ingegneria meccatronica

1. Conoscenza e comprensione

Conoscere e comprendere i principi dell’Analisi Matematica, del calcolo differenziale e del calcolo integrale per funzioni reali di una variabile reale, con particolare riferimento ai metodi matematici in uso nelle discipline ingegneristiche.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Saper applicare in maniera sicura le tecniche del calcolo differenziale e integrale per risolvere problemi classici di Analisi Matematica in una variabile reale.

3. Autonomia di giudizio

Verificare la correttezza dei passaggi principali nella risoluzione dei problemi e interpretare i risultati ottenuti nei casi più semplici.

4. Abilità comunicative

Saper discutere e comunicare in maniera rigorosa ragionamenti matematici, utilizzando correttamente il linguaggio e la notazione dell’Analisi Matematica.

5. Capacità di apprendimento

Sviluppare un approccio rigoroso alla risoluzione dei problemi, acquisendo gli strumenti analitici di base e il metodo di ragionamento necessari per i successivi insegnamenti del corso di laurea e per la formazione della forma mentis dell’ingegnere.

I numeri reali: definizione assiomatica e proprietà.

Numeri naturali, interi e razionali.

Calcolo combinatorio.

Cenni di insiemistica.

Massimo, minimo, estremo superiore ed estremo inferiore di insiemi.

Successioni: proprietà delle successioni limitate e delle successioni monotone. Limiti di successioni.

Serie: definizioni, proprietà, criteri di convergenza.

Le funzioni di variabile reale: iniettività, suriettività, invertibilità e monotonia.

Funzioni elementari: funzioni lineari, valore assoluto, potenze, esponenziali, logaritmi, funzioni trigonometriche, trigonometriche inverse e funzioni iperboliche.

Limiti di funzioni. Funzioni continue. Teoremi sulle funzioni continue in un intervallo. Proprietà delle funzioni monotone.

Funzioni derivabili. Operazioni con le derivate e significato geometrico della derivata. Applicazioni delle derivate.

Funzioni convesse. II Teorema di de l'Hopital.Studio di funzioni.

Formula di Taylor e sviluppi asintotici delle funzioni elementari. Ordini di infinito e di infinitesimo. Confronti tra funzioni. Integrali definiti e indefiniti per funzioni di una variabile e loro significato geometrico. Teorema fondamentale del calcolo integrale, definizione di primitiva e di funzione integrale. Regole di integrazione e ricerca di primitive. Integrali impropri.

Equazioni differenziali ordinarie: generalità su teoremi di esistenza e unicità, equazioni a variabili separabili, equazioni lineari del primo ordine, equazioni lineari di ordine superiore a coefficienti costanti.

Nozioni di base del calcolo algebrico. Proprietà dei numeri reali e definizione delle operazioni sui reali. Equazioni e disequazioni (di primo e secondo grado, razionali, irrazionali, con moduli); risoluzione algebrica e geometrica. Sistemi di equazioni e disequazioni. Piano Cartesiano: rette, parabole, iperboli, circonferenze ed ellissi. Definizione delle funzioni trigonometriche. Proprietà elementari delle funzioni trigonometriche, esponenziali e logaritmiche e relative equazioni e disequazioni. Sono disponibili vari precorsi di ripasso dei prerequisiti tra cui si segnala il seguente link https://stem.elearning.unipd.it/course/view.php?id=6312

L'insegnamento è svolto attraverso lezioni integrate che combinano spiegazioni teoriche ed esercizi. Circa 72 ore sono dedicate alla teoria e 24 agli esercizi. Inoltre, vengono proposti periodicamente esercizi di allenamento e autovalutazione. Durante il corso, il docente è disponibile a incontrare le studentesse e gli studenti, singolarmente o in gruppo, per chiarimenti relativi alle lezioni o ai prerequisiti.

Alcune ore di lezione fino a un massimo di 8 potrebbero essere erogate in modalità online asincrona in caso di necessità.

Oltre a rivolgersi al/la docente del corso, studentesse e studenti con disabilità, DSA, BES e altre condizioni di salute, possono contattare l'Ufficio Servizi agli studenti - Settore Inclusione per ricevere maggiori informazioni sulle opportunità di fruizione della didattica con specifici supporti e strumenti.

La valutazione della preparazione dello studente si baserà sulla comprensione degli argomenti svolti, sull'acquisizione dei concetti e delle metodologie proposte e sulle capacità di applicarli in modo autonomo e consapevole.

L'esame è giudicato sufficiente se sono sufficienti sia le parti in cui è suddivisa la prova scritta sia la prova orale. Il voto finale è assegnato tenendo conto di tutte le prove d'esame.

• Titolo: Analisi matematica 1 con elementi di geometria e algebra lineare, Autori: Bramanti,Marco, Luogo: Bologna, Anno: 2014, Editore: Zanichelli.
• Titolo: Esercitazioni di analisi matematica 1, Autori: Bramanti, Marco, Luogo: Bologna, Anno: 2011, Editore: Esculapio.

L'insegnamento fornisce strumenti matematici per l’analisi quantitativa dei fenomeni naturali.

1. Conoscenza e comprensione

Comprendere i concetti fondamentali di algebra lineare

Comprendere i principi base del calcolo delle probabilità

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Analizzare e risolvere problemi tipici dell'ingegneria applicando metodi di algebra lineare, geometria e probabilità

3. Autonomia di giudizio

Valutare la correttezza dei procedimenti matematici

Interpretare criticamente i risultati di analisi quantitative

4. Abilità comunicative

Esporre in modo chiaro procedimenti e risultati

Utilizzare correttamente il linguaggio matematico

5. Capacità di apprendimento

Sviluppare autonomia nello studio dell’algebra lineare, della geometria e della probabilità

È utile avere familiarità con i seguenti argomenti: operazioni con numeri reali e frazionari; manipolazione di espressioni algebriche (in particolare, operazioni con i polinomi); valore assoluto di un numero reale; equazioni e disequazioni di primo e secondo grado; elementi di base di trigonometria. Gli argomenti sopra elencati sono discussi nel Mooc (Massive Open Online Courses) di "Matematica di base", accessibile gratuitamente previa registrazione, dalla home page del CISIA cliccando sull'icona "Mooc". Un precorso in inglese è accessibile al link https://www.futurelearn.com/courses/precalculus

Verranno valutate, in generale, le conoscenze e le competenze acquisite dallo studente sugli argomenti del programma.

In particolare, attraverso le tre domande della prima parte della prova scritta verrà valutata la capacità di presentare in termini appropriati e in modo logicamente corretto concetti matematici astratti. Questa parte concorre a 15 punti su 30 assegnati nella parte scritta; qui è obbligatorio ottenere la sufficienza (9/15).

Nella seconda parte della prova scritta, che concorre ad altri 15 punti su 30, verrà valutata l’abilità nell’applicare tali concetti alla risoluzione di esercizi che saranno, usualmente, quattro e copriranno l’intero programma dell’insegnamento.

Nella prova orale il voto ottenuto nella prova scritta può aumentare o diminuire. Nel caso in cui la prova orale non si limiti alla discussione dell’elaborato, verranno valutate la capacità e la reattività nell'affrontare quesiti di vario genere relativi agli argomenti introdotti in aula.

Conoscenze teoriche e applicative sugli argomenti in programma. Capacità di impostare e risolvere problemi ed esercizi sugli argomenti del corso. Familiarizzazione con gli strumenti di laboratorio (misuratore di posizione e velocita', bilancia di precisione, multimetro, oscilloscopio, generatore di funzioni) e con software didattico per l'acquisizione e presentazione dati. Capacità di condurre in gruppo semplici esperimenti di laboratorio, di analizzare e elaborare i dati misurati e presentarne una relazione scritta con rigore scientifico. Familiarita' dell'analisi dei problemi secondo il metodo scientifico.

Meccanica: Grandezze fisiche. Il Sistema Internazionale. Cinematica del moto unidimensionale, velocità e accelerazione. Moto in due dimensioni: moto parabolico e circolare. Dinamica del punto materiale, leggi di Newton. Le interazioni fondamentali. Forza peso. Reazioni vincolari. Forze d'attrito. Forza elastica e moto armonico. Tensione dei fili. Lavoro, energia cinetica, teorema dell'energia cinetica, forze conservative, energia potenziale, conservazione dell'energia meccanica, bilancio energetico con forze dissipative. Quantità di moto, impulso della forza, teorema dell'impulso, conservazione della quantità di moto. Momento angolare, teorema del momento angolare. Forze centrali. Sistemi di punti materiali. Forze interne ed esterne. Centro di massa. Teoremi del moto del centro di massa, del momento angolare. Sistema di riferimento del CM. Teoremi di Koenig. Lavoro delle forze interne ed esterne. Corpo rigido: momento d'inerzia, teorema di Huygens-Steiner, dinamica traslazionale e rotazionale. Fenomeni d'urto: urti elastici ed anelastici.

Elettricità e magnetismo: Carica elettrica, forza elettrostatica e legge di Coulomb. Campo e potenziale elettrostatico. Dipolo elettrico. Legge di Gauss. Conduttori in equilibrio. Polarizzazione dei dielettrici, costante dielettrica. Condensatori. Corrente elettrica, legge di Ohm, forza elettromotrice, leggi di Kirchhoff. Campo magnetico e forza magnetica. Cariche in moto in campo magnetico, forze su circuiti percorsi da corrente. Sorgenti del campo magnetico, legge di Ampere. Proprietà magnetiche della materia. Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo. Legge di Faraday Henry e principio di Lenz. Auto induzione e mutua induzione. Legge di Ampere-Maxwell. Le equazioni di Maxwell. Onde elettromagnetiche. Vettore di Poynting. Onde meccaniche.

Elementi di base di algebra, geometria analitica, trigonometria, analisi 1 e calcolo vettoriale trattati nei corsi del precedente semestre

Lezioni di teoria in aula; risoluzione di problemi e discussione di esempi sugli argomenti di teoria.

Laboratorio: svolgimento in gruppi di tre studenti di semplici esperienze in applicazione delle leggi studiate nella teoria. Redazione di una relazione scritta sui metodi impiegati e i risultati ottenuti. Se necessario alcune ore di lezione, fino a un massimo di 16, potrebbero essere erogate in modalità online asincrona (o sincrona).

Oltre a rivolgersi al docente del corso, studentesse e studenti con disabilità, DSA, BES e altre condizioni di salute, possono contattare l'Ufficio Servizi agli studenti - Settore Inclusione per ricevere maggiori informazioni sulle opportunità di fruizione della didattica con specifici supporti e strumenti.

Il voto finale terrà conto dei voti dello scritto, dell'orale come pure delle attività di laboratorio.

Mazzoldi Nigro Voci Fisica. Meccanica e termodinamica

Mazzoldi Nigro Voci Fisica. Elettromagnetismo e onde

1. Conoscenza e comprensione

Conoscere e comprendere i principi dell'analisi matematica, del calcolo differenziale e del calcolo integrale per funzioni di più variabili reali.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Analizzare e risolvere problemi tipici dell'ingegneria applicando metodi analitici con particolare riguardo a problemi di ottimizzazione con e senza vincoli, integrali multipli, campi vettoriali e alcune principali applicazioni alla fisica.

3. Autonomia di giudizio

Valutare la correttezza dei procedimenti matematici

Interpretare criticamente i risultati di analisi quantitative

4. Abilità comunicative

Esporre in modo chiaro procedimenti e risultati ed utilizzare correttamente il linguaggio matematico

5. Capacità di apprendimento

Riconoscere l'utilità delle applicazioni di alcuni strumenti dell'analisi matematica in più variabili in altre discipline, come in fisica, calcolo numerico ed economia.

Funzioni di più variabili: domini negli spazi euclidei (ripasso delle proprietà metriche e cenni di topologia), limiti e continuità, derivate parziali e gradiente, differenziale, matrice Jacobiana, matrice Hessiana e sviluppi di Taylor fino al secondo ordine, massimi e minimi di funzioni di più variabili (teorema di Fermat e studio della segnatura della matrice Hessiana). Massimi e minimi vincolati, metodo dei moltiplicatori di Lagrange. Integrali doppi e integrali tripli e relativi metodi di calcolo, inclusi il metodo di riduzione (teorema di Fubini-Tonelli) e il cambio di variabili. Curve, cenni di superfici. Campi vettoriali, campi conservativi e integrali di linea di seconda specie (lavoro e circuitazione) e relativi risultati.

Programma del corso di Analisi Matematica 1 (propedeutico) ed elementi di Fondamenti di Algebra Lineare e Geometria. In particolare: numeri reali, funzioni di una variabile reale (limiti, continuità, derivabilità), calcolo integrale in una variabile, calcolo con le matrici e i vettori, concetto di spazio vettoriale e di funzione lineare.

L'insegnamento verrà svolto generalmente mediante lezioni in aula alla lavagna o col tablet. Alcune ore di lezione, fino a un massimo di 4, potrebbero essere erogate in modalità online asincrona durante il semestre, in caso di necessità. Verranno assegnati periodicamente, attraverso Moodle, compiti per casa con soluzione a lezione o in rete (in Moodle). Tutti gli argomenti e le dimostrazioni richiesti verranno svolti a lezione. Circa un terzo delle lezioni del corso sarà dedicato allo svolgimento guidato di esercizi. Oltre al ricevimento settimanale e al tutorato, le studentesse e gli studenti disporranno di un forum in Moodle. Oltre a rivolgersi alla docente del corso, studentesse e studenti con disabilità, DSA, BES e altre condizioni di salute, possono contattare l'Ufficio Servizi agli studenti - Settore Inclusione per ricevere maggiori informazioni sulle opportunità di fruizione della didattica con specifici supporti e strumenti.

Verranno valutate sia le conoscenze sia le competenze acquisite dallo/a studente sugli argomenti in programma. Il voto finale verrà calcolato sommando i risultati delle due parti prova scritta: conoscenze (conoscenza e comprensione dei teoremi e dei risultati fondamentali dell'analisi matematica in programma, con dimostrazione ove richiesta) e competenze (risoluzione di esercizi), tenendo conto anche della eventuale prova orale.

• Titolo: Analisi matematica 2, Autori: Bramanti, Marco; Pagani, Carlo D.; Salsa, Sandro, Luogo: Bologna, Anno: 2009, Editore: Zanichelli, Note: --.

Al superamento dell'esame, gli studenti avranno conseguito le seguenti abilità:

• Padronanza dei concetti di base dell’informatica e di una terminologia corretta
• Comprensione della struttura e dei principi di funzionamento di base di un computer
• Conoscenza di alcuni algoritmi e strutture dati fondamentali
• Comprensione dei metodi generali di ragionamento nella progettazione di strutture dati e algoritmi
• Conoscenza del linguaggio C e del suo ambiente di sviluppo
• Capacità di progettazione e sviluppo in linguaggio C di strutture dati e algoritmi
• Capacità di implementare semplici algoritmi in C++ e Python

-Parte Generale:

Cenni storici e definizioni di base.

Rappresentazione dei dati e dell'informazione.

Architettura del calcolatore: concetti base.

Algoritmi e loro rappresentazione.

Modello run-time: record di attivazione, stack e heap.

Funzioni ricorsive.

Ordinamento per selezione, inserimento, merge e quicksort.

Ricerca lineare e binaria.

Prestazioni degli algoritmi e notazione O-grande.

Programmazione procedurale e strutturata.

Astrazioni sui dati e programmazione orientata agli oggetti.

Strutture dati: liste, pile, code, alberi e loro implementazione.

Introduzione ai sistemi operativi ed alla gestione dei processi.

Introduzione al sistema operativo Linux: nozioni base e comandi fondamentali.

Programmazione assistita dall'intelligenza artificiale.

-Linguaggio di programmazione C:

Introduzione al linguaggio e nozioni di base di compilazione.

Tipi di dati fondamentali, nozioni di variabile e assegnazione.

Operatori e regole di precedenza.

I/O formattato.

Espressioni logiche e selezioni: istruzioni if, if-else, if-else annidati, if-else multi-ramo e switch.

Istruzioni di iterazione: while, for, do-while.

Array e indicizzazione.

Stringhe.

Funzioni: argomenti. Definizione, dichiarazione e invocazione.

Variabili puntatore: operatori di indirizzo e indirezione, aritmetica dei puntatori, puntatori e array, puntatori e argomenti di funzioni.

Allocazione dinamica della memoria: heap, funzioni malloc, realloc, free, riferimento NULL.

Stream e accesso ai file.

Suddivisione del software in più file e inclusion guards.

Esempi di implementazioni in C di liste concatenate, pile, stack, ecc...

-Cenni sul linguaggio di programmazione C++:

Dal C al C++.

Cenni su programmazione orientata agli oggetti in C++: classi, metodi, costruttori e distruttori.

Overloading degli operatori, namespace.

Cenni sulla libreria STL.

-Cenni sul linguaggio di programmazione Python:

Dal C al Python.

Sintassi base.

Tipi e oggetti.

Strutture dati di base: liste, dizionari, insiemi.

Non sono richiesti prerequisiti specifici. Tuttavia, nello svolgimento del programma si assume che gli studenti possiedano nozioni di matematica di base e competenze pratiche nell’uso del computer equivalenti a quelle certificate dalla ECDL (European Computer Driving Licence), come ad esempio la capacità di scompattare file, installare programmi, utilizzare la posta elettronica, navigare in internet, ecc.

Una serie di lezioni frontali presenta concetti, metodi, problemi e soluzioni. Diversi esercizi di base vengono proposti al calcolatore sotto la supervisione diretta del docente. Attività di laboratorio settimanali permettono allo studente di formulare soluzioni personali a problemi proposti.

Oltre a rivolgersi al/la docente del corso, studentesse e studenti con disabilità, DSA, BES e altre condizioni di salute, possono contattare l'Ufficio Servizi agli studenti - Settore Inclusione per ricevere maggiori informazioni sulle opportunità di fruizione della didattica con specifici supporti e strumenti.

La verifica della conoscenza della teoria sarà effettuata mediante una serie di domande a risposta aperta o chiusa su tutti gli argomenti trattati durante il corso. La parte di programmazione consiste nello sviluppo di alcuni semplici programmi in linguaggio C o C++ secondo le specifiche assegnate dal docente. Verrà valutata sia la correttezza del metodo implementato che la sintassi del programma.

• Titolo: Informatica, una panoramica generale, Autori: Brookshear G., Brylow D., Luogo: --, Anno: 2020, Editore: Pearson, Note: Edizione 12° o successive.
• Titolo: Programmazione in C, Autori: King, K., Luogo: --, Anno: 2014, Editore: Apogeo, Note: --.

Lingua inglese B2 (abilità ricettive). Test di Abilità Linguistica (TAL), informatizzato, per la verifica della conoscenza della lingua inglese, livello B2 abilità ricettive (ascolto e lettura) del Quadro Comune Europeo di riferimento per la conoscenza delle lingue, da sostenere presso il Centro Linguistico di Ateneo (CLA). L’attività non include l’erogazione di un corso ma solo il test. Chi è in possesso di una certificazione di livello B2 o superiore può richiederne il riconoscimento. Tutte le informazioni relative alla Lingua inglese per Ingegneria sono disponibili all'indirizzo https://www.ingegneria.unipd.it/prove-inglese. Gli studenti sono pregati di NON contattare direttamente il docente responsabile.

La prova finale è definita secondo i criteri indicati nell'Art. 5 del Regolamento Didattico del Corso di Studio. Tale prova consiste in un progetto di gruppo sviluppato sotto la supervisione di un docente di riferimento, che dovrà essere presentato dallo studente di fronte alla commissione esaminatrice. E' prevista la possibilità di svolgere la prova finale nell'ambito di un tirocinio svolto presso industrie, aziende, enti esterni o laboratori di ricerca, sotto la supervisione di un docente di riferimento. In tal caso è prevista la stesura di una relazione e la presentazione di fronte alla commissione esaminatrice. Alla prova finale è attribuito un punteggio in trentesimi, che contribuisce all'incremento del voto finale in centodecimi, secondo i criteri contenuti nell'apposito regolamento. Ulteriori informazioni per lo studente sono disponibili nel sito web del Corso di laurea: https://stem.elearning.unipd.it/course/view.php?id=10946

• CONOSCENZE ELETTRONICHE DI BASE, relativamente alla fisica dei semiconduttori, alla struttura e alle prestazioni elettriche dei dispositivi elettronici elementari, alla modellistica linearizzata dei componenti. - CONOSCENZE DI MODELLI E CIRCUITI FONDAMENTALI, basate sull’uso congiunto della teoria delle reti elettriche e della modellistica lineare dei componenti. Vengono in particolare acquisite metodiche per l’analisi e la sintesi di circuiti non lineari. - CONOSCENZE SULLA STRUTTURA FUNZIONALE DEGLI AMPLIFICATORI OPERAZIONALI, sulle analisi prestazionali nei domini del tempo e della frequenza, e su alcune fondamentali applicazioni, sia in ambito lineare che non lineare. ABILITA’ DA ACQUISIRE - Capacità di collegare aspetti prestazionali con le scelte progettuali di semplici circuiti elettronici per l’elaborazione di segnali. - capacità di affrontare lo studio di semplici circuiti contenenti dispositivi non lineari quali diodi e transistori. - capacità di affrontare semplici problemi di progetto con una progressiva acquisizione di capacità di analisi critica delle soluzioni, sensibilità ai limiti operativi a livello di componenti (stress) e sistemi (prestazioni)

MATERIALI E DISPOSITIVI A SEMICONDUTTORI - Richiami delle proprietà fisico/chimiche/elettriche dei materiali a stato solido, catalogati come conduttori e isolanti. - Proprietà dei materiali semiconduttori intrinseci ed estrinseci. Correnti di deriva e di diffusione. - principi di funzionamento e caratteristiche dei diodi a giunzione. - principi di funzionamento e caratteristiche dei transistor bipolari, e dei transistor ad effetto di campo. CIRCUITI ELETTRONICI ELEMENTARI - metodo di studio di circuiti contenenti diodi. Esempi di applicazioni (raddrizzatori, e regolatori di tensione a diodo zener). - metodo di studio e analisi dei circuiti amplificatori a singolo transistore (bipolare e ad effetto di campo). Concetto, criteri e circuiti di polarizzazione. Modelli lineari validi per piccoli segnali. AMPLIFICATORI MULTISTADIO E OPERAZIONALI - analisi di amplificatori multistadio. - Struttura e prestazioni degli amplificatori operazionali: blocchi funzionali, caratteristiche ingresso-uscita e limiti. - Applicazioni degli amplificatori operazionali: esempi di circuiti lineari e non lineari per l’elaborazione di segnali.

Il corso prevede conoscenze di Fisica (stato solido), Elettrotecnica (campi elettrici e analisi delle reti) e, nella parte terminale, fa uso anche di concetti discussi in corsi paralleli (risposta in frequenza, retroazione), con l'obiettivo di dare una visione multidisciplinare e sistemica delle applicazioni trattate.

Il corso, di natura fondamentale e propedeutica a corsi successivi, si articola principalmente in lezioni teoriche nel corso delle quali si forniscono allo studente i concetti, le metodologie, e gli strumenti di analisi e sintesi dei circuiti e sistemi elettronici per l’elaborazione di segnali analogici. Ciò viene ottenuto facendo uso di un richiamo sistematico a nozioni apprese in altri corsi (fisica dello stato solido, campi e circuiti elettrici, analisi dei segnali, sistemi a retroazione), e con un riferimento continuo ad applicazioni ben conosciute dagli studenti nei settori domestico, industriale, dell’infotainment. Ciò consente, da un lato, di dare un supporto interdisciplinare e metodologico all’analisi dei circuiti e sistemi elettronici, dall’altro a stimolare l’interesse degli studenti ad approfondire la conoscenza di apparati d’impiego corrente. Le lezioni vengono erogate in forma interattiva, sollecitando gli studenti a formulare quesiti e chiedere chiarimenti in tempo reale, così da favorire l’apprendimento e l’interazione di gruppo, mantenere viva l’attenzione e stimolare la curiosità conoscitiva e applicativa. Ciò consente di interessare e preparare gli studenti ai successivi corsi con attività di laboratorio ed eventualmente indurre taluni a sperimentare su proprie realizzazioni i concetti appresi, ricorrendo al docente per suggerimenti e consulenza. Le lezioni teoriche sono sistematicamente affiancate da sessioni di esercizi in aula. Oltre a rivolgersi al/la docente del corso, studentesse e studenti con disabilità, DSA, BES e altre condizioni di salute, possono contattare l'Ufficio Servizi agli studenti - Settore Inclusione per ricevere maggiori informazioni sulle opportunità di fruizione della didattica con specifici supporti e strumenti.

La valutazione si basa su una prova scritta, composta da: - una parte di domande a risposta chiusa (vero/falso, risposta multipla) per verificare la comprensione dei concetti teorici di base, la capacità di riconoscere le proprietà fondamentali dei dispositivi e l’applicazione immediata delle nozioni; - una parte di esercizi numerici o grafici, finalizzati ad accertare la padronanza delle tecniche di analisi e sintesi dei circuiti elettronici, la capacità di modellizzare situazioni reali e di applicare le metodologie apprese. La valutazione tiene conto di: - correttezza tecnica delle risposte fornite; - chiarezza del procedimento e della notazione; - pertinenza del metodo scelto per la risoluzione dei problemi; - capacità di collegare concetti teorici con applicazioni pratiche. Il punteggio finale è attribuito in base alla somma dei punteggi parziali delle singole sezioni della prova scritta.

• Titolo: Microelettronica, Autori: Jaeger,Richard C.; Blalock,Travis N., Luogo: --, Anno: 0, Editore: McGraw-Hill, Note: --.

• Saper modellare i dispositivi elettrici ed elettronici mediante circuiti semplificati, conoscere le proprietà fondamentali dei circuiti e i metodi applicabili per calcolare tensioni, correnti e potenze

• Saper applicare tali metodi per calcolare numericamente tensioni, correnti e potenze in regime stazionario, in regime periodico sinusoidale e in condizioni transitorie variabili nel tempo in un dispositivo elettrico o elettronico.

• Conoscere i principi di funzionamento e valutare l'efficienza energetica dei dispositivi elettromagnetici, dei motori elettrici e dei generatori utilizzati nelle reti per la produzione di energia elettrica, incluse quelle da fonti rinnovabili, i sistemi di accumulo e per la mobilità elettrica.
• Saper simulare e progettare circuiti elettrici ed elettronici usando il software SPICE (laboratorio).

Calcolo differenziale e integrale, numeri complessi , operatori vettoriali: rotore, gradiente, divergenza, leggi generali dei campi elettrici e magnetici.

• Prova scritta: correttezza concettuale nella soluzione degli esercizi applicativi, correttezza dei risultati numerici nella soluzione degli esercizi applicativi, correttezza concettuale nella descrizione del funzionamento dei dispositivi elettrici • Prova orale: correttezza concettuale e proprietà di linguaggio nella descrizione del principi e delle caratteristiche di funzionamento dei dispositivi elettrici, eventuale discussione sulle simulazioni SPICE

• Titolo: Elettrotecnica. Vol. 1: Principi, Autori: Chitarin, Giuseppe; Gnesotto, Francesco; Guarnieri, Massimo; Maschio, Alvise; Stella, Andrea, Luogo: --, Anno: 2017, Editore: Soc. Editrice Esculapio srl; country:ITA, Note: --.
• Titolo: Elettrotecnica. Vol. 2: Applicazioni, Autori: Chitarin, G.; Gnesotto, F.; Guarnieri, M.; Maschio, A.; Stella, A., Luogo: --, Anno: 2018, Editore: Soc. Editrice Esculapio srl; country:ITA, Note: --.
• Titolo: Esercizi di Elettrotecnica: Reti Elettriche, Autori: Bagatin, Mario; Chitarin, Giuseppe; Desideri, Daniele; Dughiero, Fabrizio; Gnesotto, Francesco; Guarnieri, Massimo; Maschio, Alvise, Luogo: --, Anno: 2013, Editore: Società; Editrice Esculapio; country:ITA; place:Bologna.

Gli allievi ingegneri apprenderanno alcuni elementi di economia e organizzazione aziendale, che costituiscono le basi per comprendere il funzionamento delle aziende. In particolare, gli studenti svilupperanno la capacità di a) analizzare gli aspetti basilari della situazione economico-finanziaria di un'azienda, b) calcolare i costi di produzione e utilizzarli nelle decisioni di gestione corrente e c) mappare le attività fondamentali svolte in azienda nelle diverse aree funzionali nonché nei diversi processi aziendali.

L'organizzazione aziendale. La struttura dell'azienda, le funzioni aziendali, approccio organizzativo basato sul lean thinking. Il bilancio. I cicli dell’attività economica. Il bilancio di esercizio: lo stato patrimoniale e il conto economico. Le poste del bilancio. I margini di gestione. L’analisi di bilancio per indici: descrizione della situazione patrimoniale ed economica di un’azienda. I costi. La classificazione dei costi. La rilevazione dei costi. Il calcolo dei costi pieni. Il margine di contribuzione. Analisi delle relazioni fra costi, volumi e profitti. Analisi dei costi per le decisioni aziendali di gestione corrente.

Nessuna propedeuticità

Lezioni frontali. La frequenza è facoltativa ma fortemente consigliata per l’acquisizione dei concetti, dei modelli e dei metodi proposti nonché per lo sviluppo della capacità di applicarli in modo autonomo e consapevole. E' possibile che il docente si avvalga della didattica online (massimo 10%) in modalità sincrona tra aprile e maggio. Oltre a rivolgersi al docente del corso, studentesse e studenti con disabilità, DSA, BES e altre condizioni di salute, possono contattare l'Ufficio Servizi agli studenti - Settore Inclusione per ricevere maggiori informazioni sulle opportunità di fruizione della didattica con specifici supporti e strumenti.

La valutazione della preparazione dello studente si baserà sull’acquisizione dei concetti, dei modelli e dei metodi proposti nonché sulla capacità di applicarli in modo autonomo e consapevole

Il corso ha le seguenti conoscenze e abilità attese: - conoscere le principali problematiche della conversione tra le diverse forme dell'energia - analisi dei sistemi termodinamici e delle trasformazioni termodinamiche più significative - conoscere i principali meccanismi della trasmissione del calore - sviluppare abilità nel calcolo delle trasformazioni energetiche nei cicli diretti ed inversi. - sviluppare abilità nel calcolo di alcuni semplici casi di scambio termico

Sistemi di unità di misura. Termodinamica tecnica. Generalità e definizioni. La temperatura empirica. Sistemi chiusi ed aperti. Bilancio dell’energia meccanica per sistemi in deflusso permanente. Il primo principio della termodinamica per sistemi chiusi ed in deflusso. Il gas ideale. Il secondo principio della termodinamica per sistemi chiusi ed in deflusso. Cenni di combustione. Cambiamenti di fase di sostanze pure. Diagrammi termodinamici (piani p,v; T,s; h,s; p,h). Cicli diretti ed inversi a vapore e a gas. Analisi di processi e cicli termodinamici. Verrà poi introdotta la teoria dello scambio termico con particolare riferimento alle applicazioni per gli scambiatori di calore: conduzione, convezione forzata e naturale, radiazione termico. La differenza media efficace di temperatura negli scambiatori di calore, il metodo efficienza-NTU. Tecniche di misura di parametri e grandezze termodinamiche (solo per la laurea in Ingegneria dell'Innovazione del Prodotto).

Sono necessarie competenze nel calcolo differenziale (derivate parziali) dai corsi di matematica.

Il Corso è articolato nelle seguenti attività: una parte di lezioni frontali dove attraverso lezioni classiche alla lavagna e con l’ausilio di supporto informatico (powerpoint) il docente propone le tematiche teoriche del corso e svolge esempi di calcolo. Una seconda parte in cui attraverso l’ausilio di supporto powerpoint, di video, e con l’esecuzione di misure sperimentali in aula, si spiegano le tematiche relative alla misura dei parametri termodinamici e alla relativa strumentazione. Una terza parte durante la quale si eseguiranno prove nel laboratorio di termotecnica (solo per la laurea in Ingegneria dell'Innovazione del Prodotto). Le lezioni verranno erogate in presenza. Oltre a rivolgersi al docente del corso, studentesse e studenti con disabilità, DSA, BES e altre condizioni di salute, possono contattare l'Ufficio Servizi agli studenti - Settore Inclusione per ricevere maggiori informazioni sulle opportunità di fruizione della didattica con specifici supporti e strumenti

I criteri di valutazione con cui verrà effettuata la verifica delle conoscenze e delle abilità acquisite sono: - Completezza delle conoscenze teoriche acquisite dei principi della termodinamica e delle loro principali applicazione e dei principali modi di trasmissione del calore. - Abilità nell'applicare le conoscenze teoriche alla conversione delle unità di misura, alla determinazione dei principali parametri termodinamici, al calcolo dei flussi di energia e dei principali parametri di stato termodinamico. - Livello di autonomia acquisito nell'interpretazione e soluzione delle problematiche dei cicli termodinamici e della trasmissione del calore. - Capacità espositive e rigorosità nella trattazione ed esposizione delle tematiche. - Conoscenze e le abilità dello studente negli apparati di misura dei principali parametri termodinamici di stato e di scambio (solo per la laurea in Ingegneria dell'Innovazione del Prodotto).

• Titolo: Termodinamica applicata, Autori: Cavallini, Alberto; Mattarolo, Lino, Luogo: Padova, Anno: 1992, Editore: Cleup, Note: --.

Il corso di Fondamenti di Progettazione Strutturale si propone di fornire obiettivi formativi specifici, in particolare: • conoscenza dei principi per il dimensionamento di componenti meccanici soggetti a sollecitazioni statiche; • conoscenza di base dei principi per il dimensionamento e la verifica a fatica ad alto numero di cicli di componenti meccanici; • conoscenza degli elementi costruttivi di base per una corretta scelta di questi in fase di progetto. Le principali abilità specifiche del corso sono invece le seguenti • capacità di analizzare lo stato di sollecitazione in strutture isostatiche e iperstatiche; • capacità di determinare lo stato di tensione derivante da sollecitazioni semplici e combinate; • capacità di dimensionare componenti meccanici soggetti a sollecitazioni statiche e a fatica ad alto numero di cicli ad ampiezza costante; • capacità di effettuare correttamente la scelta degli elementi costruttivi di base.

• Schema strutturale di tipo trave, gradi di libertà e di vincolo, definizione di struttura isostatica e iperstatica, tipi di sollecitazione; • Soluzione di strutture isostatiche e diagrammi delle sollecitazioni; • Deformata delle travi ed equazione della linea elastica; • Cenni sulla soluzione di strutture iperstatiche; • Definizione di tensione ed analisi di stati di tensione semplici (trazione, flessione, taglio, torsione) e combinati; • Stati di tensione principali e cerchi di Mohr; • Criteri di cedimento di Guest e Von Mises; • Cenni alla fatica ad alto numero di cicli di materiali metallici; • Cenni di elementi costruttivi delle macchine e criteri di scelta.

Per una più efficace frequenza delle lezioni del corso di Fondamenti di Progettazione Strutturale si ritengono estremamente importanti le conoscenze fornite dai corsi Analisi matematica 1, Fisica generale ed Elementi di metallurgia, erogati al primo anno del corso di laurea.

Il corso prevede lezioni frontali con spiegazioni teoriche affiancate da esercizi ed esempi applicativi, anche su casi reali. Le lezioni saranno effettuate per lo più alla lavagna, con l’ausilio di slide proiettate quando opportuno. Si utilizza la piattaforma Moodle. Un parte del corso (fino ad un massimo di 4 ore, ovvero l'8% del totale) sarà erogato in modalità virtuale asincrona interattiva, circa a metà-2/3 del corso. Oltre a rivolgersi al/la docente del corso, studentesse e studenti con disabilità, DSA, BES e altre condizioni di salute, possono contattare l'Ufficio Servizi agli studenti - Settore Inclusione per ricevere maggiori informazioni sulle opportunità di fruizione della didattica con specifici supporti e strumenti.

Viene valutata la conoscenza e la comprensione delle metodologie e degli aspetti teorici sviluppati durante il corso e la capacità di tradurre le conoscenze acquisite nella progettazione e verifica di componenti meccanici.

• Titolo: Costruzione di macchine, Autori: Quaresimin M., Zappalorto M., Luogo: Padova, Anno: 2017, Editore: CLEUP, Note: --.

L'obiettivo del corso è introdurre lo studente e la studentessa al processo di programmazione sia a basso livello, con un'interazione diretta con il sistema operativo e l'hardware, sia ad alto livello, sviluppando la capacità di costruire applicazioni di dimensioni significative in gruppo.

In coerenza con gli obiettivi formativi del Corso di Laurea in Ingegneria Meccatronica, l'insegnamento contribuisce allo sviluppo delle competenze informatiche necessarie per progettare, realizzare e gestire sistemi con elevata integrazione tra componenti meccaniche, elettroniche e informatiche. In particolare, il corso concorre alla formazione di figure in grado di operare nell'ambito dell'automazione industriale, della programmazione e supervisione di sistemi automatizzati e dell'uso di dispositivi elettronici programmabili a supporto di sistemi meccatronici.

Al superamento con successo del corso, gli studenti e le studentesse avranno raggiunto le seguenti abilità:

1. Conoscenza e comprensione: conoscere la sintassi, la semantica e le principali strutture del linguaggio C; comprendere il funzionamento della memoria (stack, heap), i principali meccanismi di interazione con il sistema operativo e l'ambiente UNIX/Linux; conoscere strumenti di sviluppo quali GCC, GDB, Valgrind, Git e CMake.
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: sviluppare programmi C modulari e documentati; utilizzare strumenti per il controllo di versione, la compilazione, il debugging, il profiling e il testing; applicare strumenti di intelligenza artificiale generativa come supporto alla progettazione, al debug, alla scrittura del codice e al refactoring, verificandone criticamente gli output.
3. Autonomia di giudizio: analizzare e migliorare codice esistente, diagnosticare bug e memory leak, scegliere approcci appropriati al debugging e al testing, valutare la qualità delle soluzioni software e l'affidabilità degli output prodotti anche con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale generativa.
4. Abilità comunicative: documentare efficacemente i progetti software attraverso README, commenti e report tecnici; presentare oralmente le scelte progettuali e tecniche del progetto finale; discutere in modo chiaro il contributo individuale all'interno di un lavoro di gruppo.
5. Capacità di apprendimento: acquisire metodi di studio e ricerca che consentano di apprendere autonomamente nuovi strumenti di sviluppo, consultare documentazione tecnica e adattarsi a diverse pipeline di sviluppo software.

Programmazione in linguaggio C:

• Ripasso dei principali concetti della sintassi di base del linguaggio C
• Puntatori e allocazione dinamica della memoria
• Gestione degli errori e debug

Strumenti di base per la programmazione in Linux:

• Strumenti per il debug (GDB)
• Profiling delle prestazioni (gprof)
• Tracing dell'esecuzione (strace, dtrace)
• Gestione dei segnali
• I/O da file
• Scripting

Strumenti avanzati per la programmazione:

• Moduli, header, linking, costruzione di librerie (CMake)
• Controllo di versione (Git)
• Strumenti per cross-compilazione

Per il raggiungimento proficuo degli obiettivi prefissati sono richieste competenze di informatica di base (rappresentazione dei dati, architettura di un calcolatore, introduzione ai sistemi operativi) e familiarità con la programmazione sequenziale (tipi di dati, condizioni, cicli, vettori). 

L'insegnamento prevede lezioni frontali ed esercitazioni pratiche individuali e di gruppo, in cui gli studenti e le studentesse sono guidati nei primi passi verso l'applicazione degli strumenti di sviluppo software visti a lezione.

Si fa frequentemente uso di strumenti interattivi, quali il think-pair-share e le discussioni interattive di alcuni minuti su domande aperte, al fine di stimolare l'apprendimento attivo e il senso critico sui concetti esposti a lezione.

Il project work finale, realizzato in gruppo, costituisce una componente centrale del corso ed è strutturato secondo un approccio di problem-based learning, che stimola la progettazione autonoma, l'analisi dei problemi e la collaborazione.

Qualora se ne ravvisi l'opportunità, una quota contenuta delle attività potrà essere erogata online, in modalità sincrona e/o asincrona, entro il limite massimo del 10% delle ore previste. Le eventuali attività online saranno comunicate tramite Moodle e integrate con il percorso didattico svolto in presenza.

Studentesse e studenti con disabilità, DSA, BES e altre condizioni di salute, possono contattare l'Ufficio Servizi agli studenti - Settore Inclusione per ricevere maggiori informazioni sulle opportunità di fruizione della didattica con specifici supporti e strumenti.

I criteri di valutazione per gli assegnamenti, il progetto finale e la discussione sono i seguenti:

• Progetto: completezza funzionale, correttezza, qualità del design, uso appropriato delle strutture dati e organizzazione modulare del codice.
• Strumenti: uso corretto di Git, testing, debugging, CMake e degli strumenti di sviluppo presentati durante il corso.
• Documentazione e presentazione: chiarezza, accuratezza, qualità della documentazione tecnica, capacità di motivare le scelte progettuali e di presentare il lavoro svolto.
• Partecipazione individuale: contributi tracciati da GitHub, qualità del lavoro svolto e capacità di discutere durante la presentazione il proprio contributo al progetto di gruppo.
• Uso dell'IA: capacità di dichiarare in modo trasparente gli strumenti utilizzati e le attività per cui sono stati impiegati; capacità di spiegare, verificare e adattare gli output generati; consapevolezza della responsabilità finale dello studente o della studentessa rispetto al codice, alla documentazione e alle scelte progettuali consegnate.

1. King, Kimberly Nelson, Programmazione in C, 2009, ISBN 9788838785825. Note: CONSIGLIATO.
2. Kernighan, Brian W.; Pike, Rob, The Practice of Programming, 1999, ISBN 9780201615869. Note: CONSIGLIATO.

Il corso ha lo scopo di fornire le conoscenze fondamentali (leggi, equazioni, teoremi) per la modellistica in campo meccanico. Il corso permette di acquisire conoscenze sui principali componenti per la generazione del moto e la trasmissione di potenza. Il corso fornisce le metodologie e gli strumenti per la soluzione di problemi di analisi cinematica e dinamica delle macchine, con particolare riferimento al moto piano.

INTRODUZIONE: definizione di macchina e di meccanismo. Equazioni di congruenza, di equilibrio e di legame per i sistemi meccanici, ipotesi di lavoro. Analisi e sintesi di macchine: definizione di analisi cinematica diretta ed inversa, definizione di analisi dinamica diretta ed inversa, sintesi cinematica. CINEMATICA DEI SISTEMI ARTICOLATI PIANI: moto relativo, cinematica degli accoppiamenti, equazione di struttura, equazione di Grubler, equazioni di chiusura di un meccanismo, scelta di equazioni indipendenti. Definizione di gruppi di Assur, scomposizione di meccanismi in gruppi di Assur. Matrice Jacobiana delle equazioni di chiusura, soluzione iterativa delle equazioni di chiusura di posizione; schema iterativo di Newton-Raphson. Soluzione dell'analisi cinematica di posizione, velocità ed accelerazione, rapporti di velocità e di accelerazione. Configurazioni singolari. centri di istantanea rotazione. Esempi ed esercitazioni. DINAMICA DEI SISTEMI ARTICOLATI PIANI: richiami di meccanica del corpo rigido e di geometria delle masse. Principio dei lavori virtuali: enunciato ed applicazione in problemi di dinamica inversa. Principio di d'Alembert; applicazione cineto-statica del principio dei lavori virtuali. Equazioni di Lagrange: enunciato generale e per meccanismi ad un solo grado di libertà; inerzia ridotta. Equazioni di Newton: applicazioni ai problemi di dinamica inversa. Teoria delle masse di sostituzione. Sbilanciamento statico e dinamico, bilanciamento dei manovellismi. Esercitazioni. CINEMATICA, DINAMICA E SINTESI DI CAMME: meccanismi con camme piane: classificazione, definizione di angolo di pressione, sottotaglio, analisi e sintesi cinematica, analisi dinamica. Camme eccentriche. Camme spaziali. Applicazione delle camme negli intermittori. Introduzione alle leggi di moto per camme. COMPONENTI PER LA TRASMISSIONE DEL MOTO NELLE MACCHINE: Rotismi: definizioni, generalità sulle ruote dentate e sintesi, rotismi ordinari e planetari, formula di Willis, calcolo del rapporto di trasmissione, riduttori epicicloidali, il meccanismo differenziale. Trasmissioni con organi flessibili (funi, catene, cinghie): cinematica, condizioni di trasmissione del moto. Altre trasmissioni di potenza (vite-madrevite, pignone e cremagliera). Confronto tra famiglie di organi di trasmissione. Giunti, innesti e freni, organi di sollevamento. Rendimento dei sistemi meccanici e degli organi di trasmissione. Modelli dinamici di meccanismi ad un grado di libertà considerando i rendimenti della trasmissione. Esercitazioni.

Conoscenze e abilità di base di fisica (cinematica e dinamica del punto e del corpo rigido), di analisi matematica 1 e 2, e di algebra lineare.

• Lezioni frontali anche con il supporto di materiale informatico (file power point e pdf preparati dal docente, digrammi ed elaborazioni in Matlab, video ed immagini, cataloghi industriali) - Esercitazioni svolte alla lavagna Oltre a rivolgersi al/la docente del corso, studentesse e studenti con disabilità, DSA, BES e altre condizioni di salute, possono contattare l'Ufficio Servizi agli studenti - Settore Inclusione per ricevere maggiori informazioni sulle opportunità di fruizione della didattica con specifici supporti e strumenti

I criteri di valutazione con cui verrà effettuata la verifica delle conoscenze e delle abilità acquisite sono: - la completezza delle conoscenze teoriche acquisite sugli argomenti del corso; - il livello di autonomia acquisito nell'interpretazione e soluzione di problematiche di meccanica applicata alle macchine. - la capacità dimostrata nell'applicare le conoscenze teoriche allo sviluppo di modelli cinematici e dinamici di meccanismi; - le capacità espositive e il rigore nella trattazione delle tematiche discusse.

• Titolo: Lezioni di meccanica applicata alle macchine, Autori: Funaioli, Ettore, Luogo: Bologna, Anno: 2005, Editore: Pàtron, Note: --.
• Titolo: Meccanica Applicata alle Macchine, Autori: massaro, matteo; rosati, giulio, Luogo: --, Anno: 2022, Editore: Coop. Libraria Editrice Università di Padova, Note: --.

Il programma dettagliato dell’insegnamento verrà inserito non appena disponibile.

Il corso di Impianti Industriali Automatizzati fornisce conoscenze specifiche riguardanti la progettazione e la gestione degli impianti industriali, partendo dallo studio di fattibilità, fino al dimensionamento dei sistemi produttivi, allo studio del layout e agli aspetti relativi agli impianti di servizio e alla manutenzione.

Le principali abilità acquisite riguardano quindi la capacità di impostare e sviluppare il progetto di un impianto industriale automatizzato, partendo dallo studio di fattibilità, dal dimensionamento di linee, reparti e celle flessibili di produzione fino alla definizione del layout, tenendo conto delle caratteristiche degli impianti di servizio e degli aspetti manutentivi, utilizzando terminologia e metodi rigorosi e adeguati.

Al superamento con successo del corso, gli studenti e le studentesse avranno raggiunto le seguenti abilità:

1. Conoscenza e capacità di comprensione: Conoscere le fasi principali di uno studio di fattibilità di un impianto industriale, comprendere i metodi principali di dimensionamento di linee, reparti e celle flessibili di produzione, le fasi dello studio del layout, nonché le principali caratteristiche degli impianti di servizio e alcuni aspetti della manutenzione degli impianti.
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Applicare le conoscenze teoriche per definire le fasi di uno studio di fattibilità, dimensionare linee, reparti e celle flessibili di produzione e sviluppare lo studio del layout.
3. Autonomia di giudizio: Analizzare in autonomia situazioni e problemi riguardanti la progettazione degli impianti industriali, confrontare e valutare criticamente le soluzioni progettuali alternative.
4. Abilità comunicative: Presentare le scelte progettuali e i risultati ottenuti usando terminologia tecnica adeguata, trattare in modo rigoroso e coerente le tematiche proposte.
5. Capacità di apprendimento: Acquisire la capacità di approfondire in autonomia le metodologie proposte, sviluppando flessibilità nell'adattarsi a nuovi problemi e nuove situazioni relativi alla progettazione e gestione degli impianti industriali.

1. Introduzione al corso e generalità: Definizione di impianto industriale, impianti tecnologici e di servizio, tipologie di impianti e di processi produttivi, criteri di scelta e progettazione.
2. Studio di fattibilità di un impianto industriale: Obiettivi, fasi principali, schema logico di base. Studio del prodotto: analisi della domanda e tipi di progetto. Studio del processo e del ciclo tecnologico. Studio dei servizi: le cifre indice e le curve dei costi di impianto. Calcolo della potenzialità ottimale di un impianto attraverso il diagramma di redditività.
3. Metodi per l’analisi degli investimenti industriali: Valore attuale netto, periodo di recupero e tasso Interno di rendimento.
4. Tipologie di produzione e analisi prodotti-quantità: Diagramma P-Q e caratterizzazione delle zone; produzione in linea, produzione in reparti, produzione in celle e produzione a posto fisso. Gli FMS.
5. Dimensionamento di un impianto industriale: Metodo dei calcoli diretti per il calcolo delle potenzialità di stadio e del numero di macchinari. Dimensionamento di una linea di produzione, dimensionamento di un sistema di produzione per reparti, dimensionamento di una cella di produzione in ottica Group technology. Indice OEE. Lo SMED.
6. Dimensionamento di buffer interoperazionali: Dimensionamento e simulazione ad eventi discreti per la progettazione di impianti industriali automatizzati.
7. Curva caratteristica di prodotto: Valutazione dei cambiamenti di produzione e il collo di bottiglia di una linea.
8. Assegnazione delle risorse umane negli impianti: Approccio basato sul calcolo del numero di operatori da assegnare ad un impianto e approcci basati sul calcolo del numero di macchine da assegnare ad un operatore (metodo analitico, carta uomo-macchina, carta robot-macchina).
9. Studio del flusso dei materiali: Fogli dei processi operativi, from-to chart. Studio delle attività di servizio: REL-chart, diagramma dei rapporti fra le attività. Metodi per la determinazione delle aree richieste dalle attività.
10. Studio del progetto sistematico del layout: Fasi principali per la progettazione di un layout e principali strumenti software. Algoritmi per lo studio del layout (costruttivi, migliorativi).
11. Impianti di servizio: Generalità e classificazione. Progettazione e dimensionamento degli impianti di servizio per la distribuzione di acqua industriale e per l’aspirazione delle polveri.
12. Manutenzione dei sistemi industriali: Politiche, strategie. Teoria dell’affidabilità di componenti e sistemi di componenti.

Non è richiesto alcun prerequisito specifico per seguire il corso.

Lezioni frontali e analisi di casi industriali. Il corso prevede che fino a un massimo del 10% delle attività didattiche possa essere erogato in modalità online asincrona nel corso del semestre.

Oltre a rivolgersi al docente del corso, le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES o altre condizioni di salute possono contattare l’Ufficio Servizi agli Studenti – Settore Inclusione per ricevere informazioni sulle opportunità di fruizione della didattica mediante specifici supporti e strumenti.

La valutazione della prova scritta richiede il raggiungimento della sufficienza in tutti i quesiti proposti.

La verifica delle conoscenze e delle competenze acquisite dallo/a studente/studentessa sarà effettuata sulla base dei seguenti criteri:

1. Completezza delle conoscenze teoriche: Verrà valutata la padronanza dei concetti teorici affrontati durante il corso, con attenzione alla correttezza, all'ampiezza e alla profondità della preparazione sui contenuti trattati.
2. Capacità di applicazione pratica: Sarà oggetto di valutazione la capacità dello/a studente/studentessa di applicare le conoscenze teoriche e di risolvere problemi relativi alla progettazione e al dimensionamento degli impianti industriali.
3. Chiarezza espositiva e rigore argomentativo: Verranno considerati la chiarezza nell'esposizione delle risposte, l'utilizzo di un linguaggio tecnico appropriato e la capacità di trattare in modo rigoroso e coerente le tematiche proposte.

• Titolo: Impianti industriali, Autori: Pareschi, Arrigo, Luogo: Bologna, Anno: 2007, Editore: Progetto Leonardo, Note: --.
• Titolo: Impianti meccanici per l'industria, Autori: Pareschi, Arrigo, Luogo: Bologna, Anno: 2009, Editore: Progetto Leonardo, Note: --.
• Titolo: Manutenzione dei sistemi di produzione, Autori: Manzini, Riccardo; Regattieri, Alberto, Luogo: Bologna, Anno: 2005, Editore: Progetto Leonardo, Esculapio, Note: --.

L'obiettivo del corso è quello di introdurre gli studenti alla progettazione di azionamenti elettrici mediante un approccio "model-based", che ha nella simulazione del processo il primo passo fondamentale. Saranno acquisite le competenze necessarie per la scelta dei modelli matematici utili a simulare il comportamento in controllo di coppia e di velocità degli azionamenti elettrici mediante dei test case specifici su diversi tipi di motore elettrico.

Lo studente, dopo aver seguito attivamente il corso per tutta la sua durata, sarà in grado di realizzare un progetto di azionamento elettrico in ambiente di simulazione Matlab/Simulink. Avrà inoltre acquisito delle capacità di impostazione, gestione e sviluppo di progetti moderatamente complicati di simulazione di convertitori e macchine elettriche.

Il corso è dedicato all’utilizzo di strumenti di software (Matlab/Simulink) per la simulazione di azionamenti elettrici con validazione dei risultati su azionamenti reali. I contenuti specifici del corso sono i seguenti:

1.    Utilizzo di algoritmi di integrazione numerica per la simulazione di sistemi descritti da problemi con equazioni differenziali ordinarie e scelta dei parametri di simulazione.

2.    Realizzazione strutturata della simulazione per integrare il controllo di versione del codice.

3.    Misura dei parametri dei motori su banchi prova reali.

4.    Case studies in simulazione:

• Inverter di tensione: modulazione seno/triangolo e algoritmo di space vector modulation con gestione della saturazione esagonale e circolare.
• Realizzazione del modello di motori elettrici: a corrente continua, sinusoidale a magneti permanenti e ad induzione.
• Controllo di corrente in orientamento di campo per motori sincroni a magneti permanenti e motori a corrente continua.
• Controllo di velocità motori sincroni a magneti permanenti e motori a corrente continua.
• Esercitazioni con motori BLDCM.
• Controlli di velocità di tipo scalare per motore asincrono.

L'insegnamento prevede lezioni frontali e lezioni in laboratorio informatico volte all'implementazione dei concetti visti a lezione. Saranno proposte attività di gruppo quali split-group-discussion su specifiche tematiche relative ai case studies, utilizzando ad esempio articoli scientifici. Saranno inoltre proposte attività di apprendimento individuali con active quiz durante le lezioni e test di auto apprendimento al termine delle lezioni.

I criteri di valutazione con cui verrà effettuata la verifica delle conoscenze e delle abilità acquisite sono:

• Completezza delle conoscenze teoriche acquisite nel settore degli azionamenti elettrici, con particolare riferimento agli schemi di controllo della dinamica di coppia e velocità
• Livello di autonomia acquisito nell'implementazione di un azionamento elettrico su software di simulazione Matlab/Simulink con approccio model based.
• Capacità espositive e rigorosità nella trattazione delle tematiche.

Abilità nell’utilizzo dei software a disposizione e di organizzazione del progetto.

Haitham Abu-Rub, Atif Iqbal, Jaroslaw Guzinski, "High Performance Control of AC Drives with MATLAB®/Simulink", ISBN:9781119590781 |Online ISBN:9781119591313 |DOI:10.1002/9781119591313 © 2021 John Wiley & Sons Ltd.

Il corso fornisce conoscenze applicative e sperimentali nel campo dell’elettronica analogica e digitale. In particolare, al superamento della prova di profitto, saranno acquisite le seguenti conoscenze ed abilità:

-Parte di Elettronica Analogica:

A1. Realizzazione di circuiti con amplificatori operazionali per il condizionamento e la misura di segnali da sensori e trasduttori.

A2. Simulazione numerica di circuiti analogici nel dominio della frequenza e del tempo, tramite simulatori come LTspice o NI Multisim.

A3. Confronto tra analisi teorica, simulazione e misure sperimentali, con sviluppo del senso critico ingegneristico per valutare approssimazioni e ipotesi.

• Parte di Elettronica Digitale:

D1. Realizzazione di funzioni digitali per acquisizione, generazione ed elaborazione dei segnali.

D2. Progettazione di circuiti digitali mediante linguaggi HDL (Hardware Description Language).

D3. Comprensione e uso di FPGA (Field Programmable Gate Array) per il controllo e l’elaborazione dell’informazione.

D4. Implementazione in FPGA di circuiti digitali elementari come contatori, modulatori PWM e macchine a stati finiti.

• Lezioni frontali introduttive con supporto multimediale (slide, esempi di simulazione e design, codici VHDL).
• Laboratori sperimentali in presenza presso il laboratorio didattico.

Oltre a rivolgersi al docente del corso, studentesse e studenti con disabilità, DSA, BES e altre condizioni di salute, possono contattare l'Ufficio Servizi agli studenti - Settore Inclusione per ricevere maggiori informazioni sulle opportunità di fruizione della didattica con specifici supporti e strumenti.

La valutazione finale terrà conto di:

• completezza delle conoscenze sugli argomenti trattati;
• autonomia nell’interpretazione e risoluzione delle esercitazioni;
• capacità di confrontare e interpretare risultati teorici, sperimentali e simulati;
• capacità di documentare le esperienze svolte;
• chiarezza espositiva e rigore nell’elaborazione delle risposte.

• Jaeger, Blalock et al., «Microelettronica,» 6-th Edition, McGraw-Hill, 2023.
• Sedra Smith, «Microelectronic Circuits,» 8-th Edition, Oxford University Press, 2020.
• LaMeres, Brock J. Quick Start Guide to VHDL. Second edition, Springer International Publishing AG, 2023, https://doi.org/10.1007/978-3-031-42543-1.
• LaMeres, Brock J. Introduction to Logic Circuits & Logic Design with VHDL. Third edition, Springer International Publishing, 2024, https://doi.org/10.1007/978-3-031-42547-9.

Il corso ha le seguenti conoscenze e abilità attese:

• Conoscenza del principio di funzionamento dei principali motori elettrici;
• Comprensione della terminologia e del significato dei parametri che descrivono gli azionamenti elettrici;
• Abilità dell’individuare i motori ed i metodi di controllo più idonei in relazione alle specifiche dinamiche e di precisione richieste;
• Abilità nel leggere ed interpretare i cataloghi per la scelta degli azionamenti elettrici in applicazioni meccatroniche.

I contenuti specifici del corso si possono riassumere nei seguenti punti:

• Definizione di macchina elettrica. Schemi a blocchi funzionali. Aspetti di costo, efficienza, prestazioni. Topologie dei sistemi a riluttanza, elettrodinamici, ad induzione.
• Inverter di tensione trifase, topologia, funzionamento in onda quadra e con modulazione triangolo/sinusoide. Modulazione vettoriale.
• Principio di funzionamento del motore in corrente continua. Analisi dei cataloghi tecnici.
• Azionamenti con motore sincrono a magneti permanenti. Criteri di scelta, motori SPM e IPM. Esempio di scelta di motore sincrono da catalogo, in base alle specifiche di progetto.
• Motori brushless DC.
• Motori asincroni, principio di funzionamento. Equazioni di tensione e di coppia in regime permanente. Tecniche di avviamento. Il controllo scalare, la tecnica Volt/Hertz.
• Motori a passo, VR, ibridi e a magneti permanenti. Curve di pull-in e pull-out. Convertitori per motori a passo. Progetto di un azionamento con motore a passo ed analisi da cataloghi commerciali.

I criteri di valutazione con cui verrà effettuata la verifica delle conoscenze e delle abilità acquisite sono:

• Completezza delle conoscenze teoriche acquisite nella comprensione dei principi di generazione di coppia nei diversi motori;
• Capacità di discutere le equazioni fondamentali delle macchine elettriche e i modelli a blocchi che le rappresentano;
• Livello di autonomia acquisito nell'interpretazione dei dati di catalogo e nella scelta dei motori in funzione delle specifiche di progetto;
• Assenza di lacune in concetti propedeutici fondamentali alla materia trattata nel corso;
• Capacità espositive e rigorosità nella trattazione ed esposizione delle tematiche.

Electric Drives, Author: Ion Boldea, CRC Press, 4th Edition, ISBN 9781032782867, 2025

Electric motor control: DC, AC, and BLDC motors, Autori: Sang-Hoon Kim, Elsevier, ISBN: 9780128123195, 2017

Il corso fornisce le conoscenze di base sui metodi e sugli strumenti di misura elettrici ed elettronici applicati all’automazione.

Conoscenza e comprensione

• Conoscere i fondamenti della teoria delle misurazioni e il ruolo delle misure nei sistemi meccatronici.
• Comprendere l'architettura di un sistema di acquisizione dati digitale e le sue principali componenti (sensori, circuiti di condizionamento, convertitori analogico-digitali).
• Conoscere le principali caratteristiche statiche e dinamiche dei sensori.
• Conoscere il principio di funzionamento ed i principali parametri caratteristici dei convertitori A/D.
• Conoscere il principio di funzionamento e le applicazioni dei principali strumenti di misura (DMM, DSO e DSA).

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

• Utilizzare in modo efficace strumenti di misura e acquisizione digitale (schede di acquisizione, multimetri, oscilloscopi e analizzatori di spettro digitali).
• Progettare un sistema di acquisizione dati digitale, selezionando e dimensionando le sue componenti principali.
• Applicare metodi di analisi statistica ai risultati di misure ripetute e valutare e propagare l'incertezza di misura.
• Interpretare correttamente la documentazione tecnica e specifiche relative a strumenti e componenti della catena di misura.

Autonomia di giudizio

• Individuare, analizzare e risolvere le principali problematiche legate all'utilizzo di sistemi di acquisizione e monitoraggio in ambito meccatronico.
• Valutare criticamente i risultati delle misurazioni, verificandone la coerenza con gli standard e stimandone l'incertezza.
• Scegliere in modo autonomo la strumentazione e la metodologia di misura più adatte al contesto applicativo.

Abilità comunicative

• Esprimere i risultati delle misurazioni in accordo con gli standard, con chiarezza, sintesi e rigore.
• Interpretare documentazione tecnica relativa a sistemi di misura e acquisizione dati.
• Comunicare in modo efficace le scelte progettuali e i risultati ottenuti, anche in contesti di lavoro di gruppo.

Capacità di apprendimento

• Sviluppare autonomia nell'approfondimento di tematiche legate alla strumentazione e alle misure per l'automazione.
• Utilizzare fonti tecniche e scientifiche (manuali, datasheet, articoli) per aggiornarsi sulle tecnologie di misura emergenti.
• Trasferire le competenze acquisite a nuovi contesti applicativi nell'ambito della meccatronica e dell'automazione industriale.

Fondamenti di teoria delle misurazioni (1.5 CFU)

• Ruolo delle misure nei sistemi di automazione.
• Il Sistema Internazionale di unità di misura
• Valutazione dell’incertezza di misura
• Incertezza di tipo A e B
• Propagazione dell'incertezza
• Espressione del risultato di misura

Architettura di un sistema di acquisizione dati digitale (1.5 CFU)

• sensori, condizionamento, multiplexer, convertitori A/D.
• blocchi di condizionamento del segnale
• Principio di funzionamento degli ADC, non idealità e parametri.

Misura delle grandezze elettriche fondamentali (1 CFU)

• Misure in continua e in alternata di tensioni, correnti e resistenze.
• Multimetri digitali (DMM) e loro non idealità.

Analisi dei segnali nel dominio del tempo e della frequenza (1CFU)

• Oscilloscopio digitale (DSO)
• Analizzatore di spettro digitale (DSA)

Laboratorio di misure per l'automazione (1 CFU)

• Introduzione alle schede di acquisizione digitale e al loro utilizzo.
• Esperienze hands-on di calibrazione di sensori.
• Utilizzo della strumentazione di misura studiata durante il corso.

Il corso combina:

• lezioni frontali (36 ore);
• esercitazioni di laboratorio (8 ore);
• esercitazioni numeriche e discussione di esercizi (4 ore);
• studio individuale, per approfondire e consolidare gli argomenti trattati.

Metodologie:

• problem solving
• esercitazioni guidate
• attività interattive in aula

Si prevede di erogare complessivamente fino a 4 ore di didattica online durante l'intero semestre, in modalità sincrona oppure asincrona assistita (l'interazione con il docente avverrà mediante sessioni zoom dedicate o incontri in presenza).

Supporto per studenti con esigenze specifiche

Studentesse e studenti con disabilità, DSA, BES e altre condizioni di salute, possono contattare l'Ufficio Servizi agli studenti - Settore Inclusione per ricevere maggiori informazioni sulle opportunità di fruizione della didattica con specifici supporti e strumenti.

Note sull’uso dell’intelligenza artificiale

L’impiego di strumenti di intelligenza artificiale è consentito come supporto allo studio, a condizione che venga svolto in modo consapevole e critico. Questi strumenti possono essere utili per chiarire concetti, esplorare esempi o ampliare le fonti di informazione, ma non devono sostituire il lavoro personale né i processi di apprendimento e rielaborazione autonoma.

È invece sconsigliato utilizzare l’IA per la risoluzione diretta di esercizi o per l’elaborazione e la sintesi dei dati di laboratorio: tali attività hanno infatti lo scopo di sviluppare capacità individuali di analisi, interpretazione e applicazione delle conoscenze.

Si precisa inoltre che in sede di esame NON è in alcun modo consentito l’uso di strumenti di intelligenza artificiale. Le prove dovranno riflettere esclusivamente le competenze acquisite e la preparazione personale dello studente.

La valutazione si basa su:

• correttezza e completezza delle soluzioni e delle conoscenze teoriche;
• capacità di applicare i metodi appresi alla progettazione di sistemi di misura e alla valutazione di segnali e risultati;
• chiarezza, sintesi e rigore dei procedimenti

1. Norgia M., Ottoboni R., Pesatori A., Svelto C., Misure - Dai fondamenti alla strumentazione, Esculapio Ed. 2022, ISBN: 978-88-9385-304-0. Note: CONSIGLIATO.
2. Bertocco M., Sona A., Introduzione alle Misure Elettroniche, Lulu Press, 2010. Disponibile online: www.lulu.com. Note: CONSIGLIATO.
3. Sona A., Guida al laboratorio di misure per l'automazione, Lulu Press, 2012. Disponibile online: www.lulu.com o da pdf docente. Note: CONSIGLIATO.
4. Sona A., Esercizi di misure per l'automazione, Lulu Press, 2012. Disponibile online: www.lulu.com o da pdf docente. Note: CONSIGLIATO.

Il programma dettagliato dell’insegnamento verrà inserito non appena disponibile.