Per un’adeguata comprensione degli argomenti è richiesta la conoscenza dei principali argomenti trattati nei corsi di Elettronica.
Al termine del corso lo studente possiede una conoscenza approfondita dei principali aspetti ingegneristici e tecnologici connessi con la realizzazione, a livello industriale, di sistemi destinati all’acquisizione, all’elaborazione ed al controllo di grandezze fisiche ambientali quali temperatura, forza, accelerazione, ecc.
A tale scopo la prima parte del corso è dedicata alla presentazione di diversi tipi di trasduttori in grado di convertire grandezze fisiche generiche in grandezze di tipo elettrico. Da queste è possibile passare ad una tensione che abbia determinate proprietà attraverso opportune reti di condizionamento. La grandezza fisica misurata può essere tenuta sotto controllo attraverso l’impiego di attuatori, che permettono di intervenire sul processo, ai quali viene dedicata la seconda parte del corso. Nella terza parte, infine, vengono illustrate le principali modalità di realizzazione della sezione di elaborazione che, a partire dalla grandezza fisica misurata dal trasduttore, stabilisce come controllare l’attuatore.
Introduzione al corso
- Sistema di controllo per processi industriali.
Trasduttori
- Generalità sui trasduttori: classificazione, caratteristiche statiche e dinamiche.
- Trasduttori di posizione lineare: a potenziometro, elettro-ottico, capacitivo a lamina, capacitivo cilindrico, a induttanza variabile, trasformatore differenziale.
- Trasduttori di posizione angolare: a potenziometro. Encoder binario e a codice Gray, Encoder incrementale.
- Trasduttore di velocità: trasduttore elettromagnetico.
- Trasduttore di velocità angolare: dinamo tachimetrica, elettroottico, a carica e scarica capacitiva.
- Trasduttore di accelerazione: a massa e molla, servoaccelerometro, accelerometro piezoelettrico.
- Trasduttore di deformazione: Estensimetri: misura di forze, della coppia, della pressione.
- Trasduttore di temperatura: termocoppie e termopile, termoresistenze, termistori, trasduttori integrati di temperatura
- Rivelatori di radiazione.
- MEMS e eircuiti di interfaccia per microsensori integrati
Reti di condizionamento
- Amplificatori di tensione, di corrente e di carica.
- Misure di R e G.
- Circuiti a ponte.
- Reti per sensori elettro-ottici.
- Raddrizzatori sincroni e asincroni.
- Trasmissione del segnale e collegamento con microcontrollore.
Attuatori
- Introduzione agli azionamenti elettrici. Valvole elettroniche di potenza.
- Diodi, tiristori: SCR, TRIAC. Interruttori controllati: BJT, GTO, IGBT.
- Motore in Corrorrente Continua. Motore Passo Passo. Circuiti per il pilotaggio di motori passo-passo.Circuiti per il pilotaggio di motori passo-passo. Power MOSFET driving circuit, Motion control, Switching regulator.
Controllo
- Introduzione ai sistemi di controllo.
- ASICs, PLD, FPGA.
- Struttura di un microcontrollore.
La didattica si svolgerà tramite lezioni frontali. Durante il corso saranno organizzati incontri con ricercatori ed esperti del settore finalizzati all’approfondimento di particolari applicazioni di elettronica industriale.
La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova scritta finale di 2 ore. La prova scritta consiste di 6 quesiti a risposta aperta che riguardano gli aspetti teorici del corso, ciascuno corrispondente a 5 punti.
I risultati dello scritto vengono resi pubblici sullo sportello studente.
Non sono previste prove intermedie.
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte modifiche rispetto a quanto dichiarato nel syllabus per rendere il corso e gli esami fruibili anche secondo queste modalità.
To profitably attend lessons the knowledge of topics faced in the courses of Electronics is required.
Student will have acquired insight in complete process control systems for industrial applications, suitable to measure and control environmental physical parameters like temperature, pressure, acceleration and so on.
To this purpose in the first part of the course various sensing elements are discussed, while common moving and actuation systems are presented in the second part. Finally, main control devices suited to regulate actuation and moving systems are introduced.
Course introduction
- Electronic chain for measurement and system control.
Transducers
classification and main parameters. Types of transducers. Displacement transducers. Angular position transducers. Velocity transducers. Rotational velocity transducers. Acceleration transducers. Strain transducers. Temperature transducers. Radiation detectors. MEMS.
Signal conditioning circuits
Voltage, current and charge sensing amplifiers. Measurement of R and G. Wheatstone bridge. Synchronous and asynchronous rectifier.
Actuators and power semiconductor devices
Diodes and thyristors: SCR and TRIAC. SCR with resistive, capacitive and inductive load. Electric motors: DC and step motors. Power MOSFET driving circuit. Motion control. Switching regulator.
Control logic circuits
Microcontroller, ASICs, PLD, FPGA.
The course consists of classroom lectures. During the course a few seminars with experts in industrial electronics applications will be organized.
The final exam consists of a written test (2 hours) comprised of 6 questions (5 points each).
Results are posted on the student web-page.
If the teaching is taught in a mixed mode or remotely, changes can be made compared to what is stated in the syllabus to make the course and exams usable also in these ways.