Al termine del corso lo studente possiede una conoscenza approfondita dei principali aspetti ingegneristici e tecnologici connessi con la realizzazione, a livello industriale, di sistemi destinati all’acquisizione, all’elaborazione ed al controllo di grandezze fisiche ambientali quali temperatura, forza, accelerazione, ecc. A tale scopo la prima parte del corso è dedicata alla presentazione di diversi tipi di trasduttori in grado di convertire grandezze fisiche generiche in grandezze di tipo elettrico. Da queste è possibile passare ad una tensione che abbia determinate proprietà attraverso opportune reti di condizionamento. La grandezza fisica misurata può essere tenuta sotto controllo attraverso l’impiego di attuatori, che permettono di intervenire sul processo, ai quali viene dedicata la seconda parte del corso. Nella terza parte, infine, vengono illustrate le principali modalità di realizzazione della sezione di elaborazione che, a partire dalla grandezza fisica misurata dal trasduttore, stabilisce come controllare l’attuatore.
Prerequisiti
Per un’adeguata comprensione degli argomenti è richiesta la conoscenza dei principali argomenti trattati nei corsi di Elettronica.
Metodi didattici
La didattica si svolgerà tramite lezioni frontali. Durante il corso saranno organizzati incontri con ricercatori ed esperti del settore finalizzati all’approfondimento di particolari applicazioni di elettronica industriale.
Verifica Apprendimento
La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova scritta finale di 2 ore. La prova scritta consiste di 6 quesiti a risposta aperta che riguardano gli aspetti teorici del corso, ciascuno corrispondente a 5 punti. I risultati dello scritto vengono resi pubblici sullo sportello studente. Non sono previste prove intermedie.
Contenuti
Introduzione al corso - Sistema di controllo per processi industriali.
Trasduttori - Generalità sui trasduttori: classificazione, caratteristiche statiche e dinamiche. - Trasduttori di posizione lineare: a potenziometro, elettro-ottico, capacitivo a lamina, capacitivo cilindrico, a induttanza variabile, trasformatore differenziale. - Trasduttori di posizione angolare: a potenziometro. Encoder binario e a codice Gray, Encoder incrementale. - Trasduttore di velocità: trasduttore elettromagnetico. - Trasduttore di velocità angolare: dinamo tachimetrica, elettroottico, a carica e scarica capacitiva. - Trasduttore di accelerazione: a massa e molla, servoaccelerometro, accelerometro piezoelettrico. - Trasduttore di deformazione: Estensimetri: misura di forze, della coppia, della pressione. - Trasduttore di temperatura: termocoppie e termopile, termoresistenze, termistori, trasduttori integrati di temperatura - Rivelatori di radiazione. - MEMS e eircuiti di interfaccia per microsensori integrati
Reti di condizionamento - Amplificatori di tensione, di corrente e di carica. - Misure di R e G. - Circuiti a ponte. - Reti per sensori elettro-ottici. - Raddrizzatori sincroni e asincroni. - Trasmissione del segnale e collegamento con microcontrollore.
Attuatori - Introduzione agli azionamenti elettrici. Valvole elettroniche di potenza. - Diodi, tiristori: SCR, TRIAC. Interruttori controllati: BJT, GTO, IGBT. - Motore in Corrorrente Continua. Motore Passo Passo. Circuiti per il pilotaggio di motori passo-passo.Circuiti per il pilotaggio di motori passo-passo. Power MOSFET driving circuit, Motion control, Switching regulator.
Controllo - Introduzione ai sistemi di controllo. - ASICs, PLD, FPGA. - Struttura di un microcontrollore.
In caso di disposizioni dell’autorità competenti in materia di contenimento e gestione dell’emergenza epidemiologica, l'insegnamento potrebbe subire modifiche rispetto a quanto dichiarato nel syllabus per rendere il corso e gli esami in linea con quanto disposto.
