Disciplina: SISTEMI AUTOMATICI A.S /19

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1 ISO 9001: 2015 Cert. N IT Settori EA di attività Valid Rev. N.01 del ISTITUTO DI ISTRUZIONE SUPERIORE BUCCARI MARCONI Sede Buccari: Viale Colombo Cagliari - Uff. Presidenza / Segreteria Sede Marconi: Via Pisano, 7 Cagliari Codice Fiscale: Codice Univoco: UFAXY4 - Codice Meccanografico: CAIS02300D - cais02300d@istruzione.it cais02300d@pec.istruzione.it CORSO SERALE PROGRAMMAZIONE DIDATTICA DISCIPLINARE PROGETTAZIONE PER UNITÀ DI APPRENDIMENTO PERCORSO DI ISTRUZIONE DI 2 LIVELLO, AREA TECNICA Disciplina: SISTEMI AUTOMATICI A.S /19 3 Periodo didattico 5^Sez. ELT Indirizzo: Elettrotecnica ed Elettronica Articolazione: Elettrotecnica Docente : Prof. G. Columbu (compresenza: Prof. G. Ebau) Trasporti e Logistica Conduzione del mezzo navale Trasporti e Logistica Conduzione di apparati e impianti marittimi Trasporti e Logistica Logistica Elettronica ed Elettrotecnica - Informatica e Telecomunicazioni (Diurno e Serale) Viale Colombo, 60 - Cagliari Viale Colombo, 60 - Cagliari Viale Colombo, 60 - Cagliari Via Pisano, 7 - Cagliari

2 ANALISI DELLA SITUAZIONE DI PARTENZA Profilo generale della classe: è costituita da 7 iscritti, frequentano tutti assiduamente; alcuni 4 sono provenienti dal secondo periodo didattico del precedente anno scolastico; uno è ripetente, un altro ha ripreso gli studi dopo alcuni anni, un altro ancora proviene dalla scuola privata. L allievo ripetente, già in possesso di diploma, a cui sono stati riconosciuti i crediti nelle discipline di area comune, frequenta solo le materie tecniche di indirizzo. Età media 25 anni circa. Preparazione di base mediamente sufficiente. ARTICOLAZIONE ORARIA Sono previste nell'arco della settimana 1 ora di teoria e 2 di laboratorio; Pertanto circa 99 ore complessive nell'arco dell'anno. CONTENUTI e COMPETENZE UdA n. 1 ELETTRONICA di POTENZA DURATA PREVISTA Ore in presenza 19 Ore a distanza CONOSCENZE (macroargomenti) A) Elettronica di potenza e il controllo di potenza CONOSCENZE (microargomenti) PREREQUISITI NECESSARI ATTIVITA DIDATTICHE E STRUMENTI CONSIGLIATI TIPOLOGIE DI VERIFICA E VALUTAZIONE ABILITA COMPETENZA DA ACQUISIRE Macroargomento A Conduttori, semiconduttori e isolanti: elettroni di valenza e di conduzione, bande di valenza e di conduzione. Silicio e Germanio: struttura cristallina tetravalente e drogaggio. Il drogaggio con atomi trivalenti e con atomi pentavalenti. Giunzione PN. Il diodo: zona di svuotamento e tensione di soglia, polarizzazione diretta e caratteristica voltamperometrica. Conversione statica dell'energia: circuito raddrizzatore a semplice semionda con diodo raddrizzatore; circuito raddrizzatore a doppia semionda a ponte. Filtro capacitivo. Dimensionamento del filtro capacitivo per un circuito raddrizzatore a diodi a semplice semionda e a doppia semionda a ponte. Il diodo zener. Circuito stabilizzatore per convertitoti ac-dc. Diodo di ricircolo su carichi RL. Il diodo controllato (SCR, tiristore): struttura interna, caratteristica esterna di uscita e di ingresso, impulso di gate e funzionamento in un semplice circuito in alternata.raddrizzatore controllato con SCR a controllo di fase: a semplice semionda, a ponte semicontrollato a doppia semionda. Il Triac: introduzione, caratteristiche fisiche, caratteristica esterna. Circuito a controllo di fase con TRIAC nei convertitori ca-ca. Diac: caratteristiche fisiche e di innesco. Utilizzo del Diac; come generatore di correnti impulsive;nei circuiti di innesco del TRIAC. Variatore di luminosità con DIAC e TRIAC. Controllo in alternata con circuiti a zero di tensione. Controllo di potenza con SCR nei circuiti in corrente continua. Circuito di spegnimento. Controllo di potenza in continua con i GTO. Circuito raddrizzatore trifase con diodi raddrizzatori a semplice semionda, a ponte a doppia semionda. Circuito raddrizzatore trifase con tiristori a ponte semicontrollato a doppia semionda. Nozioni di chimica e fisica, elettrotecnica di base Lezione frontale Libro di testo, altre fonti Esercitazioni in classe Colloqui Test a risposta multipla o /e aperta Saper analizzare e progettare semplici circuiti di controllo di potenza Analizzare, progettare e collaudare piccoli circuiti elettronici per il controllo di potenza Conoscenza della componentistica e saper operare le scelte Pag. 2

3 UdA n. 2 IL CONTROLLO AUTOMATICO DURATA PREVISTA Ore in presenza 25 Ore a distanza CONOSCENZE (microargomenti) A) ILCONTROLLO AUTOMATICO Introduzione. Richiami sui sistemi deterministici. Sistemi lineari continui: equazioni costitutive di R, L, C; variabili di ingresso, di uscita, di stato, energia accumulata nei componenti L e C; sistemi di ordine zero e uno ; equazioni differenziali di ordine zero e ordine uno, costante di tempo; circuito RC serie, RL serie. Le trasformate e le antitrasformate di Laplace: proprietà e teoremi; metodo dei residui. Circuiti RC e RL serie nel dominio di Laplace: reattanza e impedenza complessa, costante di tempo, funzione di trasferimento. Dominio del tempo e della frequenza. La funzione di trasferimento di un sistema. Algebra degli schemi a blocchi. Sistemi del primo ordine : funzione di trasferimento, guadagno statico, poli, costante di tempo, risposta ai segnali canonici. Sistemi del secondo ordine: funzione di trasferimento, guadagno statico, poli, costante di tempo, coefficiente di smorzamento, pulsazione naturale, sovraelongazione, tempo di picco, tempo di assestamento al 5%. Analisi nel dominio del tempo e della frequenza dei sistemi lineari. Analisi di un sistema con gli schemi a blocchi. Segnali canonici. Analisi della risposta nel dominio del tempo per sistemi di ordine uno all impulso, al gradino unitario, alla rampa e alla sinusoide. Analisi della risposta nel dominio del tempo per sistemi del secondo ordine all impulso, al gradino unitario, alla rampa e alla sinusoide. Sistemi di controllo a tempo continuo. Sistema di controllo a catena aperta e a catena chiusa. Requisiti statici e requisiti dinamici. Regolatori, servosistemi, a valore programmato. Catena diretta. Anello aperto, anello chiuso. Sistemi di tipo 0, 1, 2. Architettura di un sistema di controllo. La funzione di trasferimento dei sistemi retroazionati. Comportamento a regime dei sistemi retroazionati: errore a regime; effetto dei disturbi esterni; effetto delle variazioni parametriche; comportamento dinamico. I regolatori industriali. I regolatori ad azione proporzionale. I regolatori ad azione integrale. I regolatori ad azione proporzionale e integrale. I regolatori ad azione derivativa. I regolatori ad azione proporzionale e derivativa. I regolatori ad azione proporzionale, derivativa e integrativa. La stabilità dei sistemi a tempo continuo. Criteri di stabilità. Analisi della stabilità attraverso lo studio dei poli di una funzione di trasferimento. Progetto di un sistema a tempo continuo per il controllo della velocità di un motore in corrente continua. Il modello matematico dell impianto. Il controllore. Il progetto statico. Il progetto dinamico. PREREQUISITI NECESSARI ATTIVITA DIDATTICHE E STRUMENTI CONSIGLIATI TIPOLOGIE DI VERIFICA E VALUTAZIONE ABILITA /COMPETENZE Conoscere l algebra, i numeri complessi e le rappresentazioni sul piano di Gauss; le equazioni differenziali; saper tracciare diagrammi cartesiani e polari; le conoscenze di base dei circuiti in d.c. ed in a.c.; conoscere i concetti fondamentali della fisica Lezione frontale Esercitazioni Libro di testo Esercitazioni di calcolo in classe Colloqui Test a risposta multipla e quesiti a risposta aperta Saper analizzare nel dominio del tempo e della frequenza semplici sistemi del 1 e 2 ordine. Saper studiare la stabilità di semplici sistemi del 1 e 2 ordine. Saper introdurre le opportune modifiche nei parametri della risposta di un sistema per ottenere prestazioni specifiche. Pag. 3

4 UdA n. 3 IL CONTROLLORE LOGICO PROGRAMMABILE (PLC) DURATA PREVISTA Ore in presenza 60 (1 quadrimestre 30h; 2 quadrimestre 30h) Ore a distanza CONOSCENZE Struttura hardware e linguaggio di programmazione del PLC S Ripasso degli schemi di comando di un mat: avviamento e arresto manuale, avviamento e inversione manuale; avviamento e arresto automatico, teleinversione; avviamento stella-triangolo. Impianto riassuntivo per teleinversione di marcia manuale e automatica, avviamento stella-triangolo automatico. Avviamento e inversione di marcia di due motori (a stella). ATTIVITA di LABORATORIO 1. Programmazione di un PLC per il comando di avviamento ed arresto di un m.a.t.. 2. Programmazione di un PLC per il comando di avviamento ed inversione di marcia di un m.a.t.. 3. Programmazione di un PLC per il comando di teleinversione automatica di un m.a.t.. 4. Programmazione di un PLC per il comando di avviamento stella-triangolo di un m.a.t.. 5. Programmazione di un PLC per il comando di un impianto integrato di teleinversione sia manuale che automatica, nonché di avviamento stella-triangolo. 6. Programmazione di un PLC per il comando di avviamento ed inversione di marcia in sequenza di due m.a.t.. 7. Programmazione di un PLC per il comando di teleinversione stellatriangolo in sequenza di due m.a.t.. 8. Programmazione di un PLC per il comando di teleinversione stellatriangolo di due m.a.t. singolarmente ed in coppia per tre cicli. PREREQUISITI NECESSARI Saper riconoscere le caratteristiche dei sistemi di controllo Conoscere i linguaggi di programmazione ATTIVITA DIDATTICHE E STRUMENTI CONSIGLIATI Lezione frontale/ Proiezioni di slides Attività pratiche di laboratorio con software di programmazione/simulazione TIPOLOGIE DI VERIFICA E VALUTAZIONE Prove pratiche in laboratorio con relative relazioni tecniche Test a risposta multipla/questionari ABILITA /COMPETENZE Conoscere i processi discreti sequenziali e saper individuare i passi di un processo Descrivere un sistema sequenziale attraverso il diagramma tempi e contatti Conoscere l hardware di un PLC Programmare un PLC per controllare piccoli processi Pag. 4

5 METODOLOGIA DIDATTICA Lezione frontale Lezione partecipata : Modello deduttivo (Sguardo d insieme, concetti organizzatori anticipati) Modello induttivo (Analisi di casi, dal particolare al generale) Modello per problemi (Situazione problematica, discussione) Cooperative learning Brainstorming Libri di testo Testi di consultazione Fotocopie Sussidi multimediali Lavagna luminosa STRUMENTI DIDATTICI Web-Quest Siti web Manuale o altro. LIM Computer TIPOLOGIA DI PROVE DI VERIFICA / n PROVE A QUADRIMESTRE Verifiche orali n. 1 Prove grafiche n. Prove scritte n. 4 Prove pratiche n. 8 Risoluzione di problemi n. Osservazioni sul comportamento (partecipazione, attenzione, puntualità nelle consegne, rispetto delle regole e dei compagni/e) Relazioni tecniche e/o sull attività svolta n. 6 Esercizi n. Pag. 5

6 VOTO GRIGLIA di VALUTAZIONE DESCRITTORI CONOSCENZE CAPACITA' COMPETENZE 1,2,3 inesistenti inesistenti inesistenti 4 I contenuti non sono appresi o sono appresi in modo confuso e frammentario. Non è in grado di applicare procedure, di effettuare analisi e sintesi. Ha difficoltà di riconoscimento di proprietà e classificazione. Espone in modo confuso. Comprende in modo frammentario testi, dati e informazioni. Non sa applicare conoscenze e abilità in contesti semplici. 5 I contenuti non sono appresi o lo sono in modo limitato e disorganizzato. sintesi in modo impreciso. Ha difficoltà di riconoscimento di proprietà e classificazione. Anche se guidato, non espone con chiarezza. Comprende in modo limitato e impreciso testi, dati e informazioni. Commette errori sistematici nell applicare conoscenze e abilità in contesti semplici. 6 superficiale, parziale e/o meccanico. sintesi in modo essenziale e solo in compiti noti. Guidato, riesce a riconoscere proprietà ed a classificare. Necessita di guida nell esposizione. Comprende solo in parte e superficialmente testi, dati e informazioni. Se guidato, applica conoscenze e abilità in contesti semplici. 7 globale, nelle linee essenziali e con approfondimento solo di alcuni argomenti. sintesi in modo consapevole. Riconosce proprietà e regolarità e applica criteri di classificazione. Espone in modo semplice, ma chiaro. Comprende in modo globale testi, dati e informazioni. Sa applicare conoscenze e abilità in vari contesti in modo complessivamente corretto. 8 ordinato, sicuro con adeguata integrazione alle conoscenze preesistenti. sintesi in modo consapevole, corretto. Riconosce con sicurezza e precisione proprietà e regolarità, che applica nelle classificazioni. Sa esprimere valutazioni personali ed espone in modo preciso e ordinato. Comprende a vari livelli testi, dati e informazioni. Sa applicare conoscenze e abilità in vari contesti in modo corretto. Sa applicare conoscenze e abilità in vari contesti in modo corretto. 9 completo, sicuro e autonomo. sintesi con piena sicurezza e autonomia. Riconosce proprietà e regolarità, che applica autonomamente nelle classificazioni. Sa esprimere valutazioni personali ed espone in modo chiaro, preciso e sicuro. Comprende in modo completo e approfondito testi, dati e informazioni. Applica conoscenze e abilità in vari contesti in modo corretto e sicuro. Sa orientarsi nella soluzione di problemi complessi utilizzando conoscenze e abilità interdisciplinari. 10 completo, sicuro e organico, riuscendo autonomamente ad integrare conoscenze preesistenti. Applica procedure con piena sicurezza ed effettua analisi e sintesi corrette, approfondite e originali. Sa utilizzare proprietà e regolarità per creare idonei criteri di classificazione. Esprime valutazioni personali pertinenti e supportate da argomentazioni efficaci Espone in modo chiaro, preciso e sicuro. Comprende in modo completo e approfondito testi, dati e informazioni Applica conoscenze e abilità in vari contesti con sicurezza e padronanza. Sa orientarsi nella soluzione di problemi complessi utilizzando originalità, conoscenze e abilità interdisciplinari. Pag. 6