Ingegneria elettronica e delle comunicazioni

Il presente libro raccoglie una serie di esercizi risolti di Elettrotecnica proposti a tutti coloro che, volendo approfondire la materia, desiderano mettere in pratica le nozioni apprese nei corsi teorici. È particolarmente adatto agli studenti delle scuole tecnico-professionali nelle quali sono attivi corsi di Elettrotecnica per impianti civili e industriali. Il testo si propone di creare un valido strumento di consultazione sia per gli studenti, per approfondire la loro preparazione, sia per gli insegnanti, come supporto per realizzare esercitazioni volte a sviluppare le necessarie competenze al riguardo. Il testo è suddiviso in sei unità, rispecchiando le tradizionali argomentazioni: correnti continue, reti elettriche in regime stazionario, magnetismo ed elettromagnetismo, correnti alternate, circuiti risonanti e sistemi trifasi. Il testo propone alcuni esercizi svolti e poi analizzati tramite il programma di simulazione Multisim, un software di simulazione creato per la progettazione di circuiti elettrici ed elettronici, che consente di realizzare analisi e simulazioni interattive in grado di semplificare la didattica dei circuiti. Multisim dispone di un ampio set di simboli interattivi, animati e virtuali, per rendere la simulazione più reale e completa; ad esempio, è possibile utilizzare display a 7 segmenti, led e lampade, che si accendono realmente sullo schermo durante la simulazione. Sono inoltre disponibili interruttori, pulsanti, potenziometri, condensatori e induttori, controllabili direttamente da tastiera durante la simulazione per agire sul circuito. Nelle librerie di Multisim sono disponibili anche componenti reali a rottura che si rompono o bruciano (come accade nella realtà) per valori di corrente/tensione non tollerati. Si sottolinea il fatto che gli esercizi simulati con Multisim sono esclusivamente riferiti ai circuiti e alle reti elettriche (sia in corrente alternata sia in corrente continua), in quanto il software è un simulatore circuitale. Per gli scopi del presente testo è più che sufficiente la versione gratuita di prova.

Perché un vademecum per la costruzione di amplificatori con valvole termoioniche nel 21° secolo? Sembra una pazzia. È come proporre un corso con tanto di manuale! Che spiega come raggiungere il posto di lavoro con un cavallo da trotto od un calesse. E perché no? Chi scrive ha avuto il privilegio di vivere dall'interno il progresso dell'elettronica: dai circuiti con valvole termoioniche ai transistor (ancorché complessi come Radio, televisori, RADAR, computer ecc.) dove in essi si poteva scendere nei più minuscoli particolari per conoscere i segreti del loro funzionamento. Oggi con il progresso tecnologico questo aspetto così affascinante e coinvolgente si è gradatamente estinto. Infatti il livello sempre più elevato di integrazione, miniaturizzazione e sofisticazione dei moderni circuiti ci ha tolto la possibilità di vedere e capire come sono fatti e come interagiscono. E allora ben venga questa proposta di un tuffo nel passato. Ci si può ancora divertire operando con le valvole e ritrovare in questo il piacere di capire fino in fondo come funzionano le cose.

L'autore ha ritenuto opportuno dare alle stampe questo testo sulle lezioni da lui tenute nel corso di Sistemi radiomobili e satellitari del secondo anno della laurea Magistrale in Ingegeneria delle comunicazioni presso l'Università Sapienza di Roma, con il principale intento di agevolare gli studenti nello studio e nella preparazione all'esame. La materia esposta è relativa alle comunicazioni con mezzi mobili suddivise in sistemi terrestri (LMS, Land Mobile Service) e sistemi satellitari (MSS, Mobile Satellite Service). I principali argomenti trattati sono relativi alla sezione radioelettrica, ossia quella parte di un sistema ricetrasmittente che va dall'uscita del trasmettitore all'ingresso del ricevitore e che comprende le antenne e il mezzo di propagazione, ed un particolare rilievo è stato dato allo studio del canale di propagazione, che è la principale causa di un gran numero di problemi e limitazioni connessi ai sistemi radiomobili. Gli argomenti trattati sono, nello specifico, quelli relativi alla caratterizzazione e alla modellizzazione del canale radio. La conoscenza fisica e la conseguente modellizzazione matematica del canale in differenti ambienti operativi (metropolitano, urbano, sub urbano e rurale) è fondamentale perché facilita una più accurata previsione della prestazione del sistema e fornisce il meccanismo per provare e valutare i metodi per mitigare gli effetti dannosi causati dal canale radio. Più specificatamente, per i sistemi LMS, sono stati esaminati e confrontati i principali modelli di attenuazione di un collegamento radiomobile soggetto al solo shadowing (fluttuazioni lente); vengono anche analizzate le anomalie di propagazione dovute a cammini multipli causate dalla presenza di ostacoli e dal movimento del terminale mobile. Per i sistemi MMS, oltre all'esame di modelli empirici e statistici viene riportata la verifica delle prestazioni di un progetto di comunicazioni mobili con l'impiego di un sistema satellitare LEO, che opera in banda L con collegamenti bidirezionali tra utente mobile e satellite, ed in banda Ku con collegamenti bidirezionali tra satellite e stazione gateway ed indicata una procedura di progetto valida per qualsiasi sistema MSS, GEO e non GEO (NGEO), per collegamenti di comunicazione mobile.

STEM è l'acronimo di Science, Technology, Engineering and Mathematics. Lo STEM mira proprio a ripensare il mondo scolastico in termini di progettazione di nuovi corsi di studio orientati a incrementare le conoscenze e la competitività nei campi sia scientifico che tecnologico. L'insegnamento di queste materie c'è sempre stato ma è soltanto negli ultimi anni che sta assumendo una importanza maggiore soprattutto per via del fatto che il mondo è e sarà sempre più tecnologico. La scienza si applica al mondo tecnologico/industriale fin dai tempi della rivoluzione industriale ma oggi l'interconnessione di queste materie ha forti implicazioni per lo sviluppo della futura forza lavoro. L'obiettivo dello studio delle materie STEM è migliorare la competitività nel campo scientifico e tecnologico. Un nuovo approccio all'insegnamento di queste materie viene proprio dall'utilizzo della robotica nelle scuole. La robotica educativa sicuramente facilita l'insegnamento di queste discipline in quanto permette allo studente di "toccare" con mano i concetti esposti in teoria. Lo studente, così facendo, acquista anche un ruolo "attivo" durante le lezioni. Lo scopo di questo libro è proprio quello di fare luce sul concetto di STEM e di mostrare come la matematica, la fisica, l'informatica, l'elettronica, la meccanica stanno rivoluzionando non solo il mondo del lavoro ma anche e soprattutto il mondo dell'istruzione. Il futuro è nelle mani di queste discipline che sempre più spesso si intrecciano. Alcuni capitoli di questo libro illustreranno esempi pratici di come si possono intrecciare queste discipline e con che grado di complessità.

Il terzo e ultimo volume di "Tecnica elettrauto per autoveicoli di prima generazione" si propone come risorsa didattica formativa, richiamando e spiegando tutti gli elementi tecnici che definiscono il funzionamento dei circuiti individuali nella gamma servizi di bordo e del motore, applicati sugli autoveicoli della prima generazione o veicoli d'epoca. L'opera è principalmente rivolta a studenti intenzionati a intraprendere e specializzarsi in attività professionali di elettrauto tradizionale, operative nelle riparazioni e restauri elettrici per soli autoveicoli d'epoca. È a uso anche di hobbisti e appassionati competenti, propensi a estendere le proprie conoscenze tecniche teoriche.

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.

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.

Scopo del presente testo è fornire a studenti, docenti o cultori di materie scientifiche gli strumenti hardware e software per iniziare a familiarizzare con la robotica educativa, attraverso una piattaforma a microprocessore semplificata come Arduino. Pertanto, esso propone diversi moduli di codice che, al pari dei mattoncini Lego, forniscono spunto di connessione per sviluppare efficaci strumenti di formazione.Quindi, se a voi per primi, piace realizzare qualcosa di nuovo, troverete in questo testo suggerimenti utili per cominciare a sperimentare con la didattica STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics). LIBRO A COLORI