Ingegneria elettronica e delle comunicazioni

Nel corso degli ultimi decenni, le maggiori possibilità economiche e il cambiamento degli stili di vita hanno modificato le abitudini di consumo della popolazione, le quali hanno inciso profondamente sul comparto energetico, cambiandone sensibilmente le esigenze e le prospettive. Oggi l'energia elettrica consente il funzionamento della maggior parte delle tecnologie utilizzate in tutti i settori e pertanto lo sviluppo non può avvenire senza l'elettricità, usata per alimentare fabbriche, abitazioni, uffici, negozi e reti di telecomunicazioni. Per la produzione di energia elettrica mondiale, che ammontava nel 2011 ad oltre 22.000 TWh, è previsto un aumento di 5.000 TWh nel 2020 e di 35.200 TWh nel 2035, con oltre l'80% della crescita della domanda di energia elettrica nei Paesi non OCSE (Organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico), nell'ambito dei quali il consumo triplicherà entro il 2035.

Questo libro nasce da oltre 25 anni di esperienza da parte degli autori in corsi di insegnamento di Dispositivi Elettronici. I contenuti sono stati adattati al corso di 60 ore.

Esercizi svolti in aula durante il corso, testi ed esercizi di riepilogo con soluzioni.

Gli impianti elettrici industriali sono più complessi rispetto a quelli civili (o residenziali). Ciò è dovuto in parte al funzionamento di macchinari complessi presenti nei siti di applicazione e in parte perché deve essere progettato e realizzato secondo rigide norme. I materiali adottati negli impianti elettrici industriali devono sempre essere solo ed esclusivamente materiali di qualità a marchio IMQ. IMQ è la società italiana di prove e certificazioni per la sicurezza e la qualità di prodotti e aziende che, da più di 50 anni, si occupa di verificare e certificare l'idoneità dei materiali e degli apparecchi elettrici e a gas. I prodotti sono pertanto sottoposti a rigorosi controlli e continui esami; la società rilascia infatti il marchio IMQ solo a quelli che risultano pienamente in regola con le norme di sicurezza e affidabilità. Per progettare un impianto elettrico industriale che sia a regola d'arte, è necessario garantire la massima protezione delle persone dai contatti diretti ed indiretti. È d'obbligo perciò fissare correttamente coperture e barriere sulle parti attive. Le coperture per impianti industriali devono poter durare nel tempo e resistere all'usura e alle condizioni ambientali, quindi anche qui valgono le stesse indicazioni sui materiali di qualità. Utilizzando un linguaggio snello e semplice, senza però rinunciare alla completezza degli argomenti trattati, l'opera è rivolta a tutti coloro che desiderano entrare al mondo degli impianti e della sicurezza elettrica.

I microcontrollori PIC sono i più conosciuti e anche i più usati, i compilatori disponibili sono ormai decine e in vari linguaggi. L'autore di questo volume ha cercato di inserire tutte le informazioni necessarie per poter utilizzare i PIC MCU al massimo della loro potenza, tramite l'utilizzo del compilatore PICBASIC PRO e PBP3. La descrizione del compilatore è completa, sono stati descritti tutti i comandi, parole chiave e molti particolari indispensabili ai fini pratici. I programmi proposti sono scritti direttamente dall'autore e hanno lo scopo di facilitare l'apprendimento. Per le varie prove sono stati usati "accessori" nati per Arduino, quindi facilmente reperibili. Quasi tutti questi accessori, sono compatibili con qualsiasi microcontrollore. Per concludere vengono presentati due progetti completi e interessanti, non solo dal punto di vista didattico ma possono essere utilizzati realmente. Un telecomando con risposta e una vera centralina per irrigare il giardino o qualsiasi altro particolare.

Gli alieni sono già fra noi? Macchine che sostituiscono il lavoro dell'uomo, animaloidi quadrupedi o plantoidi dalle radici intelligenti, insetti robot, umanoidi alla Blade Runner, ma anche algoritmi sempre più sofisticati, intelligenze artificiali che applicate ai big data possono controllare centinaia di robot. È questa l'altra specie? Come è nata? È capace di provare emozioni? Dovremo averne paura? Quali problemi etici solleverà la sua esistenza? Nessuno meglio di Roberto Cingolani può raccontarci obiettivi, speranze, fallimenti di una delle più straordinarie sfide della conoscenza: capire il lavoro compiuto dall'evoluzione in miliardi di anni e tentare di imitarlo.

Questo testo è dedicato ai progettisti di reti di telecomunicazioni filari e wireless e vuole offrire un modesto contributo divulgativo in un settore che richiede elevate competenze ingegneristiche per comprendere le tecnologie ICT riguardanti i sistemi informatici interconnessi da linee di trasmissione che permettono a milioni di utenti di creare, scambiare e immagazzinare informazioni multimediali (decine di miliardi di bit/s) da casa, dall’ufficio o in movimento attraverso smart-phone, tablet, pc, smart-TV, dispositivi IoT di varia natura, sistemi di sicurezza, impianti telefonici e di videosorveglianza interconnessi attraverso IP, il protocollo di comunicazione più diffuso su Internet.

Il testo affronta in maniera unitaria e interdisciplinare le principali problematiche inerenti i robot industriali. La sua stesura modulare facilita l’individuazione delle parti d’interesse per il lettore. Il testo può servire da base per uno o più corsi universitari. Problematiche di base: dopo brevi cenni sulla storia e la diffusione dei robot, viene descritta la loro struttura meccanica e di controllo e poste le basi per una loro prima modellazione con originali metodi matriciali. Cinematica e dinamica di robot seriali e paralleli: utilizzando innovativi metodi matriciali, le metodologie proposte nella prima parte vengono completamente generalizzate allo studio di qualsiasi manipolatore seriale o parallelo. Pianificazione, controllo e programmazione: sono affrontate le problematiche relative alla generazione del movimento nei robot, al suo controllo e alla sua programmazione. Componenti meccanici, attuatori e sensori: vengono illustrati i principali componenti necessari al funzionamento dei robot. Prestazioni, normative e sicurezza: sono affrontati i temi della misura delle prestazioni e delle metodologie per un loro miglioramento (calibrazione cinematica e dinamica). Il quadro è concluso con la descrizione delle normative legislative e tecniche relative alla robotica con particolare riferimento alle prestazioni e alla sicurezza. Ogni parte teorica è illustrata da numerosi esempi pratici e numerici completamente svolti. L’opera contiene oltre 500 figure, 40 tabelle ed è completata da ricche appendici con approfondimenti e dettagli esplicativi.

«In questo lavoro ho voluto illustrare il percorso che insegno agli studenti del corso di “Progettazione di elettronica analogica” per lo sviluppo di un progetto: inquadrare il problema, valutare l'ambito di applicazione, maturare una soluzione per passi successivi che, iniziando sempre da una visione di sistema e attraverso versioni via via più dettagliate e complete, tengono in considerazione i principali vincoli energetici e portano alla definizione del circuito finale e dei criteri per realizzarlo. In sintesi un processo di distillazione di modelli sempre più raffinati che forniscono una descrizione del prodotto finale con un dettaglio sempre maggiore. Per uno studente avviarsi su questo percorso costituisce un significativo impegno in quanto è il momento di applicare le varie competenze maturate nel percorso didattico svolto all'università. La mancanza di esperienza può diventare una spinta ad utilizzare ampiamente strumenti di simulazione circuitale (SPICE) che certamente agevolano l'ottenimento di un risultato ma che tuttavia lasciano scoperti importanti aspetti della progettazione (es. layout, aspetti termici, dispersione delle caratteristiche dei componenti, ecc.) e fanno perdere di vista la necessità di saper convivere con un mondo imperfetto nel quale trovare una soluzione ottimale, dove l'ottimo è spesso da definire. È invece importante riconoscere un aspetto fondamentale: l'esperienza del progettista sta crescendo nel momento stesso in cui sta sviluppando il progetto. La scelta di effettuare questo percorso con un progetto reale è giustificata dalla volontà di riportare una attività non puramente accademica, da aula di lezione, ma soprattutto una esperienza di laboratorio. Il progetto di un amplificatore audio è una buona occasione in quanto, oltre richiedere approfondite conoscenze di molti argomenti di elettronica analogica coinvolgendo aspetti di elettronica di potenza e di elettronica lineare e di precisione, si sviluppa in un ambito ampiamente dibattuto nel quale convergono sia l'esperienza progettuale ingegneristica, supportata dai calcoli e dalle misure, sia le considerazioni soggettive, ma da non trascurare, di chi valuta il risultato finale solamente tramite un accurato ascolto. Mi auguro quindi che questa avventura possa stimolare la verifica delle conoscenze che pensiamo di possedere nel campo dell'elettronica analogica e aiutarci a trasformarle in utili competenze per un futuro da progettisti.» (l'autore)

Il testo verte a una descrizione concisa dei rilievi fotogrammetrici con i droni, con richiami teorici e definizione degli aspetti pratici, con particolare attenzione ai metodi di trattamento dei dati acquisiti, riportando, in base a esperienze reali, utili suggerimenti al fine di facilitare il compito anche ai neofiti che vogliono intraprendere quest'affascinante disciplina che tanto ha da offrire ai professionisti del settore territoriale. Non si tratta del solito libro sui droni, improntato esclusivamente sulla loro meccanica e sulle modalità di guida, ma di un testo contenente un'esaustiva descrizione teorica e pratica della fotogrammetria classica adattata a questi straordinari velivoli, da distinguere decisamente dalla semplice video-fotografia da drone. Il testo può essere efficacemente impiegato per corsi universitari specialistici in materia, ma anche per istituti tecnici attinenti alla disciplina, nonché indirizzato alle varie figure professionali (ingegneri, geologi, architetti, geometri, archeologi) che operano sul territorio.