Insegnamento SYSTEMS AND CIRCUITS FOR IOT
| Nome del corso di laurea | Ingegneria elettronica |
|---|---|
| Codice insegnamento | A005894 |
| Curriculum | Ict electronics |
| CFU | 12 |
| Regolamento | Coorte 2025 |
| Erogato | Erogato nel 2026/27 |
| Erogato altro regolamento | |
| Anno | 2 |
| Periodo | Primo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa integrata |
| Suddivisione |
ELECTRONIC SYSTEMS AND SUBSYSTEMS FOR IOT
| Codice | A005896 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Luca Roselli |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Ingegneria elettronica |
| Settore | ING-INF/01 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Lingua insegnamento | ITALIANO |
| Contenuti | L’“Ecosistema” Internet of Things (IoT) e le sue implicazioni sulla progettazione, sviluppo e realizzazione dei sistemi elettronici abilitanti la creazione di oggetti intelligenti, "smart objects". Richiami sull'utilizzo del CAD (Keysight ADS) per la progettazione di sistemi e circuiti elettronici . I materiali non convenzionali per la realizzazione di circuiti elettronici (carta come paradigma). Implicazioni progettuali dell'utilizzo di materiali non convenzionali. Sistemi e sensori RFID, RFID di tipo “chipless”, RFID armonici Sensori RADAR. Sistemi di raccolta di energia "Energy scavenging" da sorgenti a radiofrequenza e convertitori RF-DC. Sistemi elettronici basati su approcci distribuiti su ampie superfici - "Large Area Electronics Systems" (LAE-Systems), "Smart Surfaces" (SS). Sistemi di Energy scavenging eterogeneo (RF. Termico, solare, cinetico...). Systems-in Objects (SiO) or Embedded in Objects (ESiO). Elettronica indossabile “Wearable electronics”. |
| Testi di riferimento | L. Roselli, “Green RFID Systems”, Cambridge University Press 2014. |
| Obiettivi formativi | L’insegnamento rappresenta il punto di arrivo dell’insegnamento sulla progettazione di circuiti e sistemi elettronici analogici abilitanti la realizzazione di “smart objects” intesi come strato fisico di base dell’”Ecosistema” IoT. Lo strato cioè in grado di acquisire informazione dall’ambiente e trasferirla agli strati immediatamente superiori. L’obiettivo principale consiste quindi nel fornire agli studenti le basi per affrontare lo studio dei sistemi elettronici compatibili con i vincoli imposti dagli “smart objects” e dalle funzionalità richieste in termini di costi, funzionalità di base (sensing, trasmissione,), autonomia energetica, compatibilità ambientale, compatibilità con I processi produttivi, ciclo di vita. Le principali conoscenze acquisite saranno relative a: - cambio di paradigma nella progettazione di circuiti e sistemi elettronici - uso di materiali “non convenzionali” - principi di funzionamento di sistemi di comunicazione “a richiesta” (RFID) - sensori passivi - sistemi di raccolta energetica - ricerca di un nuovo compromesso ottimo tra costi e prestazioni - adeguamento nell’utilizzo del CAD per la progettazione di sistemi e circuiti elettronici per l’IoT - elettronica indossabile |
| Prerequisiti | - Leggi fondamentali dell'elettrotecnica e della teoria dei circuiti (legge di ohm, leggi di Kirchhoff, teoremi di Thevenin) - indispensabile - Modellistica dei dispositivi elettronici (modelli lineari, modelli non lineari, per piccoli e per grandi segnali...) - indispensabile - Elementi di progettazione di circuiti ad alta frequenza (consapevolezza di concetti quali adattamento, trasformazione d'impedenza, propagazione guidata...) - importante - Consapevolezza di concetti quali: guadagni, cifra di rumore, saturazione, stabilità... - importante |
| Metodi didattici | In una fase introduttiva si inserirà l’insegnamento nel contesto evolutivo dell’elettronica, partendo dalla storia dell’elettronica, passando dall’analisi dello stato attuale delle tecnologie, fino a ipotizzare gli scenari futuri e le principali sfide a essi connesse. Entrando nel vivo dell’insegnamento, il metodo seguito avrà carattere prevalentemente "top-down". Si partirà da una descrizione dell'”ecosistema” IoT come ambiente in cui i sistemi elettronici opereranno. Si passerà a definire le condizioni al contorno principali che l'ambiente di riferimento imporrà alla risoluzione dei problemi progettuali e tecnologici, per poi descrivere alcuni sistemi caratterizzanti e come sia stato affrontato il loro sviluppo. Contestualmente verranno evidenziate le tecniche e gli strumenti di progetto, con ampio utilizzo di esempi sia presi dalla letteratura specifica più recente, sia attingendo alle attività di ricerca sperimentale e di laboratorio portata avanti in sede nell’ultimo decennio. |
| Altre informazioni | nessuna |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | La valutazione viene effettuata mediante un colloquio con lo studente. Tale colloquio inizia da una discussione sui risultati di un progetto specifico assegnato allo studente intorno alla fine del primo mese di lezione. Prosegue poi su tematiche inerenti più in generale al programma dell'insegnamento. |
| Programma esteso | Presentazione dell’insegnamento Introduzione – IoT e “Smart Objects” - L’Internet delle cose (IoT) - gli oggetti intelligenti Sistemi RFID - Cenni storici - Dimostrazioni di funzionamento - Architettura di un sistema RFID - Classificazione dei sistemi RFID Sistemi RFID di tipo “chip-less” - “Time Domain Response” (TDR) - SAW - SAW tag - “Frequency Domain Response” (FDR) Sistemi RFID armonici - Gli albori - “one bit” tracking sensor - Esempio di funzionamento del “crack sensor” a un bit - Architettura armonica con ponte di Wheastone - descrizione di sottosistemi - analisi e limiti prestazionali - sistema multi-bit a modulazione di polarizzazione Radar e sensori radar - Chipless RFID a riflessione diretta vs radar - Effetto Doppler - Architettura di un sensore radar doppler - Diagramma a blocchi - Blocchi funzionali: - Analisi e progetto dei blocchi costitutivi: - Oscillatore - Branch-line - Mixer - Antenna Wireless Power Transfer: - Cenni storici - Principi di funzionamento - Caratterizzazioni - Wireless Power Transfer NF-IPT: - IPT – “un brutto trasformatore” - Coefficiente d’accoppiamento - Sistemi risonanti Tecniche di realizzazione "semi additive" Energy Harvestig: - Analogie e sinergie tra WPT e EH - Varie sorgenti di energia - Raccolta di energia a radiofrequenza - La rectenna Elettronica indossabile: - Antenne per tessuti - Esempio di contatto “non-ohmico” “Smart surfaces”: - “Smart floor” - “Smart path” - “quasi optics” - Superfici per l’Energy Harvesting - Raccolta di energia da fasci gaussiani Applicazioni industriali dell’elettronica per l’IoT: alcuni esempi dall’esperienza di trasferimento tecnologico dell’Università di Perugia”. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile |
PASSIVE CIRCUIT DESIGN FOR IOT
| Codice | A005895 |
|---|---|
| CFU | 6 |
| Docente responsabile | Paolo Mezzanotte |
| Docenti |
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| Ore |
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| Attività | Caratterizzante |
| Ambito | Ingegneria elettronica |
| Settore | ING-INF/02 |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |