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. ! 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