Progetto ZEV (Zero Emission Veichles )

L’Istituto Tecnico Tecnologico di Elettrotecnica ed Elettronica da alcuni anni si sta dedicando all’attualità e l’importanza del tema della mobilità sostenibile, sottolineando i vantaggi per la qualità della vita delle città, sicuro che una delle strade da percorrere nei prossimi anni è la progressiva elettrificazione di tutti i mezzi di trasporto in particolare delle auto.

 

I veicoli ZEV (a zero emissioni ) fanno parte del progetto “Mobilità Sostenibile” cioè il modello ideale di un sistema di trasporti che riduce al minimo l’impatto ambientale, riducendo i consumi energetici, massimizzando l’efficienza, l’intelligenza e la rapidità degli spostamenti.

Un progetto per elettrificare la mobilità apre nuove prospettive di utilizzo dei trasporti rendendo i veicoli elettrici stessi una soluzione più versatile e possibile alternativa ai veicoli tradizionali con motori a combustione interna. Ma, per accedere a questa nuova era, occorre formare tecnici preparati sia dal punto di vista tecnologico che culturale.  

 

Nel settore trasporti elettrificati, in pieno spirito di multimedialità e con una stretta cooperazione tra i vari indirizzi dell’Istituto (elettrotecnica, meccatronica, informatica, chimica) sono stati realizzati una serie di veicoli “zero emission” nati dall’Incubatore dell’Istituto Tecnico Giordani Striano, dalla piattaforma robotica esplorativa “explorer” ad un prototipo di auto elettrica intelligente “ giòCar” che si guida con volante e pedaliera di un videogioco, all’ultima nata: una normale bicicletta alla quale si può rapidamente agganciare un box contenente motore- batteria-centralina trasformandola in elettrica.

Progetto di una “Smartcar” elettrica

La vettura elettrica intelligente (smartcar) denominata “giòcar ” è stata realizzata nei laboratori di Elettrotecnica dell’Istituto Tecnico Tecnologico Giordani Striano”. Questa realizzazione costituisce un prototipo sperimentale ed un esempio delle semplificazioni meccaniche ottenibili tramite l'elettronica a microcontrollore nelle automobili che consente una significativa semplificazione della meccanica, con vantaggi in termini di ingombro, peso e costo. Nell’ambito del progetto del veicolo elettrico intelligente sono state sviluppate dagli allievi dell’Istituti tecniche per sperimentare l’impiego di tecnologia “drive by wire”, che consente la realizzazione di un posto guida basato su comandi elettronici intelligenti paragonabili a quelli di un videogioco o di un simulatore. Il volante e i pedali sono in realtà trasduttori di posizione incaricati di rilevare le intenzioni del guidatore (accelerare o frenare) e trasmetterle via cavo ai sistemi di controllo elettronici.

 

 

Particolare della whell drive ( ruota motore)

 

Sempre per lo stesso progetto è stato sviluppato l’elettronica dello sterzo (“steer by wire”), la trazione che è affidata al carrello propulsore anteriore gestito da un microcontrollore “Arduino” opportunamente programmato. Questo microcontrollore gestisce la velocità dei due gruppi motore-ruota (two-wheel drive) ed il differenziale elettronico; Nel caso dei freni (“brake by wire”) sono stati eliminati i circuiti idraulici comandati dal pedale, la frenata è assicurata da freni elettromagnetici. Il controllo dell’accelerazione (Electronic Throttle Control) consente ai sistema di attivare un sensore per compensare le variazioni di velocità. L’autonomia per la propulsione è assicurata da accumulatori agli ioni di litio mentre i servizi ausiliari e di sicurezza (controlli, frenata, sterzata ecc.) sono garantiti da un gruppo di batterie indipendenti.In questo progetto gli allievi hanno potuto confrontarsi non solo con le discipline del loro indirizzo ma hanno interagito con le altre passando dall’impiantistica elettrica alla informatica per la programmazione dei microcontrollori, dalla meccatronica alla sensoristica, tipica dell’automazione ma soprattutto con quello che sarà il loro futuro di tecnici esperti EV “Electric Vehicle".

Il cuore elettronico della giòcar, la scatola dello sterzo elettronica con il suo microcontrollore e la centralina per il controllo carica batterie - pannello fotovoltaico

 

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Piattaforma robotica “Explorer

La piattaforma robotica ”Explorer” è un ( Robot Vehicle ) prototipo di drone di terra con scopo esplorativo in ambienti ostili o inquinati per presenza di gas, o semplicemente per la visione di oggetti potenzialmente pericolosi (ad esempio ordigni esplosivi) realizzato dagli studenti dell’Istituto Tecnico Tecnologico Giordani Striano di Napoli, nei laboratorio di sistemi automatici. E’ dotato di trazione integrale con due motori-riduttori che consentono di avere velocità e coppia motrice variabile.

 

 

Il drone è equipaggiato con telecamera WiFi, sistema multisensoriale per il rilievo di parametri ambientali, GPS tracker per il controllo della posizione, livello energia batterie ecc.. Il sistema video-controllo del movimentopuò essere gestiti semplicemente con un moderno smartphone ed un radiocomando.

Superamento di un gradino, telecamera rotante su 2 assi.

 

La Piattaforma aperta “Explorer” nel laboratorio di automazione e robotica

 

Drone con telecamera rotante su 3 assi gestita da microcontroller ATMEGA328PU

 

 Gimbal meccanico stabilizzato su 3 assi con con smartphone come LiDAR (scanner) per mappare l'area circostante e muoversi autonomamente.

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Elettrificazione bicicletta giòBike

 

Il kit Giòbike è un dispositivo all-in-one  che si può montare e rimuovere con semplicità e velocità senza attrezzi e che he permette di rendere elettrica qualsiasi bici. Il Kit elettrico, a pedalata assistita o acceleratore wireless, oltre ad essere potatile è installabile su qualsiasi bici trasformando in pochi secondi una comune bici in una elettrica.

Il progetto è stato sviluppato dagli allievi nei laboratori di elettrotecnica ed elettronica dell’Istituto Tecnico Giordani Striano di Napoli. Giòbike è un dispositivo che, montato sotto il sellino di una semplice bicicletta, permette di avere un ausilio durante la pedalata, trasformando, di fatto, una city bike in una bicicletta elettrica. Il motore che sviluppa una potenza di 300w è contenuto in una piccola scatola (box) rettangolare insieme con le batterie. Il dispositivo prevede un'autonomia di circa 25 chilometri , tempi di ricarica vicini ai 100 minuti, e un peso di 6kg.

La centralina potrà monitorare il livello di carica della batteria e la temperatura del motore, ed è inoltre predisposta per il collegamento di uno smartphone per il controllo dei dati come: velocità corrente, velocità media, km percorsi parziali e totali. Il motorino di Giòbike può essere spento e riacceso, mediante un contatto a chiave.

 

Sviluppo del progetto in autocad da parte degli allievi del quinto anno del corso di Elettronica ed elettrotecnica guidati dai docenti Merciai – DeMartino. In basso alcune fasi di messa a punto prima degli “openDays”

Particolare della trasmissione meccanica

Non solo progetti….ma tanto laboratorio:

 

misure elettriche ed elettroniche, verifiche su macchine elettriche (motori AC, DC, Brush, Step-Step, trasformatori ),verifica isolamento elettrico, sicurezza macchine e impianti, elettromedicali, automazione industriale, building automation, domotica e robotica. Illuminotecnica e risparmio energetico.

 

                                                                                

                                                                                

                                                                                

In ordine dall’alto: prove di scariche in dielettrici diversi, a destra studio del campo elettrico e magnetico prodotto da un elettrodo. Prove illuminotecniche con misure dell’intensità dell’emissione fotonica emessa da un illuminatore a LED ed uno alogeno. A sinistra un allievo verifica l’isolamento della carcassa e del cavo di alimentazione di un’apparecchiatura elettronica. A destra nel laboratorio di misure elettroniche gli allievi della V classe impegnati in una esercitazione per il calcolo della frequenza di risonanza di un circuito elettronico. Foto di R.Merciai