Tracce prove scritte II sessione N.O
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SEZIONE A - NUOVO ORDINAMENTO SETTORE CIVILE E AMBIENTALE PRIMA PROVA SCRITTA Traccia 1 Il candidato illustri i principi dei processi biologici anaerobici di trattamento delle acque, evidenziandone vantaggi e svantaggi rispetto ai sistemi aerobici. Traccia 2 Il candidato illustri la metodologia per la determinazione dei parametri di resistenza a rottura dei terreni e per la verifica nei confronti degli stati limite ultimi previsti dalla nuova normativa di un’opera geotecnica a scelta. Traccia 3 Con riferimento alle infrastrutture di trasporto, il candidato descriva gli approcci metodologici correntemente impiegati nella progettazione o si soffermi sulle metodiche ingegneristiche adottate nella pianificazione dei lavori. SETTORE INDUSTRIALE PRIMA PROVA SCRITTA Traccia 1 In molte aziende industriali, gli aspetti strategici dell’attività sono basati essenzialmente su considerazioni di marketing. E’, inoltre, evidente che molte decisioni aziendali si basano sulla previsioni delle dimensioni future del mercato e su analisi di tipo costi- benefici. Alla luce delle precedenti considerazioni il candidato: 1. illustri le principali metodologie e tecniche per la determinazione della previsione della domanda di un prodotto, evidenziandone vantaggi e svantaggi; 2. descriva i principali costi associati alla gestione di un impianto industriale con riferimento anche all’analisi CRQ (Costi, Ricavi, Quantità). Traccia 2 Il candidato descriva i criteri di progettazione di un impianto elettrico industriale trifase in bassa tensione, con riferimento ai criteri di protezione contro i contatti diretti, i contatti indiretti, le sovratensioni ed i cortocircuiti. Traccia 3 Il candidato descriva le problematiche e i criteri di progettazioni per la realizzazione di una macchina (elettrica oppure meccanica) per la conversione dell’energia. SETTORE INFORMAZIONE PRIMA PROVA SCRITTA Traccia 1 Il candidato illustri le caratteristiche tecnologiche e di funzionamento della principale tecnologia utilizzata attualmente per la produzione di chip e circuiti integrati: la CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). Traccia 2 Nell’ambito della teoria ed elaborazione dei segnali il teorema del campionamento di NyquistShannon rappresenta uno tra i contributi teorici più importanti. Il candidato illustri in dettaglio tale risultato, evidenziando l’impatto che esso ha avuto nel settore dell’Informazione. Traccia 3 Il candidato illustri le principali problematiche tecnologiche e metodologiche per la progettazione di una rete LAN con particolare riferimento alle tecnologie più diffuse, individuando le criticità e indicandone le possibili soluzioni. INGEGNERIA CIVILE SECONDA PROVA SCRITTA Traccia 1 Il candidato illustri i dispositivi scaricatori di piena comunemente impiegati nei sistemi di drenaggio urbano con particolare riferimento alle tecniche progettuali. Traccia 2 Il candidato, alla luce della nuova normativa tecnica nazionale, descriva le problematiche inerenti la caratterizzazione dei terreni ai fini della progettazione geotecnica. Traccia 3 Il candidato illustri i criteri di gerarchia delle resistenze alla base della progettazione in zona sismica delle strutture intelaiate in cemento armato con particolare riferimento alle indicazioni contenute nelle attuali normative. INGEGNERIA ELETTRICA SECONDA PROVA SCRITTA Traccia 1 Il candidato illustri il modello quasi-stazionario magnetico, presentandone ed illustrandone le equazioni, descrivendone le proprietà ed applicandolo per la descrizione di una possibile realizzazione pratica del bipolo elettrico “induttore”. Traccia 2 Il candidato illustri e confronti i metodi (analogici e digitali) più utilizzati per la misura di impedenza. Si evidenzino gli aspetti inerenti la progettazione delle stazioni di misura. Traccia 3 Il candidato descriva l'impiego della scomposizione in terne di sequenza diretta, inversa ed omopolare applicata al calcolo delle correnti di cortocircuito ed evidenzi la rappresentazione dei principali componenti del sistema elettrico (generatori, trasformatori, linee e carichi) nei vari circuiti di sequenza. INGEGNERIA ELETTRONICA SECONDA PROVA SCRITTA Traccia 1 Le relazioni che legano le induzioni ai campi elettromagnetici in un dato mezzo prendono il nome di relazioni costitutive. Il candidato ne discuta con particolare attenzione al caso del plasma. Traccia 2 Il candidato illustri lo schema, il principio di funzionamento ed i criteri generali di progettazione, dei principali circuiti impiegati per la polarizzazione dei circuiti integrati. Traccia 3 Il candidato descriva e confronti le tecniche e gli strumenti per la misurazione della potenza attiva e reattiva sia in regime sinusoidale che in regime distorto. INGEGNERIA INFORMATICA SECONDA PROVA SCRITTA Traccia 1 Il candidato discuta le problematiche di progettazione di un sistema di controllo digitale in retroazione per un processo tempo continuo. In particolare, il candidato illustri gli elementi costituenti l'anello di controllo ibrido (digitale/analogico), descriva le problematiche di modellazione di un sistema ibrido (tempo continuo/tempo discreto) e delle possibili strategie di progetto del controllore, e descriva i criteri per la scelta del passo di campionamento dei componenti digitali. Il candidato, infine, discuta in dettaglio una delle tecniche di progettazione del controllore digitale per discretizzazione di una legge di controllo sviluppata utilizzando tecniche per il tempo continuo. Traccia 2 Il candidato illustri l'organizzazione di memoria di calcolatore, con particolare riferimento alla memoria cache. Traccia 3 Il candidato descriva le principali tecniche di progettazione e verifica di una base di dati. INGEGNERIA MECCANICA SECONDA PROVA SCRITTA Traccia 1 Il candidato effettui una classificazione dei processi di deformazione plastica sulla base della temperatura di lavorazione (a freddo e a caldo) ponendo particolare attenzione alla qualità dei prodotti ottenibili. Il candidato descriva le caratteristiche dei processi di lavorazione delle lamiere (imbutitura, tranciatura, piegatura, stampaggio) soffermandosi sui criteri generali per la progettazione degli stessi. Traccia 2 Il candidato descriva l’applicazione delle pompe di calore geotermiche per la climatizzazione nell’edilizia residenziale, con particolare riferimento alle sonde geotermiche ed al loro dimensionamento. Traccia 3 Con riferimento agli impianti a vapore per la produzione di energia elettrica, il candidato illustri i criteri di ottimizzazione del ciclo di lavoro e le modalità di dimensionamento dei principali componenti. INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI SECONDA PROVA SCRITTA Traccia 1 Le relazioni che legano le induzioni ai campi elettromagnetici in un dato mezzo prendono il nome di relazioni costitutive. Il candidato ne discuta con particolare attenzione al caso del plasma. Traccia 2 La Trasformata di Fourier rappresenta una strumento matematico di notevole importanza nelle scienze applicate. Il candidato illustri le principali proprietà della trasformata di Fourier, fornendo esempi di applicazione di tali proprietà nell’ambito dell’elaborazione e trasmissione dei segnali informazionali. Traccia 3 La teoria dei processi aleatori riveste un ruolo importante nell’ambito delle telecomunicazioni. Ad esempio, il segnale emesso da un sorgente di informazione, sia essa analogica o digitale, può essere convenientemente modellato come un processo aleatorio. Il candidato illustri le principali funzioni e parametri con cui vengono generalmente descritti e caratterizzati i processi aleatori. Inoltre, discuta il concetto di stazionarietà di un processo aleatorio. Infine, presenti esempi di processi aleatori di comune impiego nell’ambito delle telecomunicazioni. INGEGNERIA CIVILE QUARTA PROVA SCRITTA Traccia 1 Con riferimento allo stralcio di carpenteria riportato in figura, il candidato esegua il dimensionamento delle parti strutturali della scala in cemento armato con tipologia a trave a ginocchio di collegamento tra il piano terra ed il primo piano considerando i soli carichi verticali di progetto. Il candidato produca altresì gli elaborati grafici in opportuna scala. Eventuali dati non inclusi nella traccia possono essere liberamente scelti dal candidato purché se ne fornisca adeguata giustificazione. 5.00 7.00 m vano scala 3.50 m sezione A-A ingresso piano terra 0.00 m 4.00 A A 3.00 4.50 stralcio di carpenteria Traccia 2 Nella figura che segue è rappresentato lo schema di una trave di fondazione. La trave di fondazione poggia su un banco di sabbie e ghiaie mediamente addensate aventi le seguenti caratteristiche: = 18 kN/m3; sat = 19.5 kN/m3; c’ = 0; φ’ = 33°; Eed = 50000 kN/m2. Si assuma in prima approssimazione Eed costante con la profondità. Lo spessore del banco di sabbia e ghiaia è complessivamente pari a 10.5 metri al di sotto del piano campagna, e poggia su una formazione rocciosa indeformabile. Si consideri il piano di posa della fondazione a 3.0 m dal piano campagna. La superficie libera della falda si trova alla profondità di 3.0 m dal piano campagna. Carichi accidentali Carichi permanenti 35 t 54 t 54 t 35 t 140 t 216 t 216 t 140 t 1.5 3.0 6.0 3.0 1.5 Il candidato progetti (dimensionamento e verifica) la trave di fondazione rispetto agli stati limite ultimi e agli stati limite di esercizio previsti dalla vigente normativa. Per il calcolo dell’interazione terreno-struttura si proceda con il metodo del trapezio delle tensioni (equazioni di equilibrio). Si illustri sinteticamente almeno un metodo di calcolo dell’interazione terreno – struttura più complesso di quello suggerito. Traccia 3 Un bacino urbano è servito da un sistema fognario che termina con un canale emissario la cui sezione iniziale coincide con la sezione di chiusura del bacino stesso. Il bacino è caratterizzato da: Area della superficie totale S = 42 ha; Coefficiente d’afflusso f = 0.65; Tempo di corrivazione tc = 31 minuti. Le caratteristiche pluviometriche del bacino, per quanto riguarda i valori estremi, possono essere desunte dall’analisi dei dati relativi ai massimi annuali delle altezze di pioggia riportati nella tabella che segue. 5' 10' 15' 30' 60' 1h 3h 6h 12 h 24 h 1975 2.0 3.9 5.9 11.8 16.4 16.4 25.2 40.0 50.0 68.4 1976 3.4 6.9 10.3 20.6 31.4 31.4 40.2 40.8 47.2 55.2 1977 7.3 14.6 14.6 14.6 26.6 26.6 31.2 32.4 32.4 49.0 1978 3.3 6.7 10.0 20.0 38.8 38.8 40.6 40.8 40.8 40.8 1979 3.2 6.3 9.5 19.0 21.4 21.4 22.0 25.4 33.0 49.4 1980 8.0 16.0 16.0 16.0 16.8 16.8 18.0 26.6 40.0 58.0 1981 5.6 11.2 11.2 11.2 16.0 16.0 25.2 25.2 36.4 42.8 1982 8.0 16.0 16.0 17.5 35.0 35.0 40.6 40.8 40.8 44.0 1983 7.5 15.1 22.6 23.5 47.0 47.0 47.0 48.0 50.6 55.8 1984 3.6 7.2 7.2 7.2 11.0 11.0 19.0 35.2 47.2 91.8 1985 6.6 6.6 6.6 7.5 15.0 15.0 27.0 33.8 39.0 54.0 1986 12.2 14.6 14.6 14.6 24.8 24.8 46.2 47.8 50.8 50.8 1987 7.4 14.8 22.2 22.2 22.2 22.2 36.0 55.0 69.4 97.8 1988 6.3 12.6 19.0 31.6 37.2 37.2 39.0 43.2 43.2 45.0 1990 7.3 11.6 11.6 11.6 21.2 21.2 23.2 40.0 72.0 95.8 1991 10.4 10.4 10.4 18.0 36.0 36.0 59.8 60.2 60.2 60.8 1993 10.4 10.4 13.6 14.2 14.2 14.2 20.4 25.8 27.2 43.4 1995 6.5 13.1 19.6 34.0 36.4 36.4 37.0 37.0 57.8 78.6 1996 11.6 13.3 20.0 20.4 20.4 20.4 20.4 27.0 34.8 49.8 1997 3.4 6.8 10.2 12.0 21.0 21.0 44.2 61.8 85.4 87.6 1998 15.6 21.2 31.8 37.4 49.4 49.4 58.4 69.6 69.6 69.6 1999 6.8 7.9 9.1 18.2 34.4 34.4 37.0 37.0 37.0 37.0 2000 9.6 10.4 15.6 16.2 16.2 16.2 21.6 30.8 43.8 72.0 Il canale emissario è costituito da uno scatolare in calcestruzzo armato (Ks = 65 m1/3s-1) a sezione interna quadrata di lato pari a 1.5 m. Esso presenta un primo tratto lungo 100 m con pendenza if = 0.02 ed un secondo tratto lungo 200 m con pendenza if = 0.003. Il candidato verifichi il corretto dimensionamento del canale fognario. A tal fine, calcoli analiticamente e disegni il profilo di corrente in condizioni di moto permanente corrispondente alla portata massima decennale drenata dal bacino. Per il tracciamento del profilo si assuma che sia nel tratto iniziale che in quello finale del canale il profilo stesso tenda al moto uniforme. INGEGNERIA ELETTRICA QUARTA PROVA SCRITTA Traccia 1 Data la rete in AT di figura I ed i dati riportati nelle tabelle I-III, si richiede al candidato: 1) la rappresentazione delle reti di sequenza trascurando gli elementi resistivi e le ammettenze trasversali dei componenti; 2) la determinazione della massima corrente di cortocircuito in A per un guasto trifase; 3) la determinazione della minima corrente di cortocircuito in A per un guasto fase neutro (trascurando i carichi). Il candidato illustri inoltre le problematiche legate alla scelta degli interruttori in AT. G1 T1 A L1 T3 L3 L2 C1 T2 G2 Figura I-Schema elettrico Tabella I- Dati dei trasformatori S V1 V2 T1 210 MVA 15 kV 230 kV T2 300 MVA 13.5 kV 230 kV T3 125 MVA 230 kV 132 kV Vcc% 10% 9% 9% Tabella II- Dati dei generatori S V1 X'' G1 200 MVA 15 kV 12% G2 300 MVA 13.5 kV 10% Tabella III- Dati linee e carico V lunghezza Xd X0 L1 = L2 230 kV 120 km 0.43 km 3 Xd L3 230 kV 70 km 0.43 km 3 Xd S V cos C1 350 MW 230 kV 1 Traccia 2 Dimensionare la potenza e la coppia massima di un motore elettrico asincrono per l’azionamento del montacarichi disegnato nella seguente figura, nonché il rapporto del motoriduttore R. M R P2 P1 C2 C1 Il montacarichi è costituito da un cabina C1 dal peso di 4 T a pieno carico, un contrappeso C2 di 2 T. Le pulegge hanno diametro diverso; la puleggia P1 (motrice) ha un diametro pari ad 1m ed un momento di inerzia pari a 2 kgm2; la puleggia P2 ha un momento di inerzia pari a 0.12 kgm2. Il montacarichi deve salire ad una velocità pari a 0.5 m/s, con una accelerazione mai inferiore a 1m/s2. Considerando che le macchine che possono essere scelte hanno tutte 4 coppie polari e sono alimentate con la tensione di rete a 50Hz e che per tutte le macchine si verifica che la potenza di corto circuito percentuale è pcc%=10e che la tensione di cortocircuito è vcc%=25, fare un'ipotesi relativa alla scelta della motorizzazione elettrica e ricavare e discutere le correnti allo spunto e nella condizione di funzionamento nominale. Discutere delle problematiche relative alla frenatura (tecniche elettriche e meccaniche). Nell’ipotesi si adottasse un inverter per alimentare la macchina, discutere dei vantaggi che tale tecnologia offrirebbe nella specifica applicazione. Traccia 3 Il candidato progetti un sistema per la misura della resistenza di “shunt” elettrici (trasduttori corrente/tensione). Il sistema deve essere in grado di caratterizzare correttamente shunt compresi nel range 0.5 m- 2 m aventi classe 0.6, e massima corrente pari a 80 A. Il sistema deve operare in corrente continua. Nello sviluppo del progetto si evidenzino i seguenti aspetti: Il principio di misura e le sue caratteristiche; l’architettura di sistema proposta; la procedura di misura da seguire; le prestazioni ottenibili in termini di risoluzione e accuratezza; le cause di incertezza presenti; i vantaggi della soluzione proposta rispetto ad altre possibili. INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI QUARTA PROVA SCRITTA Traccia 1 Siano dati (vedi figura) tre dipoli elementari di lunghezza z in presenza di un piano conduttore elettrico perfetto di cui due in trasmissione (il dipolo “1” ortogonale al piano xz ed il dipolo “2” che giace in tale piano) alimentati con la stessa corrente I ed uno in ricezione (il dipolo “3” inclinato di 3 sia rispetto all’asse x nel piano xz che rispetto all’asse y nel piano yz). Il candidato determini alla frequenza di 1GHz: 1) d1, d2 e d3 minimi e non nulli in modo che, a grande distanza dalle antenne in trasmissione e nella direzione il campo irradiato sia polarizzato circolarmente e sia massima la densità di potenza irradiata; 2) nelle condizioni della domanda precedente, la tensione a vuoto ai capi del dipolo “3” sapendo che r1km, z20 e I1A; 3) supposto di dimezzare d3, le direzioni in cui il campo irradiato è polarizzato linearmente. Si supponga di poter trascurare gli accoppiamenti tra dipoli e con il piano conduttore elettrico perfetto. Traccia 2 Si consideri un ponte radio terrestre con le seguenti caratteristiche. Banda a disposizione da 19.990 GHz a 20.010 GHz. Il canale radio è non-selettivo in frequenza all’interno della banda di frequenze di interesse. Distanza da coprire: D=15 Km. Tasso di trasmissione: 100 Mbit/s. Formato di modulazione: QAM con codifica di Gray. In transmissione sono utilizzati impulsi a radice di coseno rialzato con fattore di roll-off α=0.2 ed energia unitaria. Le antenne utilizzate in trasmissione ed in ricezione hanno un guadagno pari a antenna antenna =30 dB. Inoltre, l’antenna ricevente ha una temperatura equivalente di rumore GTX GRX antenna pari a TRX =300 Kelvin. Immediatamente in cascata all’antenna ricevente è posto un amplificatore con cifra di rumore di F amp =4 dB e guadagno di potenza pari a G amp =30 dB. La risposta in frequenza dell’amplificatore può essere considerata come piatta su tutta la banda del segnale. L’amplificatore è poi seguito dagli apparati di ricezione digitale. Il sistema deve assicurare una probabilità di errore sul bit dell’ordine di 10-5. Relativamente alla propagazione via etere si assuma valido il antenna antenna 2 G GRX modello PRX PTX TX , dove λ è la lunghezza d’onda, PTX è la potenza trasmessa, 2 La 4D PRX è la potenza ricevuta ed, infine, La è l’attenuazione dovuta agli effetti di propagazione attraverso l’atmosfera in caso di pioggia. Si assuma un’attenuazione La di progetto di 5 dB/Km. Si assuma di poter ritenere valida l’approssimazione erfc(x) ≈ exp(-x2). Quesiti: Determinare il numero minimimo di livelli M della costellazione QAM tale da soddisfare i requisiti di banda e tasso di trasmissione richiesti. Si assuma nel seguito di utilizzare il valore di M qui scelto. Disegnare in maniera qualitativa la densità spettrale di potenza del segnale trasmesso a radiofrequenza, quotandolo opportunamente sull’asse delle frequenze. Disegnare lo schema a blocchi del ricevitore ottimo che permette di minimizzare la probabilità di errore. Si assuma assenza di fenomeni di fading. Determinare il livello di potenza trasmessa necessario a soddisfare le specifiche qualitative del collegamento. Si assuma fading di Rayleigh, calcolare la potenza trasmessa necessaria a soddisfare le specifiche qualitative del collegamento per il 90% del tempo. A parità di prestazioni e di banda allocata, il candidato proponga una differenti strategia per ridurre la potenza trasmessa di 6 dB in presenza di fading di Rayleigh. Determinare eventualmente tutti i parametri di sistema che risultino “liberi”, cioè non specificati nella prima parte del testo, facendo delle scelte numeriche ragionevoli che dimostrino la capacità del candidato di conoscere gli ordini di grandezza tipici dei parametri in gioco. INGEGNERIA MECCANICA QUARTA PROVA SCRITTA Traccia 1 Si consideri un impianto motore termico con turbina a gas impiegato per produzione di energia elettrica; rappresentato in figura. I dati relativi al ciclo termodinamico sono: TURBINA A GAS Aspirazione del compressore: temperatura aria = 20°C pressione aria = 101325 Pa Sezione di uscita del compressore: portata massica aria = 525 kg/s (comprensiva dell’aria di raffreddamento delle parti rotoriche del turbogas) temperatura aria = 390°C pressione aria = 14 bar Sezione di ingresso della turbina a gas: portata massica gas = 465 kg/s temperatura gas = 1400°C Sezione di uscita della turbina a gas e corrispondente ingresso del GVR portata massica gas = 575 kg/s (comprensiva dell’aria spillata dal compressore, pari a 35 kg/s, per raffreddare le parti statoriche del turbogas) temperatura gas = 620°C TURBINA A VAPORE Sezione vapore SH portata massica vapore = 70 kg/s pressione =13 MPa temperatura = 550°C Sezione vapore RH portata massica =80 kg/s pressione = 2,7 MPa temperatura = 540°C Sezione vapore MP portata = 13,4 kg/s pressione = 2,9 MPa temperatura = 332°C Sezione vapore BP portata = 7,0 kg/s pressione = 0,63 MPa temperatura = 232°C Vapore al condensatore Sezione di uscita del GVR e corrispondente ingresso del camino pressione = 0,04 bar temperatura gas = 100°C Calcolare, assumendo opportunamente eventuali dati mancanti: - la potenza meccanica assorbita dal compressore, - la portata di gas naturale in camera di combustione, - la potenza meccanica fornita dal turbogas, - il rendimento del corrispondente ciclo Brayton, - la potenza termica assorbita dal GVR, - la potenza meccanica fornita dalla turbina a vapore, - la potenza termica persa al camino, - il rendimento del ciclo a vapore,- il rendimento totale del ciclo combinato. Traccia 2 Un albero di acciaio utilizzato in un riduttore ad ingranaggi cilindrici è soggetto ad una coppia costante ed ad un momento flettente alterno simmetrico. La tensione dovuta al momento torcente vale 80 MPa, mentre la flessione origina uno sforzo massimo di 60 MPa. Questi valori sono nominali, non tengono cioè conto di uno spallamento (vedi figura). Con D=36mm; d=30 mm; r=3mm. Le superfici sono tutte lavorate di macchina utensile. Caratteristiche del materiale: carico di rottura=700MPa; carico di snervamento=500 MPa Durezza= 200 HB. 1. Valutare il coefficiente di sicurezza per una durata a fatica infinita 2. Valutare il numero di cicli di rottura se il momento flettente origina un carico di tensione di 100 MPa (invece che 60 MPa). 3. Valutare il comportamento a fatica del componente nel caso in cui lo sforzo dovuto al momento torcente è pari a 200 MPa e quello dovuto a momento flettente è pari a 300 MPa, N.B. fatica a basso numero di cicli (fatica oligociclica). 4. Si calcoli il danneggiamento del componente sottoposto alla seguente sequenza di carichi. (si consiglia l’uso della regola di Miner) Sforzo dovuto al momento torcente Sforzo dovuto al momento flettente Sforzo dovuto al momento torcente Sforzo dovuto al momento flettente Sforzo dovuto al momento torcente Sforzo dovuto al momento flettente 60 MPa 40 MPa 100 MPa 70 MPa 70 MPa 110 MPa Traccia 3 Una Limatrice è una macchina utensile caratterizzata da un movimento rettilineo alternativo dello slittone portautensili (Fig.1a), che è realizzato mediante un meccanismo a glifo oscillante, noto come Guida di Fairbairn (Fig.1b). Nelle ipotesi in cui la manovella motrice 2 ruoti in senso orario con n costante pari a 240 giri/min, ricavare la velocità massima dello slittone portautensili, rispettivamente nella corsa di andata e di ritorno, e le accelerazioni dello slittone portautensili in entrambe le posizioni di fine corsa. A tal fine, si rilevino le dimensioni degli altri elementi partendo dalla conoscenza della lunghezza della manovella a = 25 cm e ricavando la scala dal disegno di Fig.1b. Inoltre, ritenendo trascurabili le masse della manovella e del glifo, nonché gli attriti nelle coppie cinematiche, ma considerando una massa di 80 Kg dello slittone portautensili e una potenza meccanica in ingresso P = 3 kW, effettuare l’analisi dinamica del meccanismo nelle configurazioni di cui sopra. Si commentino i risultati ottenuti ponendo in evidenza le principali caratteristiche cinematiche e dinamiche della Limatrice. Fig.1 - Limatrice: a) vista complessiva della macchina utensile; b) schema cinematico. INGEGNERIA INFORMATICA QUARTA PROVA SCRITTA Traccia 1 La società Cassino Web Technologies è intenzionata ad avviare un'attività di e-commerce per conto terzi. La società vuole offrire un servizio per la vendita on-line di prodotti offerti da altre aziende. La società si occuperà di: pubblicizzare i prodotti delle aziende affiliate, raccogliere gli ordini dai clienti, informare le aziende dei prodotti richiesti dai clienti, contattare un corriere per gestire il ritiro presso l'azienda e la consegna presso il cliente degli articoli richiesti. Gli utenti del servizio sono di tre tipologie, descritte di seguito con alcuni rilevanti casi d'uso. Utenti finali, ovvero i clienti che intendono ordinare prodotti Casi d'uso: consultazione dei prodotti ricerca per tipologia di prodotto immissione e pagamento ordine Utenti affiliati, ovvero le aziende che intendono offrire i propri prodotti tramite i servizi di Cassino Web Technologies Casi d'uso: 1) affiliazione dell'azienda alla rete gestita dalla società 2) immissione prodotti disponibili per la consegna a domicilio 3) ricezione ordine di consegna a domicilio Utenti amministratori, ovvero il personale adibito alla gestione dell'impresa Casi d'uso: 1) gestione degli ordini dagli utenti finali 2) gestione dei pagamenti Le specifiche possono essere liberamente integrate dal candidato, ove ritenuto necessario. 4) Si progettino usando metodologie e notazioni standard (es. UML, ER, ecc.): 5) l'architettura ad alto livello del sistema; 6) le basi di dati previste dall'architettura a livello concettuale e logico (ricorrendo a ragionevoli ipotesi sul carico applicativo); 7) il servizio web usufruibile da Internet per gli utenti finali. Si commentino le scelte progettuali adottate dove opportuno e si indichino anche delle scelte tecnologiche adeguate per la realizzazione. 8) Si mostrino i dettagli realizzativi relativi ad un caso d'uso a scelta con riferimento alle tecnologie adottate. Traccia 2 Con riferimento allo schema di controllo in retroazione continuo/discreto con retroazione unitaria sia assegnata la funzione di trasferimento del processo P( s ) 10 . s 2s 1 2 Il candidato progetti un controllore tempo discreto tale che il sistema a ciclo chiuso soddisfi le seguenti specifiche per l’inseguimento di un riferimento a gradino: errore a regime nullo; tempo di salita t s 0.2 s; tempo di assestamento al 5% t a 5% 0.5 s; sovraelongazione percentuale S 10% . In particolare, il candidato discuta la scelta del passo di campionamento T per i componenti digitali e, nel caso utilizzi il metodo di progettazione del controllore digitale per discretizzazione, consideri nella progettazione del controllore tempo continuo l’effetto della tenuta di ordine zero (ZOH) tramite l’approssimazione di Padè 1 ZOH ( s ) . T s 1 2 Infine, il candidato riporti l’equazione alle differenze associata all’implementazione della C (z ) su un calcolatore digitale. Si ricorda che, per un sistema del secondo ordine descritto dalla funzione di trasferimento kw 2 3 ; t a 5% ; S e , valgono i seguenti legami globali: t s W ( s) 2 n n s 2 s 1 2 n 1 2 n Traccia 3 Si consideri un ponte radio terrestre con le seguenti caratteristiche. Banda a disposizione da 19.990 GHz a 20.010 GHz. Il canale radio è non-selettivo in frequenza all’interno della banda di frequenze di interesse. Distanza da coprire: D=15 Km. Tasso di trasmissione: 100 Mbit/s. Formato di modulazione: QAM con codifica di Gray. In transmissione sono utilizzati impulsi a radice di coseno rialzato con fattore di roll-off α=0.2 ed energia unitaria. Le antenne utilizzate in trasmissione ed in ricezione hanno un guadagno pari a antenna antenna =30 dB. Inoltre, l’antenna ricevente ha una temperatura equivalente di rumore GTX GRX antenna pari a TRX =300 Kelvin. Immediatamente in cascata all’antenna ricevente è posto un amplificatore con cifra di rumore di F amp =4 dB e guadagno di potenza pari a G amp =30 dB. La risposta in frequenza dell’amplificatore può essere considerata come piatta su tutta la banda del segnale. L’amplificatore è poi seguito dagli apparati di ricezione digitale. Il sistema deve assicurare una probabilità di errore sul bit dell’ordine di 10-5. Relativamente alla propagazione via etere si assuma valido il antenna antenna 2 G GRX modello PRX PTX TX , dove λ è la lunghezza d’onda, PTX è la potenza trasmessa, 2 La 4D PRX è la potenza ricevuta ed, infine, La è l’attenuazione dovuta agli effetti di propagazione attraverso l’atmosfera in caso di pioggia. Si assuma un’attenuazione La di progetto di 5 dB/Km. Si assuma di poter ritenere valida l’approssimazione erfc(x) ≈ exp(-x2). Quesiti: Determinare il numero minimimo di livelli M della costellazione QAM tale da soddisfare i requisiti di banda e tasso di trasmissione richiesti. Si assuma nel seguito di utilizzare il valore di M qui scelto. Disegnare in maniera qualitativa la densità spettrale di potenza del segnale trasmesso a radiofrequenza, quotandolo opportunamente sull’asse delle frequenze. Disegnare lo schema a blocchi del ricevitore ottimo che permette di minimizzare la probabilità di errore. Si assuma assenza di fenomeni di fading. Determinare il livello di potenza trasmessa necessario a soddisfare le specifiche qualitative del collegamento. Si assuma fading di Rayleigh, calcolare la potenza trasmessa necessaria a soddisfare le specifiche qualitative del collegamento per il 90% del tempo. A parità di prestazioni e di banda allocata, il candidato proponga una differenti strategia per ridurre la potenza trasmessa di 6 dB in presenza di fading di Rayleigh. Determinare eventualmente tutti i parametri di sistema che risultino “liberi”, cioè non specificati nella prima parte del testo, facendo delle scelte numeriche ragionevoli che dimostrino la capacità del candidato di conoscere gli ordini di grandezza tipici dei parametri in gioco. Traccia 3 La società Cassino Web Technologies è intenzionata ad avviare un'attività di e-commerce per conto terzi. La società vuole offrire un servizio per la vendita on-line di prodotti offerti da altre aziende. La società si occuperà di: pubblicizzare i prodotti delle aziende affiliate, raccogliere gli ordini dai clienti, informare le aziende dei prodotti richiesti dai clienti, contattare un corriere per gestire il ritiro presso l'azienda e la consegna presso il cliente degli articoli richiesti. Gli utenti del servizio sono di tre tipologie, descritte di seguito con alcuni rilevanti casi d'uso. Utenti finali, ovvero i clienti che intendono ordinare prodotti Casi d'uso: consultazione dei prodotti ricerca per tipologia di prodotto immissione e pagamento ordine Utenti affiliati, ovvero le aziende che intendono offrire i propri prodotti tramite i servizi di Cassino Web Technologies Casi d'uso: 4) affiliazione dell'azienda alla rete gestita dalla società 5) immissione prodotti disponibili per la consegna a domicilio 6) ricezione ordine di consegna a domicilio Utenti amministratori, ovvero il personale adibito alla gestione dell'impresa Casi d'uso: 3) gestione degli ordini dagli utenti finali 4) gestione dei pagamenti Le specifiche possono essere liberamente integrate dal candidato, ove ritenuto necessario. 9) Si progettino usando metodologie e notazioni standard (es. UML, ER, ecc.): 10) l'architettura ad alto livello del sistema; 11) le basi di dati previste dall'architettura a livello concettuale e logico (ricorrendo a ragionevoli ipotesi sul carico applicativo); 12) il servizio web usufruibile da Internet per gli utenti finali. Si commentino le scelte progettuali adottate dove opportuno e si indichino anche delle scelte tecnologiche adeguate per la realizzazione. 13) Si mostrino i dettagli realizzativi relativi ad un caso d'uso a scelta con riferimento alle tecnologie adottate. INGEGNERIA ELETTRONICA QUARTA PROVA SCRITTA Traccia 1 Con riferimento alla logica CMOS dinamica, il candidato: 1) disegni i circuiti che realizzano una porta NOT e porte NAND e NOR a due ingressi . 2) disegni un circuito che realizzi la funzione y=(A+B)C . 3) dimensioni il circuito del punto 3 in modo tale che il tempo di propagazione t PHL nel caso peggiore sia pari a 10ns. 4) valuti il tempo di salita della tensione di uscita. 5) stimando la corrente di perdita media nella rete di pull down IL= 1pA , ricavi il tempo di valutazione massimo consentito se la riduzione nella tensione di uscita deve essere limitata a 0.5V. 6) se l’intervallo di precarica risulta molto minore del tempo di valutazione, calcoli la minima frequenza di clock necessaria a garantire il corretto funzionamento del circuito. Il candidato indichi tutte le ipotesi fatte nello svolgimento e l’impatto che esse producono sui risultati ottenuti. La tecnologia di processo a disposizione ha le seguenti caratteristiche: kn=nCox=75A/V2, Vtn=Vtp=0.8V. Si utilizzino NMOS a dimensione minima per i quali W/L=1.2m/0.8m, e si supponga che il transistore di precarica PMOS abbia W/L=2.4m/0.8m. Si consideri una tensione di alimentazione VDD=3V e si supponga che la capacità totale presente sul nodo di uscita sia CL=15fF (inizialmente scarica a t=0). Traccia 2 Siano dati (vedi figura) tre dipoli elementari di lunghezza z in presenza di un piano conduttore elettrico perfetto di cui due in trasmissione (il dipolo “1” ortogonale al piano xz ed il dipolo “2” che giace in tale piano) alimentati con la stessa corrente I ed uno in ricezione (il dipolo “3” inclinato di 3 sia rispetto all’asse x nel piano xz che rispetto all’asse y nel piano yz). Il candidato determini alla frequenza di 1GHz: 4) d1, d2 e d3 minimi e non nulli in modo che, a grande distanza dalle antenne in trasmissione e nella direzione il campo irradiato sia polarizzato circolarmente e sia massima la densità di potenza irradiata; 5) nelle condizioni della domanda precedente, la tensione a vuoto ai capi del dipolo “3” sapendo che r1km, z20 e I1A; 6) supposto di dimezzare d3, le direzioni in cui il campo irradiato è polarizzato linearmente. Si supponga di poter trascurare gli accoppiamenti tra dipoli e con il piano conduttore elettrico perfetto. Traccia 3 Si consideri un ponte radio terrestre con le seguenti caratteristiche. Banda a disposizione da 19.990 GHz a 20.010 GHz. Il canale radio è non-selettivo in frequenza all’interno della banda di frequenze di interesse. Distanza da coprire: D=15 Km. Tasso di trasmissione: 100 Mbit/s. Formato di modulazione: QAM con codifica di Gray. In transmissione sono utilizzati impulsi a radice di coseno rialzato con fattore di roll-off α=0.2 ed energia unitaria. Le antenne utilizzate in trasmissione ed in ricezione hanno un guadagno pari a antenna antenna =30 dB. Inoltre, l’antenna ricevente ha una temperatura equivalente di rumore GTX GRX antenna pari a TRX =300 Kelvin. Immediatamente in cascata all’antenna ricevente è posto un amplificatore con cifra di rumore di F amp =4 dB e guadagno di potenza pari a G amp =30 dB. La risposta in frequenza dell’amplificatore può essere considerata come piatta su tutta la banda del segnale. L’amplificatore è poi seguito dagli apparati di ricezione digitale. Il sistema deve assicurare una probabilità di errore sul bit dell’ordine di 10-5. Relativamente alla propagazione via etere si assuma valido il antenna antenna 2 G GRX modello PRX PTX TX , dove λ è la lunghezza d’onda, PTX è la potenza trasmessa, 2 La 4D PRX è la potenza ricevuta ed, infine, La è l’attenuazione dovuta agli effetti di propagazione attraverso l’atmosfera in caso di pioggia. Si assuma un’attenuazione La di progetto di 5 dB/Km. Si assuma di poter ritenere valida l’approssimazione erfc(x) ≈ exp(-x2). Quesiti: Determinare il numero minimimo di livelli M della costellazione QAM tale da soddisfare i requisiti di banda e tasso di trasmissione richiesti. Si assuma nel seguito di utilizzare il valore di M qui scelto. Disegnare in maniera qualitativa la densità spettrale di potenza del segnale trasmesso a radiofrequenza, quotandolo opportunamente sull’asse delle frequenze. Disegnare lo schema a blocchi del ricevitore ottimo che permette di minimizzare la probabilità di errore. Si assuma assenza di fenomeni di fading. Determinare il livello di potenza trasmessa necessario a soddisfare le specifiche qualitative del collegamento. Si assuma fading di Rayleigh, calcolare la potenza trasmessa necessaria a soddisfare le specifiche qualitative del collegamento per il 90% del tempo. A parità di prestazioni e di banda allocata, il candidato proponga una differenti strategia per ridurre la potenza trasmessa di 6 dB in presenza di fading di Rayleigh. Determinare eventualmente tutti i parametri di sistema che risultino “liberi”, cioè non specificati nella prima parte del testo, facendo delle scelte numeriche ragionevoli che dimostrino la capacità del candidato di conoscere gli ordini di grandezza tipici dei parametri in gioco.
