ISTITUTO ISTRUZIONE SUPERIORE
“Francesco Alberghetti” - IMOLA (BO)
Programmazione modulare
A.S. 2012-2013
Classe 2CT
Materia d’insegnamento
SCIENZE E TECNOLOGIE APPLICATE
Insegnante: Ing.Prof. Cardelli Fulvio A034-Elettronica
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Moduli
Tempi
Obiettivi specifici
Primo trimestre
Modulo 1:
Elettrodinamica
Elettromagnetismo
Elettrotecnica
Settembre- Ottobre
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L’elettricità e le proprietà elettriche dei materiali
Elettrodinamica: generatori di tensione, differenza di
potenziale, corrente elettrica, resistenza elettrica, pile,
batterie ricaricabili e caricatori elettronici, alimentatori
elettronici, resistori, legge di Ohm, resistori variabili,
partitori di tensione
Misure elettriche: di tensione (voltmetro), di
resistenza, di corrente (amperometro), esperimenti con
multimetro analogico
Magneti, campo magnetico e forza di attrazionerepulsione magnetica, esperimenti con magneti e
bussola
Elettromagnetismo: vettore induzione magnetica,
permeabilità magnetica, effetto Ørsted e la “rotazione
elettromagnetica” di Faraday 1821 (proiezione film su
Michael Faraday)
Legge di Lorentz, individuazione delle forze su spira
rettangolare rigida immersa in campo magnetico e
studio della relativa rotazione
Solenoidi ed elettromagneti: individuazione del vettore
induzione magnetica
Motori elettrici a collettore in c.c. (con campo di
statore a magneti permanenti o a bobina); analisi
motori elettrici aperti e prova delle automobiline pista
elettrica, misure di resistenza del reostato della
manopola di controllo della pista
Induzione elettromagnetica: i 2 esperimenti di Faraday
del 1831e la legge di Faraday-Neumann alla base di:
la dinamo e i trasformatori di tensione alternata.
generazione,
trasformazione
e
distribuzione
dell’energia elettrica
Relè e contattori (teleruttori), potenziometri (manopola
della minimoto elettrica), interruttori e pulsanti
Analisi circuito elettrico e componentistica elettrica e
meccanica del sistema minimoto elettrica con impianto
elettrico rifatto dal docente, studio di fattibilità del
relativo potenziamento da 36 a 48 Volt per il motore,
basandosi sulle stime teoriche di corrente di rotore
dedotte dal dato di potenza meccanica del motore e
sulle misure di corrente con multimetro digitale
all’avvio, a regime a vuoto, e ai regimi con carico a
freno con 36 V, realizzazione dei test a 48 V con esito
positivo.
Considerazioni storiche sulla rivoluzione che gli
scienziati dell’elettromagnetismo hanno avviato per
l’umanità: la seconda rivoluzione industriale.
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Modulo 2:
Novembre- Dicembre
Elettronica digitale ed Informatica
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La terza rivoluzione industriale: la necessità di avere
macchine in grado di elaborare e fornire informazioni,
controllare altre macchine sostituendo l’uomo,
comunicare automaticamente tra loro
Breve storia degli elaboratori: dalle realizzazioni
elettrotecniche di Shannon del 1938 alle realizzazioni
elettroniche a transistor della IBM del 1959, ai
microprocessori INTEL
Segnali analogici, segnali digitali e binari, convertitori
A/D e D/A, il teorema di Shannon per il
campionamento
Reti logiche combinatorie, reti combinatorie
elementari (gates), tabelle della verità e schemi logici
Reti logiche sequenziali sincrone, il concetto di stato
interno e il diagramma degli stati, automi a stati finiti
Circuiti integrati
Flip-Flop e memorie
Registri e contatori
Principi di architettura per l’Aritmetic Logic Unit
Principi di architettura per i sistemi
a
microprocessore, analisi di una scheda madre per PC
Architettura di Von Neumann, programmazione dei
microprocessori e Sistemi Operativi
Programmazione Assembler e linguaggi di alto livello
Programmazione funzionale e programmazione ad
oggetti
Intelligenza artificiale e Reti neurali che autoapprendono, verso l’auto-coscienza delle macchine
Secondo pentamestre
Modulo 3:
Materiali e lavorazioni
Strutture e sollecitazioni
Il moto, le macchine e i meccanismi
GennaioFebbraio
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Evoluzione dei materiali
Proprietà chimiche e fisiche
Proprietà meccaniche e tecnologiche
I metalli e le leghe
Tecniche di formatura, di fusione, di asportazione
Tecniche di fabbricazione e trattamenti superficiali
Prove di collaudo e scelta dei materiali
Strutture statiche, statiche con parti mobili, mobili e di
movimento
Vincoli e reazioni vincolari
Equazioni cardinali della statica
Macchine semplici: leva, carrucola, verricello, piano
inclinato, vite
Analisi delle sollecitazioni e degli sforzi
Equazioni cardinali della dinamica
Macchine e meccanismi per la trasmissione del moto
Trasmissione del moto lineare e rotatorio
Trasmissione con conversione del moto
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Modulo 4:
FebbraioMarzo
Energia
Motori a combustione
Macchine a fluido
Modulo 5:
MarzoAprile
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Meccanica dei fluidi
Macchine a fluido: operatrici e motrici
Trasmissione di forze attraverso fluidi in pressione
Attuatori lineari e rotanti
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Automazione e sistemi di controllo, un approccio
sistemico
Controllo in catena aperta e in retroazione
Controllo in retroazione: sistema controllato, sistema di
controllo (regolatore, amplificatore di potenza,
attuatore), ingressi di riferimento, ingressi di disturbo,
variabili di stato, uscite controllate, dispositivi di
trasduzione e misura
Attuatori: motori elettrici a collettore con riduttore,
motori passo passo, elettrovalvole
Analisi di sistemi controllati e relativo sistema di
controllo in diversi campi tecnologici: sistemi di
controllo on-off di temperatura, controllo di posizione
lineare e angolare, di velocità lineare e angolare, di
livello, di luminosità, di forza e pressione
Cenni ai metodi di modellazione matematica nello
spazio degli stati per la sintesi dei regolatori dei sistemi
a n variabili di stato e MIMO
La prima macchina a controllo numerico: la fresatrice
di Parsons del 1947, ruolo chiave dei convertitori A/D
e D/A
Dai regolatori analogici ai controllori digitali a “logica
cablata” ai calcolatori digitali di processo a
microprocessore
Microcontrollori e PLC
Bracci robotici e alcune applicazioni rese possibili
dalla modifica della “mano finale”
Messa in funzione della realizzazione da parte del
docente di braccio robotico mosso da azionamenti
programmati per motori passo passo
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Modulo 6 :
Elettronica analogica
Comunicazioni elettriche analogiche
Comunicazioni elettriche digitali
AprileMaggio
Perchè la termodinamica
Le turbine a gas
Motori a combustione interna: ad accensione
comandata e spontanea
Struttura dei motori ed elementi caratteristici comuni:
avviamento, alimentazione, accensione del carburante,
il ciclo di funzionamento, il raffreddamento, lo scarico
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Sistemi automatici di controllo
Robotica industriale
Lavoro, potenza, energia, rendimento meccanici
Risorse energetiche e immagazzinamento dell’energia
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Condensatori, resistori, induttori e i componenti a
semiconduttore: diodi e transistor
Circuiti che elaborano segnali analogici
Mezzi di trasmissione, onde elettromagnetiche, segnali
nel dominio dei tempi, oscilloscopi
Introduzione ai filtri e all’analisi ed elaborazione
frequenziale dei segnali
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Modulo 7:
Sicurezza e tutela ambientale
MaggioGiugno
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Amplificatori
Modulatori e demodulatori
Collegamenti parallelo, seriale e USB
Reti di computer, LAN e WAN
Tecnologia a Switch e schede Ethernet per le L.A.N.
Tecnologia Wireless per le L.A.N.
Router e Gateway
Collegamento di PC e piccole LAN ad Internet tramite
Router-Modem per ADSL provider, “chiavetta
Internet” USB per PC
Protocolli TCP/IP
Indirizzi IP statici/dinamici
Modello client-server per i protocolli applicativi della
rete
HTTP il protocollo del World Wide Web
Norme relative alla prevenzione e sicurezza negli
ambienti di lavoro
Comportamento nell’ambiente di lavoro
Sicurezza negli impianti elettrici: effetti della corrente
sul corpo umano, sistemi di protezione
Segnaletica antinfortunistica
Tutela ambientale
Imola 4/11/2012
L’ insegnante:
Cardelli Fulvio
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