4B - Programma 2013-14 TECNOLOGIA e PROGETTAZIONE dei SISTEMI ELETTRICI ed ELETTRONICI A) Struttura della materia (ripasso) - Ripasso delle proprietà dell’atomo e delle definizioni di: nucleo, ione, isotopo, numero atomico, numero di massa. Orbitali atomici. Orbitali molecolari. Lo stato solido: formazione delle bande di energia; gli isolanti, i semiconduttori, i conduttori. - Le proprietà fisiche dei semiconduttori - Il drogaggio dei semiconduttori - La corrente di deriva - La corrente di diffusione - La giunzione P-N - Generazione, ricombinazione e diffusione dei portatori di carica - Le correnti nella giunzione P-N - La zona di svuotamento - Polarizzazione diretta della giunzione P-N - Polarizzazione inversa della giunzione P-N B) Diodi Diodo rettificatore: - Caratteristica corrente-tensione - Definizione di tensione di soglia, tensione di rottura (effetto zener, effetto valanga), corrente inversa di saturazione - Espressione della corrente in funzione della ddp applicata - Comportamento in funzione della temperatura - Resistenza statica, resistenza dinamica, capacità di giunzione - Applicazioni: circuiti a singola e a doppia semionda Diodo zener - Applicazioni: stabilizzatore di tensione; limitatore di tensione con onda sinusoidale applicata in ingresso C) Transistor bipolari a giunzione (BJT) - Struttura e parametri - Caratteristiche volt-amperometriche di ingresso (IB,VBE) - Caratteristiche volt-amperometriche di uscita (IC, VCE): effetto Early (di modulazione di base) Polarizzazione - Saturazione ed interdizione -> Applicazioni in funzionamento ON/OFF - Funzionamento in zona attiva D) Transistor JFET e MOSFET - Principio di funzionamento, struttura, parametri e caratteristica di uscita JFET - Principio di funzionamento, struttura parametri e caratteristica di uscita MOSFET - MOSFET ad arricchimento a canale n: transcaratteristica (ID,VGS) e caratteristica I-V di uscita (ID,VDS) E) I Tiristori - SCR (principio di funzionamento, caratteristiche elettriche) - DIAC (cenni) - TRIAC ( descrizione, caratteristiche elettriche ) - Regolazione di potenza in corrente alternata, circuiti per la regolazione di fase - Circuiti applicativo con tiristore per il controllo della luminosità di una lampada F) Alimentatori - Progetto, simulazione (programma Multisim), montaggio e misure (sia su basetta bianca che su basetta millefori: circuito realizzato con tecnica filata). - Dimensionamento del trasformatore - Rettificatore a doppia semionda - Filtro - Regolatori di tensione con diodi zener - Regolatori di potenza con BJT - Stabilizzatori integrati (78Lxx) - Regolatori di tensione integrati, per tensione di uscita variabile (LM117) G) Alimentatori Switching - Segnali PWM: generazione e controllo PWM di un motore DC - Alimentatori Switching: funzionamento e dimensionamento dello Step-Down - Lettura datasheet: Schema a blocchi e caratteristiche del regolatore LM3524 - Funzionamento e dimensionamento degli alimentatori Switching Step-Up - Comparazione degli alimentatori switching con quelli lineari (funzionamento, ripple, rendimento, dimensioni) - progetto, realizzazione e documentazione del sistema di controllo analogico in catena chiusa della velocità di un motore DC e dinamo tachimetrica con Lm3524. H) Gli attuatori Partendo dai principi fisici alla base di questi componenti e' stata svolta una descrizione generale del funzionamento elettro-meccanico del dispositivo per poi passare all'analisi di alcune tipologie di motori utilizzate più frequentemente - Principi di funzionamento delle macchine elettriche - Il motore in corrente continua (funzionamento, modello elettrico, caratteristiche, regolazione PWM) - Il motore passo passo (funzionamento, caratteristiche, tipologie: bipolari e unipolari, circuiti driver con ponte H) Attività di Progettazione - Alimentatore stabilizzato con cella zener e BJT - Generatore PWM - Controllo della velocità del motore in c.c. con tecnica PWM realizzata con un circuito analogico retroazionato dalla tensione proveniente da una dinamo tachimetrica; - Produzione delle tavole esecutive di progetto e relazione finale (schemi a blocchi, schemi elettrici, schemi logici, circuiti stampati, schemi di cablaggio) Modena, 26 maggio 2014 Gli Insegnanti Giuliano Monti ________________________________ Grenzi Giordano ________________________________ I rappresentanti degli studenti ________________________________ ________________________________