Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Susanna SPINSANTE
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea Magistrale - [IM11] INGEGNERIA ELETTRONICA (Curriculum: Smart and Secure Communication Networks) Master Degree (2 years) - [IM11] ELECTRONICS ENGINEERING (Curriculum: Smart and Secure Communication Networks)
Dipartimento: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'InformazioneDepartment: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'Informazione
Anno di corsoDegree programme year : 1 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2024-2025
Anno regolamentoAnno regolamento: 2024-2025
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-INF/07 - MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
ITALIANO
Italian
Fondamenti di scienza delle misure e misure elettroniche, strumentazione analogica e digitale, fondamenti di fisica, elettromagnetismo ed elettrotecnica.
Fundamentals of electronic measurements, instrumentation and electronics, basic knowledge of physics, circuit theory, and EM fields.
Lezioni frontali: 66 ore
Laboratorio: 6 ore
Lectures on theoretical topics: 66 hours
Laboratory sessions: 6 hours
Il corso introduce le allieve e gli allievi al funzionamento ed alla caratterizzazione delle principali tipologie di sensori e trasduttori (principi di funzionamento, modello fisico, caratteristiche metrologiche, principali tecnologie realizzative), fornendo conoscenze metodologiche per un corretto interfacciamento fra questi dispositivi e le apparecchiature di controllo ed elaborazione che ne sfruttano i segnali. In tal modo si comprende come progettare ed implementare semplici sistemi di acquisizione ed elaborazione dei segnali forniti dai trasduttori.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
L’insegnamento fornisce la capacità di individuare i sensori e i trasduttori adatti per le diverse grandezze fisiche, di progettarne i rispettivi circuiti di
condizionamento del segnale e di interfaccia, e di elaborare corrette metodologie di misura.
Competenze trasversali.
Durante l’erogazione del corso verrà evidenziata la trasversalità delle conoscenze che le allieve e gli allievi potranno conseguire, determinata dai molteplici e differenziati ambiti nei quali esse trovano applicazione nel contesto dell’ingegneria dell’informazione. La possibilità di eseguire delle attività pratiche di applicazione delle conoscenze acquisite, che andranno poi relazionate, permetterà all’allievo di sviluppare le proprie capacità di comunicazione tecnica affinchè essa risulti pertinente, puntuale ed efficace.
Knowledge and Understanding.
The course introduces the student to the operation and characterization of the main types of sensors and transducers (operating principles, physical
model, metrological characteristics, main construction technologies), providing methodological knowledge for a correct interfacing between these devices and the control and processing equipment that exploit their signals. This way the student understands how to design and implement simple
acquisition and processing systems for the signals supplied by the transducers.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
The course provides the ability to identify the sensors and transducers suitable for the different physical quantities of interest, to design their respective signal conditioning and interface circuits, and to design and apply correct measurement methodologies.
Transversal Skills.
During the course, the transversality of the knowledge that the students will be able to achieve will be highlighted, determined by the multiple and
differentiated areas in which the course contents are applied, in the context of information engineering. The ability to perform practical activities to apply the acquired knowledge, about which students will be requested to report, will allow the students to develop their technical communication skills so that it turns out to be relevant, timely and effective.
Sensori
Definizioni. Il processo di misurazione. Applicazioni fondamentali dei sensori: misurazione e controllo di processo.
Caratterizzazione metrologica dei sensori
Modello di un sensore. Caratterizzazione di un sensore. Parametri per la caratterizzazione del comportamento statico e dinamico di un sensore. Condizioni operative.
Sensori passivi
Principio di funzionamento.
Sensori resistivi. Sensori capacitivi. Sensori induttivi. Sensori magnetici: l'effetto Hall. Magnetoresistori.
Sensori attivi
Principio di funzionamento.
Effetti Peltier, Thomson, Seebeck. Sensori piezoelettrici. Sensori piroelettrici.
Sensori ottici
Principio di funzionamento. Fotorivelatori. Sensori a fibra ottica.
Sensori e trasduttori per grandezze meccaniche
Encoder. Sensori di prossimità induttivi. Strain gage.
Trasformatori differenziale di tensione lineare. Sensori acustici e di vibrazioni.
Integrazione di sensori e strumentazione elettronica
Circuito equivalente di un trasduttore. Rumore e amplificazione di segnali elettrici. Circuiti di condizionamento del segnale. Sensori intelligenti.
Sensors
Basic definitions. The measurement process. Basic applications of sensors: measurements and process control.
Metrological characterization of sensors
Model of a sensor. Characterization of a sensor. Parameters for the characterization of the static and dynamic behavior of a sensor. Operating conditions.
Passive sensors
Principle of operation. Resistive sensors. Capacitive sensors. Inductive sensors. Magnetic sensors: the Hall effect. Magnetoresistors.
Active sensors
Principle of operation. Peltier, Thomson, and Seebeck effects. Piezoelectric sensors. Pyroelectric sensors.
Optical sensors
Principle of operation. Photo Detectors. Fiber optic sensors.
Sensors and transducers for mechanical quantities
Encoder. Inductive proximity sensors. Strain gage. Linear voltage differential transformer. Acoustic and vibration sensors.
Integration of sensors and electronic instrumentation
Equivalent circuit of a transducer. Noise and amplification of electrical signals. Signal conditioning. Smart sensors. Data acquisition devices.
Il livello di apprendimento degli/delle studenti/esse viene valutato attraverso lo sviluppo di un progetto e una prova orale. Il progetto è relativo all’interfacciamento su scheda embedded/microcontrollore di uno o più sensori, la caratterizzazione metrologica e l’esecuzione di misure, utilizzando le nozioni acquisite durante le lezioni. La prova orale prevede la presentazione e la discussione di una relazione tecnica finale relativa allo svolgimento del progetto, e due domande relative agli argomenti presentati durante le lezioni.
Per studenti/studentesse con disabilità/invalidità o disturbo specifico di apprendimento (DSA), che abbiano fatto richiesta di supporto per affrontare lo specifico esame di profitto all’Info Point Disabilità/DSA dell’Ateneo, le modalità di esame saranno adattate in base alle linee guida di ateneo (https://www.univpm.it/Entra/Elenco_siti_tematici_1/Disabilita_e_DSA_Servizio_di_accoglienza).
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Per superare con esito positivo l’esame, si deve dimostrare, attraverso le prove prima descritte, di aver ben compreso i concetti fondamentali dell’insegnamento ed in particolare di aver acquisito le competenze di base relative alla caratterizzazione metrologica dei sensori, al condizionamento dei segnali generati dai sensori e al loro utilizzo in sistemi di misura.
La valutazione della prova orale sarà effettuata sulla base dei seguenti indicatori: completezza, esposizione, pertinenza. La prova nel suo insieme consente di accertare sia la capacità di conoscenza e comprensione, sia la capacità di applicare le competenze acquisite, sia la capacità di esposizione, sia la capacità di apprendere e di elaborare soluzioni in autonomia di giudizio.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Viene attribuito un voto in trentesimi, con eventuale lode. Il voto minimo per il superamento dell’esame è 18/30.
Criteri di attribuzione del voto finale.
La votazione minima, pari a diciotto, viene assegnata a chi dimostri di aver compreso i requisiti relativi al progetto assegnato, implementando una soluzione e presentando dei risultati preliminari, oltre che saper rispondere ad almeno una domanda relativa al programma.
La votazione massima, pari a trenta, è assegnata a chi dimostri piena autonomia nello svolgimento del progetto, riportando risultati sperimentali significativi, oltre che saper rispondere correttamente ed esaustivamente ad entrambe le domande poste.
La lode potrà essere attribuita a chi raggiunga il voto massimo di 30/30 e dimostri rigore metodologico, elevata qualità dell'esposizione, capacità di correlare tra loro i diversi argomenti del corso.
Learning Evaluation Methods.
The level of student learning is assessed through the development of a project and an oral test. The project is related to the interfacing of one or more sensors to an embedded board / microcontroller, the sensor metrological characterization and the execution of measurements, using the notions acquired during the lessons. The oral exam includes the presentation and discussion of a final technical report related to the project, and two questions related to the topics presented during the lessons.
For those students with a disability or specific learning disorder (SDA), who have made an appropriate request for support to take the specific profit exam at the University’s Disability Info Point/DSA, the examination procedures will be adapted in the light of the provisions of the University guidelines
(https://www.univpm.it/Entra/Elenco_siti_tematici_1/Disabilita_e_DSA_Servizio_di_accoglienza).
Learning Evaluation Criteria.
To successfully pass the exam, the student must demonstrate, through the tests described above, that he/she has understood the fundamental concepts of teaching and in particular that he/she has acquired the basic skills related to the metrological characterization of sensors, to the conditioning of signals generated by the sensors and their use in measurement systems.
The oral test will be evaluated based on the following indicators: completeness, exposure, relevance. The test as a whole makes it possible to ascertain the capacity for knowledge and understanding, the ability to apply the skills acquired and present the results, and the ability to learn and develop solutions in independent judgment.
Learning Measurement Criteria.
A mark of thirty is given, with possible praise. The minimum mark for passing the exam is 18/30.
Final Mark Allocation Criteria.
The minimum grade, equal to eighteen, is assigned to the student who demonstrates that he has understood the requirements of the assigned project, implementing a solution and presenting preliminary results, as well as being able to answer at least one question related to the program.
The maximum score, equal to thirty, is assigned to the student who demonstrates full autonomy in carrying out the project, reporting significant experimental results, as well correctly and fully answers both questions asked.
The praise can be given to students who reach the maximum grade of 30/30 and show methodological rigor, high presentation quality, ability to correlate the different topics of the course.
Testi di carattere generale per la preparazione dell’esame
• Ian Sinclair, “Sensors and Transducers”, Ed. Newnes, 2001.
• Subhas Chandra Mukhopadhyay, Krishanthi P. Jayasundera, Octavian Adrian Postolache, “Modern Sensing Technologies”. Series: Smart Sensors, Measurement and Instrumentation 29, Publisher: Springer International Publishing, Year: 2019.
• Webster, “The measurement, instrumentation and sensors handbook”, CRC Press
• R. Northrop, “Introduction to Instrumentation and Measurements”, CRC Press, 2017.
Materiale didattico elettronico disponibile su piattaforma Moodle di Ateneo
https://learn.univpm.it
General texts for exam preparation
• Ian Sinclair, “Sensors and Transducers”, Ed. Newnes, 2001.
• Subhas Chandra Mukhopadhyay, Krishanthi P. Jayasundera, Octavian Adrian Postolache, “Modern Sensing Technologies”. Series: Smart Sensors, Measurement and Instrumentation 29, Publisher: Springer International Publishing, Year: 2019.
• Webster, “The measurement, instrumentation and sensors handbook”, CRC Press
• R. Northrop, “Introduction to Instrumentation and Measurements”, CRC Press, 2017.
Electronic teaching material available on the University Moodle platform
https://learn.univpm.it
Il Corso di insegnamento non è erogato in modalità e-learning.
The course is not delivered in e-learning mode.
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2024-2025
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427