ABILITA’ CONOSCENZE / ARGOMENTI
U. D. 2) Sistemi retroazionati: studio dinamico
2.1) Generalità, elementi caratteristici del transitorio della risposta di un sistema ad un segnale a gradino: tempo di salita,
sovraelongazione) tempo di assestamento (Tr, S, Ta, ecc.), relazione tra i parametri caratteristici del transitorio e i valori di e n dell’equazione caratteristica in un sistema del secondo ordine, risposta in frequenza di un sistema retroazionato del secondo ordine; relazione tra la risposta in frequenza e i parametri caratteristici del transitorio;
U.D. 3) La stabilità nei sistemi retroazionati 3.1) Stabilità dei sistemi di controllo: generalità, definizione di stabilità, relazione tra stabilità e poli della funzione di trasferimento G(s), stabilità dei sistemi a retroazione con studio di G(s)H(s), esempi di studi della stabilità per sistemi semplici con costanti di tempo positive, criterio di Bode, margine di fase e margine di guadagno, studio della stabilità con il criterio di Bode per sistemi semplici.
3.2) Il controllore PID: Definizione, funzione di trasferimento di un PID, di un P, di un PD, di un PI, significato dei termini proporzionale, integrale e derivativo, realizzazione di un PID con
operazionali.
Laboratorio: Uso del Programma "CC" per il tracciamento dei diagrammi di Bode, calcolo della risposta al transitorio, calcolo dei poli e delle costanti di tempo, antitrasformazione di Laplace, analisi della stabilità, calcolo degli sfasamenti e del margine di stabilità.
Argomento n° 3 Titolo: SISTEMI DI CONTROLLO
RETROAZIONATI Tempo (ore) 16
OBIETTIVI RAGGIUNTI CONTENUTI
assestamento.
I sistemi retroazionati: dinamica
Determinare il transitorio della risposta al gradino di un sistema del secondo ordine in funzione dei parametri caratteristici del sistema.
I sistemi retroazionati: stabilità
Determinare attraverso il criterio di Bode la stabilità di un sistema retroazionato;
Calcolare la frequenza di
attraversamento, il margine di fase e d i guadagno per valutare il grado di stabilità
Controllori PID e stabilizzazione dei sistemi retroazionati:
Valutare gli effetti sulle caratteristiche statiche, dinamiche e di stabilità in un sistema al variare del tipo di controllore applicato;
Utilizzare gli strumenti di calcolo automatico (Programma CC) per valutare
rapidamente e con precisione gli effetti dei diversi tipi di regolazione al fine anche di determinare in modo empirico i parametri del controllore.
T.P.S.E.E.
(prof M ichele Visentin, prof. Quart ilio Ca liendo)
La classe, nel corso del quinto anno, ha dimostrato maggior interesse nell'attività di laboratorio rispetto alle lezioni teoriche. Per una parte degli allievi la frequenza alle lezioni non è stata sempre assidua e costante. Solo alcuni allievi hanno raggiunto un buon grado di conoscenze mentre per altri permangono lacune, in alcuni casi anche gravi.
Livello delle competenze
In generale il livello medio acquisito è sufficiente, per alcuni allievi buono/ottimo.
Metodologie didattiche Metodologie didattiche
utilizzate Note e/o osservazioni
Lezione frontale/partecipativa Usata per la parte teorica della Materia Lavoro a gruppi/ apprendimento
cooperativo Programmazione PLC/Sviluppo firmware su ESP8266 e PIC.
Inte rventi di recupero/potenziamento attivati Inte rventi curricolari ed
extra_curricolari Note e/o osservazioni
Recupero in itinere Ha coinvolto un numero esiguo di allievi Recupero mediante studio
individuale Solo per alcuni allievi
Strume nti didattici utilizzati
Materiali didattici Descrizione
Lavagna Per le lezioni teoriche
Lavagna luminosa Per alcune lezioni Libro di testo adottato Non adottato
Proiettore dal P.C. Usato in laboratorio per illustrare i datasheet dei componenti.
P.C. e software Software specifico per la progettazione, il disegno e le relazioni Dispense e materiale a
disposizione del docente Manuali tecnici
Piattaforma Moodle/Infoschool Per alcuni progetti
Tipologia delle prove di verifica utilizzate e criteri di valutazione Tipologia di prova Descrizione
Interrogazione orale Alla fine dell’AS, per prepare gli allievi all’esame Prova scritta Verifiche su argomenti teorici e di programmazione Prove semi-strutturate Verifiche scritte nel corso dell’AS
Relazioni di laboratorio In base al progetto
Progetti Interfacciamento sensori con microprocessore (ESP8266 e PIC) Si allega griglia di valutazione per la disciplina Griglia di valutazione del PTOF
Argomenti svolti (in maniera dettagliata) Parte teorica (primo e secondo quadrimestre)
Componenti elettronici di potenza: MOSFET, Transistor.
Funzionamento del MOSFET e del Transistor come interruttori.
Funzionamento in zona resistiva del MOSFET di potenza, perdite di conduzione.
Calcolo perdite di commutazione nei circuiti switching
Esempi di alimentatori switching, calcolo del rendimento e delle perdite, calcolo del ripple e dei componenti.
Amplificatori di potenza in classe A, calcolo della potenza di uscita massima, rendimento Amplificatori in classe A con e senza trasformatore di uscita
Amplificatori in classe B e AB, calcolo della potenza di uscita massima, rendimento, potenza dissipata
Esempio di amplificatori in classe B con trasformatore, a simmetria complementare, con condensatore in uscita
Distorsione di incrocio negli amplificatori in classe B, metodi per la riduzione, corrente di BIAS.
Circuiti di protezione per gli amplificatori in classe B, limitazione di corrente, protezione termica.
Motori elettrici: caratteristiche meccaniche ed elettriche.
Motori in CC, motori PASSO-PASSO, caratteristiche, utilizzo.
Azionamenti per motori elettrici, controllo di corrente, controllo a micropassi.
Compatibilità elettromagnetica: emissioni e immunità
SCR e TRIAC: caratteristiche generali, applicazioni e circuiti relativi, controllo a parzializzazione di fase e a treno di impulsi, dimmer.
Normative sulla sicurezza e sul lavoro: cenni
Attività di laboratorio
Primo quadrimestre: Impianti Elettrici Industriali, introduzione alle reti e PLC Simboli per Impianti Elettrici Industriali
Circuiti di base: circuiti di comando e di potenza, autoritenuta, generazione di ritardi, circuiti sequenziali con logica a contatti,
Esempio di controlli elettropneumatici e simualazione PC con software dedicato.
Reti: modello ISO/OSI semplificato, classi di indirizzi IP, introduzione al protocollo TCP/IP
PLC (Siemens S7-1200): impiego in ambito industriale, ambiente di sviluppo Siemens (TIA), interfacciamento del PLC con porta Ethernet, I/O digitali.
Programmazione in linguaggio KOP: contro llo input/output, timer, contatori, controllo motore in DC, esercizi sulla macchina. Il linguaggio SFC per i grafcet: struttura base di un grafcet e simulazione con software dedicato, passaggio da grafcet a KOP.
Secondo Quadrimestre: programmazione firmware su ESP8266 e PIC
Scheda ESP8266: caratteristiche principali, utilizzo del sistema di sviluppo (piattaforma ARDUINO). Per questa scheda sono state sviluppate varie applicazioni:
• Gestione I/O (pulsanti)
• Lettura input con antirimbalzo (debounce).
• Lettura input analogico.
• Controllo di un motore in cc.
• Protocollo I2C per la gestione di un display.
• Gestione servizio IFTT.
• Server WEB per la gestione ON/OFF di due dispositivi.
• Gestione di un telecomando IR con protocollo NEC per controllare un motore in cc.
• Gestione del sensore di temperatura e umidità DHT11 in locale.
• Gestione del sensore di temperatura e umidità DHT11 in web.
Nel mese di maggio gli allievi hanno sviluppato, a gruppi di due, un progetto consistente nell'interfacciamento del sensore DHT11 con la scheda EXPLORER 8 (PIC16F877) e la visualizzazione di temperatura e umidità sul display LCD (presente sulla scheda). Per la scrittura del firmware, i test e la programmazione si è utilizzato l'ambiente di sviluppo MPLABX Microchip.
Nota Bene: in corsivo i contenuti da trattare dopo il 15 maggio.
Lingua Inglese
(prof.ssa Anna Latino)
La classe è formata da 17 alunni. Sono un gruppo di studenti abbastanza tranquillo e la maggior parte di loro sembra seguire la lezione mostrando interesse per gli argomenti proposti; alcuni di loro intervengono anche per aggiungere informazioni personali in riferimento all’argomento svolto.
Inoltre dato che in classe è installata la lavagna multimediale, al termine degli argomenti svolti sul libro di testo, la visione di vari video, sono stati oggetto di approfondimento della lingua straniera specifica, integrando così all’oggetto di studio anche un apporto didattico positivo; questo infatti ha portato più volte gli studenti a proporre la visione di vario materiale di studio, frutto di una ricerca personale. È logico non generalizzare questo interesse perché mentre un buon 50% degli studenti è stato abbastanza propositivo e partecipativo, l’altro 50% è rimasto spettatore passivo. Indice e complice di tale netta differenza si ritrova anche nella capacità di dimostrare scioltezza e sicurezza nell’uso della lingua straniera che necessita sicuramente di molto esercizio domestico. La frequenza è stata complessivamente normale per la maggior parte degli studenti.
Livello delle competenze
COMPETENZE/ABILITA’ Livello raggiunti
Individuare e utilizzare gli strumenti di comunicazione e di team working più appropriati per intervenire nei contesti organizzativi e professionali di riferimento
+ CHE SUFFICIENTE
Redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di
gruppo relative a situazioni professionali + CHE SUFFICIENTE
Utilizzare gli strumenti culturali e metodologici per porsi con
atteggiamento razionale, critico e responsabile di fronte alla realtà, ai suoi fenomeni, ai suoi problemi, anche ai fini dell’apprendimento permanente
La metodologia usata si è basata innanzitutto sull’approccio comunicativo per cercare di raggiungere un certo sviluppo delle quattro abilità linguistiche: leggere, scrivere, parlare, comprendere.
Si è cercato di usare il più possibile la lingua straniera in classe.
Lavoro a gruppi/ apprendimento cooperativo
Problem solving
E- learning e Formazione a Distanza
Esercitazioni individuali
……….
Inte rventi di recupero/potenziame nto attivati Inte rventi curricolari ed extra
curricolari
Note e/o osservazioni Recupero in itinere
Recupero mediante studio individuale
Essendo che le criticità riscontrate sono solo dovute a una mancanza di studio domestico e non di tipo morfo-sintattico, si è scelto lo studio individuale per il recupero degli argomenti oggetto di studio.
Suddivisione della c lasse in gruppi di live llo
Sportello po meridiano Corsi d i recupero po meridiani
…………..
Strume nti didattici utilizzati
Materiali didattici Descrizione Lavagna
Lavagna luminosa La lavagna luminosa è stato uno dei supporti didattici per l’approfondimento della lingua straniera in oggetto tramite video, ricerche e curiosità on line.
Libro di testo adottato ENGLISH FOR NEW TECHNOLOGY, Electricity, Electronics, IT & Telecoms with active book; KIARAN O’MALLEY, PEARSON/LONGMAN
Proiettore dal P.C.
P.C. e software Dispense e materiale a disposizione del docente
Materiale fotocopiato alla fine di ogni argomento svolto è stato distribuito per incentivare e facilitare lo studio domestico degli studenti.
Manuali tecnici
Piattaforma Moodle/Infoschool
Tipologia delle prove di ve rifica utilizzate e crite ri di valutazione
Ti pologia di pr ova Descrizione
Interrogazione orale Alla fine di ogni unità svolta gli studenti hanno affrontato una interrogazione orale
Prova scritta Nel primo quadrimestre le prove scritte sono state somministrate sotto forma di domande aperte.
Prove strutturate Nel secondo quadrimestre le prove scritte sono state somministrate sotto forma di reading comprehension e descrizioni di immagini relative agli argomenti di studio.
Prove semi-strutturate Relazioni di laboratorio Progetti
Si a llega grig lia di valutazione per la disciplina Griglia di valutazione del PTOF
Argomenti svolti (in maniera dettagliata)
1. ELECTRIC EN ERGY
1.1 ATOMS AND EL ECTRONS P.8/9
1.2 CONDUCTORS AND INS ULATORS P.10 1.3 THE B ATTERY P.11
1.4 HIS TORY OF ELECTRICITY P.12
1.5 HOW THE BATTERY WAS INVENTED P.13 1.6 TYPES OF B ATTERY P.14
1.7 FUTUR E TECHNOLOGY: THE FUEL CELL P.16 1.8 FUTUR E TECHNOLOGY: S UPERCONDUCTORS P.17
1.9 THE EL ECTRIC CAR THAT US ES ITS BODY AS A RECHARGEAB LE B ATTERY P.18
2. ELECTRIC CIRCUITS
2.1. A S IMPLE CIRCUIT P.20/21 2.2. TYPES OF CIRCUITS P.22
2.3. CURRENT, VOLTAGE AND RES ISTANCE P.23 2.4. TOOLS (lettura) P.24
2.5. MEAS URING TOOLS P.26
2.6. HOW EDISON AND EL ECTRICITY CHANGED THE WORLD ( lettura) P.28 2.7. LIGHT B ULBS P.29
2.8. SAVE ENERGY IN THE HOME (lettur a) P.30 2.9. TURNING OFF S TANDB Y POWER P.31
3. ELECTROMAGNETIS M AND MOTORS 3.1. EL ECTRICITY AND MAGNETIS M P.32/33
3.2. SIMPLE APLICATIONS OF EL ECTROMAGNETIS M P.34 3.3. THE EL ECTRIC MOTOR P.35
3.4. TYPES OF EL ECTRIC MOTOR P.36/37 3.5. EL ECTRIC CARS P.39
3.6. EL ECTRIC CARS: ADVANTAGES AND DISADVANTAGES P.40/41 3.7. THE J AGUAR C-X75 S UPERCAR (lettur a) P.42
4. GENERATING EL ECTRICITY
4.1 MET HODS OF GENERATING EL ECTRICITY P.44/45 4.2 THE GENERATOR (lettur a) P.46
4.3 FOSSIL FUEL POWER S TATION P.47 4.4 NUCLEAR REACTOR P.48/49
4.5 RENEWAB LE ENER GY 1 : WATER AND WIND P.50/51 4.6 RENEWAB LE ENER GY 2 : S UN AND EARTH P.52/53 4.6 OUR ENERGY FUT URE (lettur a) P.54/55
5. DIS TRIB UTING ELECTRICITY 5.1 THE DIS TRIB UTION GRID P.56/57 5.11 EL ECTRICITY AND TRANSPORT (lettur a) P.68 5.12 MAGLEV: THE TRANSPORT OF THE FUT URE? P.69 5.13 INNOVATIVE ENERGY GENERATION (lettur a) P.70/71
6. ELECTRONIC COMPONENTS
6.1 APPLICATION OF ELECTRONICS P.72/73 6.2 SEMICONDUCTORS P.74
6.3 THE TRANS ISTOR P.75
6.4 BASIC EL ECTRONIC COMPONENTS P.76 6.5 WORKING WITH TRANS ISTORS P.78/79
6.6 WILLIAM S HOCKLEY, THE FATHER OF THE TRANS ISTOR P.81 6.7 SOLDER COMPONENTS IN A CIRCUIT (lettura) P.83
7. ELECTRONIC S YS TEMS
7.1 CONVENTIONAL AND INTEGRATED CIRCUITS P.84/85 7.2 HOW AN EL ECTRONIC S YSTEM WORKS P.86
7.3 ANALOGUE AND DIGITAL P.87 7.4 DIGITAL RECORDING P.88
7.5 US E A DVD RECORDER (lettura) P.89 7.6 AMPLIFIERS P.90
7.7 OSCILLATORS P.91
7.8 READ A DATA S HEET (lettur a) P.92/93
7.9 DATA S HEET: OPERATIONAL AMPLIFIER (lettur a) P.94
8. MICROPROCESSORS
8.1 WHAT IS A MICROPROCESSOR? (lettura)P.96 8.2 THE MICROPROCESSOR (lettur a) P.98
8.3 HOW MICROCHIPS ARE MADE (lettur a) P.104