Il Gruppo di ricerca Misure Elettriche ed Elettroniche

Laboratorio di Misure Industriali

December 1, 2020

Giovanni Betta, Andrea Bernieri, Luigi Ferrigno, Domenico Capriglione, Marco Laracca, Gianfranco Miele, Riccardo di Cicco, Gianni Cerro, Filippo Milano, Antonio Rasile

Il Gruppo di ricerca Misure Elettriche ed Elettroniche

Laboratorio di Misure Industriali

Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell’Informazione

Skill e Competenze

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Laboratori Di Ricerca

EMC LAB (Laboratorio di compatibilità elettromagnetica)

• Ricerca sperimentale • Test bed controllati • Analisi spettrale • Attività per la

certificazione CE • Didattica

LAMI (Laboratorio di misure industriali)

• Centro LAT 105 • Ricerca sperimentale • Prototipazione sistemi

di misura • Tarature • Didattica

Alcuni progetti finanziati con tesi, tirocini ed assegni di ricerca disponibili

"NDTonAIR" project (Training Network in Non-Destructive Testing and Structural Health Monitoring of Aircraft structures)

F4E-GRT-0640 – Development of a

Measurement System of Induced Voltages in

Ferromagnetic Structures

Titolo Six DOF scalable finger tracking system MI_290; RDS;

MI_292; DIASEI EE_065; PON

BORGO 4.0

RObot campionatore moBILe a navigazione sotterranea AUTonoma e intelligente in cumuli di terreno, secondo tracciati digitalizzati 3D personalizzabili, per il prelievo e omogeneizzazione di campioni da sottoporre ad analisi.

Piano strategico

di sviluppo della

Piattaforma

tecnologica per la

Mobilità

Sostenibile e

Sicura Borgo 4.0,

C4E

Communication

and validation of

smart data in

IoT-networks

SMARTCOM

Alcuni progetti finanziati con tesi, tirocini ed assegni di ricerca disponibili

Proposte di tesi e tirocini aziendali

Alcuni degli argomenti di interesse del gruppo di ricerca

Six DOF scalable finger tracking system

Applicazioni possibili 1. Riabilitazione 2. Addestramento 3. Terapeutico 4. Supporto Speculare

LOCALIZZAZIONE A CORTO RAGGIO ANCHE MEDIANTE MISURE MAGNETICHE

Lo sviluppo un sistema di posizionamento 3D scalabile, veloce e accurato, con nodi mobili wireless, indossabili e operanti in condizioni di Non-Line-of-Sight.

Questi nodi, ad esempio, possono essere utilizzati in speciali applicazioni biomedicali integrandoli in appositi guanti per il monitoraggio accurato dei movimenti non vincolati.

Six DOF scalable finger tracking system

LOCALIZZAZIONE A CORTO RAGGIO ANCHE MEDIANTE MISURE MAGNETICHE

Applicazioni del progetto

1. Riabilitazione 2. Addestramento

terapeutico 3. Logistica e industria 4. IoT 5. Smart life

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REALIZZAZIONE DI SISTEMI SENSORIZZATI INTELLIGENTI E/O DISTRIBUITI

Filtri sensorizzati in grafene:

determinazione dello stato di salute del filtro mediante tecniche di misura di impedenza. Manutenzione predittiva dei filtri in grafene

1) EG is irradiated inside a 800W power home microwave oven

2) The thermal shock expands EG and vaporizes the molecules inside it.

3) The expansion disrupts and separates adjacent carbon layers

4) A final sonication is needed

Commercial Expandable Graphite ASBURY CARBON INC

Graphene nanoplatelets

A. Maffucci, F. Micciulla, A. Cataldo, G. Miano, and S. Bellucci, Nanotechnology, Feb.2016.

GNP filter

700 N hydraulic

press

filtration

REALIZZAZIONE DI SISTEMI SENSORIZZATI INTELLIGENTI E/O DISTRIBUITI

sDRs, calculated on a slide window of 50 samples during adsorption and evaporation of the pollutant

Saturation evaporation

No operating

Quiet state

Starting Weight

0.1939 g

Saturation Weight 0.3389 g

(equal to 0.186 ml of AcetoNitrile

Final Weight 0.1955 g

RS [

mΩ

] s

DR

S [

mΩ

]

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REALIZZAZIONE DI SISTEMI SENSORIZZATI INTELLIGENTI E/O

DISTRIBUITI Utilizzo delle misure di impedenza per sapere lo stato di salute di batteri in filtra biologici

Stima del tempo di vita residua Stima automatica della efficienza del filtro Diagnostica FDI ed IFDI

Test non distruttivi basati su EC ed ultrasuoni per l’integrità delle strutture

Realizzazione e caratterizzazione sperimentale di sensori, sonde e sistemi di misura per la detection della presenza di difetti in materiali a) conduttori, b) compositi e c) plastici mediante l’utilizzo di tecniche basate su correnti parassite ed ultrasuoni.

Impiego e sintesi di segnali di eccitazione complessi e multifrequenziali.

Sviluppo di algoritmi avanzati di elaborazione sia dei segnali che delle immagini, anche con ausilio di intelligenza artificiale (SVM, ANN ...), per la caratterizzazione metrologica dei difetti.

Metodi ed algoritmi per la localizzazione indoor di nodi sensore in WSN e SINCRONIZZAZIONE TEMPORALE

GPS AGGIUNTA DI

HARDWARE DEDICATO

Basso costo

Basso consumo energetico

Vasto numero di nodi sensori

Nodi con riserva di energia limitata

LOCALIZZAZIONE: WIRELESS SENSOR NETWORK (WSN)

SINCRONIZZAZIONE DI NODI : WIRELESS SENSOR NETWORK

(WSN)

MANUTENZIONE PREDITTIVA DI DISPOSITIVI ELETTRONICI

Non intrusive monitoring load

PROBLEMA: Per creare una rete di smart meter bisogna affrontare un costo legato ai devices e, soprattutto, un enorme costo a livello infrastrutturale per l’installazione di questa rete

nell’impianto.

TECNICHE NILM NILM=Monitoraggio Non Intrusivo dei Carichi

CLASSIFICAZIONE

REGRESSIONE

MISURA GLOBALE DI ENERGIA

+ INTELLIGENZA

ARTIFICIALE

MANUTENZIONE PREDITTIVA DI DISPOSITIVI ELETTRONICI

Non intrusive monitoring load

S. Ghosh, A. Chatterjee, D.

Chatterjee, “Improved non-

intrusive identification technique of

electrical appliances for a smart

residential system,” IET Gener.Transm.

Distrib., vol. 13, no.5, pp.695-702, 2019.

G.W. Hart, ‘Nonintrusive

appliance load monitoring’. IEEE Proc., vol.80, no.

12, pp.1870–1891, Dec.1992.

Z. Wang, G. Zheng,

“Residential appliances

identification and monitoring by a

nonintrusive method,” IEEE

Trans. Smart Grid, vol. 3, no.1, pp.

80- 92, 2012.

M. Dong, P. Meira, W. Xu, et al., “An

event window-based load monitoring

technique for smart meters,” IEEE Trans.

Smart Grid, vol. 3, no. 2, pp.787–796,

2012.

Monitoraggio Ambientale: sensori e centraline per la stima di inquinanti in aria ed acqua

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18

PRIME

PiattafoRma Integrata per la

Manutenzione e gestione

Energetica nella fabbrica

intelligente

Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica

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Soluzione proposta

Il progetto

La piattaforma PRIME

La piattaforma PRIME implementa un approccio integrato delle due problematiche, solitamente non affrontate in maniera collegata e correlata.

Attraverso il ricorso a soluzioni avanzate ed integrate di monitoraggio, analisi, diagnosi e retrofit si attiva una capacità di autodiagnosi e predittività, rivolta tanto

all’efficientamento nell’utilizzo delle varie forme di energie, quanto alla manutenzione delle macchine.

In tal modo il sistema abilita la fabbrica ad una reale modellazione integrata di prodotto-processo-sistema, consentendo il raggiungimento di elevati livelli di ottimizzazione

dell’eco-efficienza (energia e risorse) dei processi produttivi e di una gestione integrata della manutenzione nell’ottica zero-stop degli impianti.

Le tecniche di smart metering e sub-metering integrate con strumenti software di analisi dei dati energetici e di utilizzo delle apparecchiature alimentate, possono assumere un

ruolo primario potendo utilizzare ed integrare in tempo reale le informazioni fondamentali per un'efficiente gestione energetica e manutentiva, allo stesso tempo.

Funzionalità aggiuntive abilitate dall’approccio integrato del metering con l’analisi in tempo reale dei dati:

visualizzazione in tempo reale dei consumi;

post-elaborazione dei propri consumi e diagnosi, benchmarking energetico;

gestione ed attuazione in tempo reale delle smart home, smartgrid, smart city;

gestione della manutenzione predittiva per l’azzeramento dei tempi di fermo degli impianti.

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Obiettivi

Il progetto

Generare ricadute economiche in diversi ambiti industriali e commerciali a cui la piattaforma PRIME può essere applicata anche per via dell’obbligo di

qualificazione, accreditamento e certificazione energetiche ai sensi della Direttiva UE 2018/2002, sull'efficienza energetica e dei conseguenti

obblighi di diagnosi energetica e sub-metering introdotti dai decreti di attuazione della direttiva.

Rafforzare la competitività e la crescita delle imprese proponenti (beneficiari), attraverso lo sviluppo di innovazioni idonee a soddisfare la domanda e i

bisogni del loro mercato di riferimento, nonché in relazione alla possibilità di ampliare e/o diversificare i propri settori commerciali a valle del progetto

di ricerca e sviluppo.

Generare un miglioramento dell’impatto ambientale e sociale che superi le attuali problematiche tecnico-scientifiche e tecnologiche per conseguire

una piena consapevolezza dei consumi energetici degli utenti, una chiara interpretazione dei costi connessi ai consumi, una capacità di confrontare le

proprie performances energetiche con quelle di altre imprese, una conoscenza delle possibili soluzioni tecniche di efficientamento e delle loro

ricadute economiche.

Proporre un efficace sfruttamento ed una disseminazione dei risultati del progetto in diversi ambiti del settore civile ed industriale.

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Gli output principali

Il progetto

Dimostratore di Rete

metering/submering e smart

sensor

Sensoristica (HW)

Dimostratore del sotto-

sistema di monitoraggio e

analisi

Monitoraggio (SW)

Dimostratore del sotto-

sistema di diagnosi e retrofit

Diagnosi e Retrofit (SW)

Prototipo preindustriale

piattaforma con tutti I

moduli integrati e le librerie

pilota sviluppate per alcuni

casi di studio.

Piattaforma PRIME

01

02 04

03

22

Collocazione concettuale dell’output in un processo aziendale

Il progetto

Altri servizi in cloud

(data storage, disaster recovery, analisi

serie storiche medio-lungo periodo, ...)

Piattaforma PRIME

Server

Client

Scenari applicativi diversi

Analisi e diagnosi

Analisi dei segnali elettro-encefalici per il controllo e l'attuazione di dispositivi in ausilio a persone con problemi di mobilità (brain-computer interface)

Background Le Brain-Computer Interface (BCI) sono dispositivi che consentono di rilevare variazioni non casuali dell’attivit elettrica cerebrale che, se opportunamente riconosciute, possono consentire di compiere azioni quali: l’invio di comando ad un computer o far muovere protesi e dispositivi automatici. Le BCI possono pertanto essere utilizzate per consentire a una persona di comunicare intenzioni o desideri senza necessità di muoversi.

Obiettivi L'obiettivo di questo lavoro di ricerca è sia lo studio dei segnali elettro-encefalici emessi dal cervello in seguito al desiderio di compiere una azione (ad esempio il movimento di un arto) sia la messa in opera di una BCI commerciale. Tale studio sarà finalizzato alla detection di segnali per l’interfacciamento con un pc o per l'attuazione di dispositivi automatici.

La quarta rivoluzione Industriale

I TEMI EFFICIENZA ENERGETICA MONITORAGGIO L’ENERGIA COME UN VALORE MANUTENZIONE PREDITTIVA SISTEMI DISTRIBUITI INTELLIGENTI SMART GRID ELETTRIFICAZIONE

UNA GRANDE OPPORTUNITA’

PER L’INGEGNERE

ELETTRICO

Estrazione di informazioni di misura

Cosa troverò

in azienda?

Processo

Sensori

Attuatori

Interfaccia

Elaboratore

Supervisione

Che informazioni teoriche

e pratiche mi servono?

Misure per l’Automazione e la produzione industriale

• Obiettivi formativi: Un moderno ingegnere elettrico nella sua professione si confronterà con linee di produzione, sensori, sistemi automatici distribuiti con utilizzano internet per comunicare. Bisogna capire come interagire con un sensore, come condizionarlo, come integrarlo in un sistema aziendale, come elaborare i dati che provengono dal sensore e come creare sistemi industriali con tanti sensori.

•

ARGOMENTI

Sensori e sistemi di condizionamento

Sistemi di Acquisizione dati (ingressi analogici, uscite analogiche, I/O digitali, timer)

Bus Cablati e Wireless (WiFi, Bluetooth, Ethernet)

Progettazione di sistemi distribuiti intelligenti

MODALITA’ ESAME: PROGETTO ED ESAME ORALE

DISPENSE: TUTTO SU CLASSROOM

Breve Presentazione del corso

Anno di corso: II Semestre: II Numero totale di crediti: 6

Sistemi Automatici di Misura Ingressi analogici

Uscite analogiche

I/O digitale

Ingressi per misure di intervalli

di tempo (contatori o timers)

Ingressi/uscite per funzioni di

trigger

Amplificatore per

strumentazione a guadagno

regolabile

Buffer di memoria

Amplificatore

Se il PC diventa strumento…

Grandezza

fisica

Acquisizione

• Scheda

• Strumento + bus 488

• Strumento + RS-232

• Strumento + parallela

• Strumento VXI

• Strumento + RS-485

Analisi

• Elaborazione segnali

• FFT

• Funzioni statistiche

• Curve fitting

• ...

Presentazione

e memorizzazione

risultati

• Display

• Grafici

• File

• ...

Le applicazioni degli anni passati

Smart

Meters

Manutenzione

intelligente

Localizzazio

ne indoor Sensori

innovativi

Controllo

temperatura

Progetti

di ricerca

Collaborazione

con le aziende Collaborazioni

di ricerca

Collaborazioni

internazionali

Misure e Collaudo di Macchine ed Impianti Elettrici

Numero di crediti formativi: 6Docente del corso: Prof. Andrea BernieriII Anno, II Semestre

NUMERO DI ORE PREVISTELezioni teoriche: 40 oreLaboratorio: 8 ore

Finalità del corsoFornire agli allievi un panorama complessivo sulle procedure e tecniche per il collaudo e la verifica di:

macchine elettriche impianti elettrici


Collaudo di macchine elettriche Prove “accessorie” quali

determinazione del rendimento, prove di riscaldamento, misura della potenza meccanica;

Prove ad alta corrente e alta tensione.


Collaudo di impianti elettriciVerifica degli impianti elettrici secondo la norma CEI 64-8, ovvero:

esami a vista; misure e prove sperimentali; calcoli di controllo.


Esercitazioni Prova di riscaldamento su un

trasformatore; Prove di verifica su un quadro

elettrico.


Modalità della prova d’esameL’accertamento delle conoscenze acquisite dall’allievo avviene mediante colloquio sugli argomenti trattati nel corso.

Relazione sulla esercitazione in laboratorio


Testi consigliati

Il docente distribuisce direttamente i supporti didattici necessari, disponibili anche su classroom.


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