SISTEMI AUTOMATICI Pag. 1 di 5 PROGRAMMAZIONE DIDATTICA DISCIPLINARE CORSO SERALE Disciplina Sistemi automatici a.s. 2016/2017 2 PERIODO DIDATTICO Gruppo di livello classe: 4 a Sez. W S Articolazione: ELETTRONICA Docente : Prof. Marco Scano Docente tecnico pratico : Prof. Pierluigi Rodolico
SISTEMI AUTOMATICI Pag. 2 di 5 ANALISI DELLA SITUAZIONE DI PARTENZA Profilo generale della classe: è costituita da 13 alunni frequentanti (qualcuno saltuariamente); la maggior parte degli alunni provengono dalla classe terza. Età media 25 anni circa. Livelli di partenza rilevati La classe risulta diversificata per quanto concerne le conoscenze e le competenze di base. PERCORSI MULTIDISCIPLINARI/INTERDISCIPLINARI Collegamenti con Elettrotecnica e Elettronica e Tecnologie e Progettazioni di Sistemi Elettrici ed Elettronici, Matematica per elaborare calcoli; Italiano per redigere relazioni tecniche in forma ed ortografia corrette; Inglese per esaminare manuali e riviste tecniche in lingua straniera. OBIETTIVI MINIMI A fine anno lo studente dovrà: Conoscere le regole dell algebra degli schemi a blocchi Saper semplificare gli schemi a blocchi Riconoscere le diverse tipologie di sistemi di controllo Saper determinare la forma matematica del regolatore Conoscere e comprendere il funzionamento delle istruzioni di I/O e di assegnazione Comprendere la logica di costruzione di un algoritmo Saper definire semplici algoritmi sequenziali individuando dati di I/O, variabili di lavoro e la sequenza delle azioni da compiere Saper rappresentare semplici algoritmi con strutture di sequenza e selezione Conoscere l ambiente integrato di sviluppo di Arduino ARTICOLAZIONE ORARIA Sono previste nell'arco della settimana 2 ore di teoria e 2 di laboratorio; Pertanto circa 132 ore complessive nell'arco dell'anno. Al momento si prevedono solo ore di attività in presenza (nessuna lezione a distanza). PIANO DI LAVORO COMPETENZE ABILITA CONOSCENZE e padronanza dei Definizione di modello di sistema N.1 concetti di base dei sistemi I modelli fisici elettronici Definizione di simulazione Introduzione alla materia matematica Il modello matematico e la funzione di trasferimento Gli schemi a blocchi - algebra degli schemi a blocchi La retroazione positiva e N.2 Complementi di Matematica e Analisi dei Sistemi Utilizzare i numeri complessi in qualsiasi forma Saper analizzare i Sistemi utilizzando strumenti matematici nel dominio delle frequenze Trasformare dal dominio del negativa Matematica complessa La trasformata di Laplace L analisi con Laplace di Sistemi lineari La risposta di un Sistema La Funzione di Trasferimento
SISTEMI AUTOMATICI Pag. 3 di 5 N.3 Sintesi dei Sistemi di Controllo Digitali N.4 La Struttura dell'elaboratore (PC) tempo in quello delle frequenze ed antitrasformare Progettare per modelli matematici con o senza l ausilio del computer Rappresentare i Sistemi di Controllo mediante l Algebra dei Blocchi Studiare i Sistemi in retroazione negativa Dare le specifiche di un controllo digitale Sintetizzare via SW gli algoritmi di Controllo Saper riconoscere la struttura e il funzionamento di un personal computer. Conoscere i sistemi di elaborazione, la tecnologia dell informazione, l hardware e il software del personal computer di un Sistema Il calcolo dei parametri del Sistema La Trasformata Z L uso del computer per le elaborazioni e le simulazioni L Algebra dei Blocchi Le specifiche di un Progetto con Regolatori digitali Gli algoritmi più noti per la Regolazione Discreta La programmazione SW con una specifica piattaforma Le caratteristiche di massima di un microcontrollore Individuazione di alcune possibilità di utilizzo N.5 Linguaggi di programmazione: LINGUAGGIO C. Utilizzo del sistema di sviluppo DEV++ per la programmazione in C. Saper rappresentare semplici algoritmi con strutture di sequenza e selezione. Saper risolvere di piccoli problemi matematici e fisici su tool di sviluppo DevC++. I diagrammi di flusso. Istruzioni operative di input/output e di controllo. Scrittura dell algoritmo in linguaggio di progetto Simbologia dei diagrammi di flusso. Utilizzo del sistema di sviluppo dev++ per la programmazione in C. Elementi fondamentali di un programma in c: librerie, variabili, funzione main, uso delle parentesi {} e del ;, printf(), ghetch(), scanf() Dichiarazioni di variabili e specifiche di formato Operatori aritimetici, logici e di confronto Controlli condizionali: if, if-else, if-else-if.else, switch e operatori ternari Controlli iterativi: while, do while, for, break gli array Funzioni e puntatori
SISTEMI AUTOMATICI Pag. 4 di 5 N.6 Microcontrollori. Sistema di sviluppo ARDUINO Conoscere le caratteristiche di massima di un microcontrollore e saper individuare alcune possibilità di utilizzo. Conoscere l'architettura della scheda, saper eseguire semplici programmi in ambiente di sviluppo Arduino, saper utilizzare la scheda per semplici applicazioni. Esercizi di programmazione in C Scheda Arduino Uno con microcontrollore ATmega328 Ambiente di sviluppo Arduino Linguaggio di programmazione per Arduino Applicazioni. Lezione frontale METODOLOGIA DIDATTICA 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 STRUMENTI DIDATTICI Libri di testo Testi di consultazione Fotocopie Sussidi multimediali Lavagna luminosa Web-Quest Siti web Manuale o altro. LIM Computer TIPOLOGIA DI PROVE DI VERIFICA (specificare il numero) Verifiche orali (n. 2 per quadrimestre) Prove / verifiche scritte (n.2 per U.D.) Risoluzione di problemi Osservazioni sul comportamento (partecipazione, attenzione, puntualità nelle consegne, rispetto delle regole e dei compagni/e) Prove grafiche Prove pratiche Relazioni tecniche e/o sull attività svolta Esercizi (a supporto della spiegazione teorica) CRITERI E GRIGLIE DI VALUTAZIONE Per la valutazione si terrà conto in funzione degli obiettivi fissati: dei progressi raggiunti dall alunno rispetto al livello iniziale; dell impegno e partecipazione al dialogo educativo; dell acquisizione consapevole delle informazioni; della comprensione e capacità di rielaborare le informazioni; della capacità di analisi, sintesi,valutazione e applicazione; capacità di esprimersi con linguaggio tecnico corretto.
SISTEMI AUTOMATICI Pag. 5 di 5 giudizio voto conoscenze abilità competenza Nullo 1 Nulle Non partecipa Non evidenzia all attività capacità Scarso 2-3 Sommarie Non partecipa Non evidenzia all attività capacità Insufficiente 4 Mediocre 5 Sufficiente 6 Distinto 7 Buono 8-9 Concetti frammentari, poco chiara dei concetti non completa incerta concetti semplice corretta dei contenuti, corretta completa dei concetti abilità espressiva Non è in grado di cogliere i concetti fondamentali Coglie solo in parte i concetti principali Individua i principali concetti Individua i concetti chiave Focalizza gli aspetti fondamentali del discorso Non esegue semplici questionari Svolge solo in parte semplici esercizi Sa organizzare mappe concettuali Effettua esercizi corretti Rielabora le conoscenze in modo corretto Ottimo 10 approfondita linguaggio ricco Conosce perfettamente i contenuti Si esprime in modo ricco e sempre corretto
Pag. 1 di 5 PROGRAMMAZIONE DIDATTICA DISCIPLINARE CORSO SERALE Disciplina Sistemi automatici a.s. 2016/2017 3 PERIODO DIDATTICO Gruppo di livello classe: 5 a Sez. W S Articolazione: ELETTRONICA Docente : Prof. Marco Scano Docente tecnico pratico : Prof. Pierluigi Rodolico
ANALISI DELLA SITUAZIONE DI PARTENZA Pag. 2 di 5 Profilo generale della classe: è costituita da 16 alunni provenienti quasi tutti dalla stessa classe quarta dell anno precedente. Età media 30 anni circa. Livelli di partenza rilevati La classe risulta diversificata per quanto concerne le conoscenze e le competenze di base. PERCORSI MULTIDISCIPLINARI/INTERDISCIPLINARI: Collegamenti con Elettrotecnica e Elettronica e Tecnologie e Progettazioni di Sistemi Elettrici ed Elettronici, Matematica per elaborare calcoli; Italiano per redigere relazioni tecniche in forma ed ortografia corrette; Inglese per esaminare manuali e riviste tecniche in lingua straniera. Obiettivi minimi: analizzare e progettare Sistemi di Controllo di Processo con regolatori analogici e digitali sia per la componente HW che SW. Attività e metodologie didattiche: Lezione frontale. Secondo le circostanze il metodo deduttivo si alternerà a quello induttivo. Risoluzione in classe di esercizi applicativi. Studio teorico dei progetti. Rappresentazione grafica degli schemi. Relazioni e calcoli dei parametri. Uso del computer per le ricerche e per la programmazione SW. Uso delle attrezzature, strumenti di misura specifici di laboratorio. ARTICOLAZIONE ORARIA Sono previste nell'arco della settimana 1 ora di teoria e 2 di laboratorio; Pertanto circa 90 ore complessive nell'arco dell'anno. Al momento si prevedono solo ore di attività in presenza (nessuna lezione a distanza). PIANO DI LAVORO COMPETENZE ABILITA CONOSCENZE n.0 Recupero dei rerequisiti e conoscenze degli argomenti svolti nella classe IV. Introduzione alla materia. e padronanza dei concetti di base dei sistemi elettronici Definizione di modello di sistema I modelli fisici Definizione di simulazione matematica Il modello matematico e la funzione di trasferimento Gli schemi a blocchi - algebra degli schemi a blocchi La retroazione positiva e negativa COMPETENZE ABILITA CONOSCENZE n.1 Complementi di Matematica e Analisi dei Sistemi Utilizzare i numeri complessi in qualsiasi forma Saper analizzare i Sistemi utilizzando strumenti matematici nel dominio delle frequenze Trasformare dal dominio del tempo in quello delle frequenze ed antitrasformare Progettare per modelli matematici con o senza l ausilio Matematica complessa La trasformata di Laplace L analisi con Laplace di Sistemi lineari La risposta di un Sistema La Funzione di Trasferimento di un Sistema Il calcolo dei parametri del Sistema La Trasformata Z
Pag. 3 di 5 n.2 Sintesi dei Sistemi di Controllo Digitali n.3 Le Interfacce nei Sistemi Digitali n.4 Analisi dei Sistemi Analogici n.5 Sintesi dei Sistemi di Controllo Analogici n.6 Progetto di Laboratorio da presentare all esame del computer Rappresentare i Sistemi di Controllo mediante l Algebra dei Blocchi Studiare i Sistemi in retroazione negativa Dare le specifiche di un controllo digitale Sintetizzare via SW gli algoritmi di Controllo Progettare una Interfaccia di Condizionamento del Segnale Risolvere i problemi dati dal passaggio da uno schema ideale ad uno reale Progettare una Interfaccia per acquisizione Dati sia analogici che digitali Progettare varie architetture multicanale Studiare I Sistemi Analogici attraverso i parametri della Risposta al Gradino Studiare le f.d.t. dei Sistemi Valutare la Stabilità Valutare le caratteristiche del Sistema Saper dare le Specifiche di Progetto in termini di Precisione, Stabilità, Prontezza Calcolare la f.d.t. del Regolatore Analogico Progettare un Regolatore P.I.D. Implementare un PID con un algoritmo SW Saper eseguire un progetto di Controllo di Processo Automatico basato su Regolatore Digitale (con piattaforma Arduino) L uso del computer per le elaborazioni e le simulazioni L Algebra dei Blocchi Le specifiche di un Progetto con Regolatori digitali Gli algoritmi più noti per la Regolazione Discreta La programmazione SW con una specifica piattaforma Gli Attuatori in tecnica PWM Il Condizionamento del Segnale I Convertitori ADC I Convertitori DAC L Architettura di una Interfaccia La Tipologia e l Ordine di un Sistema I Sistemi del 1 e 2 ordine La Stabilità di un Sistema L Errore a Regime La Prontezza I Margini di Stabilità Le Specifiche di Progetto L implementazione del Regolatore Analogico Il Regolatore P.I.D. reale. Il Regolatore P.I.D. virtuale Organizzazione del lavoro di Progetto nelle varie fasi: Obbiettivo Specifiche Schema di montaggio Elenco materiale Analisi costi Montaggio hardware Sviluppo software Collaudo hardware Collaudo software
Pag. 4 di 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 (specificare il numero) Verifiche orali n. 4 Prove grafiche n. Prove scritte n. 4 Prove pratiche n. 4 Risoluzione di problemi n. 4 Relazioni tecniche e/o sull attività svolta Osservazioni sul comportamento (partecipazione, attenzione, puntualità nelle consegne, rispetto Esercizi delle regole e dei compagni/e) CRITERI E GRIGLIE DI VALUTAZIONE Per la valutazione si terrà conto in funzione degli obiettivi fissati: dei progressi raggiunti dall alunno rispetto al livello iniziale; dell impegno e partecipazione al dialogo educativo; dell acquisizione consapevole delle informazioni; della comprensione e capacità di rielaborare le informazioni; della capacità di analisi,sintesi,valutazione e applicazione; capacità di esprimersi con linguaggio tecnico corretto. giudizio voto conoscenze abilità competenza Nullo 1 Nulle Non partecipa Non evidenzia all attività capacità Scarso 2-3 Sommarie Non partecipa Non evidenzia all attività capacità
Pag. 5 di 5 Insufficiente 4 Concetti frammentari, poco chiara Non è in grado di cogliere i concetti fondamentali Non esegue semplici questionari Mediocre 5 dei concetti non completa incerta Coglie solo in parte i concetti principali Svolge solo in parte semplici esercizi Sufficiente 6 concetti semplice Individua i principali concetti Sa organizzare mappe concettuali Distinto 7 corretta dei contenuti, corretta Individua i concetti chiave Effettua esercizi corretti Buono 8-9 completa dei concetti abilità espressiva Focalizza gli aspetti fondamentali del discorso Rielabora le conoscenze in modo corretto Ottimo 10 approfondita linguaggio ricco Conosce perfettamente i contenuti Si esprime in modo ricco e sempre corretto