PID Controlli digitali e di potenza

3 Analizzare e valutare le problematiche legate alle diverse tipologie di controllo Applicazioni specifiche. MODULO D Stabilità e stabilizzazione COMPETENZE 1, 3 MODULO E Sensori e trasduttori COMPETENZE 3, 4, 5 MODULO F Motori, servomotori e azionamenti COMPETENZE 3, 4, 5 PROGRAMMA previsto di Concetto di stabilità di un sistema di controllo Metodi di stabilizzazione Analizzare e valutare le problematiche legate alla stabilità di un sistema di controllo Applicazioni e circuiti specifici. Caratteristiche generali e parametri dei trasduttori Sensori di posizione e di spostamento Sensori di velocità Sensori di temperatura Trasduttori di luminosità e di laboratorio Analizzare e valutare le problematiche legate alla rilevazione di grandezze fisiche al fine di controllarne il valore. Applicazioni e circuiti specifici. Caratteristiche generali e classificazioni Regolazione della velocità dei m.a.t. Motori passo passo, brushless e lineari e di laboratorio Analizzare e valutare le problematiche legate al comando e azionamento SISTEMI AUTOMATICI Classe: 5^AE Sez. Tecnica A.S. 2017/2018 Periodo di svolgimento Argomenti MODULO A CONVERSIONE ANALOGICO DIGITALE Da metà Sett. fino a fine Ott. 17 UD1: Tecniche digitali Grandezze analogiche e digitali Vantaggi delle tecniche digitali UD2: Acquisizione, digitalizzazione e distribuzione dati Acquisizione, elaborazione e distribuzione Catena di acquisizione e distribuzione UD3: Campionamento Definizione e necessità del campionamento Frequenza di campionamento e capacità di memoria Teorema di Shannon

4 UD4: Applicazioni Indicazione analogica e digitale con LabView Convertitore DAC con LabView ADC di tipo flash con LabView MODULO B INTERFACCIAMENTO E CONDIZIONAMENTO Nov 17 Da Dic. 17 a metà Febbr. 18 Marzo, Aprile 18 Da fine Marzo 18 e contestualmente al resto della trattazione del corso di Sistemi, in funzione degli esempi e delle applicazioni svolte a lezione. UD1: Interfacce Definizione di interfaccia Esempio di interfacciamento Arduino Esempio di interfacciamento Lego Mindstorm Modello termico Trasduttori di temperatura Controllo ad anello chiuso ON/OFF e proporzionale UD2: Condizionamento Adattamento HW di livelli e intervalli MODULO C CONTROLLI AUTOMATICI UD1: Il controllo automatico Caratteristiche generali Controllo ad anello aperto Controllo ad anello chiuso UD2: Controllo statico e dinamico Controllo statico Effetto della retroazione sui disturbi Controllo dinamico UD3: Controllori PID Controlli P, I, D UD4: Controlli digitali Controlli ON/OFF Controllo digitale ad anello aperto Controllo digitale ad anello chiuso UD5: Controlli di potenza Controllo di potenza in corrente alternata UD6: Applicazioni Controllo ad anello aperto di un motore passo passo Controllo ON/OFF di un serbatoio Controllo di luminosità a parzializzazione di onda con SCR MODULO D STABILITA e STABILIZZAZIONE UD1: Il problema della stabilità Grado di stabilità di un sistema Funzione di trasferimento e stabilità Criterio di Bode UD2: Stabilizzazione Metodi di stabilizzazione Reti correttrici MODULO E SENSORI E TRASDUTTORI UD1: Generalità e parametri dei trasduttori Introduzione Caratteristica statica e dinamica UD2: Controllo di posizione e spostamento Potenziometri rettilinei e rotativi LVDT Syncro

5 Maggio 18 Giugno 18 Encoder ottici UD3: Controllo di velocità Dinamo tachimetrica Encoder ottici UD4: Controllo di temperatura Termistori Termoresistenze Termocoppie Integrati UD5: Controllo di luminosità Fotoresistenze Fotodiodi Fototransistor Fotoaccoppiatore MODULO F MOTORI, SERVOMOTORI e AZIONAMENTI UD1: Generalità e classificazioni Classificazione UD2: Regolazione della velocità dei m.a.t. Introduzione Variazione della velocità mediante commutazione della polarità Variazione della velocità mediante reostato Variazione della velocità mediante inverter Variazione della frequenza mediante cicloconverter UD3: Motori passo passo, brushless e lineari Introduzione A riluttanza variabile, a magnete permanente e ibrido Motore brushless Motori lineari Direct Drive Ripassi e approfondimenti in vista dell esame conclusivo del corso di studi 4. METODOLOGIA o Lezione frontale espositiva, limitatamente alla introduzione per ciascun modulo o unità specifica o Lezione dialogata, per l analisi del corpo di ciascun modulo o Lettura, analisi, consultazione di testi o documentazione di carattere tecnico o Esercitazioni di Conoscenza e/o Competenza, a chiarimento, approfondimento e rafforzamento della teoria o Attività di ricerca e/o scoperta guidata, attraverso l uso di Internet o Attività laboratoriali di tipo informatico o Cooperative learning 5. ATTREZZATURE E STRUMENTI DIDATTICI o Libri di testo e materiali/proposte annesse, ad esempio la classe virtuale Libro di testo in adozione: Cerri, Ortolani, Venturi Corso di Sistemi Automatici Vol.3 per Elettronica ed Elettrotecnica Nuova Edizione Open School HOEPLI o Appunti o Documentazione e manuali tecnici o Navigazione in internet o Ipertesti o Lim (se presente in aula) o Laboratori e di informatica

6 6. MODALITA DI VALUTAZIONE: Vedere verbale della prima riunione di dipartimento elettrico di Settembre 2017 Le verifiche possono essere scritte (trattazione sintetica più o meno guidata, risposta chiusa, esercizi a punteggio, quesiti a risposta multipla, relazioni), orali (si prediligono le domande aperte), valutazione dell operato degli allievi durante le ore di laboratorio. Il laboratorio viene valutato come produzione informatica e di programmazione e capacità di gestire autonomamente la strumentazione. 7. INTERVENTI E TEMPI DI RECUPERO o Recupero in itinere, modalità utilizzata in modo preferenziale rispetto alle altre in quanto permette un recupero maggiormente condiviso all interno della classe o Lavoro individuale La tempistica dei recuperi è in buona parte estesa all intero A.S. con particolare attenzione al mese di Febbraio, in cui si chiede di recuperare le valutazioni negative della pagella, e al mese di Maggio in vista della valutazione finale. Le singole verifiche scritte possono essere recuperate entro due settimane dalla consegna degli elaborati corretti, in forma orale o scritta, a seconda degli argomenti trattati e su decisione dell insegnante.

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