Tecnologie e progettazione di sistemi elettrici ed elettronici

anno scolastico 2015-2016
Tecnologie e Progettazione
di Sistemi Elettrici ed Elettronici
PROGRAMMAZIONE PREVENTIVA ANNUALE
classe 3Ael
Indirizzo: Elettronica
prof. Massimo Gobbetti (Insegnante Teorico)
prof. Andrea Zattoni (Insegnante Tecnico-Pratico)
Legnago, 17/10/2015
Finalità
“La disciplina Tecnologie e Progettazione di Sistemi Elettrici ed Elettronici concorre a far conseguire allo studente al termine del percorso
quinquennale i seguenti risultati di apprendimento relativi al profilo educativo, culturale e professionale: utilizzare, in contesti di ricerca
applicata, procedure e tecniche per trovare soluzioni innovative e migliorative, in relazione ai campi di propria competenza; cogliere
l’importanza dell’orientamento al risultato, del lavoro per obiettivi e della necessità di assumere responsabilità nel rispetto dell’etica e della
deontologia professionale; riconoscere gli aspetti di efficacia, efficienza e qualità nella propria attività lavorativa; saper interpretare il proprio
autonomo ruolo nel lavoro di gruppo; essere consapevole del valore sociale della propria attività, partecipando attivamente alla vita civile e
culturale a livello locale, nazionale e comunitario; riconoscere e applicare i principi dell’organizzazione, della gestione e del controllo dei
diversi processi produttivi; analizzare criticamente il contributo apportato dalla scienza e dalla tecnologia allo sviluppo dei saperi e al
cambiamento delle condizioni di vita; riconoscere le implicazioni etiche, sociali, scientifiche, produttive, economiche e ambientali
dell’innovazione tecnologica e delle sue applicazioni industriali; orientarsi nella normativa che disciplina i processi produttivi del settore di
riferimento, con particolare attenzione sia alla sicurezza sui luoghi di vita e di lavoro sia alla tutela dell’ambiente e del territorio.”
IISS-ITT Silva-Ricci Legnago (Verona)
a.s. 2015-2016
Obiettivi
Per quanto riguarda il secondo biennio e in particolare la classe terza, la disciplina concorre al raggiungimento delle
seguenti competenze: gestire progetti semplici (e parziali); utilizzare la strumentazione di laboratorio e di settore; applicare i
metodi di misura per effettuare verifiche, controlli e collaudi; redigere relazioni tecniche e documentare le attività svolte. In
termini di conoscenze e abilità, invece, sono risultati da perseguire:
Conoscenze
Abilità
Proprietà tecnologiche dei materiali del settore.
Identificare le tipologie di bipoli elettrici definendo le grandezze
caratteristiche e i loro legami.
Componenti, circuiti e dispositivi tipici del settore di impiego.
Descrivere le caratteristiche elettriche e tecnologiche delle
apparecchiature elettriche ed elettroniche.
Principi di funzionamento, tecnologie e caratteristiche di impiego
dei componenti attivi, passivi e dei circuiti integrati.
Descrivere i principi di funzionamento dei componenti circuitali di
tipo discreto e integrato.
Simbologia e norme di rappresentazione di circuiti e apparati.
Progettare circuiti digitali a bassa scala di integrazione di tipo
combinatorio e sequenziale.
Circuiti basati sull’utilizzo dei microcontrollori.
Progettazione di sistemi con microcontrollori.
Impiego del foglio di calcolo elettronico.
Selezionare ed utilizzare i componenti in base alle caratteristiche
tecniche.
Software dedicato specifico del settore e in particolare software
per la rappresentazione grafica.
Disegnare e realizzare reti e funzioni cablate e programmate,
combinatorie e sequenziali.
Teoria della misura e della propagazione degli errori.
Rappresentare schemi funzionali di componenti circuitali, reti e
apparati.
Principi di funzionamento e caratteristiche di impiego della
strumentazione di laboratorio.
Individuare e utilizzare la strumentazione di settore anche con
l’ausilio dei manuali di istruzione.
Tipologie di rappresentazione e documentazione di un progetto.
Individuare i tipi di trasduttori e scegliere le apparecchiature per
l’analisi e il controllo.
Software e hardware per la progettazione la simulazione e la
documentazione.
Utilizzare i software dedicati per la progettazione, l’analisi e la
simulazione.
Manualistica d’uso e di riferimento.
Individuare le componenti tecnologiche e gli strumenti operativi
occorrenti per il progetto specifico.
Strumenti
• Laboratorio di Elettronica
• Testo in adozione
• Lavagna
• Dispense a cura del docente (Data Book)
• Contatto di posta elettronica (a supporto e integrazione della attività svolta in laboratorio)
• Fotocopie di materiale utile
• Internet (nel caso sia disponibile un laboratorio supplementare)
IISS-ITT Silva-Ricci Legnago (Verona)
a.s. 2015-2016
Modalità didattiche
Le lezioni prevedono più tipi di format, dal frontale tradizionale, con la necessità, da parte degli allievi, di prendere appunti,
a quello di tipo laboratoriale (basato sul principio che si impara facendo). Viene dato inoltre spazio all’esplorazione e
all’applicazione di tecniche di apprendimento cooperativo (basato sul principio che si impara meglio insieme) con lo scopo
di provocare più coinvolgimento, condivisione, responsabilizzazione, riflessione e supporto tra pari, con auspicabile
consolidamento/miglioramento della preparazione individuale.
Valutazione
• Colloqui individuali (3-4 domande, anche a risposta breve)
• interrogazioni strutturate a gruppi, precedute da attività di condivisione dell’apprendimento
• prove scritte strutturate di tipo oggettivo (con quesiti Vero/Falso, di completamento, di associazione, a scelta multipla)
• prove scritte che richiedono la risoluzione di problemi numerici e la rappresentazione di grafici.
La valutazione tiene conto della capacità di riproporre e rielaborare correttamente gli argomenti trattati. Inoltre, specie
quella di fine periodo, considera l’impegno profuso e i progressi evidenziati.
PROGRAMMA
Proprietà elettriche dei materiali
Richiami di elettrostatica e chimica. Le condizioni per la conduzione. Le proprietà dei materiali impiegati in elettronica.
Relazioni fra struttura chimica e comportamento elettrico dei materiali conduttori isolanti e semiconduttori.
Resistori
Generalità sul comportamento di un resistore, con richiamo delle leggi dell'elettrotecnica. Gamme di potenza, valori
disponibili in commercio (serie standard E12), codice di colori. Tecnologie di fabbricazione (resistori filo, a impasto, a
strato). Reti resistive: caratteristiche e valori standard. Resistori e fogli tecnici: Interpretazione e uso. Resistori variabili.
Resistori non lineari. Termistori (NTC e PTC).
Funzionamento On/Off di diodo e BJT
Semiconduttori puri e drogati. Portatori di carica: elettroni e lacune. Semiconduttori di tipo N e P. Giunzione pn e barriera di
potenziale. Diodo e BJT On/Off: polarizzazione, curve caratteristiche, rette di carico.
Sensori e trasduttori
Parametri, caratteristica di trasferimento. Linearità. Range di funzionamento. Sensibilità, tempo di risposta. Isteresi,
risoluzione, classificazione. Sensori di temperatura.
IISS-ITT Silva-Ricci Legnago (Verona)
a.s. 2015-2016
Comportamento in frequenza dei componenti passivi
Parametri caratteristici dei segnali elettrici alternati: valore medio, di picco, picco-picco ed efficace. Segnali sinusoidali e
sfasamento. Reti reattive: reattanza capacitiva e induttiva, calcolo dell’impedenza. Componenti passivi ideali e reali.
Condensatori
Parametri elettrici e curve di caratterizzazione. Circuito equivalente alle alte frequenze. Reattanza ideale e reale. Fenomeni
di carica e scarica di un condensatore. Condensatori plastici, ceramici, a mica, a vetro, ad aria ed elettrolitici all'alluminio e
al tantalio. Confronto e criteri di scelta fra le varie categorie in base alle esigenze applicative. Interpretazione e uso dei fogli
tecnici di condensatori.
Circuiti digitali
Porte logiche come componenti reali e descrizione del comportamento, livelli di tensione e correnti d'ingresso e d’uscita.
Famiglie logiche: caratterizzazione, criteri di scelta e problemi di interfacciamento.
Circuiti MSI: Multiplexer, Demultiplexer, Convertitori, comparatori, sommatori.
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Disegno di schemi con Eagle
Introduzione all’utilizzo di software CAD elettronici. Schematic, editor per il disegno degli schemi elettrici. Struttura e
potenzialità del programma, piazzamento dei simboli, delle linee di collegamento, delle interconnessioni, delle terminazioni
e dei testi, con editing degli attributi dei componenti.
La scheda Arduino
IDE di programmazione e principali istruzioni. Introduzione alla progettazione di sistemi basati su microcontrollore. Semplice
lettura seriale e visualizzazione su Serial Monitor. Ponte di Wheatstone: progetto e dimensionamento di potenziometri,
termistori, fotoresistori. Acquisizione dati da ponte di Wheatstone e con sensori diversi. Tecniche di visualizzazione di un
LED e di un display a 7 segmenti. Tecnica PWM per pilotare la luminosità di un LED.
I docenti