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Elettronica ed elettrotecnica

Elettronica e Robotica

Insegna a comprendere i campi dell’elettronica, della robotica applicata ai processi produttivi e l’automazione industriale

Cos'è

L’indirizzo Elettronica e Robotica è dedicato ad approfondire le conoscenze e le pratiche di progettazione, realizzazione e gestione di sistemi e circuiti elettronici.

Nell’indirizzo “Elettronica e Robotica” sono attive, per l’anno scolastico in corso, le articolazioni:
– Robotica
– Elettronica dei Dispositivi Biomedicali

Il diplomato in Elettronica e Robotica ha competenze nel campo dei sistemi elettrici, elettronici e informatici, con particolare riguardo ai sistemi robotici, di automazione, di elaborazione e trasmissione dati, di videosorveglianza, di telecomunicazioni.

E’ perciò in grado di progettare, montare e riparare apparecchiature elettroniche in genere, impianti robotizzati e di automazione con particolare riferimento a quelli programmabili, sistemi di sorveglianza.

Nell’articolazione Elettronica e Robotica la maggior parte delle ore delle materie di indirizzo si svolgono in laboratorio.

La didattica è basata sul lavoro di gruppo, sul metodo del cooperative learning e sulla didattica di tipologia peer-to-peer.

Un parte sostanziale delle discipline del corso utilizza la scheda elettronica Arduino che può essere utilizzata dagli studenti anche a casa per svolgere un buon numero di esercizi.

Vengono inoltre utilizzati vari sistemi digitali per raccogliere e consegnare il materiale didattico agli studenti in cloud.
In laboratorio si lavora con i vari applicativi, i principali sono:

Cad elettronici per la progettazione, la simulazione e la realizzazione di dispositivi elettronici e dei relatvi circuiti stampati,
Ambienti di sviluppo per la programmazione dei dispositivi elettronici,
Ambienti di sviluppo per la programmazione grafica,
Cad 3D per il disegno 3D,
Simulatori di semplici dispositivi programmabili.

Le attività di PCTO vengono svolte, di norma, in aziende del settore, durante i mesi estivi; gli studenti tramite un applicativo online documentano l’esperienza e valutano il progetto, l’azienda supervisiona il lavoro svolto attraverso il proprio Tutor Aziendale e valuta lo studente al termine del percorso formativo.

A cosa serve

Il diplomato in Elettronica e Robotica ha solide basi teoriche e pratiche per proseguire gli studi in corsi di formazione superiori ed in ambito universitario, in tutte le facoltà scientifiche ed in particolare quelle ingegneristiche.

Sbocchi professionali:

E’ in grado di avviare, in proprio o in collaborazione, imprese operanti nel settore elettrico/elettronico.
Può trovare impiego in:

  • università ed enti di ricerca e sviluppo nei settori della fisica, dell'elettronica, della robotica e dell'automazione;
  • tutte le piccole e medie imprese, anche ad alta tecnologia, dove si opera su sistemi elettronici e su sistemi programmabili;
  • aziende che si occupano di automazione, sistemi di sicurezza e videosorveglianza;
  • enti pubblici e privati nel settore delle telecomunicazioni, delle reti di distribuzione e dei servizi;
  • aziende di vendita e assistenza computer;
  • aziende che lavorano nel campo dell'elettronica, degli impianti elettrici, dell'automazione industriale, nella produzione di macchinari industriali, nell'assistenza tecnica e software

Proseguimento degli studi:

  • Università (è possibile accedere a tutte le facoltà)
  • ITS (Istruzione Tecnica Superiore)
  • IFTS (Istruzione e Formazione Tecnica Superiore)

PCTO:

Vengono proposti progetti di ricerca, sviluppo e formazione per potenziare le competenze extracurricolari.
Il dipartimento di elettronica organizza visite guidate in aziende ed enti del settore e partecipa ad eventi e gare.

Come si accede

Per accedere alla scuola secondaria di secondo grado, dopo aver completato il ciclo di studi della scuola secondaria di primo grado, è necessario iscriversi tramite la procedura online presente su https://www.istruzione.it/iscrizionionline

 

L’iscrizione alla secondaria di secondo grado viene effettuata tramite la compilazione di un modulo on line disponibile nel periodo comunicato ogni anno attraverso la circolare sulle iscrizioni che viene pubblicata di norma nel mese di novembre.

Struttura responsabile dell'indirizzo di studio

Programma di studio

Discipline dell’Area Comune:

  • Lingua e lettere italiane
  • Storia ed educazione civica
  • Lingua Inglese
  • Matematica
  • Educazione fisica
  • Religione o Attività alternative

Discipline dell’Area di Specializzazione:

Tecnologie e progettazione di sistemi elettrici ed elettronici:

Serve a conseguire, al termine del percorso quinquennale, le seguenti competenze:

1) utilizzare la strumentazione di laboratorio e di settore e applicare i metodi di misura per effettuare verifiche, controlli e collaudi;
2) gestire progetti;
3) gestire processi produttivi correlati a funzioni aziendali;
4) analizzare il valore, i limiti e i rischi delle varie soluzioni tecniche per la vita sociale e culturale con particolare attenzione alla sicurezza nei luoghi di vita e di lavoro, alla tutela della persona, dell’ambiente e del territorio;
5) redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni professionali.

I principali argomenti sono:

Classe III:
– Normativa sulla sicurezza, sicurezza nei luoghi di lavoro
– Utilizzo della breadboard e dei principali strumenti di laboratorio: multimetro, oscilloscopio, generatore segnale, alimentatore
– Proprietà tecnologiche dei materiali del settore
– Principi di funzionamento, tecnologie e caratteristiche di impiego dei componenti attivi e passivi e dei circuiti integrati
– Semplici circuiti tipici del settore di impiego contenenti: resistenze, potenziometri, trimmer, condensatori, compensatori, bobine, relè, diodi, led, zener, bjt, jfet, mos, interruttori, deviatori, pulsanti, commutatori, relè
– Componenti non lineari: diodo, bjt, fet, principio di funzionamento e curve di lavoro
– Simbologia e norme di rappresentazione circuiti e apparati
– Impiego del foglio di calcolo elettronico
– Software dedicato specifico del settore: CAD elettronico
– Teoria della misura e della propagazione degli errori
– Rappresentazione e documentazione mediante software: elaboratore testo, elaboratore presentazioni
– Concetti di rischio, di pericolo, di sicurezza e di affidabilità
– Rischi presenti in luoghi di lavoro e dispositivi di protezione generici e tipici del campo di utilizzo e loro affidabilità: fusibile, magnetotermico, differenziale, terra
– Manualistica d’uso e di riferimento: manuali, datasheet, guide, forum

Classe IV:
– Semplici circuiti tipici del settore di impiego contenenti: 555, astabili, monostabili, trigger, quarzi, filtri, ponti, fotodiodi, fototransistor, alimentatori, trasformatori, stabilizzatori, ponti, dissipatori, trasduttori
– Software dedicato specifico del settore in ambiente Windows: CAD elettronico Multisim, CAD PCB Ultiboard
– Simulatore Lab View
– Semplici circuiti basati sull’utilizzo dei microcontrollori: Pic – programmato con linguaggio Assembly e linguaggio C, Atmega (Arduino) – programmato con linguaggio Processing
– Software e hardware per la sperimentazione: basetta sperimentale interfacciata con PC
– Generatori e convertitori di segnale
– Rappresentazione e documentazione mediante software: elaborazione semplici presentazioni video, sito web
– Principi di economia aziendale, funzioni e struttura organizzativa dell’azienda
– Modelli per la rappresentazione dei processi e ciclo di vita di un prodotto
– Approfondimento sulla normativa sulla sicurezza, sicurezza nei luoghi di lavoro
– Manualistica d’uso e di riferimento: manuali, datasheet, guide, forum

Classe V:
– Semplici circuiti tipici del settore di impiego contenenti: sistemi automatici di acquisizione dati e di misura (S/H, mux, ADC, DAC), componenti elettronici di potenza (GTO, darlington, ecc), quarzi, SCR, triac, fibre ottiche, ujt, varicap
– Interazione fra componenti ed apparecchiature appartenenti ad aree tecnologiche diverse con: fotoaccoppiatori e trasformatori
– Trasduttori di misura: parametri caratteristici, sensori di prossimità, sensori di luce, sensori di temperatura
– Controllo sperimentale del funzionamento di prototipi di circuiti elettronici complessi: fasi di montaggio e step di verifica
– Utilizzo dei dispositivi integrati interni ai microcontrollori: timer, watchdog, eeprom, ADC, PWM, interrupt
– Le competenze dei responsabili della sicurezza nei vari ambiti di lavoro, obblighi e compiti delle figure preposte alla prevenzione, obblighi per la sicurezza dei lavoratori
– Problematiche connesse con lo smaltimento dei rifiuti
– Impatto ambientale dei sistemi produttivi e degli impianti del settore di competenza
– Certificazione di qualità del prodotto e del processo di produzione
– Tecniche operative per la realizzazione e il controllo del progetto
– Tecniche di documentazione
– Tecniche di collaudo

Elettronica ed Elettrotecnica:

Serve a conseguire, al termine del percorso quinquennale, le seguenti competenze:
1) applicare nello studio e nella progettazione di impianti e apparecchiature elettriche ed elettroniche i procedimenti dell’elettrotecnica e dell’elettronica;
2) utilizzare la strumentazione di laboratorio e di settore e applicare i metodi di misura per effettuare verifiche, controlli e collaudi;
3) analizzare tipologie e caratteristiche tecniche delle macchine elettriche e delle apparecchiature elettroniche, con riferimento ai criteri di scelta per la loro utilizzazione e interfacciamento;
4) redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni professionali.

I principali argomenti sono:

Classe III:
– Segnali e loro utilizzo: trasporto di energia e trasporto dell’informazione;
– Strumenti: Principi di funzionamento e caratteristiche di impiego della strumentazione di laboratorio
– Componenti lineari: i generatori, resistenza, condensatore, induttore;
– Metodi di risoluzione delle reti elettriche lineari in regime continuo e regime sinusoidale:rappresentazione vettoriale e complessa di un segnale sinusoidale
– Sistemi numerici- sistema binario
– Circuiti Combinatori: algebra di Boole – porte logiche fondamentali – analisi e sintesi di funzioni logiche.
– Le famiglie logiche integrate
– Reti logiche combinatorie in scala MSI
– Reti logiche Sequenziali in media ed alta scala di integrazione.
– Dispositivi programmabili

Classe IV:
– Concetti fondamentali sul campo elettrico e sul campo magnetico
– Elementi fondamentali delle macchine elettriche: Trasformatori; Macchine elettriche in corrente continua e cenni in corrente alternata; Motori passo-passo
– Quadripoli: gli amplificatori loro classificazione e parametri di un amplificatore; il decibel
– Amplificatori a componenti discreti in centro banda – circuiti equivalenti – esempi di calcolo dei parametri fondamentali
– Amplificatori ad accoppiamento diretto a componenti discreti: configurazione Darlington e amplificatore differenziale.
– Dominio della frequenza: analisi di Filtri passivi RC del primo ordine: come ricavare le funzioni di trasferimento – tracciamento dei diagrammi di BODE
– La risposta in frequenza degli amplificatori discreti:determinazione della larghezza di banda di alcune configurazioni tipiche
– Amplificatori di potenza in bassa frequenza: classificazione e valutazione dei parametri caratteristici
– L’amplificatore operazionale ideale ad anello aperto rappresentazione con schemi a blocchi della struttura interna di un tipico amplificatore operazionale: significato dei parametri riportati sui data–sheet
– L’amplificatore operazionale ad anello chiuso
– Principali topologie a retroazione negativa: analisi della configurazione invertente e non invertente; Vantaggi della retroazione negativa .
– Analisi di un amplificatore operazionale retroazionato negativamente con il principio di massa virtuale: configurazione invertente e non invertente, sommatore – differenziale – amplificatore per strumentazione – derivatori e integratori: risposta in frequenza.
– Convertitore corrente-tensione e tensione corrente Trasduttori – condizionamento dei segnali

Classe V:
– Applicazioni non lineari degli amplificatori operazionali: raddrizzatori; clipper-clamper; logaritmici e antilogaritmici
– Configurazioni dell’amplificatore operazionale ad anello aperto e configurazioni ad anello chiuso con retroazione positiva.
– Generatori di forme d’onda; multivibratori astabili e monostabili realizzati con amplificatori operazionali-temporizzatori; circuiti integrati specifici
– Gli oscillatori sinusoidali in bassa frequenza e alta frequenza; oscillatore a tre punti; oscillatori al quarzo
– Filtri Attivi
– Analisi armonica dei segnali – Teorema di Fourier
– Tipologie del rumore
– Campionanento dei segnali e relativi effetti sullo spettro
– Convertitori digitali-analogici e analogico digitali.
– I convertitori tensione-frequenza e frequenza-tensione
– Modulazioni analogiche e relativi effetti sugli spettri
– Modulazioni digitali e relativi effetti sugli spettri
– Tecniche di trasmissioni dati

Sistemi Automatici:

Serve a conseguire, al termine del percorso quinquennale, le seguenti competenze:
1) utilizzare la strumentazione di laboratorio e di settore e applicare i metodi di misura per effettuare verifiche, controlli e collaudi;
2) utilizzare linguaggi di programmazione, di diversi livelli, riferiti ad ambiti specifici di applicazione;
3) analizzare il funzionamento, progettare e implementare sistemi automatici;
4) analizzare il valore, i limiti e i rischi delle varie soluzioni tecniche per la vita sociale e culturale con particolare attenzione alla sicurezza nei luoghi di vita e di lavoro, alla tutela della persona, dell’ambiente e del territorio;
5) redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo relative a situazioni professionali.

I principali argomenti sono:

Classe III:
– Tipologie e analisi dei segnali
– Componenti circuitali e i loro modelli equivalenti
– Teoria dei sistemi lineari e stazionari
– Principi di funzionamento e caratteristiche di impiego della strumentazione di laboratorio
– Metodi di rappresentazione e di documentazione
– Linguaggi di programmazione evoluti ed a oggetti in ambienti windows o simili
– Classificazione dei sistemi
– Esempi di sistemi estratti dalla vita quotidiana
– Rappresentazione a blocchi, architettura e struttura gerarchica dei sistemi
– Analisi dei sistemi lineari con il metodo numerico

Classe IV:
– Architettura del microprocessore, dei sistemi a microprocessore e dei microcontrollori
– Programmazione dei sistemi a microprocessore
– Linguaggi di programmazione evoluti e a basso livello per microprocessori e microcontrollori
– Programmazione dei sistemi a microcontrollore
– Interfacciamento dei dispositivi al sistema controllore
– Interfacce programmabili
– Microcontrollori: utilizzo e programmazione dei dispositivi interni
– Sistemi di acquisizione dati
– Tipologie e funzionamento dei trasduttori, sensori e attuatori
– Rappresentazione delle funzioni di trasferimento su diagrammi semi-logaritmici
– Sistemi automatici di acquisizione dati e di misura
– Uso di software dedicato specifico del settore
– Linguaggi di programmazione visuale per l’acquisizione dati

Classe V:
– Sistemi automatici di acquisizione dati
– Interfacciamento dei convertitori analogico-digitali e digitali
– Elementi fondamentali dei dispositivi di controllo e di interfacciamento
– Tecniche di trasmissione dati
– Bus seriali nelle apparecchiature elettroniche
– Dispositivi e sistemi programmabili
– Gestione di schede di acquisizione dati
– Sistemi ad anello aperto e ad anello chiuso
– Proprietà dei sistemi reazionati
– Criteri per la stabilità dei sistemi
– Controlli di tipo Proporzionale Integrativo e Derivativo
– Interfacciamento dei convertitori analogico-digitali e digitali

Robotica:

Classe III:
STRUTTURA E COMPONENTI DI UN ROBOT – Le parole chiave di un Robot – I componenti di un Robot – La struttura di un robot – Batterie NiCd, NiMH, LiIon, Lipo, Piombo – Diodi, diodo led, diodo zener, diodo schottky – Led e Resistenze
STAMPA 3D – Disegno 3D – Tinkercad – Thingiverse – Stampante 3D – Repetier Host – Cura Engine
ZUMOROBOT – TELAIO – Progetto dello ZumoRobot – Telaio Zumo – Collegamento motori – Laboratorio: Uso della stampante 3D per stampare il supporto Arduino per il telaio Zumo
ZUMOROBOT – SENSORI DI LINEA – Sensori di linea CNY70 – Progettazione scheda sensori di linea per Arduino – Programmazione Arduino per il test della scheda – Realizzazione e collaudo scheda sensori di linea
AZIONAMENTI – MOTORE IN C.C. – Motore in Corrente Continua – Driver per relè – Driver per i Motori in c.c. –
ZUMOROBOT – DRIVER – Scheda KA03 – Driver L298 – Scheda Motomama – Shield motori per Arduino con L293D – Driver L293D – Mosfet – Driver motori DMOS – Mosfet – Shield motori per Arduino con 754410 – Driver 754410 – Programmazione Arduino per il test della scheda – Realizzazione e collaudo scheda shield motori –  –
ZUMOROBOT – SENSORI OSTACOLI – Uso dei sensori per ostacoli – Programmazione del robot – Test Zumo Robot – Assemblaggio e programmazione ZumoRobot –

Classe IV:
LABVIEW – Pannello frontale – Diagramma a blocchi – Esempi di utilizzo
LINEFOLLOWER – SCHEDA Arduino nano – Sensori e motoriduttori – Alimentazione – Progettazione circuito elettronico -Realizzazione e collaudo scheda
PROGRAMMAZIONE CON MACCHINA A STATI – Tastierino numerico – Ascensore – Sisterma di allarme – Gestione parcheggio
LINEFOLLOWER – PROGRAMMAZIONE – Progettazione programma con diagramma di flusso – Controllo proporzionale – Cenni sul controllo derivativo – Realizzazione programma – Collaudo software
MICROCONTROLLORE ATMEGA328 – Caratteristiche e piedinatura – Memoria RAM e rete logica dei Pin di I/O –
Lettura e scrittura dei Pin – lampeggio di un Led – Timer, Interrupt e EEPROM con le librerie

Classe V:
LABVIEW – Linguaggio di programmazione visuale – Applicazioni e esercitazioni
AZIONAMENTI – Motore passo passo – Servomotori – Braccio manipolatore
PROCESSING – Struttura del programma – Realizzazione di grafiche – Scambio di dati con Arduino – Programma di controllo di un servomotore – Programma di controllo di un braccio manipolatore
SENSORI – Sensori e trasduttori: posizione e spostamento, velocità, peso e deformazione, temperatura, umidità, controllo della luminosità (fotoresistenza, fotodiodo, fototransistor, fotoaccoppiatore), prossimità (induzione, effetto Hall, ultrasuoni) – Reti di condizionamento del segnale con A.O.
SHIELD ARDUINO – Shield wireless Bluetooth – Shield RFID
MICROCONTROLLORE ATMEGA328/P – Analisi del datasheet: struttura del microcontrollore e principi di funzionamento – Ingressi e uscite – Gestione dei Timer e PWM.

Le ore delle materie di indirizzo negli ultimi tre anni di Specializzazione:

Terza

Quarta

Quinta

T.D.P.

4

4

5

Elettronica

6

5

5

Sistemi

3

4

4

Robotica

3

3

3

Orario delle classi

DISCIPLINAIIIIVV
Tecnologie e progettazione di sistemi elettrici ed elettronici445
Elettrotecnica ed Elettronica655
Sistemi Automatici344
Robotica333
Lingua e letteratura Italiana444
Storia222
Lingua inglese333
Matematica333
Scienze motorie e sportive (ed. fisica)222
Religione cattolica o attività alternative111
Complementi di matematica11