MECCATRONICA
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Anno immatricolazione
2017/2018
Anno offerta
2019/2020
Normativa
DM270
SSD
ING-INF/01 (ELETTRONICA)
Dipartimento
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE E DELL'INFORMAZIONE
Corso di studio
INGEGNERIA ELETTRONICA E INFORMATICA
Curriculum
Informatica
Anno di corso
Periodo didattico
Primo Semestre (30/09/2019 - 20/01/2020)
Crediti
6
Ore
45 ore di attività frontale
Lingua insegnamento
Italiano
Tipo esame
SCRITTO
Docente
LEPORATI FRANCESCO (titolare) - 6 CFU
Prerequisiti
La comprensione degli argomenti del corso presuppone la conoscenza dei concetti affrontati nei corsi di elettronica, controlli, calcolatori elettronici e fondamenti di informatica.
Obiettivi formativi
Il corso di Elettronica Industriale si prefigge l'obiettivo di fornire agli studenti una visione teorica e pratica di un sistema digitale che permetta l'acquisizione e l'elaborazione di grandezze fisiche ambientali come temperatura, forza, accelerazione, ecc. applicando concetti e tecniche in gran parte già affrontate nei corsi di Fisica, Elettronica e Calcolatori.

Al termine del corso lo studente avrà acquisito le nozioni che gli consentiranno di individuare e scegliere i principali componenti costituenti una catena di acquisizione di misura delle condizioni di un processo industriali, intervenire sul processo per mezzo di un attuatore elettromeccanico per mantenere la stabilità del processo cioè il funzionamento entro condizioni minimali volute.
Tutto questo tramite controllo da microprocessore individuato all'interno di una serie di algoritmi e tecniche conosciuti.
Programma e contenuti
Introduzione al corso
Sistemi di misura. Catena elettronica di acquisizione e controllo. Segnali analogici e digitali. Analisi di Fourier (cenni). Spettro in frequenza. Filtri passa-basso, passa-alto, passa-banda. Diagrammi di Bode. Analisi della risposta al gradino.
Trasduttori
Generalità sui trasduttori. Trasduttori di misura della posizione lineare e angolare, della velocità lineare ed angolare, dell'accelerazione, della pressione, della temperatura, della portata, del livello e dell'acidità.
Reti di condizionamento
Convertitori tensione-corrente e corrente-tensione, carica-tensione, frequenza-tensione. Circuiti a ponte. L'uso degli amplificatori operazionali nelle catene di misura: amplificazione con diodo e convertitore AC-DC a semionda singola e doppia. Raddrizzatore sincrono. Amplificatore per strumentazione. Problemi legati al campionamento: il teorema di Shannon. Interfacciamento verso il microprocessore. Realizzazione di un circuito peer il set point analogico digitale. Visualizzazione su display LCD.
Attuatori
SCR, Triac e Transistor unigiunzione. Motore in corrente continua. Motore passo-passo.
Algoritmi di controllo
Ripresa del controllo proporzionale, proporzionale-integrale e proporzionale-integrale-derivativo. Controllo in cascata e feed-forward. Controllori numerici. Controllo di velocità. Predittore di Smith. Compensazione di un ritardo puro. Tecniche numeriche e controllori ottimali.
Processi industriali
Esempi di catene di acquisizione e controllo di processi in applicazioni tipiche del mondo dell'automazione
Metodi didattici
Il corso è organizzato in lezioni frontali, dove verranno illustrate le caratteristiche dei trasduttori usati per le misure, dei circuiti di condizionamento del segnale per portare il segnale stesso ad essere letto da un microprocessore, di alcuni attuatori che consentono di influenzare l'evoluzione del processo (tipicamente industriale) e degli algoritmi di controllo che influenzano la generazione del segnale in ingresso all'attuatore in modo che il processo evolva verso condizioni di stabilità (ovvero la Process Variable che viene misurata non diverga verso valori considerati inaccettabili per il processo o oscillanti). Tra le lezioni e a conclusione del corso seguiranno esercitazioni dove verrà utilizzato l’approccio ‘problem solving’, mirate all’applicazione dei concetti teorici presentati a set di dati sperimentali e all’interpretazione/comprensione delle probelmatiche proposte da tipici processi che si incontrano nel mondo dell'automazione.
Testi di riferimento
Francesco Leporati. Materiale didattico fornito dal docente . (si veda il sito del corso mclab.unipv.it).
Modalità verifica apprendimento
La preparazione dello studente verra' valutata attraverso una prova scritta.
In essa troverà spazio un esempio di processo industriale in occorrera' individuare il corretto trasduttore per effettuare la misura della Process variabile, la funzione di trasferimento del processo in esame e l'algoritmo di controllo occorrente per la stabilizzazione.
Il processo avrà caratteristiche simili a quelli affrontati nelle esercitazioni con alcune differenziazioni volte a sviluppare e ad affinare le caacità progettuali e critiche degli studenti.
La seconda parte della prova verte sulla descrizione di un trasduttore e della relativa elettronica di condizionamento verso il microprocessore oppure di un attuatore tra quelli spiegati a lezioni.
La prova termina con alcune brevi domande che richiedono si identificare la ragione dei comportamenti di trasduttori, circuiti elettronici, tecniche di controllo e attuatori visti a lezione con l'intento di favorire anziche' uno studio mnemonico, la comprensione dei meccanismi di base che possono poi costituire bagaglio conoscitivo prezioso anche in situazioni diverse da quelle viste a lezioni ma ugualmente frequenti nel mondo dell'automazione industriale.
Altre informazioni
E' possibile contattare il docente per spiegazioni il martedì e il giovedì dalle 16 alle 19.