elettrotecnica ed elettronica

ISTITUTO PROFESSIONALE PER L'INDUSTRIA E L’ARTIGIANATO
“ALESSANDRO VOLTA”
GUSPINI
ANNO SCOLASTICO 2013 - 2014
PROGRAMMA DIDATTICO
con riferimento al programma ministeriale
MATERIA
CLASSE
INDIRIZZO
DOCENTI
GUSPINI 25.11.2013
ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA
Va A
TIM
PANI SERGIO (3 h)
MODULO 1
Dispositivi a semiconduttore
(19 h)
OBIETTIVI
- Conoscere le caratteristiche dei semiconduttori
- Sapere in cosa consiste il drogaggio e la formazione di una giunzione
- Conoscere le nozioni di base dei fenomeni di polarizzazione diretta ed inversa di una giunzione
- Conoscere le caratteristiche del diodo ideale e reale
- Conoscere le principali applicazioni del diodo
- Conoscere le caratteristiche e le applicazioni fondamentali dei diodi speciali più diffusi
- Conoscere struttura, principi di funzionamento e caratteristiche fondamentali dei transistor
- Conoscere le principali famiglie di transistor ed i relativi settori di utilizzo
- Conoscere le principali applicazioni
- Conoscere alcune fondamentali tipologie di componenti speciali a semiconduttore
- Saperne riconoscere il simbolo e l'aspetto
- Conoscere le applicazioni fondamentali
- Conoscere le caratteristiche ed il funzionamento dell'amplificatore operazionale
- Saperne riconoscere il simbolo,aspetto e valori caratteristici con riferimento ad un suo diffuso
esemplare (µA741)
- Conoscerne le applicazioni fondamentali
- Conoscere le caratteristiche ed il funzionamento dei temporizzatori integrati
- Saperne riconoscere il simbolo e l'aspetto, con riferimento ad un suo diffuso esemplare (555)
- Conoscerne le applicazioni fondamentali
- Conoscere caratteristiche e funzionamento degli stabilizzatori integrati
- Saperne identificare l'aspetto e le caratteristiche principali
- Conoscere le loro applicazioni fondamentali
CONTENUTI
La giunzione
- Introduzione
- Semiconduttori
- Semiconduttori drogati
- Giunzione e polarizzazione
Diodi
- Diodo ideale e reale
- Applicazioni dei diodi
- Diodi speciali
Transistor
- Struttura e funzionamento dei transistor.
- Tipologie (BJT, FET, UJT)
- Transistor BJT
- Transistor FET
- Transistor UJT
- Applicazioni
Componenti speciali
- Diac
- Triac
- Tiristori
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Circuiti integrati analogici - l'amplificatore operazionale
- Amplificatore operazionale ideale e reale
- Caratteristiche e grandezze tipiche degli amplificatori operazionali commerciali
- Applicazioni principali degli amplificatori operazionali
Temporizzatori integrati
- Temporizzatori integrati
- Applicazioni
Stabilizzatori integrati
- Tipologie di stabilizzatori integrati
- Applicazioni
MODULO 2
Circuiti analogici
(19 h)
OBIETTIVI
- Conoscere le principali caratteristiche e prestazioni degli amplificatori
- Conoscere i circuiti elementari sui quali è basata la costruzione degli amplificatori
- Saperne risolvere semplici problemi di amplificazione dei segnali
- Saper definire i vari componenti di un alimentatore
- Conoscere i circuiti costitutivi con i parametri più significativi
- Sapere effettuare dei semplici calcoli di dimensionamento di un alimentatore
- Sapere in cosa consiste l'azionamento di una macchina elettrica
- Conoscere i principali metodi di regolazione della velocità
- Comprendere il funzionamento di alcuni diffusi schemi di azionamenti
- Conoscere le caratteristiche fondamentali dei trasduttori
- Comprendere il funzionamento di alcuni trasduttori di grandezze meccaniche e termiche
- Conoscere i principali tipi di attuatori
- Conoscere la simbologia e le regole fondamentali dei sistemi di controllo che fanno uso di segnali
analogici
- Ricollegare le funzioni svolte dai blocchi del sistema a dispositivi o circuiti noti
- Conoscere i principali metodi di regolazione
CONTENUTI
Amplificatori
- Caratteristiche degli amplificatori
- Esempi di circuiti per amplificazione:
Amplificazione a transistor BJT ad emettitore comune
Amplificazione a transistor BJT a simmetria complementare
Alimentatori
- Caratteristiche degli alimentatori
- Soluzioni circuitali
Alimentatore a semplice semionda con filtro capacitivo
Alimentatore a doppia semionda con ponte di Graetz e stabilizzatore di tensione a diodo
zener e a BJT
Alimentatore con ponte e stabilizzatore integrati
Azionamenti
- Generalità sugli azionamenti elettrici
- Azionamento di macchine in corrente continua
Eccitazione in serie
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Eccitazione indipendente
- Azionamento di macchine in corrente alternata
Trasduttori ed attuatori
- Trasduttori
Caratteristiche dei trasduttori
Trasduttori di posizione
Trasduttori di velocità
Trasduttori di temperatura
Trasduttori di pressione
- Attuatori
Sistemi di controllo analogici
- Generalità
- Struttura di un sistema di controllo
- Tecniche di regolazione
- Esame di controllo di temperatura per mezzo di regolatori industriali
MODULO 3
Elementi di logica elettronica
(23 h)
OBIETTIVI
- Conoscere i concetti fondamentali dell'algebra di Boole
- Saperne svolgere le operazioni di base
- Conoscere la simbologia ed il significato degli operatori logici
- Conoscere la definizione di circuito combinatorio
- Saper semplificare una semplice funzione logica facendo uso delle regole dell'algebra di Boole
- Saper disegnare il circuito logico corrispondente a una data funzione logica
- Conoscere la metodologia delle forme canoniche
- Conoscere la metodologia delle mappe di Karnaugh
- Saper scrivere la funzione logica di un dato problema con l'utilizzo delle forme canoniche e delle
mappe di Karnaugh
- Conoscere alcuni tipi di circuito combinatorio di diffuso utilizzo e comprenderne il
funzionamento
- Conoscere la definizione di circuito sequenziale
- Saper interpretare il funzionamento di semplici reti di tipo sequenziale
- Conoscere i circuiti che rappresentano gli elementi costitutivi di base dei circuiti sequenziali (flipflop)
- Conoscere il funzionamento dei contatori sincroni e asincroni
- Saper schematizzare un contatore di modulo qualunque
- Saper realizzare un semplice circuito di conteggio e visualizzazione di impulsi
- Conoscere le modalità di scrittura e lettura dei registri
- Saper schematizzare un registro a scorrimento realizzato con flip flop di tipo D
- Conoscere la classificazione dei principali tipi di memorie a semiconduttore
- Saper schematizzare le modalità di accesso ai dati memorizzati
CONTENUTI
Algebra di Boole ed operatori logici fondamentali
- Algebra di Boole
- Teoremi fondamentali
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- Operatori logici
Circuiti combinatori: generalità
- Generalità sui circuiti combinatori
- Esempio di scrittura di una funzione logica e disegno del relativo circuito
Circuiti combinatori: metodi di sintesi
- Sintesi tramite le forme canoniche
- Sintesi tramite le mappe di Karnaugh
- Esempio di sintesi di una rete combinatoria
Circuiti combinatori: esempi
- Codificatori e decodificatori
- Multiplexer e demultiplexer
- Circuiti sequenziali: generalità
- Generalità sui circuiti logici sequenziali
- Esempio di realizzazione di un semplice circuito sequenziale
Circuiti sequenziali: generalità
- generalità sui circuiti logici sequenziali
- Esempio di realizzazione di un semplice circuito sequenziale
Circuiti sequenziali: componenti fondamentali
- Flip-flop J-K
- Flip-flop T
- Flip-flop D
Contatori
- Generalità sui contatori
- Contatori asincroni
- Contatori sincroni
- Esempio di realizzazione di un circuito di conteggio
Registri
- Generalità sui registri
- Schema circuitale di un registro a scorrimento
Memorie
- Descrizione dei principali tipi di memorie
- Schemi esemplificativi del funzionamento delle memorie ROM e RAM
MODULO 4
Sistemi programmabili
(19 h)
OBIETTIVI
- Conoscere i componenti di un microprocessore
- Saper descrivere le funzioni e le connessioni dei vari componenti
- Conoscere i campi di utilizzo dei sistemi a microprocessore
- Saper descrivere alcune applicazioni fondamentali
- Conoscer le caratteristiche generali di alcuni esempi tipici di controllo basato sul
microprocessore
- Possedere le informazioni indispensabili per comprendere il funzionamento di questi
sistemi
- Conoscere le principali caratteristiche dei PLC
- Conoscere alcune applicazioni tipiche dei controllori programmabili
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CONTENUTI
Struttura del microprocessore
- Generalità sul microprocessore
- Architettura del microprocessore
Utilizzi del microprocessore
- Utilizzazione del microprocessore
- Esempi
Sistemi di controllo a microprocessore
- Architettura di sistemi di controllo a microprocessore
- Esempi
Generalità sui PLC
- Caratteristiche dei PLC
- Applicazioni dei PLC
MODULO 5
Tecniche di controllo
(19 h)
OBIETTIVI
- Conoscere le motivazioni della conversione A/D
- Conoscere le motivazioni della conversione D/A
- Sapere come avviene la conversione di segnali da analogici a digitali
- Conoscere le caratteristiche di alcuni convertitori integrati
- Conoscere le problematiche relative all'interfacciamento di CPU e periferiche, e tra sistemi
- Conoscere le caratteristiche di alcune interfacce standard
- Conoscere le caratteristiche e la terminologia di base dei linguaggi di programmazione
- Comprendere come avviene l'esecuzione di microistruzioni nella CPU
- Conoscere alcuni esempi di semplici istruzioni utilizzate per il controllo di processo
- Verificare le conoscenze acquisite con due sistemi di automazione industriale con controllo a
microprocessore
- Prendere visione di esempi di documentazione corrente , relativi a sistemi di tipo meccanico e
termico
CONTENUTI
Convertitori analogici/digitali
- La conversione analogica/digitale
- Convertitori A/D
Convertitori digitali/analogici
- La conversione digitale/analogica (D/A)
- Convertitori D/A.
Interfacce
- Generalità sull'interfacciamento
- Interfacce parallele
- Interfacce seriali
Linguaggi di programmazione
- Elementi di programmazione
- Esempi di algoritmo di controllo di processo
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Esempi di gestione remota di macchine ed impianti
- Esempio di sistema di controllo di posizione di un asse
- Esempio di sistema di regolazione termica
VERIFICHE
Verranno effettuate con:
- verifiche veloci durante ogni spiegazione per valutare l'attenzione nel corso della lezione e le
capacità di rielaborazione personale dell'allievo
- verifiche orali;
- verifiche scritte sotto forma di quesiti a risposta chiusa e/o aperta, esercizi.
VALUTAZIONE FINALE
La valutazione finale dell'allievo si baserà su:
- profitto
- atteggiamento responsabile nei riguardi delle scadenze e degli impegni
- capacità di intervento e di elaborazione critica
- impegno e attenzione durante la lezione
- studio e lavoro svolto a casa.
Il docente
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