Classi Terze

ITIS OMAR NOVARA
TECNOLOGIA, DISEGNO E PROGETTAZIONE
Programma per l'a.s. 2000/2001
TESTI:
Classi Terze Elettroniche
A)- F.M.FERRI, TDP TECNOLOGIA ELETTRONICA (VOL.1), HOEPLI
B)- F.M.FERRI, TDP DISEGNO ELETTRONICO (VOL.1), HOEPLI
C)- F.M.FERRI, TDP PROGETTAZIONE ELETTRONICA (VOL.1), HOEPLI
Programma da svolgere nell'ora settimanale di teoria
1° TRIMESTRE
Unità didattica: Proprietà elettriche dei materiali conduttori e isolanti.
Contenuti: Richiami sulle relazioni fra struttura elettronica e comportamento elettrico dei
materiali conduttori e isolanti. Definizione dei parametri elettrici che caratterizzano i
conduttori e gli isolanti. Campi tipici d'impiego e principali categorie dei materiali
impiegati in elettronica.
Obiettivo: gli allievi devono conoscere in linea generale quali sono gli elementi di base
che spiegano i meccanismi di conduzione elettrica nei materiali, e invece in maniera
precisa il significato dei parametri che caratterizzano i materiali dal punto di vista elettrico.
Livello di approfondimento: è importante fornire in maniera chiara i concetti che legano
la natura di un materiale al suo comportamento elettrico, ed in maniera analitica i concetti
relativi alla definizione dei parametri elettrici.
Metodo: questi argomenti possono essere trattati con normali lezioni frontali, alla
lavagna, fornendo spesso alcuni esempi pratici.
Verifica: orale assieme ad altri argomenti.
Riferimento al testo: paragrafi 1.1, 1.2, 1.3, 2.1, 2.2 e 2.3 del testo A
Scadenza: fine settembre.
Unità didattica: Resistori.
Contenuti: Generalità sul comportamento di un resistore, con richiamo delle leggi
dell'elettrotecnica (legge di ohm, partitore di tensione e corrente, legge di Joule e
dissipazione termica). Parametri forniti dal costruttore e curve caratteristiche inserite nei
fogli tecnici. Gamme di potenza, valori disponibili in commercio (serie standard E12) e
codice di colori.
Resistori a filo, a impasto, a strato e reti resistive: caratteristiche e valori tipici.
Confronto e criteri di scelta fra le varie categorie in base alle esigenze applicative.
Resistori variabili e trimmer resistivi.
Resistori di potenza; la resistenza termica e il problema della dissipazione di potenza e
del dimensionamento dei dissipatori.
Interpretazione e uso dei fogli tecnici di resistori.
Obiettivo: gli allievi devono conoscere i vari tipi di resistori lineari fissi e variabili,
interpretare i fogli tecnici e saper utilizzare praticamente i dati disponibili.
Livello di approfondimento:
l'argomento dovrebbe essere sviscerato abbastanza
approfonditamente, in quanto si tratta del primo vero approccio di tipo tecnico
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specialistico che gli allievi incontrano a proposito della componentistica elettronica, per
cui è utile fornire un metodo corretto per la conoscenza e la valutazione dei componenti.
Metodo: frontale, alla lavagna, con spiegazione diretta, affiancato da esempi di
dimensionamento e di calcolo da parte dell'insegnante e, a turno, da alcuni allievi nelle
ore di laboratorio in modo da costituire da esercitazione per tutta la classe.
Utile potrà inoltre essere la presentazione dal vivo di resistori dei tipi più comuni, e di
esercizi pratici per il riconoscimento del codice di colori e della dissipazione nominale.
Infine, si ritiene importante analizzare assieme alla classe, mediante lavagna luminosa,
esempi di fogli tecnici con le curve caratteristiche ed i parametri forniti dal costruttore, in
modo da prendere familiarità con questo strumento di lavoro. E' altresì possibile
distribuire a ciascun allievo un foglio tecnico di un resistore, da consultare a casa e saper
commentare poi durante l'interrogazione.
Verifica: orale (supportata eventualmente dall'analisi e dall'impiego pratico di un foglio
tecnico) e tramite un apposito test a tre risposte.
Riferimento al testo: paragrafi dal 5.1 al 5.5 del testo A e appendici A e B del testo B
Scadenza: fine ottobre
Unità didattica: Resistori non lineari e applicazioni
Contenuti: Comportamento, parametri elettrici e curve caratteristiche di termistori (NTC
e PTC) e dei varistori. Suggerimenti, criteri d'impiego, circuiti applicativi ed esercizi
relativi all'uso di tali componenti.
Cenni ai resistori di tipo non lineare quali fotoresistori, magnetoresistori, strain-gauges,
ecc. Esempio di tecnica di linearizzazione di un componente non lineare.
Concetto, esempi e schemi a blocchi di alcuni sistemi di controllo ad anello aperto e
chiuso tramite l'uso di componenti resistivi non lineari utilizzati come sensori.
Obiettivo: gli allievi devono conoscere i principali tipi di resistori non lineari, utilizzarne i
dati disponibili sui fogli tecnici e suggerirne i criteri d'impiego.
Livello di approfondimento: analogo a quello dei resistori lineari, ponendo però l'accento
soprattutto sulle tecniche d'impiego ed i circuiti applicativi.
Metodo: lezione frontale alla lavagna, eventuali trasparenti di alcuni fogli tecnici o curve
caratteristiche alla lavagna luminosa, ed esercizi sull'impiego dei componenti.
Verifica: orale, assieme all'argomento resistori, o tramite test a tre risposte, assieme
all'argomento resistori.
Riferimento al testo: Paragrafi 5.6, 5.7 e 5.8 del testo A
Scadenza: metà dicembre
2° TRIMESTRE
Unità didattica: Comportamento in frequenza dei componenti passivi
Contenuti: Caratterizzazione dei segnali elettrici alternati: concetto di valore di picco,
picco-picco ed efficace. Segnali periodici, definizione di frequenza e periodo. Segnali
sinusoidali e concetto di sfasamento.
Reattanza capacitiva e induttiva, calcolo
dell’impedenza di reti reattive. Comportamento in frequenza dei componenti passivi
ideali e reali; criteri di scelta e d’impiego.
Obiettivo: gli allievi devono conoscere il comportamento in frequenza dei componenti
passivi reali, sapendo stimare gli inconvenienti durante il loro impiego pratico.
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Livello di approfondimento: discreto, sufficiente a fornire non solo un’idea degli
inconvenienti associati all’uso dei componenti, ma anche gli strumenti per una
valutazione quantitativa di tali fenomeni.
Metodo: lezione alla lavagna con l’analisi di grafici forniti dai costruttori ed esercizi di
calcolo.
Verifica: orale assieme ad altri argomenti (supportata eventualmente dall'analisi e
dall'impiego pratico di un foglio tecnico) e test specifico a tre risposte.
Riferimento al testo: Paragrafo 1 del capitolo 6 del testo A, testo di Elettrotecnica
Scadenza: fine gennaio
Unità didattica: Condensatori.
Contenuti: Parametri elettrici e curve di caratterizzazione dei condensatori in generale.
Circuito equivalente alle alte frequenze e 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. Esercizi e problemi
applicativi sull'uso dei condensatori.
Obiettivo: gli allievi devono conoscere i vari tipi di condensatori disponibili, interpretare i
fogli tecnici, utilizzarne i dati disponibili e suggerire i criteri d'impiego.
Livello di approfondimento: discreto, sufficiente a fornire una panoramica completa delle
gamme disponibili.
Metodo: lezione alla lavagna con esempi reali di condensatori (dall'aspetto l'allievo deve
riconoscere il tipo di componente), proiezione di lucidi alla lavagna luminosa con i grafici
forniti sui fogli tecnici, ed esercizi sull'impiego dei condensatori.
Verifica: orale assieme ad altri argomenti (supportata eventualmente dall'analisi e
dall'impiego pratico di un foglio tecnico) e test specifico a tre risposte.
Riferimento al testo: Paragrafi del capitolo 6 del testo A
Scadenza: fine febbraio
Unità didattica: Materiali magnetici.
Contenuti: Interpretazione del fenomeno del magnetismo. Domini ferromagnetici.
Anomalie dei materiali ferromagnetici: interpretazione dei fenomeni e applicazioni
pratiche. Ciclo d'isteresi e relativa caratterizzazione. Fenomeni di perdita nei materiali
magnetici e relazione fra perdite e frequenza d'impiego. Scelta delle varie categorie di
materiali magnetici in base alla frequenza d'impiego, alle perdite e alle proprietà
magnetiche.
Obiettivo: gli allievi devono conoscere i fenomeni che stanno alla base del magnetismo
e del comportamento dei materiali magnetici, nonché i criteri per l'impiego pratico.
Livello di approfondimento: discreto, con accurata analisi dei fenomeni, delle anomalie
magnetiche e della correlazione fra caratteristiche di un materiale e del relativo impiego.
Metodo: lezione alla lavagna con un buon numero di esempi pratici di impiego.
Verifica: orale assieme ad altri argomenti, o eventuale test a tre risposte assieme ai
componenti magnetici.
Riferimento al testo: Paragrafi 2.3.4 e 2.3.5 del testo A
Scadenza: fine marzo
3° TRIMESTRE
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Unità didattica: Componenti magnetici.
Contenuti: Applicazioni dei materiali ferromagnetici negli induttori (per basse e alte
frequenze, di filtro e di risonanza), nei relè (normali, bistabili e reed) e nei trasformatori (di
alimentazione, di accoppiamento e per impulsi.
Obiettivo: gli allievi devono conoscere gli impieghi pratici dei materiali magnetici
attraverso i componenti disponibili, conoscerne i parametri tipici e i criteri d'impiego.
Livello di approfondimento: descrittivo, con ampio uso di esempi, analisi dei criteri di
impiego ed eventuale cenno ai procedimenti di dimensionamento dei trasformatori di
alimentazione.
Metodo: lezione frontale, esempi di componenti magnetici e del loro impiego.
Verifica: orale, assieme ad altri argomenti, o eventuale test a tre risposte assieme
all'argomento dei materiali magnetici.
Riferimento al testo: Paragrafi 7.1, 7.2, 7.3, 8.3 e 8.5 del testo A
Scadenza: fine aprile
Unità didattica: Filtri passivi
Contenuti: Analisi degli schemi relativi ai più comuni tipi di filtri a componenti passivi e del
loro comportamento in frequenza. Esercizi di calcolo delle frequenze d’intervento e delle
ampiezze dei segnali in gioco; esercizi di dimensionamento di filtri in base ad esigenze
assegnate e progetto di filtri. Esempi applicativi.
Obiettivo: gli allievi devono conoscere il modo di operare dei principali tipi di filtri a
componenti passivi, saper dedurre e calcolare i parametri di base nonché dimensionare i
filtri in base alle esigenze di progetto.
Livello di approfondimento: analitico, con esempi di calcolo ed esercizi
Metodo: lezione frontale con esempi ed esercizi svolti dagli allievi
Verifica: immediata con esercizi alla lavagna, orale assieme ad altri argomenti e scritta
con test.
Supporto per gli allievi: fanno riferimento al testo di elettronica.
Scadenza: fine maggio
Programma da svolgere nelle ore di Laboratorio
Nei Reparti di Lavorazione, le esperienze da effettuare riguarderanno la
progettazione e la realizzazione di cablaggi elettrici e di circuiti stampati, il collaudo delle
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schede e la stesura di una relazione su alcuni dei lavori fatti. Gli argomenti da trattare
saranno:
1° TRIMESTRE
Unità didattica: Norme di sicurezza
Contenuti: Norme sulla sicurezza negli ambienti di lavoro. Norme sull'esecuzione di
impianti di illuminazione e distribuzione di energia.
Obiettivo: gli allievi devono essere a conoscenza dell'esigenza, di fondamentale
importanza, di attenersi alle normative vigenti sulle costruzioni elettriche ed elettroniche,
e conoscere in linea di principio il contenuto delle norme elementari di sicurezza degli
impianti civili.
Livello di approfondimento: puramente descrittivo.
Metodo: lezione frontale.
Verifica: orale, assieme ad altri argomenti.
Riferimento al testo: Paragrafi del capitolo 12 del testo A e appendice D del testo C
Scadenza: fine settembre
Unità didattica: Simbologia e impianti elettrici
Contenuti: Disegno in china su foglio lucido di simboli elettrici ed elettronici e
rappresentazione di schemi elettrici di illuminazione e comando, con analisi del loro modo
di operare. Progetto e disegno di un impianto per la distribuzione dell'energia elettrica e
per l'illuminazione, con comando di gruppi di lampade da più punti utilizzando una
soluzione a relè oppure a interruttori, deviatori e invertitori. Schemi elettrici funzionali,
multifilari, unifilari e relative tavole di disegno degli schemi e del cablaggio.
Obiettivo: gli allievi devono conoscere e saper disegnare correttamente i simboli unificati
dei componenti elettrici ed elettronici. Inoltre, devono saper analizzare, progettare e
disegnare un impianto elettrico di illuminazione e distribuzione di energia.
Livello: analitico, approfondito.
Metodo: per la simbologia: disegno in china su foglio lucido, copiando i simboli dalla
lavagna. Per gli schemi elettrici lezione frontale, disegno, progetto ed esercizi alla
lavagna.
Verifica: correzione delle tavole e verifica alla lavagna della conoscenza dei simboli, dei
circuiti e del loro modo di operare.
Riferimento al testo: Paragrafi del capitolo 1 del testo B e del capitolo 7 del testo C.
Scadenza: fine ottobre
Unità didattica: Circuiti stampati.
Contenuti: Tecniche di progetto dei circuiti stampati e di cablaggio dei componenti.
Esempio di realizzazione di un circuito stampato. Rappresentazione di un circuito
tramite schema elettrico, schema a blocchi per il collaudo, master per la fotoincisione del
circuito stampato e cablaggio dei componenti.
Obiettivo: gli allievi devono essere in grado di ottenere un "master" per la fotoincisione
partendo da uno schema elettrico, e di realizzare un semplice circuito stampato.
Livello di approfondimento: completo, poiché si tratta di gettare le basi per tutti i lavori
successivi di laboratorio.
Metodo: alla lavagna, esempio di ottenimento dei collegamenti di interconnessione da
un semplice schema elettrico. Alle macchine per la fotoincisione e l'attacco acido,
esempio di ciclo di lavorazione.
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Verifica: nei successivi lavori pratici di progetto
Riferimento al testo: è stato inserito nel testo dell’anno successivo
Scadenza: fine novembre
Unità didattica: Cad elettronico.
Contenuti: Apprendimento ed utilizzo del Cad elettronico OrCad-SDT (versione 3.22)
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. Verifica e correzione degli errori,
ottenimento dell'elenco del materiale e compilazione della Netlist dello schema.
Apprendimento e impiego del Cad elettronico OrCad-PCB (versione 2.10) per
l’ottenimento del circuito stampato partendo dalla Netlist di uno schema. Piazzamento,
collegamento ed editing dei moduli dei componenti, con tecnica a una e due facce.
Obiettivo: gli allievi devono essere in grado di utilizzare gli strumenti di Cad elettronico
per il disegno degli schemi elettrici, la verifica della loro correttezza e l’ottenimento del
master per la realizzazione di un circuito stampato.
Livello di approfondimento: applicativo, analitico, con conoscenza specifica.
Metodo: utilizzo della lavagna luminosa per la spiegazione della scelta delle varie voci
dei menù ed esempi di disegno degli schemi, e quindi impiego del computer per l'utilizzo
pratico del software con gli schemi relativi all'applicazione dei circuiti logici (punti
precedenti).
Verifica: grafica per la correttezza degli schemi disegnati e pratica per l'abilità
nell'impiego del software e per la realizzazione e collaudo dei circuiti stampati.
Riferimento al testo: Paragrafi dei capitoli 2 e 3 del testo B
Scadenza: fine dicembre
2° TRIMESTRE
Unità didattica: Porte logiche.
Contenuti: Porte logiche come componenti reali e principio di funzionamento, livelli di
tensione e correnti d'ingresso e d'uscita.
Famiglie logiche TTL, CMOS e HC/HCT, loro caratterizzazione, criteri di scelta e problemi
di interfacciamento. Esercizi ed esempi d'impiego.
Progetto, realizzazione e collaudo di un circuito che, partendo da uno o due tipi assegnati
di porte logiche, simuli tutte le funzioni logiche. Tavole di disegno degli schemi elettrici,
del circuito stampato, del cablaggio e del collaudo.
Obiettivo: gli allievi devono conoscere le modalità di impiego pratico delle famiglie
logiche più diffuse, e devono saper progettare, realizzare e collaudare i circuiti basati su
di esse.
Livello di approfondimento: sia teorico che applicativo.
Metodo: lezione alla lavagna con esempi ed esercizi, uso della lavagna luminosa per la
tabella dei livelli logici e delle piedinature, progetto, realizzazione e collaudo dei circuiti.
Verifica: alla lavagna per gli schemi elettrici, grafica per le tavole di disegno e pratica per
le realizzazioni ed il collaudo.
Riferimento al testo: Paragrafi del capitolo 1 del testo C
Scadenza: fine febbraio
3° TRIMESTRE
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Unità didattica: Circuiti logici.
Contenuti: Applicazione dei circuiti logici standard. Progetto, disegno delle tavole,
realizzazione e collaudo di un circuito applicativo basato su porte logiche standard TTL o
CMOS, con ingressi a deviatori e uscite a diodi LED. In particolare gli allievi, divisi in
piccoli gruppi, devono progettare autonomamente circuiti quali ad esempio:
- codificatore decimale/binario a 4 bit;
- sommatore a 2 bit con riporto (senza Exor o ExNor);
- codificatore binario/decimale a 4 bit;
- multiplexer 4:1;
- comparatore a 4 bit;
- circuito di allarme con memoria e controllo di una pressa.
- sonda logica con display a LED a 7 segmenti
Obiettivo: gli allievi devono essere in grado di utilizzare ed applicare le loro conoscenze
delle porte logiche per il progetto, la realizzazione ed il collaudo di semplici applicazioni
basate su circuiti logici, imparando ad operare a piccoli gruppi.
Livello di approfondimento: di progetto ed applicativo.
Metodo: assegnazione della funzione da realizzare a gruppi di due o tre allievi, che
autonomamente scelgono il tipo di componenti da utilizzare, definiscono il progetto e lo
discutono con l'insegnante, passando poi alla realizzazione ed al collaudo.
Verifica: alla lavagna per gli schemi elettrici, grafica per le tavole di disegno e pratica per
le realizzazioni ed il collaudo.
Riferimento al testo: Paragrafi dei capitoli 2, 3, 4 e appendice C del testo C
Scadenza: fine maggio
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