P1710 Elettronica applicata'

Nel documento Ingegneria meccanica (pagine 101-105)

Anno:periodo4:l Lezioni,esercitazioni,laboratori:4+3+ l(oresettimanali) Docente:MaurizioZamboni

Il corso intende fornire i principibasedell'elettronica con part icolareriferimento alle applicazioni dei dispositivi, dei componenti elettronici e deisistemi elettronici soprat-tutto in relazionealle loro applicazioniin ambiente industriale. '

REQUISITI. Sono propedeutichele nozionidelcorso diElettrotecnica.

PROGRAMMA

Richiami di elettrotecnica. Partitore,equivalente di Thévenine Norto n. Calcolo sim-bolico. Trasformata di Laplace.

Funzione di rete. Stabilità. Piano di Bode. Decibel. Diagrammi di Bodedelmoduloe della fasedi poli e zeri del primo ordine. Esempi di curva di risposta. Banda passante.

Definizione del doppio bipolo. Amplificatori ideali di tensione, corrente, transre si-stenza e transconduttanza. Cascata di doppi bipoli.

Risposta al transitorio di reti Re. Ti/t e tempo di salita. Uso dell'onda quadra per lo studio degli amplificatori.

Introduzione ai semiconduttori. La giunzionepn. Caratteristica deldiodo. Zona di breakdown. Diodo Zener.

Circuito del diodo per piccolo e grande segnale. Circuiti limitatori e form atori. Vo1t-metri di cresta. Raddrizzatori ad una e doppiasemi onda. Pontedi diodi. Regolatori con Zener.

Comportamento termico dei dispositivi. Transistore bipolare. Funzionamento in linearità,saturazione e interdizione. SOA.

Polarizzazione del transistore. Modello per piccolo segnale. Stadi CCeCE. Darl ing-tono Derive. Amplificatori per alternata e continua.

Stadio differenziale. Offset e derive. Voff,IbiaseIerr-Accenniai JFET eMOSFET.

Operazionale. Modello per modo comune e differenziale. Offset e derive. Amplifica-tori di tensione e corrente. Effetti della non idealità di Ad. Impeden zadi ingresso ed uscita.

Amplificatori di transresistenza e di tensione invertente. Sommatorì,integra tori e deri-vatori. Amplificatori di transconduttanza e di corrente. Reazionenegativa. Stabilità

nel dominio del tempo e della frequenza.

-Studio della stabilità in sistemi reazionati. Margine di fase e di guadagno. Calcolo del guadagno. Compensazione a polo dominante e a polo-zero. Considerazionesugli ope-razionali commerciali.

Comparatori di soglia senza e con isteresi. Generatori di forme d'onda. Astabile, gene-ratore di onda triangolare e sinusoidale.

104 Corsi di laurea.Torino

Regolatori di tensione regolabilie fissi. Regola tori atre terminali(78XX). Alimenta-tori switchingstep-up,step-downefly-back.

Sistemi di acquisizione dati. Teorema del campionamento. Quantizzazione.

Convertitori DAe. DAC a resistenze pesate. DAC a reteR-2R,potenziometrici, a capacità commutate. Analisidegli errori.

Convertitori ADe. Caratteristiche ed errori. ADC ad inseguimento, ad appr ossima-zionisuccessive,flash, a singola e doppia rampa.

Sample and hold. Caratteristicheed errori. Circuiti con due operazionali.

Segnali logici. Livelli di tensione e di correnti. Fan out,compatibilità. Tempo di pro-pagazione. Consumo. Logiche TTL e CMOS.

Stadi di uscita totem-pole,open collector e three state. Blocchi combinatori (MPX, ALU, decoder,multiplier). FF-SR. Circuiti sequenziali.

Circuiti sincroni. FF JK e D. Sincronizzazione ed orologio (dock ). PET, NET,latch.

Progetto di contatori, shift,macchinea stati.

(Memorie (ROM, RAM, PROM, EPROM, ...).

ESERCITAZIONI

Reti elettriche, funzioni di trasferimento.

Analisi del transitorio, risposta all'onda quadra.

Circuiti con diodi (limitatori, formatori,circuiti di protezione).

Circuiti con diodi Zener (regolatori).

Operazionali: lettura e commento delle caratteristiche.

Operazionali: offset e derive, dimensionamento dei componenti esterni.

Operazionali: circuiti base (amplificatori,sommatori, filtri).

Operazionali: circuiti non lineari (diodo ideale, raddrizzatori).

Generatori di forma d'onda.

Alimentatore stabilizzato 78xx.

Famiglie logiche (lettura caratteristiche, interfacciamento, progetto di circuiti ele -mentari).

LABORATORIO

Uso di alcune apparecchiature elettroniche (oscilloscopio,generatore di segnale, ali-mentatore).

Comportamento di circuiti RC, rivelatori di cresta. Circuiticon operazionali (amplificatori, sommatori,filtri).

Famiglie logiche (transcaratteristica, tempi di propagazione,interfacc iam ent o), BIBLIOGRAFIA

Testodi riferimento:

Non esiste un testo che copra tuttigli argomenti del corsoallivello richiesto.

Testiausiliari:

T.F.Bogart, Electronic devicesand circuits, Merril-Macmillan,1993.

E.Cuniberti [et al.],Elettronica.' componenti e tecnichecircuitali,Petrini, 1993.

1.Millman,A.Grabel,Microelectronics,McGraw-Hill, 1987. . .

ESA:ME. Prova.scritta di 40 minuti relativa a sempliciprogettiusandole metodologie studiate ad esercitazione. Prova orale sulla teoria.

1995/96DL P(mec) 105

P1810

Energetica

Anno:periodo4:2 Lezioni,esercitazioni, laboratori:5+3(oresettiman ali) Docente:Michele CaB Quaglia

Il corso si propone di fornire gli strumenti teorici per poter sviluppare l'analisi energe-tica di tutti quei sistemi nei quali si operano trasformazioni tra lediverse forma di energia. La prima parte è dedicata al ripasso della termodinamica element are ed all'approfondimento di alcuni argomenti particolari tra i quali l'analisi exergetica dei sistemi dei processi con reazioni chimiche di combustione edellaradiazi one elettroma-gnetica. Nella seconda parte si studiano con la teoria della termoeconomiale implica-zioni di tipo economico-finanziario della applicazione della termodin amica ai sistemi energetici. Nell'ultima parte si analizzano le fonti energetiche,gli usifinali dell'energia e si espone la situazione degli approvvigionamenti energetici per il mondo interoeper J'Italia.

REQUISITI. Fisicatecnica,Macchine.

PROGRAMMA Cennistorici.

Breve storia della termodinamica e delconcetto di energia.

Richiami di termodinamica.

Definizionifondamentali. Grandezze primitive e derivate. Stato,processi e trasforma-zioni. Equazioni di stato. La temperatura. Lavoro. Calore e funzionedi accumula-zione. Equazioni di stato di alcuni sistemi semplici. Il gas ideale. I tluidi realiela legge degli stati corrispondenti. I cambiamenti di stato. Rappresent azionie diagrammi termodinamici. Le equazioni empiriche(Van der Waals, Dieterici,ecc .)e del viriale.

Le equazioni per la rappresentazione dei fenomeni di attrito viscos o. Il lavoro. Il lavoro nei sistemi aperti. Il caloree la calorimetria. Definizioni ed equazioni fonda-mentali;le trasformazioni adiabatiche. Il primo principio della term odinamic a. Enun-.ciato. Energia interna ed entalpia. I sistemi aperti. Ilsecondo principio . Cennistorici.

Il rendimento delle macchine termiche. Reversibilità. Teorema di Carnot erendimento massimo di un ciclo. La diseguaglianza di Plank. Entropia. Cenni ditermodinamica delle reazioni chimiche. Definizioni. Miscele di gas ideali . Le reazioni chimiche. Condizioni per l'equilibrio. La coordinatadi reazione. Reazioni chimiche dei gas ideali. Le trasformazioni di Joule e di Joule-Thomson. Le equazionifondamentali di conservazione in forma differenziale ed integrale. Massa ,quantità di moto,energiaed entropia.

La teoriadell'exe rgia.

L'evoluzionedei sistemi verso l'equilibrio. La biosfera e lo stato diriferimento. ll teo-rema dell'energiautilizzabile o exergia. Le equazioni per i sistemi chiusi ed aperti. Il lavoro massimo. Il rendimento generalizzato. Analisiexergeticadi processisemplici.

Compressione ed espansione dei tluidi. Laminazione isoentalpica. Miscelamentoe separazione dicorrenti tluide. Scambio di calore con una differenza finitadi tempera-tura. Trasmissione di calore con attrito in un condotto. Comb ustione isocora ed isobara. Analisiexergeticadi alcuni impianti fondament ali . Scam biatori dicalore.

Condensatori. Impianti frigorigeni. Impianti agas per la produzione combinata di calore e lavoro. Impianti a vapore per la produzione combinata di calore e lavoro.

Impianti di riscaldamento e cogenerazione urbani. L'energeticaindustriale ela termoeconomia.

L.a ral?pre~entazi.one ~ei sistemi energetici naturali ed industriali . Le equaz ioni di bilanciodìenergiae di valore. Il costo operativodeibeni. Icriteridi ottimizzaz ione terrnoeconomico. I metodi di sostituzione .

106 Corsi di laurea, Torino

Le fonti energetiche.

L'energia primaria. Le fonti rinnovabili. Le fonti non rinnovabili. Le riserve. L'energiaelettrica. Idroelettricità. Energiatermica. Energianucleare.

Il sistemaenergeticoplanetario.

Iconsumi energetici negli ultimi decenni . I fattori che infl uenzanoiconsumi. La struttura dei consumi. Le previsionidi fabbisognoper ilfuturo.

Ilsistema energeticoitaliano.

I consumi energetici negli ultimidecenni. I fattori che influenzano i consumi. La struttura dei consumi. Le previsioni di fabbisogno per il futuro.

Richiamidinozionidi matematicafinanziaria.

Ilvalore e il costo di un bene. Interesse. Redditività. Tassidiinteressee di sconto.

Formule finanziarie. L'ammortamento. L'inflazione. La valutazion e degli investi-menti. Il metodo dei flussidi cassa. L'analisicosti- benefici.

L'impatto ambientale indotto dagli usi energetici.

Cenni ai metodi di valutazione. La normativa e le leggi vigenti.

ESERCITAZIONI

Esercizi svolti in aula sui temi trattati a lezione.

Termodinamica: calcolo completo dei cicli termodinamici per unacentraledicogen e-razione a gas (ciclo Joule) e a vapore (ciclo Rankine in contropressione).

Sviluppo completo della analisi energetica, exergetica e termoeconomicadi un caso reale per il quale gli allievi devono acquisire i dati,ordinarli, analizzarli e svil uppare uno studio di fattibilità di soluzioni alternative a quelle rilevate.

BIBLIOGRAFIA

Testodi riferim ento: Appunti delle lezioni e materiale distribuito dal docente.

Testi ausiliari:

A.Cavallini, L. Mattarolo,Termodinamicaapplicata,CLEUP, Padova,1990.

T.J.Kotas,Theexergy method of thermalpian t analysis,Butterwoths,London,1985.

E.Pedrocchi, Previsioni di fabbisogno energetico per l'Italia. - In:La termotecni ca, giugno 1993, p. 25-29.

Previsionidi fabbisognoenergeticoperil mondo. - In:La termotecnica,maggio1993,

p.21-28. .

M. Silvestri,Ilfuturo dell'energia, Bollati Boringhieri, 1989.

ESAME. L'esame consiste nella esposizione della monografia preparata nel corso dell'anno e da un colloquio orale durante il quale l'allievo è tenuto arispondere sugli

argomenti di teoria trattati nelle lezioni. .

P187Q

Anno:pe riodo5:l

Docente:danominare

[Programma1995196nonricevutoin tempoper lastampa ]

1995/96DL P(mec) 107

Nel documento Ingegneria meccanica (pagine 101-105)