Classe 3^A- Corso Elettrotecnica ed elettronica

Transcript

1 I.T.I.S. ETTORE MAJORANA Anno scolastico 2015/2016. Via S. Allende, GENOVA Sezione di ELETTRONICA Insegnanti: Prof. Patrizia Pedemonte Prof. Milo Rosi. PROGRAMMA PREVENTIVO Classe 3^A- Corso Elettrotecnica ed elettronica Materia: Tecnologia, Disegno e Progettazione : TPSE FINALITA' DEL CORSO. - Far acquisire agli alunni: 1)capacità generali di sintesi e di organizzazione attraverso un'attività progettuale rivolta ad uno specifico ambito tecnologico; 2)un'impostazione didattica che può procedere per semplici progetti; 3)capacità di sistematizzazione delle conoscenze tecnologiche caratteristiche dell'indirizzo; 4)capacità specifiche di rivisitazione e riorganizzazione di contenuti appresi in altre discipline, necessari per produrre in modo completo un progetto specifico. OBIETTIVI FINALI DI APPRENDIMENTO. L'alunno deve essere in grado di sapere: 1)usare gli strumenti di Laboratorio; 2)inquadrare un problema, leggendo la documentazione opportuna; 3)scegliere una possibile soluzione e quindi i componenti e gli strumenti operativi occorrenti; 4)stendere dei preventivi di massima; 5)studiare il progetto nelle sue parti; 6)realizzarlo nella sua completezza e collaudarlo; 7)produrre la documentazione d'uso. PROGRAMMA -Norme di sicurezza in laboratorio di Elettronica. -Grandezze elettriche unita di misura e multipli/sottomultipli- -Segnali elettrici ed"informazione" : forme sinusoidali, triangolari e onde quadre. Segnali unidirezionali e bidirezionali. Frequenza, periodo pulsazione, valore picco/picco, valore efficace, valor medio, Duty-cycle. Grafici di grandezze alternate. -Tecnologia dei materiali elettrici: conduttori, semiconduttori ed isolanti. 1

2 Bande energetiche e Gap dei materiali. Caratteristiche tecnologiche di funzionamento. Proprietà elettriche. -Componenti elettrici passivi: Resistori: tecnologie di costruzione/codice colori proprieta (dipendenza dalla temperatura, etc.) classificazioni formule fondamentali. esercitazioni per determinare il valore delle resistenze. Condensatori: struttura e parametri di funzionamento. classificazione e tipologie - codici di identificazione. formule fondamentali. -Filtri passivi RC Circuiti passa-basso, passa-alto e passa-banda Grafici di funzionamento. Frequenza di taglio. -Elettronica Digitale- Algebra di Boole e Teorema di De Morgan per la risoluzione di circuiti digitali (applicazioni circuitali) - FAMIGLIE LOGICHE CARATTERISTICHE TECNOLOGICHE DI FUNZIONAMENTO PRINCIPALI FAMIGLIE LOGICHE : TTL E CMOS. INTERFACCIAMENTO SCALE DI INTEGRAZIONE EVOLUZIONE DEI CIRCUITI INTEGRATI CONFRONTO TRA I RISPETTIVI PARAMETRI ELETTRICI TABELLE DI FUNZIONAMENTO CORRENTE E TENSIONE FAN OUT NOISE-MARGIN RESISTENZE DI PULL-UP E BUFFER AMPLIFICATORI APPLICAZIONE DEI TEOREMI DELL'ELETTRONICA E SEMPLIFICAZIONI DI FUNZIONI LOGICHE CON ALGEBRA DI BOOLE E DE MORGAN. (MICRONIZZAZIONE) - INTERFACCIAMENTO E PILOTAGGIO DI UN LED CON PORTE LOGICHE (A MONTE E A VALLE). *******LABORATORIO******* -Prove di funzionamento della strumentazione di laboratorio: "alimentatori, tester, generatori di funzione e oscilloscopio". -Misure: lettura su schermo di Vmax, Vpp, periodo e calcolo della frequenza di grandezze alternate sinusoidali,quadre e triangolari. Misure di resistenze con codice colori e tester. -Nozioni su come si montano i componenti elettrici in un circuito. Circuiti elettrici costruiti su bread-board. -Misure di resistenze con il codice colori -Verifica della"legge di Ohm" con un circuito a resistenze e generatore ; uso di voltmetro e amperometro 2

3 Resistenze serie e parallelo Applicazione leggi di Ohm e principi di Kirchoff. Uso del pacchetto operativo Orcad- Pspice per disegno tecnico e simulazione al PC del funzionamento del circuito; Confronto tra parte pratica e teorica del valore delle correnti e delle tensioni in gioco. Grafici relativi. -Filtri RC passa-alto, passa-basso e passa-banda. Circuiti su breadboard e misure con oscilloscopio. Simulazione su Pc con P-spice e grafici relativi. -Circuiti Combinatori con porte TTL: tabella di verita', realizzazione circuito su breadboard e visualizzazione stato logico con LED. -Realizzazione su breadboard di Flip/Flop SR, JK, D. Visualizzazione stati logici con LED (tabelle di verita ) Diagrammi temporali -Circuito Sommatore: Tabella di Verita Teorica. Circuito su breadboard con LED, e verifica pratica della Tabella Teorica. -Teoria e progettazione del generatore di clock con NE555: tempi di funzionamento. Multivibratore. -Circuito contasecondi con decoder e display 7 segmenti. Realizzazione di un circuito digitale su piastrina col metodo della fotoincisione: creazione del master (contasecondi). Compilazione di Relazioni Tecniche su quanto svolto in Laboratorio. Verranno utilizzati: - Manuali di data-sheet. - I seguenti pacchetti operativi: 1) Orcad P-Spice per Windows per il disegno circuitale; 2) Window'2000 e Microsoft office'2000 per schemi e compilazione di relazioni. LIBRO DI TESTO: F.M. FERRI - CORSO DI TECNOLOGIE E PROGETTAZIONE DI SISTEMI ELETTRICI ED ELETTRONICI (ARTICOLAZIONE ELETTRONICA) HOEPLI- VOLUME 1. Criterio di sufficienza l allievo avrà raggiunto la sufficienza quando avrà acquisito le seguenti competenze: COMPETENZE MINIME PER IL PASSAGGIO ALLA CLASSE SUCCESSIVA 1) Conoscere la tecnologia di base di costruzione dei principali dispositivi Elettronici. 2) Saper progettare semplici circuiti a componenti discreti 3) Sapere leggere data-sheet e utilizzare la piedinatura di circuiti integrati a media scala di integrazione per i collegamenti. 4) Saper organizzare il lavoro di laboratorio in gruppo. 5) Conoscere le procedure tecnologiche fondamentali per realizzare componenti/circuiti elettronici 6) Saper simulare il funzionamento di circuiti al PC con ORCAD 7) Sapere collaudare i circuiti progettati 8) Sapere stendere una relazione tecnica. I.T.I.S. ETTORE MAJORANA Anno scolastico 2015/2016. Via S. Allende, 42 Classe 4^A- Corso Elettrotecnica ed elettronica 3

4 16138 GENOVA Sezione di ELETTRONICA Insegnanti: Prof. Patrizia Pedemonte Prof. Milo Rosi. PROGRAMMA PREVENTIVO Materia: Tecnologia, Disegno e Progettazione : TPSE ARGOMENTI DEL PROGRAMMA -MEMORIE : memorie di massa e memorie di lavoro. Tecnologia e funzionamento RAM, ROM ed evoluzioni. Capacita dei chip-espansione di memoria- Banchi di memoria: capacita ed indirizzamenti. - TECNOLOGIA DEI SEMICONDUTTORI Legame covalente:struttura chimico-fisica. Salto energetico, concentrazione, mobilita dei portatori di carica, etc. Confronto funzionale tra materiali semiconduttori, conduttori ed isolanti. -IL DIODO : tecnologia di costruzione. Curva caratteristica e funzionamento. Circuito di polarizzazione. - Raddrizzatore a semionda e a onda intera - Il Ponte di diodi (Graetz). - DIODO LED: Tecnologia e funzionamento. Circuito con Resistenze. - ZENER: Tecnologia e funzionamento. Circuiti limitatori di tensione a una o due soglie. Grafici funzionali IN e OUT. APPLICAZIONE: Calcoli di progettazione di un alimentatore stabilizzato: schema a blocchi e funzionalita di ciascun blocco Realizzazione pratica. Rilevamento della tensione di ripple -TRANSISTOR Circuiti integrati monolitici: tecnologia planare e bipolare. Transistor BJT NPN e PNP. Polarizzazione. Parametri tecnologici alfa e beta. Configurazione ad emettitore comune. ( realizzazione pratica) MOSFET: tecnologia e funzionamento ad arricchimento e a svuotamento. Canale N e P. Grafici di funzionamento Famiglia CMOS: Tecnologia e funzionamento. Obiettivi: - LABORATORIO- Infondere negli alunni una conoscenza teorico-pratica delle principali problematiche inerenti lo studio preliminare e la realizzazione pratica con collaudo dei dispositivi realizzati. 4

5 Per la realizzazione dei circuiti (Lavoro a gruppi): Schemi elettrici. Studio dei circuiti, ricerca componenti, data-sheet. Calcoli progettuali Disegno circuitale con pacchetto operativo dedicato, al PC. Simulazioni con grafici al PC Montaggio dei componenti su breadboard Collaudo e Relazione tecnica. Circuiti realizzati nel corso del1 anno scolastico: Circuiti con diodi. -Il diodo silicio -Il diodo silicio come raddrizzatore: Ponte di Graetz -Il diodo silicio come raddrizzatore: Ponte di Graetz + filtro condensatore. -Il diodo Zener usato come stabilizzatore di tensione. -Il diodo LED utilizzato in tutti i circuiti come rivelatore di stato logico.. -Alimentatore stabilizzato a uscita fissa 12V, 2A. Schema a blocchi. Raddrizzatore a doppia semionda. Filtro capacitivo-blocco di stabilizzazione. Regolatori di tensione integrati. Grafici tensione e corrente correlati. Montaggio componenti e collaudo. Relazione Tecnica. - Carica-batteria +15V, 3-5A Disegno circuitale con Orcad PSpice. Sbrogliato- basetta- ricerca componenti- foratura e saldature. Misure. Per i seguenti due circuiti: 1) l alimentatore stabilizzato (+12V, -12V) 2) il carica-batteria (15V), realizzazione al PC, con il pacchetto software dedicato Orcad- PSpice, dello sbrogliato, da cui viene ricavata la basetta mediante la fotoincisione. Quindi dopo la ricerca dei materiali, foratura e saldature, si realizzano praticamente le basette (schede) dei due circuiti. A seguire il Collaudo. UTILIZZAZIONE DEI SEGUENTI PACCHETTI OPERATIVI: - Windows CAD dedicato: Orcad Cis Pspice - Microsoft office 2003 {Winword - Excel } TESTO IN ADOZIONE: Corso di Tecnologie e progettazione di sistemi elettrici ed elettronici (per articolazione Elettronica)- Autore: Fausto Maria Ferri- Casa Editrice Hoepli VOLUME 2 5

6 CRITERIO di Sufficienza l allievo avrà raggiunto la sufficienza quando avrà acquisito le seguenti competenze: COMPETENZE MINIME PER IL PASSAGGIO ALLA CLASSE SUCCESSIVA 1) Saper progettare semplici circuiti con i componenti elettronici studiati 2) Sapere leggere data-sheet e utilizzare la piedinatura di circuiti integrati a media scala di integrazione per i collegamenti. 3) Conoscere le procedure tecnologiche fondamentali per realizzare componenti/circuiti elettronici 4) Saper realizzare circuiti su breadboard./su scheda 5) Sapere collaudare i circuiti progettati 6) Sapere stendere una relazione tecnica. 6

7 PROGRAMMAZIONE DIDATTICA ANNO : classe: 5A sezione elettrotecnica e elettronica- articolazione elettronica - Materia: T.P.S.E.E. Insegnanti: Patrizia Pedemonte Primo Bartoli - Saper interpretare e realizzare schemi elettrici. REQUISITI ESSENZIALI - conoscere la funzionalità dei componenti di base dell'elettronica e saper usare data books - conoscere le tecniche di realizzazione di circuiti stampati: fotoincisione. - usare la strumentazione di laboratorio - saper scrivere una relazione tecnica - avere capacità e metodo per la risoluzione di problematiche inerenti la progettazione Scelte metodologiche = tipo di intervento finalizzato all apprendimento: lezione frontale (lf), partecipata (lp), attività di gruppo (ag), di laboratorio (al), altro Tipologia della valutazione = tipo di verifiche utilizzate per la valutazione: scritta, orale, pratico, progetto, test v/f, test a scelta multipla, domande a risposta breve/sintetica, prova strutturata/semistrutturata altro MODULO O (BLOCCO TEMATICO) 1 a) La sicurezza sul lavoro b) Sistema di acquisizione ed elaborazioni dati COMPETENZE DA VERIFICARE Conosce le fondamentali norme di sicurezza Sa affrontare un problema di controllo inerente i trasduttori CONTENUTI 1) Norme e disposizioni legislative. 2) Effetti fisiopatologici della corrente elettrica. 3) Protezione contro i contatti diretti ed indiretti 1)schema a blocchi 2)descrizione e funzionamento degli apparati in ciascun blocco 2)applicazione di circuiti resistivi esterni (ponte di Wheatstone) 3)condizionamento del segnale con amplificatori (A.O.) 4)filtri 5)precauzioni contro le interferenze. 6)trasduttori analogici e digitali 7)trasduttori di temperatura: termoresistenze, termistori, NTC, PTC, termocoppie, AD590. 8)potenziometri ed encoder (posizione e velocita ) 9)esempi,esercizi e applicazioni scelte METOD OLOGIC HE tipologia della VALUTA ZIONE ORE PERIODO da: a: 7

8 c)apparati e dispositivi Sa applicare apparti e dispositivi in circuiti ad audiofrequenza Sa riconoscere la "bonta' "di un apparato 1)generalità, classi di funzionamento, rendimento, figura di merito e distorsioni. 2) Configurazioni. 3)Tecnologia di costruzione ed applicazioni. 4)Limiti di funzionamento in potenza e in corrente 5)Bilancio energetico a riposo 1)Verifica della qualità 2) Definizione di Affidabilità 3)Affidabilità e statistica 4)Effetti dei fattori di influenza. d) Circuiti di potenza Conosce la tecnologia di costruzione dei circuiti di potenza Sa applicare dispositivi opportuni a circuiti di potenza 1)generalità 2)diodi a 4 strati 1)SCR 2)DIAC 3)TRIAC 4)GTO 5)UJT 8

9 MODULO O (BLOCCO TEMATICO) 2 COMPETENZE DA VERIFICARE CONTENUTI Attività di laboratorio e realizzazioni pratiche a)circuiti e attività di laboratorio b) utilizzo di Internet e di pacchetti software per la progettazione e lo sviluppo di attività nel campo della elettronica Sa collaudare semplici circuiti Sa compilare una richiesta di materiale/preventivo d'ordine Sa applicare le fondamentali norme di sicurezza Sa utilizzare tutti i più conosciuti pacchetti software; Sa disegnare al PC schemi circuitali Sa elaborare al PC lo sbrogliato di un circuito Sa navigare su internet 1) Circuiti di condizionamento ed acquisizione del segnale, hardware. 2) Dispositivi relativi alla conseguente attuazione. 3) Amplificatori di potenza a BJT: configurazioni in classe AB e B: rilievo delle caratteristiche nel campo delle fequenze. 4) Progettazione, realizzazione di circuiti su breadboard con A.O.. 5) collaudo. 6) Relazioni tecniche finali. 1)Windows XP 2)CAD capture CIS e PSPICE x Windows 3)uso di LABVIEW per lo sviluppo e la simulazione di progetti di Laboratorio. 4) Office 2000 e successivi 5) Ricerche ed approfondimenti in ambito Tecnico/Pratico utilizzando Internet Circuiti: Progettazione, realizzazione di circuiti su breadboard. Collaudo e stesura relazione tecnica al PC: a) Progetto amplificatore multi stadi. b) Studi di schemi di progettazione di circuiti di controllo e condizionamento di temperatura con sensore AD590 con A.O. applicando sensore AD590. c) Realizzazione di un oscillatore ad UJT a Resistenza variabile su Breadbord e misure relative. PROGETTI SVOLTI IN LABORATORIO PER LA MATERIA T.P.S.E.E. (In parallelo con le materie Elettrotecnica ed Elettronica, Sistemi e Lingua Inglese ) Molte delle ore di Laboratorio saranno dedicate all uso del linguaggio Labview, per le simulazioni circuitali, e alla sua applicazione nei seguenti progetti: 1) PROGETTO GALILEO Il progetto sulla piattaforma GALILEO e stato iniziato in tecnologia Labview con la collaborazione di N.I., Ansaldo Energia, Microkit e supervisione di E.S.A. 9

10 Tecnicamente l'obiettivo è la realizzazione di un Sistema di sorveglianza delle acque dei nostri fiumi, il tutto controllato localmente con Labview e globalmente sfruttando le possibilità della piattaforma GALILEO. Il progetto, condotto dal Prof. Bartoli, iniziato a Gennaio 2015 (in classe 4A) per la durata di due anni, si pensa ideato interamente dagli studenti. Prevede il posizionamento in almeno tre zone di tre sensori (Allarme, Allerta1, Allerta2) per zona; la scelta dei sensori viene poi effettuata dagli studenti, sentito il parere di un geologo. Sara in seguito progettato e realizzato, in prototipo, un sistema hardware che permetta l'elaborazione e l'acquisizione dei dati ricavati da ogni sensore. Questi dati saranno acquisiti tramite un up tipo P.I.C. e comunicati contemporaneamente ad un P.C. con tecnologia Labview). FASI PROGETTUALI Schema a blocchi. Lavoro di progettazione e realizzazione dei blocchi a gruppi e/o singolo. Uso di Internet per contatti, ricerche ed approfondimenti in ambito tecnico/pratico. 2) PROGETTO SPACE CHALLENGES Realizzazione del prototipo di un R.O.V.E.R. originale, progetto realizzato con e su invito dello Space Education di Sofia (Bulgaria); partecipano al progetto anche due studenti del corso serale. FASI PROGETTUALI 1) lezioni off-line da Sofia in lingua inglese 2) test periodici settimanali in lingua inglese 3) progettazione di un R.O.V.E.R. 4) realizzazione pratica del R.O.V.E.R. 5) controllo del R.O.V.E.R. con Labview 6) servomeccanismi on-board col PIC 7) geolocalizzazione con piattaforma Galileo CRITERIO di sufficienza l allievo avrà raggiunto la sufficienza quando avrà acquisito le seguenti competenze: COMPETENZE MINIME PER L AMMISSIONE ALL ESAME DI STATO 1) Conoscere la tecnologia di base di costruzione dei principali dispositivi elettronici. 2) Saper progettare circuiti a componenti discreti 3) Sapere leggere data-sheet e utilizzare la piedinatura di circuiti integrati a media scala di integrazione per i collegamenti. 4) Saper organizzare il lavoro di laboratorio in gruppo. 5) Conoscere le procedure tecnologiche fondamentali per realizzare componenti/circuiti elettronici 6) Saper simulare il funzionamento di circuiti al PC con ORCAD e con LABVIEW 7) Sapere collaudare i circuiti progettati 8) Sapere stendere una relazione tecnica. 10