Giovanni SPAGNUOLO | CIRCUITI E ALGORITMI PER APPLICAZIONI INDUSTRIALI

cod. 0622700033

CIRCUITI E ALGORITMI PER APPLICAZIONI INDUSTRIALI

	0622700033
	DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE ED ELETTRICA E MATEMATICA APPLICATA
	CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
	INGEGNERIA INFORMATICA
	2016/2017

CURRICULUM INDIRIZZO INFORMATICA INDUSTRIALE

	OBBLIGATORIO
	ANNO CORSO 1
	ANNO ORDINAMENTO 2016
	SECONDO SEMESTRE

MODULI

	SSD	CFU	ORE	ATTIVITÀ	TIPO DI ATTIVITÁ FORMATIVA
	ING-IND/31	9	72	LEZIONE	AFFINE/INTEGRATIVA

DOCENTI

	GIOVANNI SPAGNUOLO T Curriculum
	GIOVANNI PETRONE Curriculum

	Obiettivi
	L’insegnamento intende fornire agli allievi una solida base metodologica per comprendere le caratteristiche funzionali dei principali dispositivi e sistemi elettrici, quali sensori, attuatori, sorgenti di energia che si interfacciano a microcontrollori in sistemi di tipo embedded o modulare. L’insegnamento consente di acquisire, attraverso specifiche attivita di laboratorio, la capacita di modellare i dispositivi selezionati e realizzare codici che ne prevedano l’utilizzo in semplici sistemi di controllo o attuazione basati su microcontrollori. Conoscenze e capacità di comprensione Conoscenza del principio di funzionamento dei più comuni sensori, attuatori e sistemi per la conversione statica ed elettromeccanica dell'energia. Conoscenza dei circuiti, metodi ed algoritmi per l’interfacciamento di sensori ed attuatori con dispositivi embedded di uso comune per applicazioni industriali. Conoscenze e capacità di comprensione applicate Scegliere sensori ed attuatori per alcune delle più comuni applicazioni industriali, interfacciarli con un sistema embedded e realizzare l’algoritmo di controllo utilizzando strumenti di programmazione ad alto livello.

L’insegnamento intende fornire agli allievi una solida base metodologica per comprendere le caratteristiche funzionali dei principali dispositivi e sistemi elettrici, quali sensori, attuatori, sorgenti di energia che si interfacciano a microcontrollori in sistemi di tipo embedded o modulare. L’insegnamento consente di acquisire, attraverso specifiche attivita di laboratorio, la capacita di modellare i dispositivi selezionati e realizzare codici che ne prevedano l’utilizzo in semplici sistemi di controllo o attuazione basati su microcontrollori.

Conoscenze e capacità di comprensione
Conoscenza del principio di funzionamento dei più comuni sensori, attuatori e sistemi per la conversione statica ed elettromeccanica dell'energia. Conoscenza dei circuiti, metodi ed algoritmi per l’interfacciamento di sensori ed attuatori con dispositivi embedded di uso comune per applicazioni industriali.

Conoscenze e capacità di comprensione applicate
Scegliere sensori ed attuatori per alcune delle più comuni applicazioni industriali, interfacciarli con un sistema embedded e realizzare l’algoritmo di controllo utilizzando strumenti di programmazione ad alto livello.

	Prerequisiti
	PER IL PROFICUO RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI DALL’INSEGNAMENTO, RAPPRESENTANO UN UTILE PREREQUISITO LE CONOSCENZE DI ELETTROTECNICA E DI CONTROLLI AUTOMATICI.

	Contenuti
	RICHIAMI SUI CIRCUITI IN REGIME SINUSOIDALE. FASORI E FUNZIONI NEL DOMINIO DEL TEMPO. IMPEDENZA. POTENZE IN REGIME SINUSOIDALE. RICHIAMI DI ELETTROMAGNETISMO. CAMPO MAGNETICO E CAMPO DI INDUZIONE MAGNETICA. RILUTTANZA. CIRCUITI MAGNETICI LINEARI. RICHIAMI SULLA CONVERSIONE ELETTROMECCANICA DELL’ENERGIA. MATERIALI FERROMAGNETICI. INDUTTORI ACCOPPIATI. AUTO E MUTUA INDUZIONE. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 8/0/0) FONDAMENTI DI MISURE. ACCURATEZZA DI UNA MISURA. INCERTEZZA. PROPAGAZIONE DELL’ERRORE. CONVERSIONE A/D E D/A. FREQUENZA DI CAMPIONAMENTO E QUANTIZZAZIONE. SCELTA DEL NUMERO DI BIT, FREQUENZA DI CAMPIONAMENTO E TEMPO DI ACQUISIZIONE. ERRORE DI QUANTIZZAZIONE. ANALISI DI CARATTERISTICHE DI A/D COMMERCIALI. INTERFACCIAMENTO A/D CON CIRCUITI DI CONDIZIONAMENTO. AMPLIFICATORE OPERAZIONALE: PROPRIETÀ E CONFIGURAZIONI CIRCUITALI. BUFFER. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 10/6/0) TRASFORMATORE REALE. INDUTTANZA DI MAGNETIZZAZIONE, ACCOPPIAMENTO NON PERFETTO, PERDITE, FUNZIONAMENTO A VUOTO E SOTTO CARICO. GENERALITÀ SUGLI ATTUATORI. MOTORE ASINCRONO MONOFASE. CARATTERISTICA MECCANICA ED ELETTROMECCANICA. MOTORE IN CORRENTE CONTINUA. PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO. CARATTERISTICA MECCANICA ED ELETTROMECCANICA DEL MOTORE AD ECCITAZIONE INDIPENDENTE. MOTORI BRUSHLESS, PASSO-PASSO ED A RILUTTANZA VARIABILE. INTERFACCIAMENTO DI UN MOTORE ELETTRICO DC DI PICCOLA POTENZA CON UN SISTEMA EMBEDDED. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 10/0/2) SENSORI E TRASDUTTORI-GENERALITÀ. PARAMETRI CARATTERISTICI. SENSORI DI TENSIONE. SENSORI RESISTIVI. ESTENSIMETRO. CIRCUITO A PONTE. MISURA DI RESISTENZA. SENSORI INDUTTIVI. SENSORI DI PROSSIMITÀ INDUTTIVI. SENSORI DI SPOSTAMENTO INDUTTIVI. RESOLVER. SENSORI CAPACITIVI. SENSORI CAPACITIVI DI PROSSIMITÀ E DI LIVELLO. SENSORI AD EFFETTO HALL (PROSSIMITÀ E CORRENTE). SENSORI DI TEMPERATURA. RTD, TERMISTORI, TERMOCOPPIE. SENSORI DI UMIDITÀ. SENSORI DI FORZA, PRESSIONE, POSIZIONE. ENCODER, ASSOLUTI E INCREMENTALI. INTERFACCIAMENTO. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 12/0/2) SENSORI DI ACCELERAZIONE. SENSORI DI ACCELERAZIONE MEMS. RFID. INTERFACCIAMENTO DI SENSORI DI ACCELERAZIONE, MEMS ED RFID CON DISPOSITIVI EMBEDDED. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 2/0/4) SICUREZZA ELETTRICA IN AMBITO INDUSTRIALE. PROTEZIONE DA CONTATTI DIRETTI ED INDIRETTI. COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI. MESSA A TERRA. INTERRUTTORI MAGNETOTERMICO E DIFFERENZIALE. EMBEDDED SYSTEMS ELECTRICAL SAFETY ISSUES: SOLUZIONI, CENNI ALLA NORMATIVA. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 6/0/0) INTERFACCIAMENTO DI SENSORI E TRASDUTTORI CON UN SISTEMA EMBEDDED PER UNA SPECIFICA APPLICAZIONE INDUSTRIALE: PROGETTAZIONE, SIMULAZIONE E SVILUPPO DI ALGORITMI DI CONTROLLO MEDIANTE STRUMENTI DI PROGRAMMAZIONE AD ALTO LIVELLO. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 0/2/8)

Contenuti

RICHIAMI SUI CIRCUITI IN REGIME SINUSOIDALE. FASORI E FUNZIONI NEL DOMINIO DEL TEMPO. IMPEDENZA. POTENZE IN REGIME SINUSOIDALE. RICHIAMI DI ELETTROMAGNETISMO. CAMPO MAGNETICO E CAMPO DI INDUZIONE MAGNETICA. RILUTTANZA. CIRCUITI MAGNETICI LINEARI. RICHIAMI SULLA CONVERSIONE ELETTROMECCANICA DELL’ENERGIA. MATERIALI FERROMAGNETICI. INDUTTORI ACCOPPIATI. AUTO E MUTUA INDUZIONE. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 8/0/0)

FONDAMENTI DI MISURE. ACCURATEZZA DI UNA MISURA. INCERTEZZA. PROPAGAZIONE DELL’ERRORE. CONVERSIONE A/D E D/A. FREQUENZA DI CAMPIONAMENTO E QUANTIZZAZIONE. SCELTA DEL NUMERO DI BIT, FREQUENZA DI CAMPIONAMENTO E TEMPO DI ACQUISIZIONE. ERRORE DI QUANTIZZAZIONE. ANALISI DI CARATTERISTICHE DI A/D COMMERCIALI. INTERFACCIAMENTO A/D CON CIRCUITI DI CONDIZIONAMENTO. AMPLIFICATORE OPERAZIONALE: PROPRIETÀ E CONFIGURAZIONI CIRCUITALI. BUFFER. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 10/6/0)

TRASFORMATORE REALE. INDUTTANZA DI MAGNETIZZAZIONE, ACCOPPIAMENTO NON PERFETTO, PERDITE, FUNZIONAMENTO A VUOTO E SOTTO CARICO. GENERALITÀ SUGLI ATTUATORI. MOTORE ASINCRONO MONOFASE. CARATTERISTICA MECCANICA ED ELETTROMECCANICA. MOTORE IN CORRENTE CONTINUA. PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO. CARATTERISTICA MECCANICA ED ELETTROMECCANICA DEL MOTORE AD ECCITAZIONE INDIPENDENTE. MOTORI BRUSHLESS, PASSO-PASSO ED A RILUTTANZA VARIABILE. INTERFACCIAMENTO DI UN MOTORE ELETTRICO DC DI PICCOLA POTENZA CON UN SISTEMA EMBEDDED. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 10/0/2)

SENSORI E TRASDUTTORI-GENERALITÀ. PARAMETRI CARATTERISTICI. SENSORI DI TENSIONE. SENSORI RESISTIVI. ESTENSIMETRO. CIRCUITO A PONTE. MISURA DI RESISTENZA. SENSORI INDUTTIVI. SENSORI DI PROSSIMITÀ INDUTTIVI. SENSORI DI SPOSTAMENTO INDUTTIVI. RESOLVER. SENSORI CAPACITIVI. SENSORI CAPACITIVI DI PROSSIMITÀ E DI LIVELLO. SENSORI AD EFFETTO HALL (PROSSIMITÀ E CORRENTE). SENSORI DI TEMPERATURA. RTD, TERMISTORI, TERMOCOPPIE. SENSORI DI UMIDITÀ. SENSORI DI FORZA, PRESSIONE, POSIZIONE. ENCODER, ASSOLUTI E INCREMENTALI. INTERFACCIAMENTO. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 12/0/2)

SENSORI DI ACCELERAZIONE. SENSORI DI ACCELERAZIONE MEMS. RFID. INTERFACCIAMENTO DI SENSORI DI ACCELERAZIONE, MEMS ED RFID CON DISPOSITIVI EMBEDDED. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 2/0/4)

SICUREZZA ELETTRICA IN AMBITO INDUSTRIALE. PROTEZIONE DA CONTATTI DIRETTI ED INDIRETTI. COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI. MESSA A TERRA. INTERRUTTORI MAGNETOTERMICO E DIFFERENZIALE. EMBEDDED SYSTEMS ELECTRICAL SAFETY ISSUES: SOLUZIONI, CENNI ALLA NORMATIVA. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 6/0/0)

INTERFACCIAMENTO DI SENSORI E TRASDUTTORI CON UN SISTEMA EMBEDDED PER UNA SPECIFICA APPLICAZIONE INDUSTRIALE: PROGETTAZIONE, SIMULAZIONE E SVILUPPO DI ALGORITMI DI CONTROLLO MEDIANTE STRUMENTI DI PROGRAMMAZIONE AD ALTO LIVELLO. (ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 0/2/8)

	Metodi Didattici
	L’INSEGNAMENTO CONTEMPLA LEZIONI, ESERCITAZIONI IN AULA AL CALCOLATORE ED UNA SIGNIFICATIVA PARTE DI ESERCITAZIONI PRATICHE DI LABORATORIO. LE ESERCITAZIONI IN AULA, ESSENZIALMENTE BASATE SULL’USO DI UN SIMULATORE, COSTITUISCONO UN COMPLETAMENTO DELLE LEZIONI TEORICHE E SONO FINALIZZATE ALLA COMPRENSIONE DI ALCUNI CONCETTI LEGATI ALL’USO DI SENSORI E TRASDUTTORI E AL LORO INTERFACCIAMENTO CON UN SISTEMA EMBEDDED. LE ESERCITAZIONI DI LABORATORIO SONO DEDICATE ALLA VERIFICA SPERIMENTALE DI CASI-STUDIO ELEMENTARI. SUCCESSIVAMENTE GLI STUDENTI SVOLGONO ALCUNE ATTIVITÀ IN AUTONOMIA, SOTTO LA GUIDA DEI DOCENTI DELL’INSEGNAMENTO CHE SONO PRESENTI IN LABORATORIO. L’ATTIVITÀ DI LABORATORIO PREVEDE ANCHE LO SVILUPPO DI PROGETTI REALIZZATI DA PICCOLI GRUPPI DI STUDENTI. ALCUNE ESERCITAZIONI POTRANNO ESSERE SVOLTE CON IL SUPPORTO DI ESPERTI OPERANTI IN INDUSTRIE DI RILIEVO INTERNAZIONALE E DI DOCENTI DI UNIVERSITÀ ITALIANE E STRANIERE. PER POTER SOSTENERE LA VERIFICA FINALE DEL PROFITTO E CONSEGUIRE I CFU RELATIVI ALL’ATTIVITÀ FORMATIVA, LO STUDENTE DOVRÀ AVERE FREQUENTATO ALMENO IL 70% DELLE ORE PREVISTE DI ATTIVITÀ DIDATTICA ASSISTITA.

Metodi Didattici

L’INSEGNAMENTO CONTEMPLA LEZIONI, ESERCITAZIONI IN AULA AL CALCOLATORE ED UNA SIGNIFICATIVA PARTE DI ESERCITAZIONI PRATICHE DI LABORATORIO. LE ESERCITAZIONI IN AULA, ESSENZIALMENTE BASATE SULL’USO DI UN SIMULATORE, COSTITUISCONO UN COMPLETAMENTO DELLE LEZIONI TEORICHE E SONO FINALIZZATE ALLA COMPRENSIONE DI ALCUNI CONCETTI LEGATI ALL’USO DI SENSORI E TRASDUTTORI E AL LORO INTERFACCIAMENTO CON UN SISTEMA EMBEDDED. LE ESERCITAZIONI DI LABORATORIO SONO DEDICATE ALLA VERIFICA SPERIMENTALE DI CASI-STUDIO ELEMENTARI. SUCCESSIVAMENTE GLI STUDENTI SVOLGONO ALCUNE ATTIVITÀ IN AUTONOMIA, SOTTO LA GUIDA DEI DOCENTI DELL’INSEGNAMENTO CHE SONO PRESENTI IN LABORATORIO. L’ATTIVITÀ DI LABORATORIO PREVEDE ANCHE LO SVILUPPO DI PROGETTI REALIZZATI DA PICCOLI GRUPPI DI STUDENTI.
ALCUNE ESERCITAZIONI POTRANNO ESSERE SVOLTE CON IL SUPPORTO DI ESPERTI OPERANTI IN INDUSTRIE DI RILIEVO INTERNAZIONALE E DI DOCENTI DI UNIVERSITÀ ITALIANE E STRANIERE.
PER POTER SOSTENERE LA VERIFICA FINALE DEL PROFITTO E CONSEGUIRE I CFU RELATIVI ALL’ATTIVITÀ FORMATIVA, LO STUDENTE DOVRÀ AVERE FREQUENTATO ALMENO IL 70% DELLE ORE PREVISTE DI ATTIVITÀ DIDATTICA ASSISTITA.

	Verifica dell'apprendimento
	LA PROVA DI ESAME È FINALIZZATA A VALUTARE NEL SUO COMPLESSO: LA CONOSCENZA E LA CAPACITÀ DI COMPRENSIONE DEI CONCETTI PRESENTATI, LA CAPACITÀ DI APPLICARE TALI CONOSCENZE AD UN SISTEMA REALE CHE PREVEDA UN SISTEMA EMBEDDED INTERFACCIATO CON SENSORI ED ATTUATORI, L’AUTONOMIA DI GIUDIZIO, LE ABILITÀ COMUNICATIVE E LA CAPACITÀ DI APPRENDERE. ESSA CONSISTE DI UN COLLOQUIO ORALE INCENTRATO ANCHE SUI RISULTATI DELLE ATTIVITÀ DI LABORATORIO SVOLTE IN AUTONOMIA DAGLI STUDENTI.

Verifica dell'apprendimento

LA PROVA DI ESAME È FINALIZZATA A VALUTARE NEL SUO COMPLESSO: LA CONOSCENZA E LA CAPACITÀ DI COMPRENSIONE DEI CONCETTI PRESENTATI, LA CAPACITÀ DI APPLICARE TALI CONOSCENZE AD UN SISTEMA REALE CHE PREVEDA UN SISTEMA EMBEDDED INTERFACCIATO CON SENSORI ED ATTUATORI, L’AUTONOMIA DI GIUDIZIO, LE ABILITÀ COMUNICATIVE E LA CAPACITÀ DI APPRENDERE. ESSA CONSISTE DI UN COLLOQUIO ORALE INCENTRATO ANCHE SUI RISULTATI DELLE ATTIVITÀ DI LABORATORIO SVOLTE IN AUTONOMIA DAGLI STUDENTI.

	Testi
	FABBRICATORE, ELETTROTECNICA E APPLICAZIONI, LIGUORI KUSKO, FITZGERALD, KINGSLEY, MACCHINE ELETTRICHE, FRANCO ANGELI RAMÓN PALLÁS-ARENY, JOHN G. WEBSTER, SENSORS AND SIGNAL CONDITIONING, WILEY L’INSEGNAMENTO È COMPLETAMENTE SUPPORTATO DA MATERIALE DIDATTICO ON-LINE E DISPENSE DEL DOCENTE DISPONIBILI SUL SITO WEB DEDICATO ALL’INSEGNAMENTO STESSO.

	Altre Informazioni
	L'insegnamento è erogato in Italiano.

BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2019-03-11]

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