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SERGIO CALLEGARI
Docente Interateneo
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Electronic Systems
Advanced Automotive Engineering (Offerta formativa 2024)
Obiettivi formativi
Il corso si propone di fornire agli studenti gli strumenti per conoscere e comprendere gli elementi fondamentali sulla base dei quali operano i sistemi elettronici in uso in ambito automotive. La finalità non è quella di formare progettisti elettronici, quanto di offrire una competenza di base ampia che favorisca la capacità di lavorare all’interno di team interdisciplinari che comprendano anche progettisti elettronici ed esperti di tecnologie dell’informazione.
Gli obiettivi del corso possono essere riassunti come segue:
Conoscenza e comprensione: acquisizione dei concetti basilari relativi ai blocchi circuitali tipici di un sistema elettronico per automotive con enfasi sui circuiti digitali e a microcontrollore, i circuiti di condizionamento del segnale (con amplificatore operazionale, filtri analogici), i circuiti per la conversione analogico/digitale e viceversa, i principi di base di sensori e attuatori tra cui quelli usati in ambito automotive.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate: acquisizione delle capacità necessarie all'impiego di tecniche analitiche e metodologie di sviluppo; acquisizione di abilità di base nell'analisi e nella progettazione di sistemi elettronici analogici e digitali.
Autonomia di giudizio: acquisizione di capacità di interpretare specifiche, anche incomplete e di fornire un contributo proprio nell'ambito di team interdisciplinari che comprendano anche progettisti elettronici ed esperti di tecnologie dell’informazione.
Abilità comunicative: acquisizione di abilità nel presentare progettuali a persone specializzate e non.
Capacità di apprendere: acquisizione di abilità necessarie per mantenersi aggiornati nell'ambito disciplinare e ottimizzare la propria capacità di partecipare proficuamente all'interno di un team di lavoro interdisciplinare.
Prerequisiti
- Fondamenti di Teoria dei Circuiti
- Trasformate di Fourier e Laplace
- Elementi di base di informatica e reti logiche
Programma del corso
Introduzione: sensing, condizionamento di segnale, elaborazione dell’informazione, attuazione. Struttura di sistemi elettronici interfacciati con parti meccaniche. Richiami di teoria dei circuiti.
Gli ingredienti: elementi di base su dispositivi. Uso dei transistor come interruttori e come regolatori continui. Elementi di tecnologie per la realizzazione di sensori e trasduttori.
Sistemi digitali: elementi di reti logiche; segnali digitali; reti combinatorie e sequenziali; famiglie logiche; rappresentazione di numeri; blocchi funzionali fondamentali. ALU e microcontrollori. PLA e FPGA.
Sistemi analogici: amplificatore operazionale, filtri elementari, tecniche di condizionamento del segnale.
Acquisizione dati e rappresentazione dell’informazione: conversione D/A e A/D.
Time encoding: conversione V/F e F/V; modulazioni a larghezza di impulso e a densità di impulso.
Cenni su attuazione e conversione di potenza: ancora sulla regolazione continua e la regolazione a commutazione.
Sono possibili lievi modifiche dei contenuti in relazione alle conoscenze pregresse degli iscritti, condizioni inattese e alla luce dei feedback degli studenti.
Metodi didattici
L’insegnamento prevede lezioni frontali teoriche, presentate sia alla lavagna, sia con l’ausilio di diapositive. Alcune lezioni saranno dedicate ad esercizi, esempi, casi di studio sia alla lavagna sia con dimostrazioni basate sull’uso di sistemi di calcolo numerico (p.e., Matlab), ambienti grafici di programmazione e simulazione di sistemi dinamici multidominio (p.e., Simulink), o simulatori circuitali (p.e., Spice, Digital logic designer). Le diapositive del corso saranno rese disponibili agli studenti. Lo stesso avverrà per il codice utilizzato per gli esempi, le dimostrazioni e i casi di studio.
Testi di riferimento
- A. Smaili, F. Mrad, “Applied Mechatronics”, Oxford University Press, 2008
- Neil Storey, “Electronics: A Systems Approach”, Ed. Pearson, 6th Edition, 2017
- Robert Spence, “Introductory Circuits”, Ed. Wiley, 2008
- W. Ribbens, “Understanding automotive electronics: an engineering perspective”, Elsevier, 8th Edition, 2017
Verifica dell'apprendimento
La valutazione dell’apprendimento si basa su una prova scritta e una prova orale.
La prova scritta comprende alcuni esercizi finalizzati a verificare sia la comprensione dei contenuti del corso (e in particolare di alcune parti di esso), sia l’acquisizione di una capacità pratica di maneggiare alcuni strumenti di analisi e di progetto.
La prova orale complementa quella scritta con l’approfondimento di aspetti teorici.
Risultati attesi
Al termine del corso, lo studente possiede conoscenze utili a praticare forme semplici di condizionamento del segnale, acquisizione dati ed elaborazione dell’informazione con specifico riferimento ad applicazioni meccatroniche e automotive.
Inoltre, è educato a leggere documentazione tecnica, a interpretare i risultati di simulazioni di sistema e circuitali e a utilizzare formalismi, notazioni e indici di merito che ne favoriscano il proficuo inserimento in team interdisciplinari comprendenti esperti di tecnologie dell’informazione ed elettronica.