* CONCLUSIONI

La classe quinta a indirizzo termotecnico, dell'Istituto Professionale "PESENTI" di Bergamo, per la quale ho concepito il presente blog, sta dimostrando un certo interesse verso questa disciplina, grazie alla curiosità suscitata dalle mie lezioni audio e dalla descrizione dettagliata del software Pspice. Ritengo che un blog, contenente del materiale didattico significativo e strumenti multimediali progettati su misura per la scuola, possa stimolare gli alunni a studiare con maggiore interesse.

* PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DI UN ALIMENTATORE SEMPLICE

PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DI UN ALIMENTATORE SEMPLICE

Prima di iniziare la descrizione del funzionamento di un alimentatore, è opportuno spiegare cos'è un trasformatore.

IL TRASFORMATORE

Il trasformatore è una macchina elettrica statica, composta da due avvolgimenti di filo conduttore, entrambi avvolti intorno a un nucleo di materiale ferromagnetico. I due avvolgimenti, detti rispettivamente primario e secondario, sono separati l'uno dall'altro, ma interagiscono fra loro mediante mutuainduzione. Applicando una tensione sinusoidale al primario, ai capi del secondario è presente una tensione sinusoidale avente la stessa frequenza della prima, ma ampiezza diversa. Negli alimentatori, si utilizzano trasformatori riduttori di tensione, la cui tensione presente sul secondario ha ampiezza inferiore a quella applicata sul primario. La figura 1 riporta il simbolo circuitale di un trasformatore.

Figura 1. Simbolo circuitale di un trasformatore

Supponendo che il flusso magnetico generato dal primario si concateni interamente con l'avvolgimento secondario, si dimostra che:

( V2/V1 ) = ( N2/N1 )

da cui:

V2= ( N2/N1 ) V1

dove N1 ed N2 sono rispettivamente il numero di avvolgimenti del primario e il numero di avvolgimento del secondario. Il termine N2/N1 prende il nome di rapporto di trasformazione. Quando questo rapporto è maggiore di 1 la tensione al secondario è maggiore di quella applicata al primario. In questo caso il trasformatore è elevatore di tensione; quando il rapporto di trasformazione è minore di 1 la tensione sul secondario risulta minore di quella applicata sul primario. In questo caso, il trasformatore è detto riduttore di tensione.

L'ALIMENTATORE

In figura 2 è riportato lo schema elettrico di un alimentatore semplice.

Figura 2. Schema elettrico di un alimentatore semplice

Come si può notare, l'alimentatore è costituito da un ponte raddrizatore ( raddrizzatore a doppia semionda ) all'uscita del quale vi è un condensatore. Il condensatore consente di modificare l'andamento temporale della tensione all'uscita del ponte raddrizzatore, trasformandola in una tensione quasi continua. La figura 3 riporta l'andamento temporale di tale tensione.

Figura 3. Andamento temporale del segnale di uscita dell'alimentaore.

Supponiamo il condensatore inizialmente scarico. Durante il tempo che intercorre tra gli istanti 0 e t1, il condensatore si carica e l'andamento della tensione ai suoi capi coincide con quello della prima semionda raddrizzata. Nell'intervallo di tempo di estremi t1 e t3, la semionda raddrizzata decresce a partire dall'istante t1 e il condensatore inizia a scaricarsi. Il valore della capacità del condensatore va opportunamente dimensionato in modo che la costante di tempo RL C sia superiore al periodo dell'onda raddrizzata. La scarica del condensatore prosegue fino all'istante t3, in cui si ripete il processo di carica. I diodi conducono alternativamente a coppia solo negli intervalli di tempo in cui si verifica il processo di carica del condensatore. Notiamo che la tensione sul carico non è perfettamente costante, come si vorrebbe che fosse. Tale tensione presenta una ondulazione che prende il nome di ripple. Il ripple di questo tipo di alimentatore non può essere eliminato, ma lo si può ridurre agendo sul dimensionamento della capacità del condensatore. Si dimostra che l'ampiezza di ripple, che denotiamo con Vr, è data dalla seguente espressione:

Vr= I/2fC

dove I è la corrente media nel carico RL, C la capacità del condensatore ed f la frequenza della tensione ai capi del secondario. Come si nota, l'ampiezza del ripple diminuisce al crescere del valore della capacità.

ESERCIZIO DA PROPORRE AGLI STUDENTI

Simulare il funzionamento dell'alimantatore riportato in figura 1 e confrontare i grafici della simulazione con quelli ottenuti dall'analisi matematica.

* LEZIONI AUDIO

Si offre agli studenti la possibilità di ascoltare delle lezioni di Elettronica, consultando il seguente sito:

http://www.professore.mypodcast.com/ ( è in fase di costruzione )

* RADDRIZZATORE A DOPPIA SEMIONDA

RADDRIZZATORE A DOPPIA SEMIONDA

Lo studio matematico del raddrizzatore a doppia semionda richiede l’analisi di ben quattro circuiti equivalenti, me per semplicità descriviamo il suo funzionamento in forma qualitativa. Lo schema elettrico è riportato in figura 8.

Figura 8. raddrizzatore a doppia semionda


Si supponga di applicare all’ingresso del circuito una tensione sinusoidale di ampiezza Vinp. Si analizzi il circuito considerando il modello di diodo ideale. Per tensione Vinp positiva, i diodi D2 e D4 risultano polarizzati direttamente, mentre D1 e D3 sono interdetti. Il funzionamento del circuito è descritto dal circuito equivalente di figura 9.

Figura 9. Circuito equivalente con D2 e D4 in conduzione



La tensione Vout assume l’andamento temporale di figura 10.
Figura 10. Andamento della tensione in uscita quando D2 e D4 conducono

Per tensione Vinp negativa, D2 e D4 risultano polarizzati inversamente, mentre D1 e D3 conducono. In figura 11 è riportato il relativo circuito equivalente.



Figura 11. Circuito equivalente co D1 e D3 in conduzione


Come si può notare, il valore e il verso della corrente che attraversa il carico rimangono i medesimi in entrambi i casi di funzionamento ( Vinp positiva e Vinp negativa ). In definitiva, l’andamento di Vout è quello di figura 12.

Figura 12. Andamento complessivo della tensione di uscita

* SCHEDA INTEGRATIVA ( APPRENDIMENTO SIGNIFICATIVO )

Si definisce processo di assimilazione, l’integrazione delle nuove conoscenze con quelle già presenti nella struttura cognitiva. Questa fase evolutiva dell’apprendimento può risultare particolarmente difficoltosa se l’allievo non ha compreso fino in fondo quelle che sono le pre – conoscenze attinenti con i nuovi concetti da assimilare. Un’altra fase di apprendimento è la differenziazione progressiva, ovvero il processo di perfezionamento dei concetti appartenenti alla struttura cognitiva: si parte dall’assimilazione di concetti del tutto generali per poi arrivare alla comprensione di concetti più specifici ( fase di approfondimento ). Si definisce riconciliazione integrativa quel processo mentale attraverso il quale concetti e conoscenze, apparentemente non collegabili fra di loro, entrano in relazione e si integrano costruttivamente. Queste fasi di apprendimento non si verificano spontaneamente, bensì richiedono, da parte dello studente, molto impegno e piena consapevolezza nel collegare nuove informazioni con quelle già acquisite in modo significativo. Per facilitare il processo di apprendimento, il docente deve ricorrere a strategie didattiche. Novak e Gowin hanno ideato un nuovo modo di fare didattica, introducendo le mappe concettuali ( strumento didattico sviluppato a partire dalla teoria dell’apprendimento significativo di Ausubel ). “Una mappa concettuale è la rappresentazione grafica di concetti espressi in forma sintetica all’interno di una forma geometrica ( nodo ) e collegati fra loro da linee o frecce che esplicitano la relazione attraverso parole – legamento” ( Gineprini & Guastavigna, Mappe per capire, capire per mappe, pp. 8 ). Secondo i due studiosi, le mappe concettuali tendono a far emergere gli aspetti più significativi nelle materie da studiare e costringono gli studenti a non apprendere in modo meccanico. Le mappe si possono utilizzare per esporre argomenti disciplinari, permettendo di migliorare la qualità dell’apprendimento. Le mappe verranno utilizzate a lezione per riassumere alcuni concetti fondamentali. Gli elementi che costituiscono una mappa concettuale sono:

a) i concetti;
b) le relazioni.

“ Si definisce concetto una regolarità percepita in eventi e oggetti ed esplicitata convenzionalmente attraverso un’etichetta. Si definiscono relazioni i rapporti esistenti fra i nodi della mappa ” ( Gineprini & Guastavigna, Mappe per capire, capire per mappe, pp. 9 ). Per approfondire l’uso didattico delle mappe, si consiglia agli studenti la consultazione dei seguenti libri di testo: Ausubel D. ( 1995 ), educazione e processi cognitivi, Franco Angeli, Milano.
Emiliani A. ( 1997 ), Mappe concettuali, uno strumento per la promozione dell’apprendimento significativo.
Si possono realizzare mappe concettuali mediante appositi software, alcuni dei quali sono scaricabili dai seguenti siti:
http://www.parlog.com/conception.html;
http://www.thebrain.com/
http://www.scatolepensanti.it/

DIECI REGOLE PER COSTRUIRE UNA MAPPA CONCETTUALE

* Identificare una domanda principale che metta in risalto l’ambito conoscitivo che si desidera mappare;
* Ordinare i concetti, collocando quello più chiaro in cima alla mappa: si faccia riferimento alla domanda focale per decidere quale debba essere l’ordine dei concetti;
* Rivedere la lista e, se si ritiene opportuno, aggiungere altri concetti;
* Iniziare a costruire la mappa ponendo in cima il / i concetto più generale;
* Selezionare due, tre, quattro concetti da collocare sotto ogni concetto generale;
* Collegare i concetti con delle linee. Contrassegnare le linee con parole di collegamento che definiscano le relazioni tra concetti, affinché il tutto possa essere letto come una affermazione coerente;
* MRielaborare la struttura della mappa aggiungendo nuovi concetti assimilati;
* Individuare dei legami incrociati tra i concetti delle diverse sezioni della mappa e tracciare delle linee di collegamento;
* Applicare alle etichette concettuali esempi concreti di concetti ( ad esempio, lo zener è un esempio di diodo a semiconduttore );
* Non esiste un unico modo di disegnare una mappa concettuale.

* ANALISI MATEMATICA DEL RADDRIZZATORE A MEZZ'ONDA

RADDRIZZATORE AD UNA SEMIONDA

Prima di analizzare i circuiti con diodi, è opportuno introdurre il concetto di caratteristica di trasferimento. Il legame che si instaura tra i valori assunti dal segnale d’ingresso e quelli del segnale di uscita di un circuito, prende il nome di caratteristica di trasferimento.
Ricorrendo al modello ideale di diodo, analizziamo il raddrizzatore ad una semionda ( vedi fig. 1 ).

Figura 1. Raddrizzatore ad una semionda

Per tensione d’ingresso positive, il diodo conduce. La relativa intensità di corrente e la tensione in uscita sono rispettivamente:

Per tensioni d’ingresso negative, il diodo non conduce, la corrente nel circuito e la tensione di uscita sono nulli. Riassumendo, possiamo scrivere:

La figura 2 riporta la caratteristica di trasferimento del circuito in esame.

Figura 2. Caratteristica di trasferimento del raddrizzatore ad una semionda

Supponiamo di applicare all’ingresso del raddrizzatore un segnale sinusoidale. In base alla caratteristica di trasferimento, il segnale in uscita assume gli andamenti riportati in figura 3, ipotizzando di applicare quattro segnali differenti d'ingresso.

Figura 3. Andamento temporale dei segnali di uscita

Notiamo che il circuito elimina le semionde negative del segnale d’ingresso. Ora analizziamo il circuito con il modello lineare a tratti con tensione di soglia . Le ipotesi da cui si parte sono le stesse, mentre i circuiti equivalenti da analizzare sono riportati in figura 4.

Figura 4. Circuiti equivalenti per l'analisi del circuito di partenza

Per tensioni d'ingresso superiori alla tensione di soglia, il diodo conduce e l’intensità di corrente nel circuito risulta:

La tensione in uscita è:

Per tensioni d'ingresso inferiori alla tensione di soglia, il diodo non conduce ( circuito aperto tra anodo e catodo ), per cui si ha:

La relativa funzione di trasferimento è riportata in figura 5.

Figura 5. Caratteristica di trasferimento del circuito

In base alla caratteristica di trasferimento di figura 5, il segnale in uscita risulta attenuato rispetto a quello di ingresso, in quanto ai capi del diodo in conduzione vi è una caduta di tensione di circa 0.7V.

ESERCIZIO

Si propone agli studenti di analizzare lo stesso circuito mediante il modello lineare a tratti con tensione di soglia e resistenza diretta del diodo. Si ricordi che il diodo deve essere sostituito con un generatore di tensione, di valore pari a quello della tensione di soglia, con in serie un resistore di valore pari a quello della resistenza diretta del diodo, quando si considera il caso in cui il diodo conduce. Gli obiettivi che bisogna raggiungere sono:

. espressione matematica della tensione in uscita al circuito;
. rappresentazione grafica della caratteristica di trasferimento;
. andamento temporale della tensione di uscita nell’ipotesi che la tensione di ingresso sia sinusoidale.

* SIMULAZIONE DEL RADDRIZZATORE A MEZZ'ONDA

SIMULAZIONE DI UN RADDRIZZATORE AD UNA SEMIONDA

La procedura riguarda la versione 6.1 di Pspice.
Supponendo di aver avviato il programma attraverso la procedura descritta precedentemente, seguire la seguente procedura:

. Aprire la libreria;
. Selezionare il diodo D1N4148;
. Cliccare su OK;
. Collocare il componente in un punto dell’area di lavoro;
. Tornare sulla lista dei componenti e selezionare il resistore R;
. Cliccare su OK ;
. Collegare il resistore in serie al diodo;
. Inserire un valore di resistenza pari a 100K , ciccando due volte sul valore e sostituirlo quando compare la finestra Set Attribute Value;
. Premere OK;
. Applicare all’ingresso del circuito un segnale variabile, per esempio sinusoidale, andando sul menù Draw e selezionando Get New Part, per poi selezionare Browse;
. Aperta la finestra Library, cliccare su source.slb.;
. Nella finestra Part, selezionare il generatore VSIN e cliccare OK;
. Collegare il generatore tra anodo del diodo e il punto di massa GND­ ANALOG, che ­deve essere sempre presente;
. Posizionare la freccia del mouse sul simbolo del generatore e cliccare due volte: compare una finestra contenente l’elenco dei parametri del segnale;
. Cliccare su DC e inserire il valore 0 nel campo Value;
. Premere il tasto Enter;
. Ripetere la procedura per AC=0;VOFF=0; VAMPL=5 ( ampiezza del segnale ); FREQ=1K ( frequenza del segnale );
. Salvare il progetto selezionando Save as nel menù File;
. Entrare nella directory exsamples e in example;
. Nel campo nome File, inserire HW- RECT. SCH e cliccare su OK;
. In seguito basterà selezionare Save dal menù File;
. Entrare nel menù Analisys e selezionare Probe Setup;
. Cliccare su OK;
. Nel menù Analisys, selezionare Setup e inserire l’opzione Bias Point Detail e transient;
. Cliccare su Transient e impostare su Print Stap di 10nsec ed un Final Time di 2nsec;
. Premere OK e cliccare su Close;
. Avviare la simulazione ciccando su Simulate nel menù Analisys;
. Lo schermo diventerà di colore nero per la visualizzazione dei risultati;
. Una volta terminata la simulazione, nel menù Trace selezionare Add: compare l’elenco dei nodi del circuito. Si possono scegliere i nodi, selezionandoli con il puntatore del mouse, in cui poter inserire i puntali dell’oscilloscopio virtuale. In quanto a questa ultima procedura, si rimanda alle prossime lezioni in classe.

ESERCIZIO DA PROPORRE AGLI STUDENTI
Simulare un raddrizzatore ad una semionda con un condensatore collegato parallelamente al carico.

* INTRODUZIONE AI MODELLI MATEMATICI PER DIODI

La presente unità didattica richiede i seguenti prerequisiti:

• conoscere e saper applicare la legge di Ohm;
• conoscere e saper applicare i principi di Kirchhoff;
• conosere e saper applicare il principio di sovrapposizione degli effetti;
• conoscere le proprietà fisiche dei semiconduttori;
• conoscere il principio di funzionamento di un diodo a semiconduttore.

Per ripetere ed approfondire i primi due argomemti, si consiglia la consultazione del sito http://www.elettrone.altervista.org/( cliccare sul link: Semplificazioni di reti elettriche funzionanti in corrente continua ).

MODELLI MATEMATICI PER L'ANALISI DI CIRCUITI CON DIODI

I circuiti con diodi si analizzano ricorrendo a dei modelli, che si dividono in:

• modello ideale;
• modello lineare a tratti, con tensione di soglia;
• modello lineare a tratti, con tensione di soglia e resistenza diretta;
• modello lineare a tratti, con tensione di soglia, resistenza diretta e inversa.

Faremo riferimento ai primi tre modelli.

MODELLO IDEALE

Il modello ideale semplifica enormemente l'analisi dei circuiti con diodi. Esso consiste nel considerare il diodo come un cortocircuito e come un circuito aperto quando risulta rispettivamente in stato ON e in stato OFF. Come si può notare, questo modello non tiene conto della resistenza interna e della caduta di tensione del diodo.

MODELLO LINEARE A TRATTI CON TENSIONE DI SOGLIA

Il modello lineare a tratti, con tensione di soglia, consente di analizzare i circuiti con maggiore precisione, in quanto tiene conto della presenza di una tensione ai capi del diodo quando è in conduzione. In definitica, si considera come generatore ideale di tensione il diodo in conduzione, mentre si considera come ramo aperto il diodo in stato d' interdizione.

MODELLO LINEARE A TRATTI CON TENSIONE DI SOGLIA E RESISTENZA DIRETTO

Questo modello è più raffinato dei primi due, in quanto tiene conto sia della caduta di tensione ai capi del diodo sia della resistenza interna del diodo stesso quando conduce.

* ANALISI DI UN CIRCUITO IN CORRENTE CONTINUA

L'analisi in DC di un circuito elettronico offre la possibilità di verificare la legge di Ohm e i principi di Kirchhoff, analizzare il comportamento in seguito alle applicazioni di generatori di segnale. Nell'analisi in DC, i condensatori e gli induttori sono considerati rispettivamente elementi conresistenza infinita ( circuito aperto ) e cor resistenza nulla ( circuito chiuso ). Il Pspice è munito di strumenti virtuali, che consentono di visualizzare i valori delle tensioni e delle correnti. Per la misura di tensioni e correnti, si utilizzano:

• i pulsanti V ed I presenti nella barra dei pulsanti;
• i voltmetri ideali;
• gli amperometri ideali.

Si supponga di dover analizzare in DC la rete elettrica riportata in figura 1. Una volta aver inserito nel circuito i voltmetri e gli amperometri nei punti di misura, si deve prima salvare il file e poi eseguire la simulazione secondo la seguente procedura:

Figura 1

aprire il menu file;

selezionare il comando Save As. Il Pspice apre la finestra di dialogo di figura 2. Digitare il nome del file e fare clic su Save.

• 
  

Figura 2

Una volta salvato il file è necessario fissare i parametri della simulazione ed il tipo di analisi che si desidera eseguire. La procedura è la seguente:

• aprire il menu Analysis e selezionare Setup. Pspice apre la finestra di figura 2 ( seconda immagine in basso );
• fare clic sulla casella posta alla sinistra di Bias Point Detail, che consente di eseguire l'analisi in DC, e poi fare clic su Close;
• fare clic su Simulation.

La figura 3 riporta i risultati della simulazione.

Figura 3

Per visualizzare i valori di tensione e corrente, si utilizzano i pulsante con i simboli V ed I della barra dei pulsanti( figura 1 ).
Per visualizzare i valori dell'intensità della corrente che attraversa un ramo del circuito si deve:

• fare clic sul pulsante che riporta il simbolo I;
• selezionare il ramo del circuito attraversato dalla corrente di cui si desidera conoscere l'intensità;
• fare clic su questo pulsante.

Il programma Pspice consente di analizzare l'andamento delle intensità di corrente nei vatri rami di un circuito anche nel caso in cui la f.e.m. del generatore varia in un certo intervallo di valori. Supponiamo di dover analizzare il circuito precedente, ipotizzando che la f.e.m. vari tra 0V e 10V con incrementi di 1V. Per definire i parametri della simulazione, si procede come segue:

Figura 4

aprire la finestra riportata in figura 4;

fare clic su DC Sweep che consente di osservare l'andamento delle correnti nei rami al variare della tensione di alimentazione. Pspice apre la finestra di dialogo di figura 5.

Figura 5

fare clic su Voltage Sourse e su Linear;

digitare V1 nella casella Name;digitare 0, 10 ed 1 rispettivamente nelle caselle Start Value, End Value ed increment. In questo modo la sorgente è un alimentatore con tensione di uscita variabile a passi di 1V nell'intervallo di estremi 0V e 10V.

• fare clic su OK e tornare nella finestra Analysis Setup e fare clic su Close;

Aprire il menu Analysis e fare clic su Simulation. Si può visualizzare graficamente l'andamento delle correnti nel seguente modo:

• aprire il menu Trace della finestra Probe e selezionare Add;
• selezionare Analog, Voltages e Currente;
• fare clic su I(R1), su I(R2) ed infine su OK. Pspice mostra il grafico dell'andamento dell'intensità delle correnti in funzione della tensione V1.

* INTRODUZIONE AL PSPICE

La progettazione e la messa a punto di un circuito elettronico, richiede la realizzazione del prototipo, le verifiche sperimentali, l'individuazione di eventuali errori e la loro eliminazione, ed infine la realizzazione su apposita basetta di rame. Per ridutte i tempi di realizzazione di un circuito e i relativi costi, oggi è possibile ovviare alla realizzazione dei prototipi, verificando direttamente il corretto funzionamento del circuito mediante simulazione dello stesso. Per far ciò, esistono appositi simulatori fra cui il Pspice. I primi programmi di simulazione sono stati realizzati nei primi anni 70, e sono diventati sempre più sofisticati in funzione della complessità dei circuiti elettronici. I programmi di simulazione sono in grado di analizzare quantitativamente gli effetti che alcuni fattori ambientali provocano sul funzionamento di un circuito, cosa che nessuna prova sperimentale è in grado si fare. Ad esempio, la simulazione fornisce un insieme di informazioni sul progetto che si intende realizzare, quali gli effetti prodotti dalle variazioni di temperatura, sa segnali di rumore di natura causale, ecc...

Il Pspice è uno dei programmi più noti, utilizzato sia nelle università che in ambito industriale. Su questo blog verranno esaminati alcuni aspetti di Pspice, con lo scopo di insegnare agli studenti le funzioni applicative basilari in ambito prettamente didattico.

SCHEMATICS

Pspice accetta files realizzati con il programma schematics, al quale si accede nel modo seguente:

• trascinare il puntatore del mouse su programmi;


• selezionare MicroSim Release 8;


• fare clic su Schematics ( vedi figura 1 ).

Figura 1

Dopo aver lanciato Schematics, sul monitor appare la finestra riportata in figura 2.

Figura 2

Notiamo che la barra dei menu è composta dalle voci file, edit, draw, ecc. La barra dei pulsanti, posta al di sotto di quella dei menu, consente di eseguire più rapidamente diverse operazioni, senza dover accedere al menu. Al di sotto della barra dei pulsanti, si trova l'area nella quale si disegna lo schema elettrico del circuito da analizzare.

IL DISEGNO DELLO SCHEMA ELETTRICO

Per disegnare lo schema elettrico di un circuito, è necessario selezionare i simboli circuitali presenti nella libreria ( vedi figura 3 ), collocarli sul foglio di lavoro e connetterli con le linee di collegamento.

Figura 3

Per prelevare i simboli circuitali e collocarli sul foglio di lavoro, si procede come segue:

• fare clic con il pulsante sinistro del mouse del menu Draw e successivamente selezionare Get New Part. Il Pspice aprirà la finestra su cui compare la libreria dei simboli circuitali ( fig. 3 );
• trascinare il puntatore del mouse sul nome del compomemte, fare clic con il pulsante sinistro del mouse.
• fare clic sul place e poi sul close. Dopo aver eseguito questa operazione, il simbolo selezionato appare all'estremità del puntatore del mouse;
• trascinare il puntatore del mouse sul foglio di lavoro e fare clic con il pulsante sinistro del mouse. In tal modo è possibile collocare più componenti ( vedi figura 4 ) e connetterli fra di loro mediante le linee di collegamento.

Figura 4

Per ruotare i simboli dei componenti, bisogna aprire il menu Edit e fare clic su Rotate. Per tracciare le linee si procede nel seguente modo:

• trascinare il puntatore del mouse sul pulsante con su contrassegnalo il simbolo di pennarello con ula linea sottile. Il puntatore del mause assume la forma di una matita;
• trascinare la punta della matita all'estremità del primo punto di connessione e fare clic;
• trascinare la punta della matita all'estremità del secondo punto di connessione e fare clic. La linea di collegamento appare in rosso;

Fare clic con il pulsante destro del mause dopo aver eseguito tutti i collegamenti. Per cancellare il simbolo di un componente, si deve:

• fare clic sul simbolo del componente che si desidera cancellare;
• premere il tasto canc.

Attenzione: ogni circuito di Pspice deve avere almeno un nodo di riferimento.

Per modificare il nome di un componente è necessario:

• trascinare il puntatore del mouse sul nome del componente e fare clic due volte. Pspice apre la finestra di dialogo di figura 5.

Figura 5

Per modificare il valore di un componente, si deve trascinare il puntatore del mouse sul numero che contraddistingue il valore del componente e fare clic due volte.

* PREMESSA

Il presente blog ha lo scopo di potenziare il corso di Elettronica Analogica, che svolgo, per tre ore settimanali, in una classe quinta, a indirizzo termotecnico, presso l'Istituto Tecnico Professionale "Pesenti"di Bergamo.

COME SUPERARE I PASSAGGI PIU’ OSTICI CHE SI INCONTRANO NELLO STUDIO DELL’ELETTRONICA

Un testo di Elettronica non è una lettura riposante e affascinante. Per evitare la noia e lo smarrimento di motivazioni adeguate, ritengo che sia fondamentale affrontare questa disciplina ricorrendo al alcune strategie didattiche, atte ad alleggerire il processo di assimilazione. Questo blog vuole essere un aiuto affinché ciò accada. Come si potrà notare, il blog contiene gli elementi basilari di teoria, che consentono di effettuare l’analisi di un circuito con diodi. I principi esposti sono volutamente limitati a quelli essenziali per incentivare l’apprendimento e guidare gli studenti verso eventuali approfondimenti. Con il presente blog, gli alunni hanno l’opportunità di sperimentare un nuovo modo di studiare Elettronica, seguendo le mie lezioni in forma audio. Ritengo che sia altrettanto utile esporre la descrizione dettagliata del software Pspice, per la simulazione dei circuiti elettronici analogici e digitali. Questo programma permette agli studenti di apprendere il comportamento di un qualunque circuito, senza la necessità di analizzarlo analiticamente. Un ulteriore strumento di supporto, che sperimenterò in futuro, è il seguente:
prima di proporre agli alunni una esperienza di laboratorio, può essere interessante realizzare un filmato, in cui venga illustrato, nei minimi dettagli tecnici, le procedure sperimentali da rispettare per la realizzazione dell’esperienza stessa. In questo modo, gli alunni avranno l’opportunità di rivedere l’esperimento, più volte, comodamente da casa, apprendendo le tecniche sperimentali da eseguire in laboratorio sotto la guida del tecnico. Non mi resta che sperare che queste metodologie proposte rendano l’Elettronica più affascinante.

OBIETTIVI DEL BLOG

Il presente Blog ha lo scopo di raggiungere i seguenti obiettivi:

a) Descrizione dettagliata del software Pspice;

b) Introduzione ai modelli matematici del diodo a semiconduttore;

c) Analisi matematica del raddrizzatore a una semionda;

d) Analisi matematica del raddrizzatore a doppia semionda;

e) Descrizione del principio di funzionamento di un alimentatore semplice;

g) Esercizi proposti

UTILITA' DEL PSPICE

Il Pspice è un software professionale, che consente ai progettisti di simulare il funzionamento di un qualsiasi circuito elettronico, dopo aver terminato il relativo progetto. Prima che venga eseguita la fase di montaggio definitivo su apposita basetta di rame, si verifica il corretto funzionamento del circuito mediante la simulazione con Pspice. Dal punto di vista della didattica, Pspice può essere un eccellente strumento multimediale, in quanto facilita l'assimilazione dei principi di funzionamento dei circuiti elettronici, senza necessariamente ricorrere alle esperienze dirette di laboratorio. Integrando l'analisi matematica dei circuiti con l'utilizzo del Pspice, si incentiva il processo di apprendimento significativo degli alunni.
Cos'è il processo di apprendimento significativo?

La teoria dell’apprendimento di David Ausubel, afferma che l’uomo arricchisce la propria conoscenza integrando la struttura cognitiva con nuovi concetti mediante l’apprendimento significativo. Quando questo processo non si verifica, l’apprendimento è meccanico e la struttura cognitiva è destinata a non evolversi significativamente. C’è una forte tendenza da parte degli alunni di apprendere in modo meccanico. E’ questa la ragione per cui dimenticano in poche settimane gran parte degli argomenti studiati, cosa che non può accadere se l’apprendimento è significativo. Ausubel sostiene che la qualità e la quantità di informazioni che un soggetto acquisisce, dipendono essenzialmente da come è organizzata la sua struttura cognitiva. L’apprendimento significativo è un processo mentale mediante il quale le nuove informazioni si legano costruttivamente a concetti analoghi, precedentemente acquisiti, potenziando la struttura cognitiva relativa a un dato argomento. Per raggiungere l’apprendimento significativo bisogna compire uno sforzo: lo studente deve essere in grado di mettere in relazione il concetto della definizione con le conoscenze precedentemente acquisiti, pertinenti con il nuovo concetto. Una volta costruita la struttura di conoscenza in un determinato campo, apprendere nuovi concetti diventa sempre più facile. Inoltre, l’apprendimento significativo permette di immagazzinare le informazioni più a lungo. Esistono varie strategie didattiche che possono stimolare l’apprendimento significativo. Ad esempio, la lezione che svilupperò sul presente blog consiste nel guidare gli studenti verso l’apprendimenti per scoperta, nel rispetto delle loro pre-conoscenze.