Insegnamento: DIDATTICA DELL ELETTROTECNICA A Corso di studio: TFA A035 Elettrotecnica e Applicazioni CFU: 4

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1 Insegnamento: DIDATTICA DELL ELETTROTECNICA A Corso di studio: TFA A035 Elettrotecnica e Applicazioni CFU: 4 Contenuti: didattica della progettazione, simulazione e controllo di circuiti elettrici e sistemi elettromeccanici attraverso l utilizzo di tool simulativi Pspice schematics e Simulink/Plecs. Al termine del percorso dell'insegnamento gli studenti dovranno aver acquisito conoscenze sull utilizzo di strumenti simulativi integrativi alla didattica frontale per lo studio dell elettrotecnica e dei convertitori elettronici di potenza. In particolare gli studenti apprenderanno l utilizzo dei programmi Pspice schematics e Simulink/Plecs, per il supporto alla didattica della progettazione e il controllo di circuiti elettrici e sistemi elettromeccanici quali: macchina elettrica in corrente continua, macchina elettrica sincrona in corrente alternata, macchina asincrona. Al termine del corso gli studenti dovranno saper utilizzare i tool di supporto alla didattica di circuiti elettrici quali reti RLC, amplificatori in configurazione BC, EC, CC, e di sistemi elettromeccanici complessi quali azionamenti elettrici in corrente continua e in alternata. Metodi didattici: Il corso sarà erogato principalmente sotto forma di lezioni frontali alla lavagna, con attività di simulazione al calcolatore. L'esame sarà svolto in forma scritta e orale. Durante l'esame gli studenti dovranno dimostrare di aver acquisito conoscenze riguardanti il funzionamento e l applicazione alla didattica dei tool simulativi Pspice schematics e Simulink/Plecs, per la progettazione e la simulazione sia di circuiti elettrici sia di convertitori elettronici di potenza quali azionamenti elettrici. Strumenti integrativi alla didattica frontale per lo studio dell elettronica. Introduzione all utilizzo di Pspice schematics, simulazioni di circuiti RLC, circuito amplificatore emettitore comune, base comune, collettore comune con modelli componenti ideali e reali. Introduzione all ambiente di sviluppo Simulink/Plecs per la simulazioni dei convertitori elettronici. Analisi lineare dei sistemi di controllo: diagrammi di bode, luogo delle radici, risposta a gradino e all impulso. Simulazione di un sistema elettromeccanico per il controllo di un motore elettrico in corrente continua Simulazione di un sistema elettromeccanico per il controllo di un motore elettrico sincrono in corrente alternata Simulazione di un sistema elettromeccanico per il controllo di un motore elettrico asincrono.

2 Insegnamento: DIDATTICA DELL ELETTROTECNICA B Corso di studio: TFA A035 Elettrotecnica e Applicazioni CFU: 2 Contenuti: didattica della progettazione e simulazione di algoritmi di controllo per convertitori elettronici di potenza basati su CPU a virgola fissa. Al termine del percorso dell'insegnamento gli studenti dovranno aver acquisito conoscenze sugli strumenti per la didattica frontale sul controllo digitale dei sistemi embedded, in particolare dei convertitori elettronici di potenza, realizzato mediante CPU a virgola fissa. L utilizzo di CPU a virgola fissa, spesso imposto da considerazioni di minor costo, porta con sé problematiche di normalizzazione numerica e di progettazione specifica degli algoritmi di controllo. Le tecniche firmware necessarie devono essere apprese dagli studenti delle scuole in modo da raggiungere un adeguata consapevolezza delle approssimazioni in gioco e dei loro effetti sul funzionamento dei sistemi. L ambiente di simulazione MATLAB/Simulink sarà usato come strumento simulativo integrativo alla didattica frontale. Al termine del corso gli studenti dovranno saper affrontare in modo integrato e unitario la didattica sul controllo digitale embedded a virgola fissa, materia che presenta aspetti di multidisciplinarietà, e utilizzare l ambiente MATLAB/Simulink come tool di supporto alla didattica. Metodi didattici: Il corso sarà erogato principalmente sotto forma di lezioni frontali alla lavagna, con attività di simulazione al calcolatore. L'esame sarà svolto in forma scritta e orale. Durante l'esame gli studenti dovranno dimostrare di aver acquisito conoscenze riguardanti la didattica sul controllo digitale embedded a virgola fissa, e saper utilizzare l ambiente MATLAB/Simulink come tool di supporto alla didattica. Didattica dell aritmetica a virgola fissa: rappresentazione intera, frazionaria, senza segno, con segno. Operazioni matematiche fra numeri interi e frazionari. Rappresentazione frazionaria delle grandezze fisiche e fattori di scala. Progettazione di filtri e regolatori discreti a virgola fissa. Differenze fra microcontrollori e DSP, strutture di calcolo TDL (tapped delay line). Bit di guardia e politiche di saturazione. Effetti della quantizzazione, dinamica. Utilizzo dell ambiente MATLAB/Simulink nella didattica dei controlli a virgola fissa per la simulazione di sistemi discreti e quantizzati.

3 Insegnamento: Technical English for Electronics and Electrical Circuits Corso di studio: TFA Classe A034 - Elettronica CFU: 3 Contenuti: (1) Sample lectures on Electronics and Electric Circuits 6 hours; (2) An example of seminar presentation 2 hours; (3) Classwork: preparing a review presentation 4 hours; (4) Classwork: writing a technical review 6 hours. Testi di riferimento: Technical papers and slides provided by the istructor. After taking this unit, students should be able to read and analyze technical and scientific texts in English, with the aim of delivering seminars and lectures based on them in the English language. This unit aims at providing students with the basic skills necessary for preparing and delivering technical seminars in English in the fields of Electronics and Electrical Circuits. Metodi didattici: This unit will be based on classroom teaching, illustration of examples, and classwork. The final evaluation will be based on a written examination followed by the presentation of a brief seminar prepared by the student starting from papers and documents provided by the instructor. 1. Sample lectures in Electronics and Electrical Circuits 6 hours 1.1. A lecture on Semiconductor Devices 2 hours 1.2. A lecture on Power Electronics 2 hours 1.3. A lecture on Power Electrical Systems 2 hours 2. An example of seminar presentation 2 hours 2.1. Tips on slide preparation 1 hour 2.2. Delivering the talk 1 hour 3. Classwork: preparing a presentation 4 hours 3.1. Reading scientific literature for review purposes 1 hour 3.2. Structuring and assembling a review presentation 2 hours 3.3. Delivering the presentation 1 hour 4. Classwork: writing a technical review 6 hours 4.1. Reading scientific literature for review purposes 2 hours 4.2. Structuring a technical review paper 1 hour 4.3. Writing a technical review paper 3 hours

4 Programma "Le nuove tecnologie per la didattica e i modelli didattici per le materie tecniche" Corso di studio: TFA Classe A034 - Elettronica CFU: 5 Contenuti: (1) Il superamento della lezione frontale. Le flipped classroom e la metodologia CLIL -10 ore; (2) Strumenti digitali per la didattica: la LIM, il cloud e gli strumenti di condivisione nella didattica -10 ore; (3)Preparazione di una lezione secondo le metodologie esposte -5 ore; Testi di riferimento: I Quaderni della ricerca. Loescher Editore; materiale fornito dal docente Il discente al termine dei moduli dovrà conoscere le basi delle diverse metodologie didattiche presentate. Conoscere il software e l hardware più comunemente usato per la didattica e alcuni possibili utilizzi. Il discente dovrà essere in grado di progettare lezioni su diversi argomenti inerenti alla materia applicando la metodologia CLIL e la metodologie delle Flipped Classroom e utilizzando gli strumenti multimediali a sua disposizione. Metodi didattici: Applicazione delle metodologie trattate nel corso. La valutazione finale sarà basata su una prova scritta e sulla esposizione di una lezione preparata dagli studenti. 1. Il superamento della lezione frontale. Le flipped classroom e la metodologia CLIL -10 ore; 1.1. La metodologia CLIL. La normativa italiana, i principi base e l organizzazione operativa di un modulo CLIL. (4 ore) 1.2. Studio di alcuni semplici moduli realizzati con metodologia CLIL (3 ore) 1.3. La metodologia delle Flipped Classroom. (3 ore) 2. Strumenti digitali per la didattica: -10 ore; 2.1. La LIM nella didattica (3 ore) 2.2. Gli strumenti di condivisione nella didattica (2 ore) 3.3. La preparazione e somministrazione di test con Drive Form (2 ore) 3.4. Organizzazione di una piattaforma per operare in contesti di condivisione. 3. Preparazione di una lezione secondo le metodologie esposte -5 ore; Esposizione delle lezioni preparate dai discenti Sede del corso: ITIS L.da Vinci Via Toscana 10 Parma (www.itis.pr.it);

5 Insegnamento: DIDATTICA DEI PLC CON LABORATORIO Corso di studio: TFA A035 Elettrotecnica e Applicazioni CFU: 2+1 Contenuti: Principi di funzionamento dei Controllori a Logica Programmabile (PLC), memorie, moduli di ingresso e di uscita. Regole e tecniche di programmazione dei linguaggi definiti nella normativa IEC Al termine del percorso dell'insegnamento gli studenti avranno acquisito le principali conoscenze hardware e software necessarie per realizzare un progetto di automazione gestito da PLC partendo dalla fase di stesura delle specifiche e di analisi e scelta degli apparati idonei, per poi passare alla pianificazione con Diagrammi Funzionali Sequenziali (SFC) e concludendo con l implementazione del software di controllo. Al termine del corso gli studenti dovranno saper affrontare un semplice progetto di automazione rilevando segnali e dati da un insieme di sensori e/o ingressi esterni, elaborarli ed infine realizzare l attuazione. Metodi didattici: Il corso sarà erogato principalmente sotto forma di lezioni esposte con presentazione su schermo (Power Point) oltre ad attività di laboratorio durante le quali verranno realizzati semplici progetti pratici di automazione e controllo di parametri e sensori. L'esame sarà svolto in forma scritta previa presentazione di un progetto realizzato nell ambito delle lezioni di Laboratorio. Durante l'esame gli studenti dovranno dimostrare di aver acquisito conoscenze riguardanti i principi di funzionamento dei Controllori a Logica Programmabile e di saper utilizzare i software di programmazione presentati durante il corso. La prova scritta sarà seguita da una discussione orale. PER LA PARTE DI TEORIA: Introduzione ai sistemi di automazione, sensori e attuatori Architettura hardware dei PLC Architettura software dei PLC e introduzione ai linguaggi di programmazione per PLC Identificatori tipi di dati, costanti e variabili Linguaggi di programmazione definiti nella normativa IEC1131-3: - Diagramma Ladder (temporizzatori, contatori, operatori di somma, scorrimento, ecc..) - Istruction List - Function Block Diagram (cenni) - Structured Text (cenni) Introduzione, regole ed elementi base del Sequential Functional Chart (Grafcet) e relative strutture di programmazione Introduzione alle reti di PLC PER LA PARTE DI LABORATORIO: Realizzazione pratica di progetti di automazione utilizzando PLC Siemens (Logo!, S7 1200, S7 300/400) e PLC Omron (CP1L o CP1H). Nella fase iniziale verranno assegnati semplici progetti da eseguire in linguaggio Ladder per familiarizzare con le macchine, in seguito si realizzeranno progetti più complessi effettuando l'acquisizione ed elaborazione di segnali analogici e la condivisione in rete di più controllori con differenti funzioni.

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