Lo scopo del corso è di presentare allo studente alcuni esempi di sistemi di attuazione e di misura con rilevanti applicazioni in ambito ingegneristico. Le conoscenze acquisite riguarderanno i principi fisici alla base del funzionamento di questi sistemi, seguirà una descrizione quantitativa e funzionale per descriverne il comportamento tramite modelli matematici di prima approssimazione. Le competenze acquisite sulla modellistica saranno infine la base per svolgere alcuni esempi di laboratorio con l’obiettivo di acquisire i segnali di provenienti da sensori e di comandare semplici di sistemi di attuazione tramite microcontrollore.

Lo scopo del corso è di presentare allo studente alcuni esempi di sistemi di attuazione e di misura con rilevanti applicazioni in ambito ingegneristico. Le conoscenze acquisite riguarderanno i principi fisici alla base del funzionamento di questi sistemi, seguirà una descrizione quantitativa e funzionale per descriverne il comportamento tramite modelli matematici di prima approssimazione. Le competenze acquisite sulla modellistica saranno infine la base per svolgere alcuni esempi di laboratorio con l’obiettivo di acquisire i segnali di provenienti da sensori e di comandare semplici di sistemi di attuazione tramite microcontrollore.

Principi di base di fisica, studio di equazioni algebriche e differenziali, calcolo di integrali e di derivate. Principi base di programmazione.

Scopo generale del corso e sua organizzazione. Materiale didattico e modalità di esame.
Introduzione su componenti meccanici: massa, molla smorzatore, leva, riduttore
Introduzione su componenti idraulici: grandezze in gioco: pressione, portata, fluido di lavoro, inerzia e deformabilità del fluido, forze di pressione. Componenti idraulici: attuatore lineare, macchine volumetriche rotative.
Introduzione su componenti elettrici: induttore, condensatore, resistore, trasformatore, interruttore e sua implementazione.
Introduzione all'analisi di circuiti magnetici: grandezze in gioco, equazioni di base: Faraday, Ampere.
introduzione su trasduttori: pistone idraulico, leva, macchina idraulica volumetrica, vite a ricircolo.
conversione elettromeccanica: forze di Lorentz, forze di riluttanza.

Sensori
posizione: sensore potenziometrico, sensore a correnti parassite, encoder lineare e rotativo
deformazione: estensimetri
accelerazione: piezoelettrico, MEMS, voice coil
velocità: geophone, dinamo tachimetrica
forza: celle di carico estensimetriche e piezoelettriche

Attuatori
attuatori idraulici
attuatori elettrici a bobina mobile lineari e rotativi
motore elettrico rotativo
attuatori piezoelettrici

Sistemi a microcontrollore
Introduzione su sistemi di acquisizione e comando basati su microcontrollore (ad esempio Arduino), sua programmazione mediante linguaggio a blocchi (Simulink).

L’insegnamento comprende 25 ore di lezione in aula e 15 ore di esercitazione in aula e in laboratorio. Durante il corso saranno svolti dei casi di studio basati sull'uso di schede elettroniche (Arduino) per l'acquisizione e l'elaborazione di segnali provenienti da sensori.
I casi di studio daranno luogo a dei veri e propri progetti che potranno essere assegnati dal docente, o proposti dagli studenti stessi.

La preparazione del corso sarà basata sulle note presentate dal docente durante le lezioni. Materiale aggiuntivo (datasheet, software) sarà reso disponibile tramite il portale della didattica.
Testi consigliati.
1. Nordmann R., Birkhofer H., Elementi di macchine e meccatronica, McGraw Hill, 2006, ISBN 9788838662065
2. Sorli M., Quaglia G., Meccatronica, Politeko, 2003, ISBN: 888738035X

http://www.arduino.cc

http://it.mathworks.com/products/matlab.html

La valutazione finale del corso sarà basata sui risultati ottenuti nell'ambito del progetto assegnato, documentati tramite relazione tecnica. In alternativa gli studenti potranno scegliere di sostenere un esame scritto sugli argomenti visti a lezione ed esercitazione.