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SENSORI ED ATTUATORI PER APPLICAZIONI IOT ED EMBEDDED

Giovanni SPAGNUOLO SENSORI ED ATTUATORI PER APPLICAZIONI IOT ED EMBEDDED

0622700099
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE ED ELETTRICA E MATEMATICA APPLICATA
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
INGEGNERIA INFORMATICA
2024/2025

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2022
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
324LEZIONE
324LABORATORIO
GIOVANNI SPAGNUOLO Curriculum
GIOVANNI PETRONE Curriculum
Obiettivi
L’INSEGNAMENTO CONSENTE DI ACQUISIRE LE COMPETENZE SULLE PRINCIPALI TIPOLOGIE DI SENSORI E ATTUATORI
E SUL LORO INTERFACCIAMENTO A MICROCONTROLLORI IN SISTEMI DI TIPO EMBEDDED FINALIZZATE ALLA REALIZZAZIONE DI APPLICAZIONI IN AMBITO IOT.

CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
CONOSCENZA DEL PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DEI PIÙ COMUNI SENSORI E ATTUATORI. CARATTERISTICHE DI UN
SENSORE. CONOSCENZA DEI METODI 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. INTERFACCIARE
FISICAMENTE E LOGICAMENTE SENSORI ED ATTUATORI CON UN SISTEMA EMBEDDED. PROGETTARE ED IMPLEMENTARE APPLICAZIONI IN AMBITO IOT CHE PREVEDANO L’UTILIZZO DI SENSORI ED ATTUATORI IN SEMPLICI
SISTEMI DI CONTROLLO O ATTUAZIONE BASATI SU MICROCONTROLLORI.

Prerequisiti
PER IL PROFICUO RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI DALL’INSEGNAMENTO, SONO RICHIESTE CONOSCENZE DI ELETTROTECNICA DI CONTROLLI AUTOMATICI E DI SISTEMI EMBEDDED.

PER COMPRENDERE E SAPER APPLICARE LE METODOLOGIE TRATTATE NELL'INSEGNAMENTO È NECESSARIO AVER SUPERATO L'ESAME PROPEDEUTICO DI SISTEMI EMBEDDED
Contenuti
UNITA’ DIDATTICA 1: INTRODUZIONE AL CORSO
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 2/0/0)
-1 (2 ORE LEZIONE): INTRODUZIONE AL CORSO

UNITÀ DIDATTICA 2: SENSORI
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 6/0/2)
- 2 (2 ORE LEZIONE): SENSORI-GENERALITÀ. PARAMETRI CARATTERISTICI. CARATTERISTICHE GENERALI DI SENSORI INDUTTIVI, CAPACITIVI E RESISTIVI. STRUTTURA DI UN DATASHEET DI UN SENSORE.
- 3 (2 ORE LEZIONE): SENSORI DI PROSSIMITA’ E VELOCITA’, SENSORI AD EFFETTO HALL, SENSORI DI TEMPERATURA: CARATTERISTICHE ED INTERFACCIAMENTO A MICROCONTROLLORE
- 4 (2 ORE LEZIONE): SENSORI DI ACCELERAZIONE. SENSORI DI ACCELERAZIONE MEMS, GIROSCOPI E ACCELEROMETRI: INTERFACCIAMENTO A MICROCONTROLLORE.
- 5 (2 ORE LABORATORIO): SENSORI-INTERFACCIAMENTO A MICROCONTROLLORE E MISURA

UNITÀ DIDATTICA 3: ELEMENTI DI TEORIA DELLA MISURA
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 2/2/0)
- 6 (2 ORE LEZIONE): MISURE DIRETTE. MISURE INDIRETTE. METODI DI MISURA A PONTE. ACCURATEZZA, PRECISIONE, INCERTEZZA
- 7 (2 ORE ESERCITAZIONE): CALCOLO DELL'INCERTEZZA SU MISURE DI TENSIONE DIRETTE E INDIRETTE. ANALISI DEI RISULTATI DI MISURA IN UN SISTEMA DI ACQUISIZIONE DATI (AD ESEMPIO MULTIMETRO DIGITALE).

UNITÀ DIDATTICA 4: INTERFACCIAMENTO E ACQUISIZIONE
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 2/0/6)
- 8 (2 ORE LEZIONE): PROBLEMATICHE DI INTERFACCIAMENTO DEI SENSORI CON SISTEMI DI MISURA ED ELABORAZIONE DATI.
- 9 (2 ORE LABORATORIO): CONFIGURAZIONE DI UN CIRCUITO DI CONDIZIONAMENTO DEI SEGNALI (TRASLAZIONE, AMPLIFICAZIONE/ATTENUAZIONE, FILTRAGGIO). CALIBRAZIONE DEL CIRCUITO DI MISURA.
- 10 (4 ORE LABORATORIO): INTERFACCIAMENTO DI SENSORI A DISPOSITIVI EMBEDDED: ACQUISIZIONE DEI SEGNALI DI TENSIONE PROVENIENTI DA SENSORI ANALOGICI E CONFRONTO CON LE MISURE EFFETTUATE CON OSCILLOSCOPIO E/O MULTIMETRO DIGITALE

UNITA’ DIDATTICA 5: ADC/DAC (6 ORE LEZIONE / 0 ESERC / 4 LABORATORIO)
- 11 (2 ORE LEZIONE) PROBLEMATICHE DI CAMPIONAMENTO E QUANTIZZAZIONE DI UN SEGNALE ANALOGICO; ERRORI INDOTTI DA CAMPIONAMENTO E QUANTIZZAZIONE (OFFSET, GAIN, NON LINEARITA’, MISSING CODE); ERRORI DI CONDIZIONAMENTO DEL SEGNALE E MISURE; CIRCUITI SAMPLE AND HOLD; ALIASING;
- 12 (2 ORE LEZIONE) ARCHITETTURE DI ADC / DAC ; APPLICAZIONI ALLE ARCHITETTURE UTILIZZATE NELLE SCHEDE DI PROTOTIPAZIONE STM32-F401RE; APPROSSIMAZIONI SUCCESSIVE: SAR ADC
- 13 (2 ORE LEZIONE) CONFIGURAZIONE DI ADC E APPLICAZIONI SU STM32-F401RE; SCELTA DELLA RISOLUZIONE E VINCOLI SUL PERIODO DI CAMPIONAMENTO; TEMPORIZZAZIONE DELLA CONVERSIONE VIA SOFTWARE O TRAMITE TRIGGER HARDWARE; CONVERSIONI SINGLE CHANNEL, MULTI-CHANNEL, CONTINUE
- 14 (2 ORE LABORATORIO) ESEMPIO DI FIRMWARE CON LETTURA DI UN SINGOLO SENSORE ANALOGICO UTILIZZANDO L’ADC STM32-F401RE TRAMITE POLLING E INTERRUZIONE
- 15 (2 ORE LABORATORIO) ESEMPIO DI FIRMWARE CON LETTURA DI SENSORI ANALOGICI MULTIPLI UTILIZZANDO L’ADC STM32-F401RE TRAMITE DMA; GESTIONE SENSORI ANALOGICI: SENSORE DI TEMPERATURA E ACQUISIZIONE TRAMITE STM32-F401RE

UNITÀ DIDATTICA 6: MOTORI
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 4/0/6)
- 16 (2 ORE LEZIONE): MOTORE IN CORRENTE CONTINUA: PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO. MOTORI BRUSHED, MOTORI PASSO-PASSO; H-BRIDGE
- 17 (2 ORE LABORATORIO) CONTROLLO DI UN MOTORE BRUSHED CON TECNICA PWM SU STM32-F401RE USANDO UN TIMER HARDWARE
- 18 (2 ORE DI LABORATORIO): CONTROLLO MOTORE PASSO-PASSO SU STM32-F401RE
- 19 (2 ORE LEZIONE) ENCODER LINEARI E ROTATIVI; ENCODER INCREMENTALI E ASSOLUTI; APPLICAZIONE ALLA MISURA DELLA VELOCITA’ DI ROTAZIONE DI UN MOTORE
- 20 (2 ORE LABORATORIO) FIRMWARE PER LA LETTURA DELLA VELOCITA’ E DELLA DIREZIONE DI ROTAZIONE DI UN MOTORE BRUSHED TRAMITE MODALITA’ ENCODER DEI TIMER HARDWARE CON APPLICAZIONE ALLA SCHEDA STM32-F401RE

PROJECT WORK
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 0/0/6)
(6 ORE LABORATORIO) ESTENSIONE LABORATORIO SU MOTORI BRUSHED E ADC PER REALIZZARE UN SISTEMA CHE LEGGE DA UN POTENZIOMETRO TRAMITE ADC E VARIA LA VELOCITA’ DI UN MOTORE, CONTROLLATA DALLA LETTURA DELL’ENCODER ASSOCIATO AL MOTORE.

TOTALE ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO 22/2/24
Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO CONTEMPLA LEZIONI, ESERCITAZIONI IN AULA ED UNA SIGNIFICATIVA PARTE DI ESERCITAZIONI PRATICHE DI LABORATORIO. LE ESERCITAZIONI IN AULA 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.
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 IN UN COLLOQUIO ORALE, DELLA DURATA DI CIRCA 30 MINUTI, INCENTRATO ANCHE SUI RISULTATI DELLE ATTIVITÀ DI LABORATORIO SVOLTE IN AUTONOMIA DAGLI STUDENTI. IL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI È CERTIFICATO AL TERMINE DELL'ESAME CON UNA VALUTAZIONE IN TRENTESIMI.

IL VOTO MINIMO (18) VIENE CONSEGUITO MOSTRANDO UNA CONOSCENZA DEGLI ASPETTI DI BASE RELATIVI AI PRINCIPALI SENSORI ED ATTUATORI ED AI CIRCUITI DI CONDIZIONAMENTO DEL SEGNALE ELETTRICO PRESENTATI NEL CORSO.

IL VOTO MASSIMO (30) VIENE ATTRIBUITO ALLO STUDENTE CHE DIMOSTRI UNA CAPACITA' DI APPLICARE I CONCETTI SVILUPPATI NELL'AMBITO DEL CORSO A CONTESTI ANCHE PIU' AMPI DI QUELLI TRATTATI.

LA LODE VIENE ATTRIBUITA AL CANDIDATO CHE ABBIA DIMOSTRATO UNA SIGNIFICATIVA PADRONANZA DEI CONTENUTI METODOLOGICI ED APPLICATIVI, PRESENTANDO GLI ARGOMENTI CON NOTEVOLE PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO E CAPACITÀ DI ELABORAZIONE AUTONOMA ANCHE IN CONTESTI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI DAL DOCENTE.

Testi
FABBRICATORE, ELETTROTECNICA E APPLICAZIONI, LIGUORI
KUSKO, FITZGERALD, KINGSLEY, MACCHINE ELETTRICHE, FRANCO ANGELI
J.FRADEN, HANDBOOK OF MODERN SENSORS, SPRINGER

MATERIALE DIDATTICO INTEGRATIVO SARÀ DISPONIBILE NELLA SEZIONE DEDICATA DELL'INSEGNAMENTO ALL'INTERNO DELLA PIATTAFORMA E-LEARNING DI ATENEO (HTTP://ELEARNING.UNISA.IT) ACCESSIBILE AGLI STUDENTI DEL CORSO TRAMITE LE CREDENZIALI UNICHE DI ATENEO.
Altre Informazioni
L'INSEGNAMENTO È EROGATO IN ITALIANO.

  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2024-11-18]