Programma svolto. Anno Scolastico 2015/16. Tecnologie e Progettazione di Sistemi Elettrici ed Elettronici

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1 I S T I T U T O T E C N I C O I N D U S T R I A L E S T A T A L E G u g l i e l m o M a r c o n i V e r o n a Programma svolto Anno Scolastico 2015/16 A.s.: Docenti: Natali G. Gualtieri Tecnologie e Progettazione di Sistemi Elettrici ed Elettronici Classe: 4CE MODULO 1: SICUREZZA DEGLI IMPIANTI E DEGLI APPARATI ELETTRICI Effetti della corrente elettrica nel corpo umano, curve di pericolosità Resistenza elettrica del corpo umano, percorso della corrente elettrica Contatto diretto e Contatto indiretto Sistemi di distribuzione TT, TN, IT Protezioni e sistemi di sicurezza: fusibile, interruttore magnetotermico, interruttore differenziale. Sovraccarico e cortocircuito. Impianto di messa a terra Coordinamento tra impianto di terra e interruttore differenziale o magnetotermico Isolamento elettrico nelle apparecchiature elettriche, tratto esempio di un alimentatore con trasformatore e raddrizzatore, come realizzare i collegamenti delle masse e collegamento a terra. Nel libro di testo vol 1 : - H sicurezza negli impianti elettrici da pag 403 a pag 420

2 MODULO 2: DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO Norme generali Schemi elettrici Lista componenti Schemi a Blocchi Schemi elettrici per l Elettrotecnica Metodi di interpretazione degli schemi Elettrici per l Elettronica Regole per il disegno dei circuiti logici digitali Simboli grafici per i circuiti logici complessi Esempio di Relazione Tecnica (: controllo di saracinesca) Nel libro di testo vol 1 : - modulod Normativa tecnica e disegno da pag 149 a pag moduloe Elettronica digitale da pag 202 a pag 174 a pag 230 MODULO 3: FAMIGLIE LOGICHE Caratteristiche elettriche della famiglia TTL Livelli di ingresso e uscita, caratteristiche di uscita Capacità di pilotaggio, fan-out fan-in, dissipazione di potenza Varie sottofamiglie TTL, parametri caratteristici Caratteristiche elettriche della famiglia CMOS Caratteristiche elettriche, livelli di ingresso e uscita Capacità di pilotaggio, fan-out fan-in, caratteristiche dinamiche, dissipazione di potenza Sigle delle famiglie CMOS Collegamento ingrassi liberi, resistenze di pull-up e pull-down Interfacciamento con commutatori elettromeccanici Interfacciamento con componenti elettromeccanici circuiti antirimbalzo: FFlop, RC, monostabile retrigherabile Interfacciamento con componenti discreti come LED, BJT, optoisolatore (cenni) Il temporizzatore 555, come monostabile e astabile Nel libro di testo vol 1 : - Cap 14 Circuiti micrologici famiglie logiche da pag 232 a pag 254 da pag 266 a pag 274 da pag 298 a pag 299 da pag 321 a pag 328

3 MODULO 4: GIUNZIONE PN Comportamento fisico interno Fisica dei semiconduttori, silicio o germanio intrinseco Lacuna ed elettrone liberi, conducibilità intrinseca Drogaggio di tipo P e di tipo N, conducibilità estrinseca Corrente di diffusione e di deriva Fisica della giunzione PN, depletion layer, bariera di potenziale Comportamento della giunzione PN con polarizzazione diretta Comportamento della giunzione PN con polarizzazione inversa Effetto zener, effetto valanga Contatti ohmnici Diodi LED Libro elettronica vol 2 : - 7A la fisica dei diodi da pag 43 a pag 47 Nel libro di testo di TPE è possibile scaricare dalla HOEPLI il moduloa: fisica di base dei semiconduttori giunzione PN (di 25 pagine); dove gli argomenti sono trattati diffusamente mentre nel libro di testo in forma cartacea questo argomento non è presente. Diodo, informazioni tecniche del costruttore Parametri caratteristici forniti dal costruttore. Forme costruttive: contenitori, configurazioni particolari Diodi zener, caratteristiche elettriche fornite dal costruttore, caratteristiche fornite Sigle di identificazione Analizzate caratteristiche di 1N4148 e 1N4007 Libro di TPE vol2 : -cap2 diodo a semiconduttore da pag 5 a pag 15 da pag 22 a pag 23 MODULO 5: TRANSISTOR A GIUNZIONE BIPOLARE Comportamento fisico interno La fisica del BJT, con BE polarizzata direttam. e CB polarizzata inversam. Corrente di cariche maggioritarie da Base a Emet. Corrente di cariche minoritarie da Base a Collettore Corrente di base, vari contributi Equazioni caratteristiche del BJT

4 Nel libro elettronica vol 2 : - 13A la fisica del BJT da pag 101 a pag 102 Nel libro di testo di TPE vol2: da pag 25 a pag 29 BJT, informazioni tecniche del costruttore Caratteristiche elettriche fornite dal costruttore Limiti di funzionamento Caratteristiche di ingresso e uscita Contenitori dei componenti discreti Curva di funzionamento sicuro SOA Nel libro di testo di TPE vol2: - cap 3 transistor a giunzione da pag 30 a pag 38 e pag 40 MODULO 6: MOSFET Principio di funzionamento, canale N e P MOSFET ad arricchimento MOSFET a svuotamento Caratteristica di uscita, zona ohmnica e zona attiva; transcaratteristica. Reti di polarizzazione Simboli Circuito dinamico di un MOSFET Circuito equivalente a parametri ibridi; la trans conduttanza gm Transistor unigiunzione UJT Forniti materiali didattici corrispondenti alla spiegazione Nel libro di testo di TPE vol2-3 transistor a gate isolato MOSFET da pag 50 a pag 61 da pag 63 a pag 65

5 MODULO 7: CIRCUITI STAMPATI Generalità. Monofaccia, due faccie multistrato A foro passante, a montaggio superficiale Circuiti stampati flessibili Processo di fabbricazione Montaggio di una scheda a circuito stampato Saldatura scheda Progettare e realizzare disegni di fabbricazione dei circuiti stampati Nel libro di testo di TPE vol2: -modulo C disegno di fabbricazione dei circuiti stampati da pag 107 a pag 149 LABORATORIO ESPERIENZA 1: Progettare, dimensionare e disegnare un semplice impianto elettrico a bordo macchina con tutte le specifiche dei dispositivi utilizzati. ESPERIENZA 2: ogni gruppo si è scelto un circuito digitale da progettare per realizzare una qualche automazione, queste sono i lavori fatti: Sistema di rilevamento presenza di bottiglia piccola o grande sopra un nastro trasportatore e successivo riempimento a seconda della taglia rilevata. Segue indicazione su quale cartone posizionare la bottiglia. Sistema di rilevamento bottiglia tramite sensore ottico e controllo del processo di riempimento automatico se corretto o non corretto ( ovvero presenza di un guasto). Sistema con quattro combinazioni di numeri binari inseriti tramite microinterruttori per abilitare apertura serratura. Sistema per abilitare apertura serratura con due combinazioni inserite con microinterruttori. Sistema per rilevare il livello di un liquido in una cisterna e comandare il riempimento quando la stessa è vuota. Sistema per distinguere due oggetti sopra un nastro trasportatore in base alla loro lunghezza e poi dirigerli su due raccoglitori diversi. Sistema per la gestione automatica di un ascensore a due piani. ESPERIENZA 3: alimentatore con trasformatore, raddrizzatore filtro capacitivo e stabilizzatore di tensione a zener e/o con aggiunta di un BJT, per il circuito digitale che ogni gruppo ha realizzato.

6 Ogni esperienza consiste nella realizzazione di un circuito che soddisfa le specifiche indicate; nella esperienza 1 non si è realizzato l impianto; oltre che nella stesura di una relazione funzionale e di una relazione tecnica. Alunni (p.p. visione): Docente Verona, 6/06/2016