tecnologie elettrico-elettroniche e applicazioni

ISTITUTO PROFESSIONALE PER L’INDUSTRIA E L’ARTIGIANATO
GUSPINI
ANNO SCOLASTICO 2013/2014
PIANO DI LAVORO
MATERIA
TECNOLOGIE ELETTRICO-ELETTRONICHE E APPLICAZIONI
CLASSE
IV^B
INDIRIZZO
M.A.T.
DOCENTI
MELIS ANTONIO (4h) – FADDA ELISEO (2h)
GUSPINI 20/11/2013
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La classe 4^ B MAT è composta da 28 (ventotto) alunni di cui 4 (quattro) ripetenti.
All’inizio dell’anno scolastico, ho cercato di fare un’analisi della situazione generale degli alunni e dei livelli di
partenza per valutare le caratteristiche della classe. Da questo primo e sommario esame, il grado di
preparazione e le capacità di base riscontrate sono risultate globalmente insufficienti. Le carenze più evidenti
riscontrate in alcuni ragazzi, sono le notevoli difficoltà di espressione orale e scritta, che si manifestano nel non
saper organizzare con chiarezza il proprio pensiero, e la mancanza di un metodo di studio adeguato. Nonostante
questi limiti si evidenzia una buona partecipazione e un’ottima volontà e impegno. Il comportamento generale
della classe è buono sono educati e rispettosi delle regole comportamentali previste nell’ambiente scolastico,
ciò rende il lavoro didattico proficuo. Tale situazione si manifesta per l’atteggiamento corretto di tutti gli
alunni, motivati e responsabili ai doveri scolastici.
Coerentemente alle finalità educative, gli obiettivi fondamentali consistono nel far raggiungere comportamenti
concreti, conoscenze organizzate e abilità strumentali e vengono suddivisi in due categorie:
Obiettivi cognitivi (sapere)
Obiettivi operativi (saper fare)
Obiettivi Cognitivi
1) Conoscenza:
a) dei contenuti trattati
b) della terminologia specifica
2) Comprensione: lo studente deve essere in grado di riprodurre il messaggio, di interpretare e spiegare una
comunicazione in forma diversa da quella data, andare oltre il contenuto per determinare effetti e conseguenze.
3) Applicazione: lo studente deve essere in grado di applicare le conoscenze di concetti, principi, teorie, leggi a
situazioni nuove.
4) Analisi: lo studente deve essere in grado, all’interno di un fenomeno, di distinguere gli elementi che lo
caratterizzano, di identificare le relazioni tra gli elementi e di individuare i rapporti di causa ed effetto.
5) Sintesi: lo studente deve essere in grado di rappresentare, attraverso schemi riassuntivi, leggi, teorie e fatti
particolarmente importanti.
6) Valutazione: lo studente deve essere in grado di valutare, esprimere opinioni soggettive e giudizi motivati su
quanto appreso.
Obiettivi Operativi
Descrivere ed interpretare un fenomeno attraverso l’osservazione di grafici, diagrammi, illustrazioni, carte,
diapositive.
Organizzare dati, costruire tabelle e grafici.
Usare strumenti di misura in laboratorio.
Livelli Minimi
I livelli minimi accettabili riferiti ad ogni obiettivo indicato sono i seguenti:
1) Conoscenza: completa anche se non approfondita.
2) Comprensione: autonomia nella comprensione e nell’organizzazione delle informazioni.
3) Applicazione: saper applicare le conoscenze in modo autonomo e, se guidato, saper collegare gli argomenti.
4) Analisi: saper effettuare un’analisi completa, anche se non approfondita.
5) Sintesi: saper sintetizzare le conoscenze, se guidato.
6) Valutazione saper valutare quanto appreso.
Indicazioni Metodologiche
Si cercherà di migliorare le loro capacità di analisi e sintesi con un adeguato programma mirato verso l’aspetto
non solo teorico ma anche pratico della materia. Nello svolgimento del programma si cercherà comunque di
offrire agli allievi un panorama esauriente dei vari sistemi e tecnologie elettrico - elettroniche di più vasta
applicazione. Ci si prefigge di perseguire una totale complementarità tra la teoria e la pratica in modo da
analizzare gli stessi argomenti da un punto di vista sia teorico sia applicativo tramite esercitazioni in
laboratorio. Verranno introdotti diversi temi riguardanti le tecnologie elettrico - elettroniche in modo da
completare il panorama applicativo e di adeguare, per quanto possibile, il programma da svolgere allo sviluppo
della tecnica del settore.
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La metodologia di insegnamento comprenderà lezioni frontali, discussioni guidate, letture guidate, lavori di
gruppo e attività sperimentali e di progettazione elettrico elettronico.
Mezzi e strumenti
Si ritiene opportuno l’uso dei seguenti materiali: computer e programmi dedicati alle tecnologie elettrico elettroniche, strumenti di misura elettrico - elettroniche, libri di testo ed altri, mezzi audiovisivi, visite guidate,
incontri con esperti.
Modalità di valutazione.
Saranno effettuate verifiche formative nel corso della trattazione dei diversi moduli, come domande flash e
risoluzione di esercizi a scelta multipla e problem solving. Le verifiche sommative saranno effettuate tramite:
interrogazioni, prove scritte/pratiche di progettazione, test oggettivi a risposta multipla, questionari a risposte
aperte, simulazioni informatiche guidate, relazioni orali e scritte. Il tipo di verifiche sarà scelto in relazione al
modulo trattato e nell’ottica di offrire ad ogni alunno la possibilità di esprimersi nella maniera a lui più
congeniale.
La valutazione degli alunni, sarà improntata ad una continua verifica, giorno per giorno, di coloro che con
costanza e non con sforzi finali, si saranno applicati maggiormente. Nella valutazione finale sarà quindi tenuto
in considerazione, oltre al profitto, anche la continua applicazione, la frequenza e l'impegno.
Modalità di recupero
L’attività di recupero potrà essere attuata in forme diverse a seconda delle esigenze:
• ritornando sugli stessi argomenti per tutta la classe con modalità diverse;
• organizzando specifiche attività per gruppi di studenti;
• assegnando esercizi per casa agli studenti in difficoltà.
Articolazione dei contenuti
Gli argomenti trattati saranno:
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Modulo 1-2
Protezionistica elettrica – Semiconduttori e diodi
Competenze:
- Utilizzare, attraverso la conoscenza e l’applicazione della normativa sulla sicurezza, strumenti e tecnologie
specifiche;
- Utilizzare la documentazione tecnica prevista dalla normativa per garantire la corretta funzionalità di
apparecchiature, impianti e sistemi tecnici per i quali cura la manutenzione;
- Analizzare il valore, i limiti e i rischi delle varie soluzioni tecniche per la vita sociale e culturale con
particolare attenzione alla sicurezza nei luoghi di vita e di lavoro, alla tutela della persona, dell’ambiente e
del territorio;
- Individuare i componenti che costituiscono il sistema e i vari materiali impiegati, allo scopo di intervenire
nel montaggio, nella sostituzione dei componenti e delle parti, nel rispettodelle modalità e delle procedure
stabilite;
- Utilizzare correttamente strumenti di misura, controllo e diagnosi, eseguire le regolazioni dei sistemi e degli
impianti.
Unità 1.1 – 1.2 – 1.3 – 1.4 – 1.5 – 1.6 – 1.7 - 2.1 – 2.2 – 2.3 – 2.4 – 2.5 – 2.6 – 2.7
Effetti della corrente elettrica sul corpo umano – Riepilogo di alcune definizioni – Contatto elettrico
diretto e indiretto – Impianti di terra – Coordinamento tra impianti di terra e interruttori differenziali –
Impianti di protezione contro le scariche atmosferiche – Come ci si protegge dalle fulminazioni – I semi
conduttori – carateristica U-I di una giunzione PN - I diodi nella pratica – Diodo Zener e diodo LED –
Classificazione dei diodi – Circuiti limitatori – Circuiti stabilizatore,raddrizzatore,fissatore.
Contenuti:
Resistenza del corpo umano – Limiti di pericolosità della tensione – Marchio di qualità e dichiarazione di
conformità – Protezione contro i contati diretti – Interrutore differenziale – Il quadro elettrico – Protezione
intrinseca contro i contatti diretti e indiretti – Protezione contro i contatti indiretti – Elementi costitutivi di un
impianto di terra – Resistenza di terra di un dispersore – Normative e definizioni – Impianto di protezione
esterno (LPS esterno) – Impianto di protezione interno (LPS interno) – Protezione selettiva contro le
sovratensioni – Collegamento terra degli collegamenti elettrici – Semiconduttori drogati – La giunzione PN –
Modelli di un diodo a giunzione – Potenza dissipata in un diodo a giunzione – Tecniche di problem solving per
i circuiti contenenti diodi e resistenze in d.c – Sigle dei diodi a semiconduttore – Come controllare i diodi –
Diodo Zener – Diodo LED – Display a sette segmenti a diodi LED – Diodi di segnali – Diodi di potenza –
Diodi per usi speciali – Come ottenere le giuste informazioni da un data sheet – Circuiti limitatori a semplice
effetto – Circuiti limitatori a doppio effetto – Circuito stabilizzatore con diodo Zener – Circuito con diodo LED
– Raddrizzatore di picco – Circuito fissatore
Modulo 3 - 4
Transistor BJT e FET - Amplificazione
Competenze:
- Utilizzare la documentazione tecnica prevista dalla normativa per garantire la corretta funzionalità di
apparecchiature,impianti e sistemi tecnici per i quali cura la manutenzione;
- Individuare i componenti che costituiscono il sistema e i vari materiali impiegati,allo scopo di intervenire
nel montaggio,nella sostituzione dei componenti e delle parti,nel rispetto delle modalità e delle procedure
stabilite;
- Utilizzare correttamente strumenti di misura,controllo e diagnosi,eseguire la regolazione dei sistemi e degli
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-
impianti;
Analizzare il valore, i limiti e i rischi delle varie soluzioni tecniche per la vita sociale e culturale con
particolare attenzione alla sicurezza nei luoghi di vita e di lavoro, alla tutela della persona, dell’ambiente e
del territorio;
Unità 3.1 – 3.2 – 3.3 – 3.4 – 3.5 – 3.6 – 3.7 - 4.1 – 4.2 – 4.3 – 4.4 – 4.5 – 4.6 – 4.7 – 4.8 – 4.9 – 4.10 – 4.11
Costituzione – di un transistor bipolare – Caratteristiche statiche di un BJD – Modi di operare di un BJT
– Saturazione e interdizione di un BJT – Field effect Transistor – Caratteristiche dei JFET – MOSFET –
Amplificatori per piccoli segnali – Amplificatore ideale e reale – Banda passante, microfoni,altoparlanti
– Il Decibel – Amplificatore operazionale – Parametri statici e dinamici degli amplificatori operazionali –
Operazionale in configurazione invertente – Operazionale in configurazione non invertente – Circuiti
lineari . Circuiti di conversione – Filtri attivi
Contenuti:
Segni grafici di un BJT e relativi contenitori – Modi di collegamento di un BJT – Caratteristica d’ingresso –
Caratteristica di uscita – Polarizzazione di un BJT con una sola fonte di alimentazione – Temperatura di
giunzione e potenza dissipata – Guadagno statico minimo di corrente – Tempi di commutazione in un BJT –
Come si presentano i più comuni componenti elettrici-elettronici – Principio di funzionamento di un JFET –
Segni grafici e polarizzazione di un JFET – Caratteristiche d’uscita – Caratteristica Mutua – Caratteristiche
elettriche – Polarizzazione automatica di un JFET – Polarizzazione dei MOSFET – Curve caratteristiche dei
MOSFET – MOSFET in commutazione – Protezione del gate e del collettore – Tipi di amplificatori – Elementi
costitutivi di un amplificatore – Altri tipi di amplificatori – Banda passante di un amplificatore – Microfoni e
autoparlanti – Amplificatore operazionale ideale e reale – Caratteristica di trasferimento di un amplificatore
operazionale – Parametri statici - Parametri dinamici – Contenitori degli operazionali – Circuito sommatore –
Circuito sottrattore (amplificatore delle differenze) – Convertitori corrente-tensione – Convertitori tensionecorrente – Ordine di un filtro – Filtro attivo passa-basso del 1° ordine – Filtro attivo passa-alto del 1° ordine –
Filtro attivo a reizione di banda del 1° ordine – Scelta dei valori di resistenza e capacità di un filtro del 1°
ordine – Ricerca guasti dei circuiti con amplificatori operazionali.
Modulo 5 - 6
Illuminotecnica e risparmio energetico – Sistemi Trifase
Competenze:
- Utilizzare, attraverso la conoscenza e l’applicazione della normativa sulla sicurezza, strumenti e tecnologie
specifiche;
- Utilizzare la documentazione tecnica prevista dalla normativa per garantire la corretta funzionalità di
apparecchiature,impianti e sistemi tecnici per i quali cura la manutenzione;
- Individuare i componenti che costituiscono il sistema e i vari materiali impiegati,allo scopo di intervenire al
montaggio,nella sostituzione dei componenti e delle parti, nel rispetto delle modalità e delle procedure
stabilite;
- Utilizzare correttamente strumenti di misura,controllo e diagnosi,eseguire la regolazione dei sistemi e degli
impianti;
Unità 5.1 – 5.2 – 5.3 – 5.4 – 5.5 – 5.6 – 5.7 – 5.8 – 5.9 – 5.10 - 5.11 – 5.12 – 5.13 – 5.14 – 5.15 – 5.16 – 6.1 –
6.2 – 6.3 – 6.4
Il colore e la luce – Temperatura di colore e indice di resa cromatica – Grandezze fotometriche –
Sorgenti di luce artificiale - Lampade ad incandescenza – Lampade a scarica: generalità – Lampade
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fluorescenza – Lampade fluorescenti compatte e e lampade ad alta tensione – Lampade a vapori metallici
– Lampade ad induzione – Lampade a LED – Calcoli illuminotecnici con il metodo del flusso totale –
Curve fotometriche – Parametri di progetto – Risparmio energetico nell’illuminazione domestica –
Sicurezza, risparmio, ambiente e inquinamento – Risparmio energetico domestico – Generalità dei
sistemi trifase – Collegamento dei carichi equilibrati – Sistema trifase non equilibrato – Potenza elettrica
in un sistema trifase.
Contenuti:
Il colore – La luce – Temperatura di colore – Indice di resa cromatica – Intensità luminosa – Flusso luminoso –
Efficienza luminosa – Illuminamento – Luminanza – Lampada ad incandescenza standard – Lampada alogena –
Lampada con alimentatore a reattore – Lampada con alimentatore elettronico – Luminescenza e fluorescenza –
Lampade fluorescenti – Lampade fluorescenti compatte – Lampada ad alta tensione –- Lampada a vapori di
sodio a bassa pressione - Lampada a vapori di sodio ad alta pressione - Lampada a vapori di mercurio ad alta
pressione - Lampada a vapori di mercurio con alogenuri – Il fattore di utilizzazione – Il fattore di conservazione
o manutenzione – L’indice del locale – Coefficienti di riflessione – Tabella dei valori dei fattori di utilizzazione
– Risparmio energetico nell’illuminazione – Dove e come illuminare – La sicurezza – Il risparmio – Il rispetto
dell’ambiente – Risparmio energetico negli elettrodomestici – Risparmio energetico nelle apparecchiature
elettroniche – Principio di funzionamento di un alternatore trifase – Tensione di fase e tensione concatenata –
Notazioni usuali – Carico equilibrato collegato a stella - Carico equilibrato collegato a triangolo –
Collegamento a stella o a triangolo – Inserzione sulle linee trifase di apparecchi monofase – Ruolo del
conduttore neutro – Potenza elettrica in un sistema equilibrato a stella - Potenza elettrica in un sistema
equilibrato a triangolo – Misura della potenza in un sistema trifase simmetrico equilibrato – Miglioramento del
fattore di potenza.
Modulo 7 - 8
Macchine Elettriche – Logica Combinatoria
Competenze:
-
-
-
Utilizzare la documentazione tecnica prevista dalla normativa per garantire la corretta funzionalità di
apparecchiature, impianti e sistemi tecnici per i quali cura la manutenzione;
Individuare i componenti che costituiscono il sistema e i vari materiali impiegati, allo scopo di intervenire
nel montaggio, nella sostituzione dei componenti e delle parti, nel rispetto delle modalità e delle procedure
stabilite;
Utilizzare correttamente strumenti di misura , controllo e diagnosi, eseguire le regolazioni dei sistemi e
degli impianti,
Utilizzare la documentazione tecnica prevista dalla normativa per garantire la corretta funzionalità di
apparecchiature, impianti e sistemi tecnici per i quali cura la manutenzione;
Individuare i componenti che costituiscono il sistema e i vari materiali impiegati, allo scopo di intervenire
nel montaggio, nella sostituzione dei componenti e delle parti, nel rispetto delle modalità e delle procedure
stabilite;
Utilizzare correttamente strumenti di misura, controllo diagnosi, eseguire le regolazioni dei sistemi e degli
impianti;
Gestire le esigenze del committente, reperire le risorse tecniche e tecnologie per offrire servizi efficaci ed
economicamente correlati alle richieste.
Unità 7.1 – 7.2 – 7.3 – 7.4 – 7.5 – 7.6 – 7.7 - 8.1 – 8.2 – 8.3 – 8.4 – 8.5 – 8.6 – 8.7 – 8.8 – 8.9 – 8.10 – 8.11 –
8.12
Principi di funzionamento di alcune macchine elettriche – Motori a corrente alternata sincroni – Motori
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a corrente alternata asincroni – Generatori in corrente alternata – Motori a corrente continua – Altri
tipi di motore – Generatori a corrente continua – Grandezze analogiche e digitali – Sistemi di
numerazione – Operazioni nel sistema binario – Porte logiche fondamentali: OR, AND, NOT,
NOR,NAND – Porte logiche XOR, XNOR, Buffer e con ingressi negati – Teoremi e proprietà
dell’algebra di Boole – Forme canoniche – Mappe di Karnaugh – Circuiti integrati – Circuiti
combinatori – Decodificatori e codificatori – Multiplexer e demultiplexer.
Contenuti:
Classificazione delle macchine elettriche – Momento di una forza e di una coppia – Rotazione sincrona e
asincrona – Struttura meccanica di un motore elettrico – Avviamento di un motore sincrono – Motore trifase
auto asincrono – Potenze e rendimento di un motore sincrono trifase – Motori sincroni monofasi a magneti
permanenti – Motore asincrono trifase con rotore a “gabbia di scoiattolo” (o in corto circuito) – Potenza e
rendimento di un motore asincrono trifase – Motore asincrono trifase con rotore avvolto ( ad anelli) – Motore
asincrono monofase – Dati di targa con motori e generatori elettrici – Alternatori sincroni – Generatori
asincroni (alternatori asincroni) – Principio di funzionamento di un alternatore elementare – Alternatore
monofase – Alternatore trifase – Impieghi pratici degli alternatori di piccola potenza – Principio di
funzionamento – Diversi tipi di motore a corrente continua – Motori passo-passo – Pilotaggio o comando dei
motori passo-passo – Motori brushless – Motori universali – Principio di funzionamento – Sistema decimale –
Sistema binario – Sistema esadecimale – Conversione decimale-binario – Conversione binario-decimale –
Cambiamento di base con la calcolatrice – Addizione binaria – Sottrazione binaria – Moltiplicazione binaria –
Divisione binaria – Algebra di Boole – Multiplexer – Demultiplexer.
Modulo 9 - 10
Logica Sequenziale – Microprocessori e microcontrollori
Competenze:
-
-
Utilizzare la documentazione tecnica prevista dalla normativa per garantire la corretta funzionalità di
apparecchiature, impianti e sistemi tecnici per i quali cura la manutenzione;
Individuare i componenti che costituiscono il sistema e i vari materiali impiegati, allo scopo di intervenire
nel montaggio, nella sostituzione dei componenti e delle parti, nel rispetto delle modalità e delle procedure
stabilite;
Utilizzare correttamente strumenti di misura, controllo diagnosi, eseguire le regolazioni dei sistemi e degli
impianti;
Gestire le esigenze del committente, reperire le risorse tecniche e tecnologie per offrire servizi efficaci ed
economicamente correlati alle richieste.
Unità 9.1 – 9.2 – 9.3 – 9.4 – 9.5 - 10.1 – 10.2 – 10.3 – 10.4 – 10.5
Flip-Flop – Circuiti contatori – Reti sincrone – Memorie a semiconduttore – Dispositivi logici
programmabili – Il computer – Il software – Il microprocessore – Sistema minimo a microprocessore –
Microcontrollori.
Contenuti:
Flip-flop non temporizzati – Flip-flop S-R e D non temporizzati realizzati con porte logiche - .Flip-flop
temporizzati – Flip-flop innescati dal fronte positivo e negativo – Ingerssi sincroni e asincroni – Flip-flop-slave
– Azzeramento automatico di un Flip-flop – Reti sequenziali – Contatore binario asincrono in avanti –
Contatore binario asincrono all’ indietro – Contatore asincrono BCD – Contatore asincrono integrati –
Contatore binario sincrono - Stati di blocco di una rete o di un contatore sincrono – Applicazioni delle reti
sequenziali sincrone – Registri a scorrimento – Caratteristiche delle memorie – Classificazione delle memorie a
semiconduttore – Memorie volatili – Memorie non volatili – EPROM utilizzata come PLD – Altri dispositivi
PLD – Alcune considerazioni finali – Che cos’è un computer? – Architettura di un computer – Tipi di computer
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– Architettura di un microcomputer – Diagramma di flusso – Linguaggi di programmazione – Quale linguaggio
scegliere – Architettura di un microprocessore – Temporizzazione di una CPU ed esecuzione di un istruzione –
Classificazione dei microprocessore – Set di istruzioni di un microprocessore – Che cos’è un microcontrollore
– Architettura di un microcontrollore – St di istruzioni di un microcontrollore – Applicazione dei
microcontrollori -
Il Docente
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