Insegnamento SENSORI E MICROSISTEMI IN UN CONTESTO CLOUD COMPUTING

Nome del corso di laurea	Ingegneria elettronica per l'internet-of-things
Codice insegnamento	70A00102
Curriculum	Elettronica per l'aerospazio
Docente responsabile	Andrea Scorzoni
Docenti	Andrea Scorzoni
Ore	52 Ore - Andrea Scorzoni
CFU	6
Regolamento	Coorte 2017
Erogato	Erogato nel 2017/18
Erogato altro regolamento	Informazioni sull'attività didattica Coorte 2016 - Erogato nell'anno 2017
Attività	Caratterizzante
Ambito	Ingegneria elettronica
Settore	ING-INF/01
Anno	2
Periodo	Secondo Semestre
Tipo insegnamento	Opzionale (Optional)
Tipo attività	Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento	Italiano
Contenuti	Introduzione sui sensori. Sensori termici, meccanici, magnetici, rivelatori di radiazione ed esempi di microsistemi. Progetto di laboratorio sull’interfacciamento di diversi sensori a diverse piattaforme in cloud.
Testi di riferimento	Dispense a cura del docente.Meijer ed.-Smart Sensor Systems, John Wiley and Sons, 2008.J.W. Gardner, Microsensors - Principles and Applications, Wiley (1994 e seguenti). ISBN 0-471-94135-2.John G. Webster (editor), “Medical Instrumentation, Application and Design”, Houghton Mifflin Company, U.S.A. 1992, ISBN 0-395-59492-8Harry N. Norton, Handbook of transducers, Prentice Hall, 1989.S.M. Sze, Semiconductor Sensors, Wiley 1994.C. Doukas, “Building the Internet of Things with the Arduino”, Amazon Distribution GmbH, 2012, Leipzig.
Obiettivi formativi	Conoscenze metodologiche: Conoscenza di base dei principi teorici di funzionamento dei più comuni tipi di sensori e rivelatori e di sistemi Micro-Elettro-Meccanici (MEMS).Capacità professionali: comprensione del foglio di dati (data sheet) e applicazioni pratiche di alcuni comuni tipi di sensori e rivelatori presenti in commercio. Capacità di progettazione di un semplice sistema di acquisizione che include un sensore interfacciato a un microcontrollore, a sua volta collegato in rete a internet. Uso degli strumenti cognitivi di base acquisiti in questo insegnamento per l'aggiornamento continuo delle proprie conoscenze nel campo dei sensori e rivelatori.
Prerequisiti	L’ insegnamento non ha propedeuticità dichiarate. E utilizza diversi concetti della Fisica ma li introduce dalle basi: trasmissione del calore nei solidi e nei fluidi, irraggiamento elettromagnetico, equazione di Clausius-Clapeyron, elasticità dei materiali, piezoresistività, proprietà magnetiche dei materiali (opzionalmente piezoelettricità). Si utilizzano inoltre concetti ed equazioni ben note della fisica dei semiconduttori.L'attività di laboratorio si basa sulle conoscenze acquisite negli insegnamenti della laurea triennale in Ingegneria Informatica ed Elettronica di Perugia.
Metodi didattici	L’insegnamento è organizzato come segue:- lezioni frontali in aula su tutti gli argomenti dell’insegnamento;- esercitazioni di laboratorio sulla programmazione di una scheda di prototipazione basata su ARM Cortex M4. L’ambiente di programmazione potrà comprendere i) C#-.NET MicroFramework 4.3 with Visual Studio IDE; ii) C++ e ARM mbedOS; iii) TinyCLR-OS and C#-.NET MicroFramework 4.4; iv) altre piattaforme. La scheda verrà collegata a diversi tipi di sensori e verrà collegata su rete wireless per simulare un nodo IoT e quindi interagire con un data base in cloud.
Altre informazioni	Non sono previste altre informazioni.
Modalità di verifica dell'apprendimento	L'esame si potrebbe articolare in una prova orale che include una discussione pratica sull'interfacciamento di una scheda di prototipazione a un sensore e la trasmissione dei dati acquisiti a una base di dati in cloud.
Programma esteso	Programma di primo tentativo (La versione definitiva del programma sarà resa disponibili subito prima dell'inizio delle lezioni)(0.5 CFU) Introduzione sui sensori. Classificazione in 6 domini energetici. Parametri dei sensori. Materiali per sensori.(4.5 CFU) Sensori, rivelatori ed esempi di microsistemi.Sensori termici: concetto di resistenza termica, RTD, termistore, effetti termoelettrici (Seebeck, Peltier), termocoppie, termopile. Sensori termici integrati (PTAT). Esempi di microsistemi basati su sensori termici: sensori di portata, sensori di vuoto, sensori di radiazione infrarossa basati su termopile, sensori di umidità relativa (RH). Cenni sui bolometri. Sensori meccanici: strain gauges e definizione di gauge factor, sensori di pressione accelerometri piezoresistivi, sensori capacitivi (e relativi circuiti di misura). Sensori magnetici: sensori a effetto Hall, magnetoresistori. Principi operativi dei sensori di radiazione a stato solido. Active Pixel Sensors (APS). Sensori di radiazione infrarossa a stato solido (e necessità di raffreddamento).(1 CFU) Laboratorio di Sensori & IoT. Sensori in ambiente di cloud computing. Interfacce di comunicazione di base e relativi protocolli protocols for sistemi embedded (RS232, I2C, SPI).Possibili contenuti addizionali/alternativi. Sensori biomedici ed e-health. Lab-on-Chip: circuiti per il controllo della temperatura (PCR), rivelazione di fotoluminescenza, bioluminescenza e chemoluminescenza, Electrowetting on Dielectrics.