Il corso si propone di fornire allo studente le basi culturali necessarie alla comprensione degli apparati elettronici utilizzati nell’ambito dell’ingegneria meccanica. In particolare verranno acquisite conoscenze sull’utilizzo di componenti e sistemi elettronici per interfacciamento, amplificazione e processamento di segnali provenienti da sensori utilizzati in campo meccanico. Inoltre verranno fornite nozioni sull’utilizzo dei microcontrollori per il pilotaggio ed il controllo di servomeccanismi ed organi elettromeccanici.
scheda docente materiale didattico
1.2 I sistemi lineari ed il loro studio nel dominio del tempo.
1.3 La trasformata di Laplace e studio di un sistema nel dominio della variabile ‘s’.
1.4 Analisi di circuiti lineari.
1.5 Rappresentazione delle funzioni nel dominio della frequenza, diagrammi di Bode e studio di applicazioni.
2.1 Richiami sui semiconduttori e sulle caratteristiche della giunzione PN.
2.2 Diodi utilizzati nei circuiti di segnale e nei circuiti di potenza. Diodi Zener e diodi Schottky. Gli impieghi circuitali dei diodi.
2.3 Transistor bipolare a giunzione (BJT) e transistor ad effetto di campo (JFET e MOSFET) per circuiti di elaborazione di segnale e per la conversione elettronica di potenza. Gli IGBT: caratteristiche e applicazioni.
2.4 Convertitori elettronici di potenza: raddrizzatori a diodi a ponte monofase e trifase; convertitori DC-DC di tipo Buck, Boost, Buck-Boost e Full Bridge; concetti di base sui convertitori DC-AC: regolazione di una tensione alternata con tecnica PWM; configurazioni circuitali monofase e trifase dei convertitori DC-AC e relativo funzionamento sui 4 quadranti; cenni sulla regolazione di corrente con banda di isteresi.
3.1 Introduzione ai circuiti digitali. Cenni sull’algebra booleana. Circuiti combinatori e contatori digitali. Circuiti sequenziali.
3.2 Introduzione ai microcontrollori e ai Digital Signal Processor. PLC industriali: caratteristiche di funzionamento, programmazione e applicazioni. Memorie a semiconduttore. Conversione analogico-digitale
3.3 Effetto Hall. Sensori di corrente e di tensione. Sensori di posizione e di velocità angolare. Sensori di temperatura tipo PT100, PT1000 ed NTC. Convertitori tensione-frequenza e convertitori frequenza-tensione. Sensori per attuatori lineari.
3.4 Amplificatori operazionali. Conversione digitale-analogico. Filtri analogici.
3.5 Bus e protocolli di comunicazione in ambito industriale: RS-485, DeviceNet, Ethercat, etc. Time-Sensitive-Network (TSN) per applicazioni deterministiche.
3.6 Bus e protocolli in ambito automotive: CAN, LIN.
3.7 Bus di campo in ambito domotica.
D. Johns, K. Martin, Analog Integrated Circuit Design, Wiley
Digital Integrated Circuits, by Jan M. Rabaey, Anantha Chandrakasan, and Borivoje Nikolic, Prentice Hall
Circuiti elettrici, Charles K. Alexander, Matthew N. O. Sadiku, Giambattista Gruosso, Giancarlo Storti Gajani
Programma
1.1 Concetti di base sui segnali elettrici e sui dispositivi.1.2 I sistemi lineari ed il loro studio nel dominio del tempo.
1.3 La trasformata di Laplace e studio di un sistema nel dominio della variabile ‘s’.
1.4 Analisi di circuiti lineari.
1.5 Rappresentazione delle funzioni nel dominio della frequenza, diagrammi di Bode e studio di applicazioni.
2.1 Richiami sui semiconduttori e sulle caratteristiche della giunzione PN.
2.2 Diodi utilizzati nei circuiti di segnale e nei circuiti di potenza. Diodi Zener e diodi Schottky. Gli impieghi circuitali dei diodi.
2.3 Transistor bipolare a giunzione (BJT) e transistor ad effetto di campo (JFET e MOSFET) per circuiti di elaborazione di segnale e per la conversione elettronica di potenza. Gli IGBT: caratteristiche e applicazioni.
2.4 Convertitori elettronici di potenza: raddrizzatori a diodi a ponte monofase e trifase; convertitori DC-DC di tipo Buck, Boost, Buck-Boost e Full Bridge; concetti di base sui convertitori DC-AC: regolazione di una tensione alternata con tecnica PWM; configurazioni circuitali monofase e trifase dei convertitori DC-AC e relativo funzionamento sui 4 quadranti; cenni sulla regolazione di corrente con banda di isteresi.
3.1 Introduzione ai circuiti digitali. Cenni sull’algebra booleana. Circuiti combinatori e contatori digitali. Circuiti sequenziali.
3.2 Introduzione ai microcontrollori e ai Digital Signal Processor. PLC industriali: caratteristiche di funzionamento, programmazione e applicazioni. Memorie a semiconduttore. Conversione analogico-digitale
3.3 Effetto Hall. Sensori di corrente e di tensione. Sensori di posizione e di velocità angolare. Sensori di temperatura tipo PT100, PT1000 ed NTC. Convertitori tensione-frequenza e convertitori frequenza-tensione. Sensori per attuatori lineari.
3.4 Amplificatori operazionali. Conversione digitale-analogico. Filtri analogici.
3.5 Bus e protocolli di comunicazione in ambito industriale: RS-485, DeviceNet, Ethercat, etc. Time-Sensitive-Network (TSN) per applicazioni deterministiche.
3.6 Bus e protocolli in ambito automotive: CAN, LIN.
3.7 Bus di campo in ambito domotica.
Testi Adottati
Oltre alle dispense a cura del docente, I testi di rifierimenti adottati sarannoD. Johns, K. Martin, Analog Integrated Circuit Design, Wiley
Digital Integrated Circuits, by Jan M. Rabaey, Anantha Chandrakasan, and Borivoje Nikolic, Prentice Hall
Circuiti elettrici, Charles K. Alexander, Matthew N. O. Sadiku, Giambattista Gruosso, Giancarlo Storti Gajani
Modalità Erogazione
Lezioni frontali. Saranno di ausilio esercitazioni e simulazioni dei circuiti che verranno illustrati durante il corso.Modalità Valutazione
La verifica dell'apprendimento avviene tramite colloquio. Allo studente verranno posti due quesiti inerenti agli argomenti trattati durante il corso