Elettrotecnica e Elettronica

ANNO SCOLASTICO 2016/2017
CLASSE 5BEA
PROGRAMMAZIONE PREVENTIVA DI ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA
Ore settimanali: 4 ( 2 in laboratorio)
DURATA: previste 132 ore
DOCENTI: GIUSEPPINA RAPISARDI – MARCO CARUTI( ITP)
MATERIALI DI DOCUMENTAZIONE E STUDIO:
Appunti in rete predisposti dai docenti e documentazione tecnica originale.
DOTAZIONE DI LABORATORIO:
 Multimetro, Oscilloscopio, Generatore di segnali in bassa frequenza, Alimentatore, Analizzatore di spettro, scheda National MYDAQ.
 Software ISIS – Proteus professional
 Pacchetto Office
GRIGLIA DI VALUTAZIONE: Si applica la griglia allegata al PTOF.
TIPI DI VERIFICHE:
Delle ABILITA’:
Delle C0NOSCENZE:
1. Soluzione di esercizi e problemi
 Test con domande a risposta aperta e/o a scelta multipla
2. Verifiche pratiche individuali
 Interrogazioni orali
3. Stesura di relazioni tecniche/schede di lavoro
4. Relazioni orali sulle attività di laboratorio.
5. Osservazione diretta del lavoro.
TEMPI DELLE VERIFICHE : una prova scritta e una pratica individuale al termine di ogni UDA o sottoUDA.
Le prove orali saranno effettuate in itinere, almeno una ad alunno a quadrimestre.
COMPETENZE SPECIFICHE ( dalle linee guida ministeriali)
1. applicare nello studio e nella progettazione di impianti e apparecchiature elettriche ed elettroniche i procedimenti
dell’elettrotecnica e dell’elettronica.
2. utilizzare la strumentazione di laboratorio e di settore e applicare i metodi di misura per effettuare verifiche, controlli e collaudi
3. analizzare tipologie e caratteristiche tecniche delle macchine elettriche e delle apparecchiature elettroniche, con riferimento ai
criteri di scelta per la loro utilizzazione e interfacciamento.
4. redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni professionali.
Per perseguire la conoscenza e l’utilizzo del lessico e della terminologia tecnica di settore in lingua inglese sarà utilizzata documentazione
tecnica originale relativa ai componenti studiati.
METODOLOGIA:
 Lezioni interattive.
 Esercitazioni collettive guidate
 Consultazione guidata di documentazione tecnica, finalizzata anche ad attivita` di progetto
 Lavori di gruppo, per la realizzazione di moduli HW- SW in laboratorio
UDA n° 1: SEGNALI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA
durata: ore 12
ABILITA’
 Tracciare lo spettro qualitativo di ampiezza
di segnali
periodici e aperiodici, indicando valori significativi di
frequenza.
 A partire dallo spettro, ricavare informazioni sull'andamento
temporale del segnale: se è alternato; se è periodico; qual è la
sua frequenza.
 Determinare lo sviluppo in serie di Fourier di un segnale
periodico, utilizzando le formule di calcolo.
 Calcolare il numero di righe per lobo e frequenze di
azzeramento di un’onda rettangolare.
LAB:
 Visualizzare lo spettro di segnali periodici con l'analizzatore
di spettro e misurare ampiezza e frequenza delle righe
spettrali
Nell'ambiente Proteus:
 Costruire segnali periodici dalla somma di armoniche, con un
circuito sommatore
 Visualizzare lo spettro di segnali periodici con “ Fourier
Analysis” ed effettuare misure sulle righe spettrali.
UDA n° 2:
CONDIZIONAMENTO DEI SEGNALI
ABILITA’



Tracciare gli schemi elettrici degli amplificatori con
operazionale.
Tracciare l’andamento del segnale di uscita, noto quello dei
segnali di ingresso.
Consultare data-sheets di operazionali e amplificatori integrati
CONOSCENZE
 Concetti di: spettro; righe spettrali, armoniche, armonica
fondamentale; lobo; spettro di ampiezza, di fase, di potenza.
 Teorema di Fourier: enunciato ed espressione matematica.
 Caratteristiche salienti dello spettro di ampiezza di un
generico segnale periodico; dell’onda quadra; del treno di
impulsi; di un segnale non periodico a banda limitata; del
segnale dati.
durata:
ore
28
CONOSCENZE
 Richiami sui principali circuiti amplificatori con operazionale:
schemi
e
principio
di
funzionamento,
relazione
uscita/ingresso, resistenze di ingresso per gli amplificatori:
invertente, non invertente, differenziale, sommatore
invertente e per l’inseguitore.
per ricavarne dati utili anche a fini di progetto.
 Valutare l’effetto dello slew-rate sul segnale di uscita di un
operazionale.
 Valutare la banda passante di un amplificatore dal suo guadagno e
dal GBW.
 Progettare un circuito amplificatore con operazionale, dalle
specifiche di ingresso e di uscita.
LABORATORIO:
 Ricavare la risposta in frequenza di un amplificatore con
operazionale da misure con oscilloscopio.
 Misurare lo slew-rate e il GBW per un operazionale
In Proteus:
 visualizzare in simulazione la risposta in frequenza di un
amplificatore con “ Frequency Response”.
UDA n° 3: ELABORAZIONE DEI SEGNALI ANALOGICI
3.1 FILTRI
ABILITA’
 Tracciare gli schemi elettrici di filtri passa-basso e passaalto con operazionale.
 Tracciare forme d’onda significative per i circuiti precedenti.
 Progettare filtri del 1° ordine con operazionale.
LAB:
 Effettuare misure di sfasamento.
 Utilizzare la scheda NI MY DAQ a livello base
 Ricavare la risposta in frequenza di filtri con operazionale
con la scheda NI MY DAQ.
In Proteus:
 Ricavare la risposta in frequenza di filtri passa-basso e
passa-alto con operazionale utilizzando “ Frequency
response”.
 La condizione di adattamento in tensione e in potenza.
 Parametri degli operazionali: CMRR; slew-rate; GBW;
frequenza di taglio e frequenza di incrocio; tensioni e
correnti di offset.
 L’amplificatore da strumentazione; caratteristiche salienti e
parametri significativi.
 Il rumore elettrico: classificazione e cause. Il rumore
termico, il rumore shot e il rumore di quantizzazione.
Spettro del rumore termico e densità di potenza.
durata: ore 32
CONOSCENZE
 Concetti di: filtro; passa-basso; passa-alto; passa-banda;
escludi banda; frequenza di taglio; banda passante; banda
oscura; ordine di un filtro.
 Filtri attivi del 1° ordine:
 passa-basso e passa-alto con operazionali: schemi,
principio di funzionamento, risposta in frequenza (
modulo e fase)
 passa-banda, come cascata di un passa-basso e un
passa-alto. Il fattore di merito.
 Filtri attivi del 2° ordine, e di ordine superiore come
cascata di più celle del primo ordine
 Filtri universali integrati.
3.2 GENERATORI DI SEGNALI
ABILITA’
 Progettare integratori e derivatori con operazionali
 Dimensionare astabili e monostabili con NE555
 Dimensionare oscillatori di Wien.
LABORATORIO:
 Realizzare un circuito astabile con NE555.
In simulazione su Proteus:
 Verificare il funzionamento di integratori e derivatori,
risposta al segnale sinusoidale e all’onda quadra.
 Verificare il funzionamento di un oscillatore di Wien.
CONOSCENZE
 Utilizzo del passa-basso come integratore e del passa-alto
come derivatore.
 I multivibratori. L'astabile e il monostabile con NE555.
 Gli oscillatori. L'oscillatore di Wien.
in
UDA n° 3: MACCHINE ELETTRICHE IN CONTINUA
durata:
ABILITA’
 Interpretare i dati di targa di un motore in continua.
 Progettare semplici circuiti PWM per il pilotaggio di motori in
continua.
LABORATORIO:
 Realizzare il controllo di velocità di un motore in continua di
piccola potenza.
UDA n° 5: DISPOSITIVI DI POTENZA
ABILITA’
 Ricavare i valori dei parametri principali dai data-sheets di
diodi controllati.
ore
24
CONOSCENZE
 Struttura e principio di funzionamento di una dinamo.
L'anello di Pacinotti.
 Il motore a corrente continua: struttura e principio di
funzionamento. Coppia e potenza meccanica.
 Funzionamento a vuoto
e a carico del motore con
eccitazione in derivazione. La caratteristica meccanica. Le
caratteristiche di regolazione. I dati di targa del motore.
 Il rendimento e il rendimento convenzionale.
 Richiami sulla tecnica PWM.
durata:
ore
24
CONOSCENZE
 I tiristori: tipi principali; principio di funzionamento di SCR
e TRIAC, parametri significativi e curve caratteristiche.Il
 Tracciare gli schemi elettrici di massima di un circuito per il
cantrollo di fase su carico resistivo con SCR; con TRIAC.
 Tracciarne forme d’onda significative.
 Valutare la necessità di un dissipatore e dimensionarlo.
LAB:
 Realizzare il controllo di luminosità di una lampada a
incandescenza con TRIAC.
Genova, 31 ottobre 2016
DIAC.
 Principi del controllo di fase e del controllo a zero tensione.
 Applicazioni: i convertitori, loro classificazione. Schemi a
blocchi di massima di raddrizzatori controllati (CA-CC) e
inverter ( CC-CA).
 La resistenza termica; θj-a e θj-s ; i dissipatori.
La docente Giuseppina Rapisardi