PROGRAMMAZIONE DEL GRUPPO DISCIPLINARE INDIRIZZO ELETTRONICA ED ELETTROTECNICA. a.s. 2016/2017

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1 DISCIPLINA: ISTITUTO SUPERIORE ENRICO FERMI PROGRAMMAZIONE DEL GRUPPO DISCIPLINARE INDIRIZZO ELETTRONICA ED ELETTROTECNICA TECNOLOGIE E PROGETTAZIONE DI SISTEMI ELETTRICI ED ELETTRONICI INSEGNANTI: a.s. 2016/2017 ARTICOLAZIONE: AUTOMAZIONE ORE SETTIMANALI: 6 (4) TOTALE ANNUALE: 198 CLASSI: 5E AU Franzetti Alessandro, Biscazzo Simone, Vincenti Claudio, Pavesi Marco, Carrero Giovanni, Rosignoli Bruno, Zampolli Fausto, Moretti Gabriele, Sgarbi Sergio, Gibertoni Barca Francesco, Tessari Rita, Guariglia Pasquale, Pivetta Claudio, Malavasi Maurizio, Bonazzi Giorgio, Busi Eligio. PROGRAMMAZIONE ANNUALE (SEQUENZA DI LAVORO) UNITA DIDATTICHE PERIODO ORE DI LEZIONE MODULO 1: Richiamo sui concetti base di cinematica, dinamica e trasmissione del moto 1.1 Cinematica e dinamica nel moto lineare e angolare settembre Forze d attrito e di sollevamento settembre Lavoro e potenza nel moto lineare e angolare, principio di conservazione dell energia, bilancio delle potenze. settembre Cinematismi per la trasmissione del moto ottobre 6 MODULO 2: Linguaggio ad alto livello 2.1 Introduzione a LabVIEW2013 ottobre Tipi di variabile e comandi base ottobre Strutture cicliche ottobre Scheda di acquisizione NIUSB6008 novembre 4 MODULO 3: Applicazioni di sensori e trasduttori 3.1 Generalità sui trasduttori novembre Trasduttori di temperatura novembre Trasduttori di sforzo novembre Trasduttori di posizione e velocità novembre Trasduttori ad effetto Hall novembre Trasduttori fotoelettrici novembre Trasduttori di gas dicembre Condizionamento e linearizzazione dicembre Convertitori e trasmettitori di misura dicembre Sensori per automazione industriale dicembre 8 TP per 5-AU

2 MODULO 4: Analisi armonica e conversione analogico digitale 4.1 Sviluppo in serie di Fourier di un segnale periodico gennaio Acquisizione di grandezze analogiche gennaio THDI e THDV nelle reti elettriche, potenza distorcente gennaio Esercizi, applicazioni e misure con analizzatore di rete e schede acquisizione NIUSB6008 febbraio 15 MODULO 5: Applicazioni di azionamenti elettrici e pneumatici mediante logica programmata o linguaggi ad alto livello 5.1 Struttura a blocchi di un azionamento elettrico marzo Azionamenti per motori in continua marzo Azionamenti per motori passo passo marzo Azionamenti per motori asincroni aprile Azionamenti per motori brushless aprile Azionamenti pneumatici aprile Azionamenti con motoriduttori e vite senza fine maggio 8 MODULO 6: Dimensionamento di convertitori AC/DC per automazione 6.1 Convertitore AC/DC monofase maggio Convertitore AC/DC trifase maggio 8 RESPONSABILI DEL COORDINAMENTO EN-ET: prof. Bruno Rosignoli prof. Alessandro Franzetti TP per 5-AU

3 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 1.1 TITOLO: Cinematica e dinamica nel moto lineare e angolare Definizione di spostamento, velocità accelerazione nel moto lineare ed angolare, moto a velocità costante e moto uniformemente accelerato. Legge di Newton per il moto lineare. Definizione di momento d inerzia per masse in rotazione, calcolo del momento d inerzia per semplici configurazioni a volano. Bilancio equazioni dinamiche nel moto lineare (ad una asse) e del moto angolare. Energia cinetica di masse in moto lineare ed angolare. F = Lezione frontale classica 6 TP per 5-AU

4 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 1.2 TITOLO: Forze d attrito e di sollevamento Definizione e quantificazione delle forze e delle coppie d attrito. Attrito radente e attrito di stacco. Determinazione della forza di sollevamento. F = Lezione frontale classica 2 TP per 5-AU

5 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 1.3 TITOLO: Lavoro e potenza nel moto lineare e angolare, principio di conservazione dell energia, bilancio delle potenze Definizione e calcolo del lavoro fatto da una forza e da una coppia e della relativa potenza. Bilancio energia e potenza nel moto lineare ed angolare a velocità costante e uniformemente accelerato con presenza di attrito e carico meccanico applicato. Determinazione della potenza efficace e massima necessaria al moto. Determinazione della forza e/o coppia massima necessaria al moto. Sollevamento di masse. F = Lezione frontale classica 2 TP per 5-AU

6 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 1.4 TITOLO: Cinematismi per la trasmissione del moto Nastro trasportatore, trasmissione del moto a cinghia e a catena, motoriduttori ad ingranaggi e a vite senza fine, rapporto di trasmissione, efficienza del motoriduttore. Riporto del momento d inerzia e delle coppie a monete e a valle di un motoriduttore. Movimentazione del carico mediante sistema a vite senza fine e vite a ricircolo di sfere. F = Lezione frontale classica 6 TP per 5-AU

7 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 2.1 TITOLO: Linguaggio ad alto livello, introduzione a LabVIEW 2013 Nozioni di base della programmazione grafica tipica del LabVIEW: differenza e vantaggi rispetto ad un linguaggio strutturato basato su testo, il Block Diagram e il Front Pannel, control e indicator, creare, salvare e richiamare un file. La compilazione real time, l esecuzione di tipo data flow. L = Laboratorio EP = Esercitazione pratica SI = Supporti informatici L= Esperienze in Laboratorio S = Utilizzo di software applicativi PL = Prova pratica di Laboratorio 6 TP per 5-AU

8 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 2.2 TITOLO: Linguaggio ad alto livello, tipi di variabile e comandi base Differenza tra variabili control e indicator, variabili intere, a virgola mobile, complesse,variabile tipo stringa, variabile boolean. Le variabili strutturate di tipo array e cluster. Principali funzioni di tipo numerico, booleano, di temporizzazione e sugli array. L = Laboratorio EP = Esercitazione pratica SI = Supporti informatici R= Riferimento a materiali reperiti in rete L= Esperienze in Laboratorio S = Utilizzo di software applicativi PL = Prova pratica di Laboratorio 6 TP per 5-AU

9 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 2.3 TITOLO: Linguaggio ad alto livello, strutture cicliche Studio ed applicazione delle strutture cicliche while loop, for loop, formula node, event structure, operazione di temporizzazione delle strutture cicliche. L = Laboratorio EP = Esercitazione pratica SI = Supporti informatici R= Riferimento a materiali reperiti in rete L= Esperienze in Laboratorio S = Utilizzo di software applicativi PL = Prova pratica di Laboratorio 4 TP per 5-AU

10 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 2.4 TITOLO: Linguaggio ad alto livello, scheda di acquisizione NIUSB6008 Caratteristiche hardware della scheda di acquisizione dati NIUSB6008, ingressi analogici, uscite analogiche, ingressi/uscite digitali, ingresso contatore e riferimento di tensione. Procedura di connessione della scheda NIUSB6008 al PC. Uso delle funzioni Express VI per l acquisizione di tensioni in modalità one sample on demand e in modalità N sample. Visualizzazione mediante grafico della tensione acquisita. Principali operazioni di analisi numerica sulle forme d onda acquisite: determinazione ampiezza, periodo, frequenza, valore efficace, THD. Uso delle funzioni Express VI per la gestione delle porte digitali (configurazione input e configurazione output). Uso della porta counter in modalità input. L = Laboratorio EP = Esercitazione pratica SI = Supporti informatici R= Riferimento a materiali reperiti in rete L= Esperienze in Laboratorio S = Utilizzo di software applicativi PL = Prova pratica di Laboratorio 4 TP per 5-AU

11 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 3.1 TITOLO: Applicazioni di sensori e trasduttori, generalità sui trasduttori Definizione di trasduttore, differenza tra sensore e trasduttore. Caratteristiche statiche e caratteristiche dinamiche di un trasduttore, condizionamento di un trasduttore. F = Lezione frontale classica 4 TP per 5-AU

12 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 3.2 TITOLO: Applicazioni di sensori e trasduttori, trasduttori di temperatura Trasduttori RDT (con particolare riferimento al Pt100), NTC, termocoppie, trasduttori integrati AD590 e LM35. Errore di autoriscadamento, errori dovuti ai fili di collegamento, misura a tre e a quattro fili. Applicazioni con linguaggi ad alto livello. L = Laboratorio EP = Esercitazione pratica 6 TP per 5-AU

13 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 3.3 TITOLO: Applicazioni di sensori e trasduttori, trasduttori di sforzo Legge di Hooke, estensimetri, misura di trazione, celle di carico T = Test 2 TP per 5-AU

14 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 3.4 TITOLO: Applicazioni di sensori e trasduttori, trasduttori di posizione e velocità Principio di funzionamento dell encoder ottico, encoder incrementale ed encoder assoluto, riga ottica, encoder ad uscita serieale, ecoder ottici Fanuc, encoder magenetici, econome laser. Principio di funzionamento del resolver, principio di funzionamento dell LVDT e dell RVDT. Trasduttori di posizione potenziometrici lineari e rotativi. Principio di funzionamento della dinamo tachimetrica. L = Laboratorio G = Lavori, esercitazioni di gruppo L= Esperienze in Laboratorio S = Utilizzo di software applicativi T = Test P = Prova pratica 4 TP per 5-AU

15 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 3.5 TITOLO: Applicazioni di sensori e trasduttori, trasduttori ad effetto Hall Principio di funzionamento del sensore ad effetto Hall. Principio di funzionamento dei trasduttori di corrente TCC e TCV del tipo retroazionato. Sviluppo di sistema per l acquisizione della forma d oda della corrente assorbita da carico monofase basato su LabVIEW e scheda NIUSB6008 e TCC, misura del valore efficace, medio, frequenza, THDI. L = Laboratorio G = Lavori, esercitazioni di gruppo P = Problem solving E = Svolgimento di esercizi di difficoltà graduale a svolgimento guidato L= Esperienze in Laboratorio S = Utilizzo di software applicativi T = Test PL = Prova pratica di Laboratorio 4 TP per 5-AU

16 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 3.6 TITOLO: Applicazioni di sensori e trasduttori, trasduttori fotoelettrici Trasduttori foto resistivi con particolare riferimento al NORP12 e relativo circuito di condizionamento, fotodiodo e circuito di condizionamento, fototransistor, fotoaccopiatori. Realizzazione di un luxmetro basato su sistema LabVIEW, scheda NIUSB6008 e NORP12. L = Laboratorio G = Lavori, esercitazioni di gruppo P = Problem solving SI = Supporti informatici R= Riferimento a materiali reperiti in rete L= Esperienze in Laboratorio S = Utilizzo di software applicativi PL = Prova pratica di Laboratorio 2 TP per 5-AU

17 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 3.7 TITOLO: Applicazioni di sensori e trasduttori, trasduttori di gas Principio di funzionamento di un trasduttore di gas. Caratteristiche generali del trasduttore TGS813 (per metano, butano e propano), NAP-11A (per monossido di carbonio) e del NAP-11AN (per ossidi d azoto NO e NO 2 ). F = Lezione frontale classica T = Test 2 TP per 5-AU

18 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 3.8 TITOLO: Applicazioni di sensori e trasduttori, condizionamento e linearizzazione Differenza tra linearizzazione analogica e linearizzazione digitale. Integrati per riferimento di tensione, schemi per polarizzazione a tensione imposta e a corrente imposta. Amplificatore operazionale per strumentazione, amplificatori operazionali ad ingresso ad alta impedenza (ingresso fet). Circuiti di conversione resistenza tensione a ponte di Wheatstone (1,2,4 lati attivi), circuiti di linearizzazione serie per NTC. L = Laboratorio S = Utilizzo di software applicativi T = Test PL = Prova pratica di Laboratorio 8 TP per 5-AU

19 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 3.9 TITOLO: Applicazioni di sensori e trasduttori, convertitori e trasmettitori di misura conversione V/I e standard industriale 4-20mA, conversione I/V, conversione V/f e f/v. L = Laboratorio G = Lavori, esercitazioni di gruppo E = Svolgimento di esercizi di difficoltà graduale a svolgimento guidato T = Test 3 TP per 5-AU

20 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 3.10 TITOLO: Applicazioni di sensori e trasduttori, sensori per automazione industriale Principio di funzionamento e caratteristiche dei contatti meccanici di finecorsa, sensori di prossimità induttivi, sensori di prossimità capacitivi, sensori fotoelettrici, sensori ad ultrasuoni. F = Lezione frontale classica R= Riferimento a materiali reperiti in rete F= Filmati da internet T = Test 8 TP per 5-AU

21 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 4.1 TITOLO: Analisi armonica e conversione analogico digitale, sviluppo in serie di Fourier di un segnale periodico Trasformata e sviluppo in serie di Fourier di grandezze periodiche F = Lezione frontale classica SI = Supporti informatici S = Utilizzo di software applicativi 6 TP per 5-AU

22 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 4.2 TITOLO: Analisi armonica e conversione analogico digitale, acquisizione di grandezze analogiche Conversione analogico digitale, acquisizione di grandezze analogiche periodiche, quantizzazione, rumore di quantizzazione, campionamento e ricostruzione dei segnali, teorema di Shannon. FFT per segnali campionati. SI = Supporti informatici L= Esperienze in Laboratorio S = Utilizzo di software applicativi T = Test PL = Prova pratica di Laboratorio 6 TP per 5-AU

23 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 4.3 TITOLO: Analisi armonica e conversione analogico digitale, THDI e THDV nelle reti elettriche, potenza distorcente Definizione e calcolo del THDI e THDV, definizione e calcolo della potenza distorcente F = Lezione frontale classica G = Lavori, esercitazioni di gruppo SI = Supporti informatici E = Svolgimento di esercizi di difficoltà graduale a svolgimento guidato S = Utilizzo di software applicativi T = Test PL = Prova pratica di Laboratorio 6 TP per 5-AU

24 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 4.4 TITOLO: Analisi armonica e conversione analogico digitale, esercizi, applicazioni e misure con analizzatore di rete e schede acquisizione NIUSB6008 Utilizzo dell analizzatore di rete Fluke per la misura dei parametri THDV e THDI per diverse tipologie di carici monofasi e trifase, non distorcenti e distorcenti. Sviluppo di sistema basato su PC, scheda di acquisizione NIUSB6008, trasduttore TCC per il campionamento della corrente assorbita da un carico distorcente, calcolo del valore efficace e del THDI. G = Lavori, esercitazioni di gruppo SI = Supporti informatici E = Svolgimento di esercizi di difficoltà graduale a svolgimento guidato S = Utilizzo di software applicativi PL = Prova pratica di Laboratorio 15 TP per 5-AU

25 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 5.1 TITOLO: Applicazioni di azionamenti elettrici mediante logica programmata o linguaggi ad alto livello, struttura a blocchi di un azionamento elettrico Schema a blocchi di un sistema retroazionato con particolare riferimento ad un esempio pratico. G = Lavori, esercitazioni di gruppo SI = Supporti informatici E = Svolgimento di esercizi di difficoltà graduale a svolgimento guidato S = Utilizzo di software applicativi PL = Prova pratica di Laboratorio 4 TP per 5-AU

26 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 5.2 TITOLO: Applicazioni di azionamenti elettrici mediante logica programmata o linguaggi ad alto livello, azionamenti per motori in continua Richiami sul modello matematico del motore in continua ad eccitazione indipendente e derivata, azionamento ad uno, due e quattro quadranti. Convertitore AC/DC, convertitore DC/DC (chopper). Realizzazione di un convertitore DC/DC (chopper riduttore) per azionamento a catena aperta di un motore in DC. G = Lavori, esercitazioni di gruppo SI = Supporti informatici E = Svolgimento di esercizi di difficoltà graduale a svolgimento guidato S = Utilizzo di software applicativi PL = Prova pratica di Laboratorio 10 TP per 5-AU

27 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 5.3 TITOLO: Applicazioni di azionamenti elettrici mediante logica programmata o linguaggi ad alto livello, azionamenti per motori passo passo Richiami sul principio di funzionamento del motore passo passo, realizzazione di un driver a catena aperta per azionamento di motore passo passo comandato mediante PC e scheda NIUSB6008 di un driver. G = Lavori, esercitazioni di gruppo SI = Supporti informatici E = Svolgimento di esercizi di difficoltà graduale a svolgimento guidato S = Utilizzo di software applicativi PL = Prova pratica di Laboratorio 10 TP per 5-AU

28 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 5.4 TITOLO: Applicazioni di azionamenti elettrici mediante logica programmata o linguaggi ad alto livello, azionamenti per motori asincroni Richiami sul motore asincrono, principio di funzionamento, caratteristica meccanica, regolazione V/f. Principio di funzionamento dell inverter per motore asincrono. Esercitazioni pratiche con inverter SINAMICS: setup dell inverter in funzione dei dati di targa del motore alimentato, azionamento a catena aperta e azionamento a catena chiusa. Interfacciamento Inverter PLC e inverter PC. G = Lavori, esercitazioni di gruppo SI = Supporti informatici E = Svolgimento di esercizi di difficoltà graduale a svolgimento guidato S = Utilizzo di software applicativi PL = Prova pratica di Laboratorio 8 TP per 5-AU

29 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 5.5 TITOLO: Applicazioni di azionamenti elettrici mediante logica programmata o linguaggi ad alto livello, azionamenti per motori brushless Studio del principio di funzionamento del motore brushless e del relativo driver. F = Lezione frontale classica 4 TP per 5-AU

30 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 5.6 TITOLO: Applicazioni di azionamenti elettrici mediante logica programmata o linguaggi ad alto livello, azionamenti pneumatici realizzazione in logica programmata di alcuni automatismi a più cilindri. F = Lezione frontale classica PL = Prova pratica di Laboratorio 6 TP per 5-AU

31 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 5.7 TITOLO: Applicazioni di azionamenti elettrici mediante logica programmata o linguaggi ad alto livello, azionamenti con motoriduttori e vite senza fine Realizzazione di un controllo di posizione ad un asse. F = Lezione frontale classica 8 TP per 5-AU

32 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 6.1 TITOLO: Convertitore AC/DC monofase Dimensionamento elettrico e termico del ponte, scelta del semiconduttore, del dissipatore, del trasformatore di alimentazione, delle protezioni. Versione non controllata, semicontrollata e total controllata. I = Lezione interattiva, articolata con interventi R= Riferimento a materiali reperiti in rete L= Esperienze in Laboratorio 8 TP per 5-AU

33 UNITÀ DIDATTICA FORMATIVA CAPITALIZZABILE N 6.2 TITOLO: Convertitore AC/DC trifase Dimensionamento elettrico e termico del ponte, scelta del semiconduttore, del dissipatore, del trasformatore di alimentazione, delle protezioni. Versione non controllata, semicontrollata e total controllata. I = Lezione interattiva, articolata con interventi E = Svolgimento di esercizi di difficoltà graduale a svolgimento guidato 8 TP per 5-AU

34 D INSEGNAMENTO: F = Lezione frontale classica D = Discussione in aula De = Debating L = Laboratorio E = Esercitazione individuale G = Lavori, esercitazioni di gruppo M = Costruzione di mappe concettuali P = Problem solving EG = Esercitazione grafica EN = Esercitazione numerica EP = Esercitazione pratica T = Analisi di testi, manuali e depliant AL = Utilizzo e/o realizzazione di materiali autoprodotti dagli alunni A = Utilizzo di audiovisivi FC = Flipped classroom: fanno lezione gli alunni AT= Alunni fanno da tutor di altri alunni S = Stage V = Visite guidate SI = Supporti informatici RP = Role play =. Qualora lo si ritenesse necessario, i docenti di teoria e laboratorio, in compresenza durante le ore destinate al laboratorio potranno stabilire, di comune accordo, di ricorrere alla suddivisione della classe in due gruppi, uno da condurre in laboratorio, l altro da tenere in aula per svolgere altre attività didattiche. Questa ipotesi di lavoro permette di attivare eventuali recuperi o potenziamenti in itinere. (1) DIDATTICI AL= Riferimento a materiali autoprodotti dagli alunni A = Audiovisivi R= Riferimento a materiali reperiti in rete F= Filmati da Internet E = Svolgimento di esercizi di difficoltà graduale a svolgimento guidato O= Svolgimento di esercizi on line L= Esperienze in Laboratorio S = Utilizzo di software applicativi =. (2) DI VERIFICA T = Test D = Interrogaz. dialogata con la classe P = Prova pratica PG = Prova grafica PL = Prova pratica di Laboratorio SG = Prova scritta-grafica R = Relazione G = Valutazione del lavoro di gruppo (vedi rubrica lavoro cooperativo in riunione 1 settembre 2014 ) =. TP per 5-AU