Corso Elettrotecnica ed elettronica 1 - Majorana

I.T.I.S. ETTORE MAJORANA
Via S. Allende , 42
16138 GENOVA
Anno scolastico 2015/2016.
Classe 3^A- Corso Elettrotecnica ed elettronica
Articolazione di ELETTRONICA.
Insegnanti: Prof. Patrizia Pedemonte
Prof. Milo Rosi.
PROGRAMMA FINALE
Materia: T.P.S.E.E.
FINALITA' DEL CORSO.
- Far acquisire agli alunni:
1)capacità generali di sintesi e di organizzazione
attraverso un'attività progettuale rivolta ad uno specifico ambito
tecnologico;
2)un'impostazione didattica che può procedere per semplici progetti;
3)capacità di sistematizzazione delle conoscenze tecnologiche
caratteristiche dell'indirizzo;
4)capacità specifiche di rivisitazione e riorganizzazione di contenuti
appresi in altre discipline, necessari per produrre in modo completo
un progetto specifico.
OBIETTIVI FINALI DI APPRENDIMENTO.
L'alunno deve essere in grado di sapere:
1)usare gli strumenti di Laboratorio;
2)inquadrare un problema, leggendo la documentazione opportuna;
3)scegliere una possibile soluzione e quindi i componenti e gli
strumenti operativi occorrenti;
4)stendere dei preventivi di massima;
5)studiare il progetto nelle sue parti;
6)realizzarlo nella sua completezza e collaudarlo;
7)produrre la documentazione d'uso.
PROGRAMMA
-Norme di sicurezza in laboratorio di Elettronica.
-Grandezze elettriche – unita’ di misura e multipli/sottomultipli-Segnali elettrici ed"informazione" : forme sinusoidali, triangolari e
onde quadre. Segnali unidirezionali e bidirezionali.
Frequenza, periodo pulsazione, valore picco/picco, valore efficace, valor
medio, Duty-cycle.
Grafici di grandezze alternate .
-Tecnologia dei materiali elettrici: conduttori, semiconduttori ed isolanti.
Caratteristiche tecnologiche di funzionamento.
Proprietà elettriche.
-Componenti elettrici passivi:
Resistori:
Condensatori:
tecnologie di costruzione/codice colori
proprieta’ (dipendenza dalla temperatura, etc.)
classificazioni – formule fondamentali.
esercitazioni per determinare il valore delle resistenze.
struttura e parametri di funzionamento.
classificazione e tipologie - codici di identificazione.
formule fondamentali.
-Filtri passivi RC
Circuiti passa-basso, passa-alto e passa-banda – Grafici di funzionamento. Frequenza di taglio.
-Elettronica DigitaleAlgebra di Boole e Teorema di De Morgan per la risoluzione di circuiti digitali (applicazioni circuitali).
Karnaught.
- FAMIGLIE LOGICHE
CARATTERISTICHE TECNOLOGICHE DI FUNZIONAMENTO
PRINCIPALI FAMIGLIE LOGICHE : TTL E CMOS.
SCALE DI INTEGRAZIONE
PARAMETRI DI INTERFACCIAMENTO
EVOLUZIONE DEI CIRCUITI INTEGRATI
CONFRONTO TRA I RISPETTIVI PARAMETRI ELETTRICI
TABELLE DI FUNZIONAMENTO CORRENTE E TENSIONE
FAN OUT
NOISE-MARGIN
RESISTENZE DI PULL-UP E BUFFER AMPLIFICATORI
APPLICAZIONE DEI TEOREMI DELL'ELETTRONICA E SEMPLIFICAZIONI DI FUNZIONI
LOGICHE CON ALGEBRA DI BOOLE E DE MORGAN. (MICRONIZZAZIONE). KARNAUGHT.
-
INTERFACCIAMENTO E PILOTAGGIO DI UN LED CON PORTE LOGICHE (A MONTE E A VALLE).
-
*******LABORATORIO*******
-Prove di funzionamento della strumentazione di laboratorio:
"alimentatori, tester, generatori di funzione e oscilloscopio".
-Misure di segnali elettrici: lettura su schermo di Vmax, Vpp , periodo e calcolo della
frequenza di grandezze alternate sinusoidali,quadre e triangolari.
Misure di resistenze con codice colori e tester.
-Nozioni su come si montano i componenti elettrici in un circuito.
Circuiti elettrici costruiti su bread-board.
-Misure di resistenze con il “codice colori”
-Verifica della"legge di Ohm" con un circuito a resistenze e generatore ;
uso di voltmetro e amperometro
Resistenze serie e parallelo – Applicazione leggi di Ohm e principi di Kirchoff.
 Uso del pacchetto operativo Orcad- Pspice per disegno tecnico e simulazione al PC
del funzionamento del circuito;
 Confronto tra parte pratica e teorica del valore delle correnti e delle tensioni in gioco.
 Grafici relativi.
- Curva di carica del condensatore.
-Filtri RC passa-alto, passa-basso e passa-banda. Circuiti su breadboard e misure con oscilloscopio.
Simulazione su Pc con P-spice e grafici relativi.
-Misure su porte logiche e tabelle di verita’.
-Circuiti Combinatori con porte TTL: tabella di verita', realizzazione circuito su breadboard e
visualizzazione stato logico con LED.
-Simulazione ORCAD di contatore modulo 16 asincrono, con 4 Flip/Flop JK (tipo T).
Diagrammi temporali.
-Teoria e progettazione del generatore di clock con NE555: tempi di funzionamento. Multivibratore.
-Circuito contasecondi con decoder e display 7 segmenti: montaggio e collaudo su breadboard.
Compilazione di Relazioni Tecniche su quanto svolto in Laboratorio.
Progetti.
Alcuni alunni hanno partecipato al progetto RAEE, con una presentazione in Power Point sulle ricerche
svolte su smaltimento rifiuti elettrici/ elettronici. Il Progetto e’ stato svolto anche attraverso il lavoro di
laboratorio su dissaldature di componenti in apparecchiature inutilizzabili, ma pericolose e inquinanti
se abbandonate nell’ambiente.
In Laboratorio sono stati utilizzati:
- Manuali di data-sheet.
- I seguenti pacchetti operativi:
1) Orcad P-Spice per Windows per il disegno circuitale e la simulazione;
2) Window'2003 e Microsoft office'2003 per schemi e compilazione di relazioni.
3) LOGISIM per la simulazione di circuiti digitali al PC.
LIBRO DI TESTO: F.M. FERRI - CORSO DI TECNOLOGIE E PROGETTAZIONE DI SISTEMI ELETTRICI ED
ELETTRONICI (ARTICOLAZIONE ELETTRONICA) – HOEPLI- VOLUME 1.
CRITERIO
di
Sufficienza
l’allievo avrà raggiunto
la sufficienza quando
avrà acquisito le
seguenti competenze:
Genova, 8 Giugno 2016.
COMPETENZE MINIME PER IL PASSAGGIO ALLA CLASSE
SUCCESSIVA
1) Conoscere la tecnologia di base di costruzione dei principali dispositivi
Elettronici.
2) Saper progettare semplici circuiti a componenti discreti
3) Sapere leggere data-sheet e utilizzare la piedinatura di circuiti integrati a media
scala di integrazione per i collegamenti.
4) Saper organizzare il lavoro di laboratorio in gruppo.
5) Conoscere le procedure tecnologiche fondamentali per realizzare
componenti/circuiti elettronici
6) Saper simulare il funzionamento di circuiti al PC con ORCAD
7) Sapere collaudare i circuiti progettati
8) Sapere stendere una relazione tecnica.
I.I.S.S. MAJORANA-GIORGI
Via S. Allende 42
16138 GENOVA
Anno scolastico 2015/2016
Classe 4 A
CORSO ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA
- Articolazione Elettronica Docenti : Prof.ssa PATRIZIA PEDEMONTE
Prof. MILO ROSI
PROGRAMMA FINALE: MATERIA T.P.S.E.E.
ARGOMENTI DEL PROGRAMMA
-MEMORIE : memorie di massa e memorie di lavoro.
Tecnologia e funzionamento RAM (SRAM e DRAM), ROM ed evoluzioni.
Capacita’ dei chip-Espansione di memoriaBanchi di memoria: capacita’ ed indirizzamenti.
- TECNOLOGIA DEI SEMICONDUTTORI
Legame covalente:struttura chimico-fisica.
Salto energetico, concentrazione, mobilita’ dei portatori di carica, etc.
Produzione del silicio puro per via chimica e fisica- Drogaggio P e N.
Formazione dei monocristalli. Metodi: CZ e a zona sospesa.
Confronto funzionale tra materiali semiconduttori, conduttori ed isolanti.
-IL DIODO : tecnologia di costruzione.
Curva caratteristica e funzionamento.
Circuito di polarizzazione.
- Raddrizzatore a semionda e a onda intera
- Il Ponte di diodi (Graetz).
- DIODO LED: Tecnologia e funzionamento. Circuito con Resistenze.
- ZENER:
Tecnologia e funzionamento.
Circuiti limitatori di tensione a una o due soglie.
Grafici funzionali IN e OUT.
- ALTRI DIODI: Schottky, PIN, Tunnel, Varistori.
APPLICAZIONE:
Calcoli di progettazione di un alimentatore stabilizzato:
schema a blocchi e funzionalita’ di ciascun blocco
Realizzazione pratica.
Rilevamento della tensione di ripple
-TRANSISTOR
Circuiti integrati monolitici: tecnologia planare e bipolare.
Transistor BJT NPN e PNP . Polarizzazione. Parametri tecnologici alfa e beta.
Configurazione ad emettitore comune.
MOSFET: tecnologia e funzionamento ad arricchimento e a svuotamento.
Canale N e P. Grafici di funzionamento.
Famiglia CMOS: Tecnologia e funzionamento.
-TRANSISTOR DI POTENZA: classi ed angoli di funzionamento. Rendimento di conversione.
Retta di carico e punto di lavoro.
Classe B Push- Pull , Simmetria Complementare.
Distorsione di Cross-over e Classe A/B.
Configurazione Darlington.
- DISSIPATORI e resistenze termiche: calcoli e grafici
Obiettivi:
- LABORATORIOInfondere negli alunni una conoscenza teorico-pratica
delle principali problematiche inerenti lo studio preliminare
e la realizzazione pratica con collaudo dei dispositivi realizzati.
Per la realizzazione dei circuiti (Lavoro a gruppi):
Schemi elettrici.
Studio dei circuiti, ricerca componenti, data-sheet .
Calcoli progettuali
Disegno circuitale con pacchetto operativo dedicato, al PC.
Simulazioni con grafici al PC
Montaggio dei componenti su breadboard
Collaudo e Relazione tecnica.
Circuiti realizzati nel corso del1’anno scolastico:
Circuiti con Memorie di lavoro:
funzionamento di una SRAM, indirizzamento. Prove di lettura dati.
Circuiti con diodi.
-Il diodo silicio
-Il diodo silicio come raddrizzatore: Ponte di Graetz
-Il diodo silicio come raddrizzatore: Ponte di Graetz + filtro condensatore.
-Il diodo Zener usato come stabilizzatore di tensione.
-Il diodo LED utilizzato in tutti i circuiti come rivelatore di stato logico.
.
- Alimentatore stabilizzato a uscita fissa 12V, 2A.
Schema a blocchi.
Raddrizzatore a doppia semionda.
Filtro capacitivo-blocco di stabilizzazione.
Regolatori di tensione integrati .
Grafici tensione e corrente correlati.
Montaggio componenti e collaudo.
Relazione Tecnica.
- Circuito condizionatore (rilevatore di zero) con A.O..
- Circuiti preamplificatore e finale per microfono : realizzazione su breadboard e collaudo.
- Carica-batteria +15V, 3-5A
Disegno circuitale con Orcad PSpice.
Sbrogliato- basetta- ricerca componenti- foratura e saldature.
Misure.
Per i seguenti circuiti:
1) l’alimentatore stabilizzato (+12V , -12V)
2) il circuito condizionatore (rilevatore di zero) con A.O..
3) il carica-batteria (15V),
e’ stata fatta la realizzazione al PC, con il pacchetto software dedicato Orcad- PSpice, dello sbrogliato, da cui
e’ stata ricavata la basetta mediante la fotoincisione. Quindi dopo la ricerca dei materiali, foratura e
saldature, sono state realizzate praticamente le basette (schede) dei due circuiti.
A seguire il Collaudo.
Progetti svolti
Alcuni alunni hanno partecipato al progetto RAEE, con una presentazione in Power Point alla
Premiazione del Progetto Originale. Il Progetto e’ stato svolto anche attraverso il lavoro di laboratorio
su dissaldature di componenti in apparecchiature inutilizzabili, ma pericolose e inquinanti se
abbandonate nell’ambiente ( smaltimento rifiuti elettrici/ elettronici).
UTILIZZAZIONE DEI PACCHETTI OPERATIVI:
- Windows 2003.
- CAD dedicato: Orcad Cis – Pspice
- Microsoft office 2007 {Winword - Excel }
- Programma LOGISIM per le simulazioni.
TESTO IN ADOZIONE: Corso di Tecnologie e progettazione di sistemi elettrici ed elettronici (per
articolazione Elettronica)- Autore: Fausto Maria FerriCasa Editrice Hoepli – VOLUME 2
CRITERIO
di
Sufficienza
l’allievo avrà raggiunto
la sufficienza quando
avrà acquisito le
seguenti competenze:
COMPETENZE MINIME PER IL PASSAGGIO ALLA CLASSE
SUCCESSIVA
1) Saper progettare semplici circuiti con i componenti elettronici studiati
2) Sapere leggere data-sheet e utilizzare la piedinatura di circuiti integrati a media
scala di integrazione per i collegamenti.
3) Conoscere le procedure tecnologiche fondamentali per realizzare
componenti/circuiti elettronici
4) Saper realizzare circuiti su breadboard./su scheda
5) Sapere collaudare i circuiti progettati
6) Sapere stendere una relazione tecnica.
FIRMA DOCENTI
Genova, 8 Giugno 2016
FIRMA ALUNNI
I.T.I.S. MAJORANA-GIORGI
Via S. Allende 42
16138 GENOVA
Anno scolastico 2015/2016
CORSO ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA
Classe 5 A - Articolazione Elettronica
Docenti : Prof.ssa PATRIZIA PEDEMONTE
Prof. PRIMO BARTOLI
Programma di :
Tecnologie e progettazione di sistemi elettrici ed elettronici.
ELEMENTI DI SICUREZZA ELETTRICA
-Cenni.
QUALITA’ ED AFFIDABILITA' dei dispositivi a semiconduttore e degli apparati elettronici
- Verifica della qualità.
- Definizione di “Affidabilità”
- Affidabilità e statistica.

Effetti dei fattori di influenza.
- Burn-in, probabilita’ di guasto, manutenzione, qualita’ del prodotto, controllo di qualita’.
SISTEMA DI ACQUISIZIONE, ELABORAZIONE E DISTRIBUZIONE DATI
- Schema a blocchi e discussione sul funzionamento e sulla relativa correlazione tra di essi.
- Esempi applicativi.
TRASDUTTORI
 Classificazione e caratteristiche principali di funzionamento
 Trasduttori analogici - digitali
 Sensori e trasduttori di pressione, energia radiante: fotodiodi e fototransistor, rivelatori fotoemittenti
-
Trasduttori di temperatura: termoresistenze, termistori, ponti di resistenze, termocoppie, AD590;
-
Trasduttori di posizione e di velocità (potenziometri ed encoder).
1) Circuiti di condizionamento a componenti passivi (ponte di Wheastone);
2) Circuiti di condizionamento con A.O. (uA 741)
- Esempi ed esercizi risolutivi.
COMPONENTI DI POTENZA A SEMICONDUTTORE.
 Tipologie.
 Classificazione e tecnologie- parametri di funzionamento.
 Diodi e BJT di potenza .
TIRISTORI
 GENERALITA`:
DIODO A QUATTRO STRATI : TECNOLOGIA DI COSTRUZIONE E SUA EVOLUZIONE .
Funzionamento e tecnologia dei seguenti dispositivi:
 SCR
 DIAC
 TRIAC
 UJT
 GTO.
- Angolo di innesco - Studio di circuiti di innesco - Controllo di fase e pacchetti d’onda .
- Circuiti applicativi e grafici di funzionamento.
- Risoluzioni circuitali.
ESERCITAZIONI DI LABORATORIO :
Circuiti:
Progettazione, realizzazione di circuiti su breadboard . Collaudo e stesura relazione tecnica al PC:
Progetto amplificatore multi stadi.
Studi di schemi di progettazione di circuiti di controllo e condizionamento di temperatura con
sensore AD590
- con A.O. applicando sensore AD590.
Realizzazione di un oscillatore ad UJT a Resistenza variabile su breadbord e misure relative.
Fasi del progetto:
Schema a blocchi.
Lavoro di progettazione e realizzazione dei blocchi a gruppi e/o singolo.
Uso di Internet per contatti, ricerche ed approfondimenti in ambito tecnico/pratico.
UTILIZZAZIONE DEI SEGUENTI PACCHETTI OPERATIVI:
- Windows (tutte le edizioni).
- Orcad-Capture per Windows .
- Microsoft office 2007 {Winword - Excel – Power-point}
- Labview.

Internet
PROGETTI SVILUPPATI DURANTE LE ORE DI LEZIONE:
1) SPACE CHALLENGES: molte delle ore di Laboratorio e’ stata dedicata all’uso del linguaggio Labview, per
le simulazioni circuitali e alla sua applicazione.
Pertanto il progetto SPACE CHALLENGES e’ stato iniziato in tecnologia Labview con la collaborazione della
N.I. e con la direzione del centro SPACE EDUCATION di Sofia (Bulgaria).
Tecnicamente l'obiettivo è la progettazione di un ROVER originale.
A tale scopo e’ stato progettato e realizzato un rilevatore di prossimita’ con un sensore foto-accoppiatore.
Inoltre e’ stato realizzato un sistema di controllo con Labview
Fasi del progetto:
Schema a blocchi.
Lavoro di progettazione e realizzazione dei blocchi a gruppi e/o singolo.
Uso di Internet per contatti, ricerche ed approfondimenti in ambito tecnico/pratico.
2) Corso legale sulla Sicurezza (4 ore) certificato da RANDSTAD ITALIA.
3) Progetto Network Scuola-Impresa di cui compartecipanti: Elis-Corporate School, TIM e Classe 5Aarticolazione Elettronica (Majorana-Giorgi).
Argomenti: Struttura aziendale, Organizzazione del lavoro, Apparati TIM, Fonia- Internet, Fibre ottiche,
Telefonia mobile (struttura, celle, stazioni ritrasmittenti).
Visita aziendale: centrale di commutazione TELECOM (zona Lagaccio per Genova-Ponente).
Testo in adozione:
-Corso di Tecnologie e progettazione di sistemi elettrici ed elettronici - volume 3.
Autore: Fausto Ferri - Casa Editrice Hoepli
Genova, 15 Maggio 2016
N.B. Argomenti del programma svolti dopo il 15maggio 2016.
.
-TRANSISTOR DI POTENZA: classi ed angoli di funzionamento. Rendimento di conversione.
Retta di carico e punto di lavoro.
Classe B Push- Pull , Simmetria Complementare.
Distorsione di Cross-over e Classe A/B.
Configurazione Darlington.
Dissipatori e resistenze termiche: calcoli e grafici
Laboratorio:
- Circuiti preamplificatore e finale per microfono : realizzazione su breadboard e collaudo.