FACOLTÀ DI INGEGNERIA
CORSO DI LAUREA
in Ingegneria Elettronica
Classe LM-29
Insegnamento di Misure Elettriche ed Elettroniche
S.S.D. ING-INF/07 — 9 C.F.U.
A.A. 2014-2015
Docente: Prof. Pietro Oliva
E-mail: [email protected]
(solo per comunicazioni interne e amministrative)
Nickname: oliva.pietro
Presentazione del corso
Il corso è del primo anno specialistico e si concentrerà sugli strumenti di misura
tipici di un laboratorio d’elettronica. Parte molto importante sarà anche il saper
progettare filtri passivi del prim’ordine e il passa banda del secondo ordine.
Il programma si divide in 4 parti principali, il materiale è organizzato in moduli
come da programma seguente, il forum è aperto per gli errata corrige e le segnalazioni
per ogni lezione ed esiste anche una classe virtuale per ogni periodo dove verranno
messi compiti d’esame che vi permetteranno, se svolti in maniera sufficiente, di guadagnare punti sul voto finale. La scansione temporale della preparazione del corso
da parte dello studente è organizzata in 12 settimane.
Propedeuticità
Non vi sono esami propedeutici alla preparazione del corso di Misure Elettriche ed
Elettroniche. È tuttavia necessario che chi si trovi ad affrontare esami specialistici
in Ingegneria sia edotto che verranno date per scontate alcune nozioni di matematica e fisica, trattati tipicamente nella scuola superiore e nella laurea triennale. In
particolare consigliamo di affrontare questo esame solo se si padroneggiano:
• Equazioni e disequazioni di primo e secondo grado.
• Trigonometria di base.
• Esponenziali e logaritmi.
• Funzioni di variabile reale.
• Derivate ed integrali.
• Equazioni differenziali del secondo grado lineari non omogenee a parametri non
costanti.
• Basi di Fisica Generale: Equazioni cardinali e campi elettromagnetici.
• Manipolazione di numeri complessi e loro rappresentazioni.
Si fa presente agli studenti che molti di questi argomenti sono trattati anche all’interno dei Precorsi di Matematica e Fisica presenti in piattaforma. Pertanto gli
studenti che ritengono di avere delle lacune su tali argomenti di base sono caldamente invitati a visionare il materiale dei precorsi e ad esercitarsi su questi argomenti
preliminari.
Ricevimento studenti
Consultare il calendario alla pagina “Ricevimento” del nostro sito verificando gli orari
di videoconferenza.
Orario delle lezioni
Consultare il calendario alla pagina “Lezioni” del nostro sito verificando gli orari di
lezione.
Date degli appelli
Consultare il calendario alla pagina “Sede Roma” per gli appelli nella sede di Roma,
e alla pagina “Sedi Esterne” per gli appelli nelle sedi esterne.
Programma del corso
Prima Parte
(Settimane 1,2; Moduli 1-2; 4 Test di autovalutazione)
Postulato d’invarianza spazio-temporale, grandezza fisica, concetti base di metrologia, misure, sistemi di misura, notazione scientifica, ordini di grandezza. Definizioni
degli standard del SI, generalità sugli strumenti di misura: taratura, sensibilità, accuratezza, precisione, calibrazione, range e prontezza, cenni sugli errori di misura
e introduzione all’istogramma. Probabilità, Valore Atteso, Varianza, stimatori dell’E[x] e Var[x], funzioni di distribuzione: Bernoulli, Poisson e Gauß, media aritmetica
e deviazione standard, Istogrammi: il problema del binning. Metodo Scientifico, Incertezza Massima e Statistica, Incertezza Relativa, cifre significative, errore assoluto
e relativo, Grandezze elettriche d’interesse, Legge di Coulomb, Corrente, Potenziale elettrico, Potenza, Resistenza, Capacità, Induttanza, Leggi di Maxwell, Circuito
Elettrico: componenti base ideali, elementi attivi e passivi.
Seconda Parte
(Settimane 3,5; Moduli 3-6; 7 Test di autovalutazione)
Circuiti in CC: Concetti base del circuito elettrico. Generatori ideali e reali di
corrente e tensione. Filo, nodo, ramo, maglia, elementi in serie e in parallelo. Leggi
di Kirchhoff. Analisi di circuiti resistivi. Sovrapposizione e trasformazioni triangolostella. Teoremi di Thévenin e Norton, Strumenti in corrente continua (amperometro
a bobina), richiami di magnetismo, Misure di corrente. Misure di tensione. Misure
di Resistenza. Ponte di Wheatstone. Codice colori. Il multimetro. Cenni sull’ADC.
Transitori. Simulazione di verifica dei concetti.
Terza Parte
(Settimane 6,10-11; Moduli 7-17; 18 Test di autovalutazione)
Circuiti in CA: Analisi di grandezze dipendenti dal tempo, Rappresentazione vettoriale delle grandezze alternate, forme d’onda; correnti e tensioni periodiche. Valore
efficace. Cenni sull’analisi e sulla sintesi di Fourier: serie, rappresentazione integrale
e trasformata per funzioni aperiodiche. Spettro di Potenza. Rappresentazione simbolica, fasori. Legge di Ohm generalizzata e Kirchhoff generalizzate. Cenni sulle trasformate di Laplace. Quadrupoli passivi. Filtro passa-basso/passa-alto/passabanda
(circuiti RC, RL, LR, CR, RCL serie e parallelo). Circuiti derivatori ed integratori.
Uso e funzionamento dell’oscilloscopio analogico con cenni sull’oscilloscopio digitale.
Sonde compensate.
Quarta Parte
(Settimane 11,12; Moduli 18-26; 3 Test di autovalutazione)
Cenni sui semiconduttori e Fisica dei semiconduttori. Brevi cenni sui diodi.
Circuiti con diodi. Descrizione eventuale di varie esperienze di laboratorio con
esempi.
Riferimenti bibliografici
1. Slides del docente.
2. Fondamenti di Elettronica Autore: N. Storey. Editore: Pearson Italia (Prentice
Hall), sito: http://hpe.pearson.it ISBN: 9788871926087
3. Strumenti e Metodi di Misura Autore: E. Doebelin. Editore: McGraw-Hill,
sito: http://www.ateneonline.it/doebelin2e/home.asp
Obiettivi formativi
Il corso ha l’obiettivo di introdurre lo studente nel laboratorio di elettronica descrivendo le principali metodologie di acquisizione e analisi immediata dei dati nonché
gli opportuni metodi di comunicazione degli stessi. Vengono descritti i principali
componenti attivi e passivi dei circuiti elettrici in Corrente Continua (CC o in inglese DC) e Alternata (CA o in inglese AC) e gli strumenti per misurare le grandezze
fisiche in gioco. Al termine del corso lo studente deve essere in grado di analizzare
un circuito in CC e CA con gli opportuni strumenti e saperne descrivere le caratteristiche ed anche saper costruire un circuito che agisca da filtro passa alto, basso e
passa banda. Tra le abilità qualificanti che alla fine del corso lo studente deve aver
acquisito c’è la padronanza dell’oscilloscopio come strumento di misura e la conoscenza dei generatori di funzioni, di tensione e corrente e dei multimetri da banco e
portatili.
Programma ridotto
Gli studenti che, a seguito dell’avvenuto riconoscimento di un esame affine, sostenuto
in una precedente carriera accademica, devono sostenere l’esame di Misure Elettriche
ed elettroniche in forma ridotta (e non da 9 c.f.u.) saranno esaminati su argomenti
relativi alla sola Parte Prima e/o Seconda e/o Terza (in funzione di cosa viene riconosciuto). Gli studenti di altri corsi di laurea che intendono sostenere l’esame di Misure
Elettriche ed elettroniche, come materia a scelta da 6 c.f.u., saranno esaminati su
argomenti relativi alla sola Parte Seconda e Terza.
Modalità d’esame e di valutazione
L’esame a Roma sarà un colloquio dove tipicamente si affronta una domanda in CC
(es. un circuito puramente resistivo, uso del multimetro, etc.) e due in CA (es.
analisi di un filtro o un circuito risonante, uso dell’oscilloscopio, etc.) mentre in sede
esterna queste tre domande sono scritte, tipicamente i punti disponibili sono 35 per
poter arrivare facilmente alla sufficienza (solitamente 10 punti sono veramente facili,
altri 10 legati ad un esercizio di risoluzione standard ed un esercizio -il primo- che
è di difficoltà medio-alta e infatti conferisce 15 punti). Io consiglio di partire dai
quesiti che si sanno per poi cimentarsi con quelli più complicati. La domande del
terzo esercizio sostituiscono quelle che farei in presenza sul banco di laboratorio, per
chi viene in sede.
L’approccio è hands-on, cioè dovete saper usare gli strumenti di misura, progettare un filtro, scegliere le componenti, montarle e dimostrare che tutto funziona con
l’oscilloscopio. Per questo insegnamento la pratica è essenziale.
Nel caso in cui ci sono più di tre prenotati nello stesso appello a Roma procederemo ad un piccolo scritto in aula prima di andare in laboratorio per motivi di
tempo.
Prof. Pietro Oliva
Contatti
nickname piattaforma: oliva.pietro
Pietro Oliva
[email protected]
Fisico
(Major: Astrofisica e Fisica dello spazio)
Esperienza
lavorativa
dall’08/2013 Ricercatore Tipo A. & Professore aggregato Università degli
Studi Niccolò Cusano -Telematica di Roma- in
• Misure Elettriche ed Elettroniche (9 CFU)
• Misure per l’Automazione (9 CFU)
02/2013 → 10/2013 SOGIN: Società Gestione Impianti Nucleari, Liv. A1, ricerca e sviluppo per il Parco Tecnologico e Deposito Nazionale.
07/2012 → 07/2013 Cultore di Fisica, Fisica Generale I & II per Ingegneria
(Prof. Bennati).
10/2008 → 10/2010 Wissenschaftlicher Mitarbeiter (ricercatore associato)
presso l’università statale tedesca Bergische Universität Wuppertal. Gruppo: Pierre Auger South Observatory.
06/2008 → 09/2008 Contratto a collaborazione presso il Max Planck Institute für Kernphysik (MPIK) di Heidelberg (Ente di ricerca nazionale
tedesco). Gruppo: Ice Cube Observatory.
Freelance Extracurricolari 06/2011: Grafico e fotografo forum internazionale
“Parola 2011” per il Centro Studi Russi della Sapienza, Roma.
08/2011: Fotografo per Birrificio Le Coti Nere, Isola d’Elba e per evento Daiichi-Sankyo. Agenzia SetOut.
11/2011: Fotografo per evento Johnson & Johnson. Ag. Notre Dames.
12/2011: Assistente produzione. Agenzia SetOut.
02/2012: Grafico, Fotografo e Comitato Scientifico per evento “La Scuola in Villa” (II Municipio, Comune di Roma).
05-11-12/2012: Fotografo per Campus Angelini, SetOut&Notre Dames.
Lingue
Italiano (madrelingua), Inglese (fluente), Francese (fluente), Tedesco (scolastico), Russo (livello base).
Competenze
Generali
Tecniche Astrofisica delle alte energie, Raggi Cosmici, Detettori Čerenkov, a Fluorescenza e Radio, Antenne,
Fotomoltiplicatori, Astronomia dei neutrini, Radiodetezione di sciami, GRB e SGR. Misure di Radiazione α, β
e γ, Misure fonometriche e d’inquinamento elettromagnetico. Leghe ODS e Geopolimeri. Storia della Fisica,
Astrometria.
Sul campo: Ottima manualità con strumenti meccanici e
di precisione e strumenti di misura calibrati (anche per
uso legale). Premiato dai studenti miglior tutor 2010
per il corso d’astroparticelle alla BUW.
Organizzative Spiccata attitudine per la socializzazione ed
il lavoro di squadra. Ottimizzazione risorse. Elevate capacità organizzative ed esperienze in allestimento
mostre e presentazioni pubbliche entro un determinato
budget, grafico (preparazione poster, cartelloni, percorsi), co-allestitore, grafica e schede nella mostra
“Saros”, co-organizzatore, logistica e grafica evento “A
special solar day”, designer e grafico. Comunicazione
Scientifica, report al pubblico.
Artistiche Fotografia analogica e digitale (Sperimentale,
Architettura, Artwork, Still Life, Street, Fotogiornalismo). Grafica, web e fotomanipolazione.
Competenze
Informatiche
Operating Systems UNIX/Linux (Ubuntu, Debian), Windows
(dal ’95 al 7), Mac OS X Leopard.
Servers and databases Openssh, subversion, CUPS, MySQL.
Linguaggi C++, Python, LATEX 2ε , HTML, CSS, xml/xss.
Browsers Explorer, Firefox, Safari, Opera.
Applicativi tutto Office/OpenOffice, Origin (50 e 70), Gnuplot, Root v5.26, Photoshop (fino alla v. CC), Photomatix/qtpfsgui, BEAM4, CorelDraw, InkScape, Emacs,
QuarkXpress 8, Illustrator, Acrobat X pro, InDesign,
Media Encoder.
Interessi Personali
Seminari
Filosofia, Storia delle Religioni, Ermetica, Antiche Cosmogonie, Cosmologia, Simbologia, Antropologia, Psicologia, Architettura, Storia della Conoscenza, Scienze Cognitive, Arte, Musica, Cinema.
Cosmogonie: una Storia dell’Uomo e del Simbolo, Invited Talk, 16
maggio 2011; presso l’Unione Operaia di Colonnata
http://dl.dropbox.com/u/30018431/Mito_e_Logos.pdf
Reflecting on MAGIC reflections, Invited Talk, December 3rd,
2007; presso l’Instituto de Astrofísica de Canarias.
http://mojorojo.magic.iac.es/grbworkshop/talks/Oliva_ReflectingOnMagicReflections.ppt
Pubblicazioni
Per una lista aggiornata consultare l’archivio http://arxiv.org/.
The meaning of the UHECR Hot Spots: A Light Nuclei Nearby Astronomy
submitted EPJ Web of Conferences.
Crossing muons in Icecube at highest energy: Cornerstone to neutrino astronomy. Nuclear Physics B, (Proc.Suppl.) 256-257 (2014) -2013-217.
The effect of the geomagnetic field on cosmic ray energy estimates and large scale
anisotropy searches on data from the Pierre Auger Observatory. As Member of
The Pierre Auger Collaboration. JCAP11 (2011) 022.
Trigger and Aperture of the Surface Detector Array of the Pierre Auger Observatory . As Member of The Pierre Auger Collaboration. NIM A613 (2010), 29-39.
The Lateral Trigger Probability function for the Ultra-High Energy Cosmic Ray
Showers detected by the Pierre Auger Observatory. As Member of The Pierre Auger
Collaboration. Astroparticle Physics 35 (2011) 266-276.
Search for signatures of magnetically-induced alignment in the arrival directions measured by the Pierre Auger Observatory. As Member of The Pierre Auger
Collaboration. Accepted for publication in Astroparticle Physics.
Anisotropy and chemical composition of ultra-high energy cosmic rays using
arrival directions measured by the Pierre Auger Observatory. As Member of The
Pierre Auger Collaboration. JCAP06 (2011) 022.
Search for First Harmonic Modulation in the Right Ascension Distribution of
Cosmic Rays Detected at the Pierre Auger Observatory. As Member of The Pierre
Auger Collaboration. Astropart.Phys.34:627-639,2011.
Advanced functionality for radio analysis in the Offline software framework of
the Pierre Auger Observatory. As Member of The Pierre Auger Collaboration. Nuclear
Instruments and Methods in Physics Research, A.
Update on the correlation of the highest energy cosmic rays with nearby extragalactic matter. As Member of The Pierre Auger Collaboration. Accepted for publication
in Astroparticle Physics on 31 August 2010.
The Fluorescence Detector of the Pierre Auger Observatory. As Member of The
Pierre Auger Collaboration. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section
A.
Calibration and Monitoring of the Pierre Auger Observatory. As Member of The
Pierre Auger Collaboration. Contributions to the 31st International Cosmic Ray Conference,
Lodz, Poland, July 2009.
Operations of and Future Plans for the Pierre Auger Observatory. As Member of
The Pierre Auger Collaboration. Contributions to the 31st ICRC, Lodz, Poland, July 2009.
Astrophysical Sources of Cosmic Rays and Related Measurements with the Pierre Auger Observatory. As Member of The Pierre Auger Collaboration. 31st International
Cosmic Ray Conference, Lodz, Poland, July 2009.
Studies of Cosmic Ray Composition and Air Shower Structure with the Pierre
Auger Observatory. As Member of The Pierre Auger Collaboration. 31st International
Cosmic Ray Conference, Lodz, Poland (July 2009).
The Cosmic Ray Energy Spectrum and Related Measurements with the Pierre
Auger Observatory. As Member of The Pierre Auger Collaboration. 31st International
Cosmic Ray Conference.
Baily’s beads atlas in 2005-2008 eclipses. Solar Physics, Volume 258, Issue 2, pp.191202.
The XRF080109-SN2008D and a decade of GRB-Jet-SN connection. SIF, Conf.
Proceedings. Vulcano Workshop 2008; page, 351-362 .
Reflecting on Čerenkov reflections. HEP 2007 J.Phys. Conf.Ser. 110:062008, 2008.
Čerenkov Flashes and Fluorescence Flares on Telescopes: New lights on UHECR
Spectroscopy while unveiling Neutrinos Astronomy. Nuclear Inst. and Methods in
Physics Research, A; 2008, Vol 588/1-2 pp 146-150.
Splitting neutrino masses and showering into Sky. Nucl.Phys. B, Vol 168; 292-295;
2007.
Solving GRBs and SGRs puzzles by precessing Jets. Proceedings of the 4th Workshop,
Isola d’Elba, Italy 20-22 June 2006, p.133-142, world Sc. Publ., 2007.
Updated Z-Burst Neutrinos at Horizons. Nuclear Physics B (Proc. Suppl.) 165 (2007)
116,121.
UHE Cosmic Rays and Neutrinos Showering on Planet Edges. Nuclear Physics B
(Proc. Suppl.) 165 (2007) 207, 214.
Solar Oblateness from Archimedes to Dicke. Nuovo Cimento B, vol. 120, Issue 10,
p.1181 2005.
Astrometry and Relativity II: Solar Grazes & Solar Diameter. Journal of the
Korean Physical Society, Vol. 49, No. 2, 2006, pp. 840-844.
