Programmi di insegnamento Semestri 1, 2, 3, 4. Ciclo di studio Elettrotecnica. Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana

Testo completo

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Programmi di insegnamento Semestri 1, 2, 3, 4

Ciclo di studio

Elettrotecnica

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Cicli di studio Materia Semestre

Obiettivi

Contenuti

Informatica ed Elettrotecnica Italiano

1, 2, 3, 4 (2 lezioni settimanali)

Contribuire a una buona formazione culturale generale; migliorare la comp e- tenza comunicativa in forma linguistica orale e scritta, in vista di una positiva integrazione sociale e di un accesso responsabile all'attività professionale.

In particolare lo studente dovrà affinare la p ropria competenza linguistica pa s- siva a un livello tale da permettergli di assimilare in modo indipendente nuove conoscenze e nuove tecniche; affinare la propria competenza linguistica attiva a un livello tale da permettergli di trasmettere con chiarezza le proprie con o- scenze e tecniche; dar prova di creatività e autocritica servendosi opportun a- mente anche del mezzo espressivo linguistico; conoscere gli elementi fonda- mentali della riflessione sulla lingua come sistema, sulla sua storia e sul ra p- porto tra lingua e società; possedere solidi punti di riferimento alle grandi tap - pe della cultura occidentale, non solo letteraria, dal medioevo ai nostri giorni.

Semestre 1 e 2

− decodificazione di testi: introduzione teorico-pratica alla lettura rapida pro- cedimenti di comprensione, interpretazione e sintesi

− produzione di testi: esposizione orale, argomentazione, discussione redazio- ne

− trattazione di elementi di linguistica, storia della lingua

− temi esemplari relativi alla storia politica, sociale e letteraria, alla st oria de l- l'arte, della filosofia e della scienza, con attenzione particolare ai secoli XIII, XIV, XV e XVI

Semestre 3 e 4

− decodificazione di testi: esercizi di analisi condotta su testi di tipo diverso:

giornalistici, scientifici, narrativi.

− produzione di testi: esposizione orale e relazione scritta in particolare di tipo argomentativo.

− trattazione di elementi minimi relativi al rapporto lingua - società.

− temi esemplari relativi alla storia politica e sociale, alla storia letteraria e alla storia dell’arte , con attenzione particolare ai secoli XVII, XVIII, XIX e XX.

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Cicli di studio Materia Semestre

Obiettivi

Contenuti

Informatica ed Elettrotecnica Comunicazione e scienze umane 1, 3, 4 (2 lezioni settimanali)

Fornire le conoscenze e le tecniche per comunicare con efficacia mediante p a- role, scritti, gesti, comportamenti. Migliorare la capacità di organizzare le mo- dalità e i tempi dello studio e del lavoro. Approfondire la formazione culturale generale, con particolare riguardo all'avvento della cultura scientifica moderna e della società tecnologica.

Semestre 1

− comunicazione: elementi di base

− immagine, potere, persuasione

− parlare in pubblico: tecnica di base

− canali percettivi di apprendimento

− strategia per studiare

− pianificazione delle priorità

Semestre 3 e 4

− origini e affermazione della civiltà industriale e tecnologica: momenti di st o- ria della scienza e della tecnica dal XVIII secolo ai nostri giorni

− momenti della riflessione filosofica contemporanea attorno alla scienza, alla tecnica e ai linguaggi

− documentazione tecnico-scientifica: teoria e pratica della comunicazione scri tta in ambito tecnico-scientifico

− negoziazione multilinguistica

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Ciclo di studio Materia Semestre Semestre

Obiettivi

Contenuti

Osservazioni

Elettrotecnica Analisi

1 e 2 (6 lezioni settimanali) 3 (4 lezioni settimanali)

Obiettivo principale del corso è l’acquisizione di conoscenze della matematica sulla quale si basano le scienze ingegneristiche. Si trasmettono i concetti, si e- sercitano le tecniche e si sviluppano modi di ragionare utili sia durante lo st u- dio, sia nell’esercizio della professione.

Semestre 1 e 2

− numeri reali e complessi

− successioni e serie

− funzioni reali

− limiti di funzioni

− calcolo differenziale e sue applicazioni

− introduzione al le equazioni differenziali

− sviluppo di Taylor

− calcolo integrale e sue applicazioni

Semestre 3

− funzioni a più variabili

− integrali multipli

− integrali curvilinei

− trasformate di Fourier, Laplace e Z

Il corso è accompagnato da esercizi svolti in parte in classe, in parte con lavoro individuale.

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Cicli di studio Materia Semestre Semestre

Obiettivi

Contenuti

Osservazioni

Informatica ed Elettrotecnica Algebra lineare e geometria 1 (6 lezioni settimanali) 2 (4 lezioni settimanali)

Obiettivo principale del corso è l’apprendimento delle basi del calcolo vett oria- le e del calcolo matriciale necessarie per la futura professione di ingegnere. Si vuole inoltre sviluppare la capacità di apprendere ad esprimersi chiarame nte in stile tecnico-scientifico.

− vettori geometrici e spazio vettoriale

− prodotto scalare, norme e ampiezze

− approfondimenti di trigonometria

− prodotti vettoriale e misto

− geometria analitica

− applicazioni lineari e matrici

− determinanti

− isometrie, similitudini e proiezioni

− autovalori e autovettori

Il corso è accompagnato da esercizi svolti in parte in classe, in parte con lavoro individuale.

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Cicli di studio Materia Semestre Semestre

Obiettivi

Contenuti

Osservazioni

Informatica ed Elettrotecnica Fisica

1 e 2 (4 lezioni settimanali) 3 e 4 (2 lezioni settimanali)

Conoscere i fenomeni fisici fondamentali e le loro applicazioni tecniche più importanti; capire le loro connessioni come pure possedere gli strumenti ne- cessari alla loro descrizione. Conoscere i metodi di lavoro della fisica (osserva- zione, descrizione, esperimento, simulazione, ipotesi, legge, teoria). Compre n- dere l’impatto della fisica sul pensiero scientifico. Valutare le conseguenze de l- le applicazioni delle conoscenze scientifiche sulla natura, l’economia e la so- cietà.

Semestre 1 e 2

− proprietà termiche della materia

− leggi dei gas

− calorimetria

− conduzione e irraggiamento

− passaggi di stato

− cinematica

− principi della dinamica

− gravitazione ed elettrostatica

− lavoro ed energia

− quantità di moto

Semestre 3 e 4

− complementi di elettrostatica

− fenomeni magnetici

− proprietà magnetiche della materia

− ottica geometrica

− teoria delle onde (applicazione all’ottica e acustica )

− polarizzazione

− basi di meccanica quantistica

Le lezioni teoriche sono accompagnate da esperienze dimostrative. Buona pa r- te del tempo a disposizione è dedicato agli esercizi.

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Cicli di studio Materia Semestre

Obiettivi

Contenuti

Osservazioni

Informatica ed Elettrotecnica Laboratorio di fisica

3 e 4 (2 lezioni settimanali)

Verificare alcune leggi viste in teoria, approfondire alcuni capitoli non trattati nella lezione. Conoscere alcuni effetti fisic i e le loro applicazioni tecniche. Co- noscere le tecniche di sperimentazione, di misurazione e di elaborazione dei dati raccolti. Comprendere il funzionamento di alcuni sistemi (semiconduttori, sensori).

Una scelta di diversi esperimenti in diversi campi della fisica:

− termica

− meccanica

− elettricità

− ottica e onde

− quantistica e atomica

Gli esperimenti sono accompagnati da approfondimenti teorici.

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Ciclo di studio Materia Semestre

Obiettivi

Contenuti

Osservazioni

Elettrotecnica Matematica tecnica 1 e 2 (2 lezioni settimanali)

Il primo obiettivo del corso consiste nell’apprendere alcuni temi della matema- tica numerica classica, il secondo nello sviluppare la dimestichezza necessaria ad analizzare e a scrivere semplici algoritmi.

− basi numeriche e rappresentazione dei numeri

− sistemi di equazioni lineari

− ottimizzazione lineare

− risoluzione numerica di equazioni

− metodi di compensazione

− serie di Fourier

Il corso è accompagnato da esercizi che occupano circa la metà del tempo a disposizione, svolti in parte sul calcolatore.

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Ciclo di studio Materia Semestre

Obiettivi

Contenuti

Osservazioni

Elettrotecnica Informatica di base 1, 2, 3 (2 lezioni settimanali)

Il corso ha come obiettivo di introdurre all’ambiente e al metod o di program- mazione. Vengono approfondite le conoscenze di un sistema operativo, di un ambiente di sviluppo e di un linguaggio di programmazione. Particolare impor - tanza verrà data al metodo e alla comprensione dei diversi livelli di astrazione in un programma.

Semestre 1 e 2

− introduzione al calcolatore (hardware e software)

− introduzione al sistema operativo (concetti generali)

− sistema operativo Unix e utilizzo della shell

− utilizzo dell’editore

− dall’algoritmo alla programmazione

− apprendimento del linguagg io di programmazione C

− algoritmi e applicazioni particolari

− astrazione dei dati

Semestre 3

− approfondimento del linguaggio C: files, puntatori a funzioni, gestione din a- mi ca della memoria, interfaccia I/O con Unix, struttura dati complessi

− processi in tempo reale

− interfacce grafiche

− compressione di dati

Lo studente ha la possibilità di esercitarsi sui sistemi della scuola con l’assistenza del docente durante le ore di esercitazioni di informatica o durante i momenti lib eri.

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Ciclo di studio Materia Semestre

Obiettivi

Contenuti

Osservazioni

Elettrotecnica Informatica tecnica 4 (2 lezioni settimanali)

Il corso presenta le problematiche della programmazione concorrente e della realizzazione di kernel per sistemi embedded e real-time.

− embedded systems

− programmazione in tempo reale

− caratteristiche e prestazioni di sistemi in tempo reale

− processi paralleli

− sincronizzazione e comunicazione fra processi

− metodi per la specifica, lo sviluppo e il test di sistemi multitasking

− sistemi multiprocessore e sistemi distribuiti

Lo studente ha la possibilità di esercitarsi sui sistemi della scuola, assistito dal docente, durante le ore di esercitazioni di informatica.

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Ciclo di studio Materia Semestre

Obiettivi

Contenuti

Osservazioni

Elettrotecnica Elettrotecnica

1 e 2 (4 lezioni settimanali)

Il corso si prefigge di sviluppare la comprensione intuitiva e analitica dei ci r- cuiti con componenti ideali e di dare le basi teoriche esatte dei metodi per la solu zione di circuiti lineari attivi e passivi.

− modello di Kirchhoff dei circuiti lineari

− risoluzione di circuiti lineari passivi in corrente continua

− circuiti equivalenti: teoremi di Thévénin e Norton

− il metodo di superposizione per la soluzione di circuiti lineari

− conoscenze di ba se di metrologia: teoria e pratica

− i numeri complessi per il calcolo di circuiti in corrente alternata

− risoluzione di circuiti lineari passivi in corrente alternata in regime staziona- rio

− analisi nel dominio della frequenza per circuiti lineari: il metodo di Bode

− circuiti con componenti attivi ideali: transistor, amplificatori operazionali, ecc.

− teorema di Miller

− bipoli e quadripoli: analisi e proprietà

− il trasformatore

− sistemi in corrente alternata polifase

− risposta ai transienti di circuiti lineari: metod i di analisi e di soluzione Durante l’attività di laboratorio si esercitano le nozioni apprese nella lezione e le tecniche di misura.

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Ciclo di studio Materia Semestre

Obiettivi

Contenuti

Osservazioni

Elettrotecnica Tecnica analogica

3 e 4 (2 lezioni settimanali)

Studiare i componenti analogici più comuni in applicazioni pratiche, tenendo conto delle non idealità e imparando ad applicare l'approssimazione.

− diodi e transistor: tipi, caratteristiche, applicazioni convenzionali e applica- zioni particolari

− amplificatori: parametri di rumore, derive e stabilità, offset, bias, compens a- zione, ecc.

− applicazioni alla sensorica per segnali deboli, amplificazioni AC e DC

− componenti e circuiti di piccola potenza

− interfacciamento verso l'esterno, separazione e protezione

− normative

Il corso comprende esercitazioni pratiche di laboratorio (realizzazione e misura di circuiti) ed esercizi di simulazione.

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Ciclo di studio Materia Semestre

Obiettivi

Contenuti

Osservazioni

Elettrotecnica Tecnica digitale

1 e 2 (2 lezioni settimanali)

Dare le basi metodologiche, tecnologiche e applicative di circuiti digitali com- binatori e sequenziali.

− rappresentazione delle funzioni digitali: simboli grafici, tabelle, funzioni bo o- leane, diagrammi temporali.

− algebra di Boole: teoremi, proprietà, tecniche di semplificazione

− circuiti combinatori: analisi, sintesi e minimizzazione

− tecnologie, parametri elettrici dei componenti digitali, famiglie logiche, stadi di Input/Output , tempi di propagazione

− codici

− flip-flop, latch e registri semplici

− circuiti sequenziali: topologie, metodi di rappresentazione e documentazi o- ne, tecnica di analisi e sintesi, realizzazione cablata e microprogrammata

− sistemi sincroni e asincroni

− componenti di memoria

− convertitori AD e DA

− logiche programmabili

Durante l’attività di laboratorio si esercitano le nozioni apprese nella lezione e le tecniche di misura.

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Ciclo di studio Materia Semestre

Obiettivi

Contenuti

Osservazioni

Elettrotecnica Microcalcolatori

3 e 4 (2 lezioni settimanali)

Comprensione della struttura e del funzionamento di alcuni tipi rappresentativi di microcontrollore e di microprocessore.

− microprocessore e microcontrollore: storia e attualità.

− set di istruzioni e strutture hardware: esempi CISC e RISC.

− processori Motorola‰, Intel‰, Microchip‰: caratteristiche, montaggi, pro- grammazione.

− dispositivi d'interfaccia (ADC, DAC, separazione e accoppiamento per la piccola potenza, ecc.)

− dispositivi di I/O: bus del processore e bus standard, periferiche per la visua- liz zazione e l'immagazzinamento di dati.

− la memoria: componenti, struttura di un banco, tipi di accesso, gestione.

− sistemi multiprocessore.

L'elenco dei processori trattati è solo indicativo. Si programmerà dapprima in Assembler e, più tardi, in C.

Il corso prevede esercitazioni pratiche di laboratorio con la possibilità di pro- gettare, realizzare e programmare circuiti propri.

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Ciclo di studio Materia Semestre

Obiettivi

Contenuti

Osservazioni

Elettrotecnica

Computer Aided Engineering 3 (2 lezioni settimanali)

Esercitare tecniche di lavoro basate su standard industriali avanzati, dare allo studente una solida introduzione all'uso di utensili moderni per la progettazi o- ne assistita dall'elaboratore nel campo dell'ingegneria elettronica.

− Matlab‰ e Simulink‰: utensili per calcolo matriciale, grafica avanzata, sim u- lazione numerica, analisi di segnali e di processi dinamici.

− design flow per la progettazione elettronica analogica e digitale in un am- biente integrato: progettazione logica, simulazione, documentazione, reali z- zazione fi sica.

− studio comparativo di utensili su stazioni di lavoro e su calcolatori personali.

La maggior parte del corso si svolge attraverso esercitazioni al calcolatore.

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Obiettivi

Contenuti

Osservazioni

Elettrotecnica Microelettronica 4 (2 lezioni settimanali)

Far conoscere architetture e possibilità tecniche di componenti microelettron i- ci semicustom , in particolare di componenti logici programmabili ad alta com- plessità.

Apprendere ed esercitare tecniche avanzate di progettazione adatte ai comp o- nenti scelti.

− topologie circuitali adatte alla realizzazione di tipo ASIC semicustom

− confronto fra tecnologie

− linguaggi di descrizione di hardware (HDL), in particolare VHDL

− esercitazioni di descrizione VHDL per sintesi

− sintesi guidata da vincoli

− tecniche e strutture standard per il collaudo di circuiti complessi: per ese m- pio boundary scan

− realizzazione pratica e misurazione di funzioni su componenti di tipo FPGA Il corso è completato da esercitazioni svolte durante le ore di laboratorio di e- lettronica.

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Obiettivi

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Osservazioni

Elettrotecnica

Automazione e regolazione 3 e 4 (2 lezioni settimanali)

Trasmettere le conoscenze di base sui metodi di analisi e sulle tecniche per l'implementazione di regolatori classici.

− metodi di rappresentazione dei sistemi: diagrammi a blocco, piano degli st a- ti, grafi orientati

− sistemi lineari di primo e secondo ordine

− analisi di errore e di stabilità

− analisi di sistemi lineari in base al luogo delle radici e nel dominio della fr e- quenza

− topologie di regolatori classici, dimensionamento e simulazione.

− studio di casi pratici

Il corso di Computer Aided Engineering fornisce conoscenze che vengono ri- chieste per questo corso.

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Ciclo di studio Materia Semestre

Obiettivi

Contenuti

Osservazioni

Elettrotecnica Meccanica tecnica 4 (2 lezioni settimanali)

Approfondire conoscenze di meccanica classica, studiare vari tipi di materiale utilizzati nella realizzazione di oggetti tecnologici ed i loro metodi di lavorazi o- ne. Conoscere elementi di costruzione di macchine e meccanismi nonché me- todi moderni di calcolo strutturale.

− basi di cinematica e applicazioni per il corpo rigido

− basi di statica e applicazioni per il corpo rigido e elastico

− teoria sull'attrito nelle applicazioni tecnologiche

− momento inerzia, impulso, urti, moto relativo

− equazioni di Lagrange

− materiali tradizionali e nuovi materiali

− metodi di lavorazioni dei differenti materiali

− elementi di macchine: travi e piastre, sistemi di fissaggio, ingranaggi, el e- menti per ridurre l'attr ito

− metodi di calcolo strutturale assistiti dall'ordinatore

− esempi di oggetti tecnologici industriali

Parte della teoria, già trattata nelle lezioni di fisica, viene approfondita per quanto riguarda gli aspetti realizzativi e sperimentali.

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Ciclo di studio Materia Semestre

Obiettivi

Contenuti

Osservazioni

Elettrotecnica Telecomunicazioni 3 e 4 (2 lezioni settimanali)

Dare allo studente le nozioni di base di telecomunicazione

− segnali nel dominio del tempo e della frequenza

− sistemi non lineari

− modulazioni analogiche (AM, FM, PM): descrizione analitica, proprietà, va- rianti; analisi nel dominio della frequenza

− modulazione ad impulsi (PAM, PWM, PPM, PFM) e digitali (PCM)

− circuiti modulatori, demodulatori e circuiti di supporto tipici

− applicazioni

Il corso di Computer Aided Engineering fornisce conoscenze che vengono ri- chieste per le esercitazioni di questo corso.

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Ciclo di studio Materia Semestre

Obiettivi

Contenuti

Osservazioni

Elettrotecnica Tecnica dei materiali 3 e 4 (2 lezioni settimanali)

Obiettivo prioritario del corso è quello di apprendere gli elementi teorici fon - damentali necessari per capire il comportamento di natura chimico-fisica dei materiali dell’elettrotecnica.

− costituzione della materia e introduzione al la scienza dei materiali

− difetti della struttura cristallina e microstrutture

− ceramiche

− polimeri organici

− materiali compositi

− semiconduttori

− proprietà meccaniche

− proprietà elettromagnetiche

− degrado e corrosione

Le nozioni teoriche sono parzialmente illustrate da applicazioni pratiche ed e- sercizi.

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Ciclo di studio Materia Semestre

Obiettivi

Contenuti

Osservazioni

Elettrotecnica

Laboratorio di tecnica dei materiali 4 (2 lezioni settimanali)

Conoscere le problematiche che si riscontrano nel mondo professionale, assi - milare le tecniche di lavoro del settore.

Una scelta di diversi esperimenti nei campi seguenti :

− sensori ca

− polimeri

− metalli e corrosione

− ceramiche

− colle

− cambiamenti proprietà dei materiali

Le esperienze sono accompagnate da approfondimenti teorici.

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Ciclo di studio Materia Semestre

Obiettivi

Contenuti

Osservazioni

Elettrotecnica

Laboratorio di elettronica 3 e 4 (4 lezioni settimanali)

Acquisire dimestichezza con strumenti di misura, tecniche di montaggio, me- todi e utensili di analisi e di dimensionamento per circuiti analogici e digitali.

− circuiti analogici con componenti semiconduttori di base

− regolatori di tensione

− filtri

− applicazioni con amplificatori operazionali

− programmazione di microcontrollori

− applicazioni con componenti programmabili ad alta complessità

Il corso Computer Aided Engineering fornisce conoscenze richieste in questo laboratorio. Le esperienze sono accompagnate da approfondimenti teorici.

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Riferimenti

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