credenciada junto ao mec pela portaria nº 1.282...

MATERIAL DIDÁTICO

ELETRÔNICA

U N I V E R S I DA D E

CANDIDO MENDES

CREDENCIADA JUNTO AO MEC PELA PORTARIA Nº 1.282 DO DIA 26/10/2010

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Editoração

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SUMÁRIO

UNIDADE 1 – INTRODUÇÃO ................................................................................. 03

UNIDADE 2 – AMPLIFICADORES OPERACIONAIS ............................................ 05

UNIDADE 3 – SEMICONDUTORES E DIODOS .................................................... 11

3.1 Definindo semicondutores e dinâmica de suas ligações ................................... 11

3.2 A junção pn e o diodo semicondutor ................................................................. 15

3.3 Tiristores ............................................................................................................ 21

UNIDADE 4 – TRANSISTORES ............................................................................. 24

4.1 Transistor bipolar de junção (TBJ) .................................................................... 26

4.2 Transistores de efeito de campo (FET) ............................................................. 30

UNIDADE 5 – CIRCUITOS LÓGICOS DIGITAIS ................................................... 35

5.1 As portas lógicas ............................................................................................... 37

5.2 Sistemas digitais ............................................................................................... 41

UNIDADE 6 – O USO DO CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL (CLP) ... 43

6.1 Composição dos CLPs ...................................................................................... 43

6.2 Unidades terminais remotas (UTR) ................................................................... 46

6.3 Unidades dedicadas .......................................................................................... 46

6.4 Recursos do CLP .............................................................................................. 47

6.5 Instalação do CLP ............................................................................................. 51

6.5.1 Normas para a Instalação dos CLPs nos Quadros Elétricos .......................... 52

6.5.2 Cablagem dos Condutores nos Quadros Elétricos para Automação

Industrial .................................................................................................................. 53

6.5.3 Comportamento do Controlador em Caso de Falta de Energia Elétrica ......... 56

6.5.4 Segurança na Fase de Instalação .................................................................. 56

6.5.5 Interface com a Rede Elétrica e com os Dispositivos de I/O .......................... 56

6.5.6 Manutenção e Pesquisa dos Defeitos ............................................................ 58

REFERÊNCIAS ....................................................................................................... 60

ANEXOS ................................................................................................................. 62




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UNIDADE 1 – INTRODUÇÃO

Numa definição ampla, eletrônica, disciplina básica do curso de Engenharia

Elétrica, seria definida como a arte de estudar e controlar a energia elétrica por

meios elétricos, ou seja, o uso dos circuitos formados por componentes elétricos e

eletrônicos.

Amplificadores operacionais, semicondutores e diodos, transistores, circuitos

lógicos digitais são alguns dos componentes pertencentes a este universo no qual

os elétrons têm papel fundamental.

Iniciaremos nossos estudos pelos fundamentos dos amplificadores

operacionais, importantes em qualquer aplicação prática, bem como buscaremos

compreender os conceitos de ganho e resposta em frequência de um amplificador

operacional que é condição essencial para a sua utilização em instrumentação

eletrônica.

Lembremos do avanço da computação nos últimos 50 anos! Os sistemas

eletrônicos modernos existem por causa dos componentes eletrônicos discretos

individuais que têm sido integrados para funcionar como sistemas complexos.

Embora o uso de componentes eletrônicos discretos esteja sendo largamente

substituído pelos circuitos integrados, ainda é importante entender como funcionam

os componentes individuais. Passaremos, portanto, pelo funcionamento dos

semicondutores e diodos.

Os transistores são outra família de componentes eletrônicos que veremos

ao longo da unidade, com foco para o transistor bipolar de junção e de efeito de

campo.

Os computadores digitais têm tomado lugar de destaque na engenharia e

nas ciências pelas últimas três décadas, realizando uma série de funções

essenciais, como computação numérica e aquisição de dados, portanto, devemos

estudar as características essenciais dos circuitos lógicos digitais, que estão no

centro do computador digital.




4

Ressaltamos em primeiro lugar que embora a escrita acadêmica tenha como

premissa ser científica, baseada em normas e padrões da academia, fugiremos um

pouco às regras para nos aproximarmos de vocês e para que os temas abordados

cheguem de maneira clara e objetiva, mas não menos científicos. Em segundo lugar,

deixamos claro que este módulo é uma compilação das ideias de vários autores,

incluindo aqueles que consideramos clássicos, não se tratando, portanto, de uma

redação original e tendo em vista o caráter didático da obra, não serão expressas

opiniões pessoais.

Ao final do módulo, além da lista de referências básicas, encontram-se

outras que foram ora utilizadas, ora somente consultadas, mas que, de todo modo,

podem servir para sanar lacunas que por ventura venham a surgir ao longo dos

estudos.




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UNIDADE 2 – AMPLIFICADORES OPERACIONAIS

Uma das mais importantes funcionalidades da instrumentação eletrônica é a

amplificação de sinais. A necessidade de converter pequenos sinais elétricos

encontra diversas aplicações. Talvez a aplicação mais comum seja a conversão de

um pequeno sinal elétrico de tensão, gerado por um toca fitas ou por um receptor de

rádio ou por um tocador de CDs, para um nível capaz de atuar diretamente sobre um

par de alto-falantes, ilustrado didaticamente abaixo.

Amplificador em um sistema de áudio

Os amplificadores têm diversas aplicações, não só relacionadas com a

engenharia elétrica, por exemplo: a amplificação de pequenos sinais de transdutores

(bioeletrodos, termistores e acelerômetros). Outras aplicações menos evidentes

como a utilização destes dispositivos na filtragem de sinais e isolamento de

impedâncias também serão apostos nesta unidade, mas vamos partir de um

amplificador operacional, analisando suas características gerais.

a) Características do amplificador ideal

O modelo mais simplificado de um

amplificador está ao lado, no qual um sinal Vs(t) é

amplificado por um fator constante “A”,

denominado ganho do amplificador. Idealmente a

tensão sobre a carga é dada pela expressão:




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Observe que o circuito apresentado foi modelado por seu equivalente de

Thévenin, e a carga por sua resistência equivalente. O teorema de Thévenin

assegura que a figura pode ser representante de circuitos mais complexos. O

circuito equivalente da fonte é o circuito que o amplificador “vê” em sua entrada, e a

carga RL corresponde à resistência equivalente vista a partir da saída do

amplificador.

Rizzoni (2013) lança o seguinte questionamento:

O que aconteceria se fossem invertidos os pontos de vista da fonte e da

carga? Ou seja, o que a fonte “enxerga” a partir da entrada do amplificador e o que a

carga “enxerga” a partir da saída do amplificador? Enquanto não fica claro até este

ponto, como se pode caracterizar o circuito interno do amplificador (que é

relativamente complexo), pode-se presumir que este se comportará como uma carga

equivalente em relação à fonte e como uma fonte equivalente em relação à carga.

Afinal, isto é uma aplicação direta do teorema

de Thévenin.

A Figura ao lado apresenta uma

imagem que representa o amplificador. A

“caixa preta” da figura anterior é agora

representada como um circuito equivalente

que tem o comportamento que se segue. O

circuito de entrada tem a resistência

equivalente R entrada sendo a tensão de entrada ventrada dada por:

A tensão equivalente de entrada vista pelo amplificador é amplificada por um

fator constante A. Isto está representado pela fonte de tensão controlada Av entrada. A




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fonte de tensão controlada aparece em série com a resistência interna Rsaída que é

chamada de resistência interna (ou de saída) do amplificador. Desta maneira, a

tensão entregue para a carga pode ser calculada pela expressão:

Ou, substituindo Ventrada na equação:

Em outras palavras, a tensão na carga é uma versão amplificada da tensão

da fonte.

Lamentavelmente, como pode ser observado, o fator de amplificação

depende tanto da impedância da fonte quanto da carga e das resistências de

entrada e saída do amplificador. Desta maneira, um amplificador terá desempenho

variável conforme a carga e a fonte em que estiver conectado.

b) Amplificador operacional

Um amplificador operacional (AOP) é um circuito integrado, que é formado

por um conjunto de dispositivos elétricos e eletrônicos em uma única pastilha de

silício.

Um AOP é capaz de realizar várias operações sobre sinais, tais como

adições, filtragens e integrações, que são também baseadas em propriedades de

modelos de amplificador operacional e elementos de circuitos ideais. A introdução

de amplificadores operacionais sob a forma de circuitos integrados marcou o início

de uma nova etapa na eletrônica moderna. Desde o aparecimento do primeiro

circuito integrado de um amplificador operacional, a tendência da instrumentação

eletrônica caminhou da utilização de componentes discretos (uso de componentes

individuais) na direção da utilização de circuitos integrados para um elevado número

de aplicações. Esta afirmação é particularmente verdadeira para aplicações em




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engenharia, não necessariamente elétrica, onde é possível encontrar AOPs sendo

utilizados em aplicações de medição e instrumentação, servindo como um bloco

extremamente versátil para qualquer finalidade onde seja necessário algum

processamento de sinais elétricos.

Segundo Rizzoni (2013), a tecnologia dos circuitos integrados se encontra

em um estágio tão avançado de desenvolvimento que é possível afirmar que, para a

maioria das aplicações de instrumentação, o amplificador operacional pode ser

tratado como um dispositivo ideal.

O comportamento de um amplificador operacional ideal é bem semelhante a

um amplificador diferencial, que é um dispositivo que amplifica a diferença entre os

valores de duas tensões de entrada. Os amplificadores operacionais são

caracterizados por uma resistência de entrada que se aproxima de infinito e uma

resistência de saída muito pequena.

A entrada assinalada com um sinal positivo é denominada de entrada (ou

terminal) não inversora, enquanto que a representada por um sinal negativo é

denominada de entrada (ou terminal) inversora. O fator de amplificação, ou ganho

AV(OL) é denominado ganho de tensão em malha aberta e seu valor de projeto é

bastante elevado, podendo variar da ordem de 105 a 107.

Uma das configurações mais populares de amplificadores operacionais,

devido à sua simplicidade, é essa configuração inversora:

O sinal de entrada a ser amplificado é conectado no terminal inversor,

enquanto o terminal não inversor é aterrado. Será mostrado como é possível




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escolher de forma (quase) arbitrária o ganho deste amplificador pela razão de dois

resistores. A análise parte da aplicação da LKC no nó da entrada inversora, onde:

a corrente iF que flui da saída de volta para o terminal inversor, é adequadamente

chamada de corrente de realimentação, por representar uma entrada no amplificador

que é amostrada da saída. Aplicando-se a Lei de Ohm, podemos determinar cada

uma das três correntes mostradas na figura acima:

Sendo a última corrente conforme consideramos anteriormente. A tensão na

entrada não inversora v+ é facilmente definida como zero, pois está diretamente

conectada ao terra: v+ = 0. Então, a operação em malha aberta do AOP exige que:

Após determinar a tensão presente na entrada inversora v- em termos de

vsaída, podemos definir o ganho do amplificador pela expressão: Vsaída/vs. Esta

grandeza é denominada ganho em malha fechada, devido à ligação da

realimentação entre a saída e a entrada caracterizarem uma malha fechada.

Vale entender que os amplificadores operacionais permitem projetar circuitos

de considerável sofisticação em alguns poucos passos, pela simples seleção de

valores apropriados de resistores.




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Rizzoni (2013) resume alguns critérios de importância prática que o

projetista deve ter em mente quando selecionar o valor de certos componentes para

circuitos com AOPs.

Use valores padronizados de resistores.

Garanta que a corrente na carga seja razoável (não escolha valores de

resistores muito pequenos).

Evite escolher capacitâncias1 aleatoriamente (não escolha resistores de valor

muito elevado).

Projetos precisos necessitam de garantias. Se um dado projeto requer que o

ganho do amplificador tenha um valor preciso, pode ser adequado o uso de

resistores de precisão (de custo mais alto), com, por exemplo, tolerância de

1%.

1 A capacidade que um condutor isolado tem de armazenar cargas elétricas é limitada e depende da sua dimensão e do meio que o envolve. Essa capacidade recebe o nome de capacitância e é definida como o quociente da carga armazenada Q pelo seu potencial V, ou seja: C = Q/V, onde: C é a capacitância ou capacidade de um condutor; Q é a carga elétrica e V é o potencial elétrico.




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UNIDADE 3 – SEMICONDUTORES E DIODOS

Os materiais podem ser classificados em 03 (três) tipos:

Classificação dos

materiais

Conceito Exemplos

Condutores

Um material é condutor, quando os elétrons

são fracamente ligados ao núcleo e ao

serem submetidos a uma diferença de

potencial passam a se locomover no

interior do material.

O ouro, a prata, o cobre

e outros.

Isolantes

Um material é isolante, quando os elétrons

se encontram fortemente presos em suas

ligações, evitando a circulação desses

elétrons.

A borracha, a mica, a

porcelana, etc.

Semicondutores

Um material é semicondutor se sua

resistência se encontra entre a dos

condutores e a dos isolantes.

Principais: silício e

germânio.

3.1 Definindo semicondutores e a dinâmica de suas ligações

A principal característica dos semicondutores é a de possuir 04 (quatro)

elétrons em sua última camada, camada de valência. Isto permite aos átomos do

material semicondutor a formação entre si de ligações covalentes (SENAI, 2000).

O germânio e o silício são os exemplos clássicos de materiais que

apresentam uma resistividade elétrica intermediária, por isso eles fazem parte do

grupo dos materiais semicondutores.

Embora possa ser feito com mais de um elemento, os semicondutores

elementares ou intrínsecos são materiais constituídos de elementos do grupo IV da

tabela periódica, tendo propriedades elétricas que estão entre as dos materiais

condutores e isolantes. Como exemplo, considere a condutividade de três materiais

comuns:

cobre, um bom condutor, tem uma condutividade de 0,59 x 106 S/cm;

vidro, um bom isolante, pode variar de 10-16 a 10-13 S/cm; e,




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silício, um semicondutor, tem uma condutividade que varia de 10-8 a 10-3

S/cm. Note, então, que o nome semicondutor é um nome apropriado.

Segundo nos ensina Rizzoni (2013), um material em condução é

caracterizado por um grande número de elétrons na banda de condução, os quais

têm uma ligação muito fraca com a estrutura básica do material. Portanto, um campo

elétrico transmite energia para outros elétrons em um condutor e possibilita o fluxo

de corrente. Em um semicondutor, por outro lado, é necessário considerar a

estrutura cristalina do material, que, nesse caso, é caracterizada pela ligação

covalente. Abaixo temos uma representação do arranjo da rede para o silício (Si),

um dos semicondutores mais comuns.

Estrutura da rede de silício, com quatro elétrons de valência

Com temperatura suficientemente alta, a energia térmica faz com que os

átomos da rede vibrem; com uma energia cinética suficiente, alguns elétrons de

valência quebram suas ligações com a estrutura da rede e ficam disponíveis como

elétrons de condução. Esses elétrons livres permitem um fluxo de corrente no

semicondutor.

Em um condutor, elétrons de valência têm ligações muito fracas com o

núcleo, portanto, estão disponíveis para a condução numa extensão muito maior que

os elétrons livres em um semicondutor. Um aspecto importante para esse tipo de

condução é que o número de portadores de carga depende da quantidade de

energia térmica presente na estrutura. Por isso, muitas propriedades dos

semicondutores são em função da temperatura.

Os elétrons livres de valência não são os únicos no mecanismo de condução

em um semicondutor. Se um elétron livre deixa a estrutura da rede cristalina, ele cria




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uma carga positiva correspondente nessa estrutura. Abaixo temos um esquema da

situação em que uma ligação covalente é quebrada em função da saída de um

elétron livre da estrutura. A vaga causada pela retirada de um elétron livre é

chamada de lacuna. Observe que, se existe uma lacuna, temos efetivamente uma

carga positiva. As cargas positivas também contribuem para o processo de

condução, considerando que, se um elétron da banda de valência “salta” para

preencher uma lacuna próxima, neutralizando assim uma carga positiva, isso

correspondentemente cria uma nova lacuna em outro local.

Elétrons livres e “lacunas” na estrutura da rede

Obs.: uma vaga (ou lacuna) é criada se um elétron livre deixa a estrutura. Essa “lacuna” pode se

mover pela rede se outros elétrons substituírem o elétron livre.

Portanto, o efeito é equivalente ao de uma carga positiva se movendo para a

direita. Esse fenômeno torna-se relevante quando é aplicado um campo elétrico

externo no material. É importante ressaltar aqui que a mobilidade – isto é, a

facilidade com que as cargas positivas se movem através da rede – é bem diferente

para os dois tipos de portadores. Os elétrons livres podem se mover mais facilmente

na rede que as lacunas. Para perceber isso, considere o fato de que um elétron livre

já tenha quebrado a ligação covalente, enquanto para uma lacuna viajar pela

estrutura, um elétron deve vencer a ligação covalente sempre que uma lacuna surge

em uma nova posição.

De acordo com essa ideia relativamente simplificada dos materiais

semicondutores, podemos ter uma visão de um semicondutor como tendo dois tipos

de portadores de carga – lacunas e elétrons livres – que circulam em sentidos

opostos quando o semicondutor está submetido a um campo elétrico, dando origem




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a um fluxo de corrente na direção do campo elétrico. Esse conceito está ilustrado

abaixo:

Um campo elétrico externo força a lacuna a emigrar para a esquerda e o elétron livre para a direita. O

fluxo de corrente total é para a esquerda.

Um fenômeno adicional, chamado recombinação, reduz o número de

portadores de carga em um semicondutor. Ocasionalmente, um elétron livre

“viajando” nas imediações de uma lacuna se recombinará com essa lacuna, para

formar uma ligação covalente. Se esse fenômeno ocorrer, serão anulados dois

portadores de carga. Contudo, apesar da recombinação, o saldo líquido é de tal

forma que o número de elétrons livres continua existindo a uma determinada

temperatura.

Portanto, esses elétrons estão sempre disponíveis para a condução. O

número de elétrons livres disponíveis para um dado material é chamado de

concentração intrínseca ni. Por exemplo, na temperatura ambiente, o silício tem:

ni = 1,5 x 1016 elétrons / m3

Obs.: deve existir também um número equivalente de lacunas.

Na técnica de fabricação, raramente são empregados semicondutores puros

ou intrínsecos. Para controlar o número de portadores de cargas em um

semicondutor, geralmente é usado o processo de dopagem. A dopagem consiste na

adição de impurezas na estrutura cristalina do semicondutor. A quantidade de

impurezas é controlada e pode ser de dois tipos. Se o dopante for um elemento da

quinta coluna da tabela periódica (por exemplo, arsênico), o resultado final é que

onde quer que exista uma impureza, um elétron livre adicional estará disponível para




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a condução. Os elementos que fornecem as impurezas são chamados de doadores

no caso os elementos do grupo V, visto que eles “doam” um elétron livre adicional

para a estrutura da rede. Uma situação equivalente surge quando elementos do

grupo III (por exemplo, índio) são usados para dopar um silício. Nesse caso, porém,

é criada uma lacuna adicional pelo elemento de dopagem, que é chamado de

aceitador, visto que ele aceita um elétron livre da estrutura e gera uma lacuna ao

fazê-lo.

Semicondutores dopados com elementos doadores conduzem corrente

predominantemente pelos elétrons livres e, por isso, são chamados semicondutores

tipo n. Quando um elemento aceitador é usado como dopante, as lacunas

constituem os portadores mais comuns, e o semicondutor resultante é dito

semicondutor tipo p. A dopagem ocorre geralmente em níveis em que a

concentração de portadores do dopante é significativamente maior que a

concentração intrínseca do semicondutor original. Se n for o número total de elétrons

livres e p o de lacunas, então, num semicondutor dopado tipo n, temos:

n >> ni e p << pi

Portanto, os elétrons livres são portadores majoritários em um material tipo

n, enquanto lacunas são portadores minoritários. Num material tipo p, os portadores

majoritários e minoritários são invertidos.

Dopagem é uma prática padrão por uma série de razões. Entre elas está a

capacidade de controlar a concentração de portadores e a de aumentar a

condutividade do material resultante da dopagem (RIZZONI, 2013).

3.2 A junção pn e o diodo semicondutor

Uma seção simples de material semicondutor por si só não possui

propriedades que a tornam útil para a montagem de circuitos eletrônicos. Contudo,

quando uma seção de material tipo p e uma seção de material tipo n são colocadas

em contato para formar uma junção pn, surgem algumas propriedades importantes.

A junção pn forma a base do diodo semicondutor, um elemento muito usado em

circuitos.




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Observe a junção pn abaixo:

A região de depleção do lado p é carregada negativamente porque suas lacunas foram recombinadas com os elétrons livres do lado n.

A região de depleção do lado n é carregada positivamente porque seus elétrons livres foram recombinados com as lacunas do lado p.

Essa é uma junção pn idealizada, onde, sobre o lado p, vemos um

predomínio de portadores de carga positiva ou lacunas, e sobre o lado n, são os

elétrons livres que predominam. Agora, nas proximidades da junção, em uma

pequena seção chamada região de depleção, os portadores de cargas móveis

(lacunas e elétrons livres) entram em contato uns com os outros e se recombinam,

deixando, assim, a junção praticamente livre de portadores de cargas. O que fica na

região de depleção, na ausência de portadores de cargas, é a estrutura da rede do

material tipo n, do lado direito e do tipo p do lado esquerdo. Mas o material do tipo n,

privado de elétrons livres, que foram recombinados com as lacunas nas

proximidades da junção, está agora carregado positivamente.

De modo similar, o material tipo p na junção está carregado negativamente

porque lacunas foram perdidas para a recombinação. O efeito total é que, enquanto

a maioria do material (tipo p ou n) está com carga neutra porque a estrutura da rede

e os portadores de carga neutralizam uns aos outros (na média), a região de

depleção vê uma separação de cargas, dando origem a um campo elétrico dirigido

do lado n para o lado p. Portanto, a separação de cargas faz com que exista um

potencial de contato na junção. Esse potencial é tipicamente de ordem de poucos

décimos de volt e depende do material (cerca de 0,6 a 0,7 V para o silício). O

potencial de contato é chamado também de tensão de barreira.

Agora, nos materiais tipo n, lacunas são portadores minoritários; os

portadores tipo p, relativamente poucos (lacunas), são gerados termicamente e se

recombinam com os elétrons livres. Algumas dessas lacunas derivam na região de




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depleção para a esquerda, e são empurradas através da junção pelo campo elétrico

existente. Existe uma situação similar no material tipo p, onde agora os elétrons

derivam através da região de depleção (para a direita). O efeito final é que uma

pequena corrente de saturação reversa (Is) circula pela junção no sentido reverso

(para a esquerda) quando o diodo está polarizado reversamente. Essa corrente não

depende muito da tensão na junção e é determinada principalmente pelos

portadores gerados termicamente; isto é, dependente da temperatura.

Com o aumento da temperatura, mais pares elétrons-lacunas são gerados

termicamente, e um número maior de portadores minoritários produz uma Is maior

(na temperatura ambiente, Is é da ordem de nanoampéres 10-9 A no silício).

Essa corrente através da junção circula no sentido oposto ao da corrente de

deriva e é chamada de corrente de difusão Id. É claro que, se uma lacuna do lado p

entrar no lado n, é bem provável que ela se recombine rapidamente com um dos

portadores tipo n do lado n.

Os fenômenos de deriva e de difusão ajudam a explicar como uma junção

pn se comporta quando ela é conectada a uma fonte de energia externa.

A capacidade de uma junção pn para conduzir uma corrente essencialmente

num só sentido – isto é, de conduzir apenas quando a junção está polarizada

diretamente – faz com que ela tenha aplicações importantes nos circuitos. Um

dispositivo com uma junção pn simples e um contato ôhmico em seus terminais, é

chamado de diodo semicondutor, ou simplesmente diodo.

Em outras palavras, o diodo é um componente formado por dois cristais

semicondutores de germânio ou silício. Porém na fabricação, o semicondutor é

misturado a outras substâncias formando assim um cristal do tipo p (anodo) e outro

do tipo n (catodo). Abaixo vemos os aspectos e o símbolo do diodo.




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Os diodos só conduzem corrente elétrica quando a tensão do anodo é maior

que a do catodo. Abaixo vemos o funcionamento do diodo:

Tensão do anodo maior que a do

catodo – o diodo conduz corrente e

funciona como chave ligada.

Tensão do anodo menor que a do

catodo – o diodo não conduz

corrente e funciona como chave

desligada.

Temos ainda o diodo emissor de luz, mais conhecido como LED – diodo

especial feito de “arseneto de gálio”. Funciona da mesma forma que o diodo comum

e acende quando diretamente polarizado.

O diodo emissor de luz (LED) é um diodo que quando polarizado

diretamente emite luz visível (amarela, verde, vermelha, laranja ou azul) ou luz

infravermelha. Ao contrário dos diodos comuns não é feito de silício, que é um

material opaco, e sim, de elementos como gálio, arsênico e fósforo. É amplamente

usada em equipamentos devido a sua longa vida, baixa tensão de acionamento e

boa resposta em circuitos de chaveamento.




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A polarização do LED é similar ao um diodo comum, ou seja,

acoplado em série com um resistor limitador de corrente,

como mostrado ao lado:

O LED é esquematizado como um diodo comum com seta apontando para

fora como símbolo de luz irradiada. A corrente que circula no LED é:

Para a maioria dos LED's disponíveis no mercado, a queda de tensão típica

é de 1,5 a 2,5V para correntes entre 10 e 50 mA.

Abaixo temos o LED:

Os LEDs são usados nos circuitos como sinalizadores visuais. Como eles

não suportam altas correntes, sempre vão ligados em série com um resistor.

Já o fotodiodo é um diodo com encapsulamento transparente, reversamente

polarizado que é sensível a luz. Nele, o aumento da intensidade luminosa, aumenta

sua corrente reversa.

Num diodo polarizado reversamente, circula somente os portadores

minoritários como já dito. Esses portadores existem porque a energia térmica

entrega energia suficiente para alguns elétrons de valência saírem fora de suas




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órbitas, gerando elétrons livres e lacunas, contribuindo, assim, para a corrente

reversa. Quando uma energia luminosa incide numa junção pn, ela injeta mais

energia aos elétrons de valência e com isso gera mais elétrons livres. Quanto mais

intensa for a luz na junção, maior será corrente reversa num diodo.

Por fim o Diodo Zener, o único que pode conduzir corrente no sentido

inverso, ou seja, com a tensão do catodo maior que a do anodo. Para ele conduzir

nesta condição, a tensão aplicada nele deve ser igual ou maior que a indicada no

seu corpo. A seguir vemos este diodo, seu símbolo e funcionamento:

a) b)

a) tensão aplicada maior que a do Zener – ele condiz e estabiliza o seu valor.

b) tensão menor que a do Zener – ele não conduz e não estabiliza.

Rizzoni (2013) explica que o fenômeno de ruptura Zener é parecido com a

ruptura por avalanche. Ele ocorre geralmente em regiões altamente dopadas nas

proximidades de junções metal-semicondutor. É um fenômeno muito útil em

aplicações em que há a necessidade de se manter uma tensão constante em uma

carga, por exemplo, em reguladores de tensão e alguns casos como circuitos de

proteção.




21

3.3 Tiristores

Tiristor é um dispositivo de quatro camadas e membro da família dos

semicondutores que tem dois estados estáveis de operação: um estado apresenta

corrente aproximadamente igual a zero, e o outro tem uma corrente elevada;

limitada apenas pela resistência do circuito externo.

O tiristor pode ser considerado uma chave unidirecional que substitui, com

vantagens, por exemplo, contatores e relés de grande capacidade.

Tornou-se vantajoso no controle de grandes potências, devido a diversos

fatores:

é um dispositivo leve, pequeno, confiável, de ação rápida;

pode ser ligado com correntes muito reduzidas; e,

não apresenta problemas de desgaste mecânico porque não possui partes

móveis.

O SCR (Retificador Controlado de Silício – Silicon Controled Rectifier) é um

dispositivo de 4 camadas (PNPN) e 3 terminais como podemos observar na figura:

Outros componentes, no entanto, possuem basicamente a mesma estrutura:

LASCR (SCR ativado por luz), TRIAC (tiristor triodo bidirecional), DIAC (tiristor diodo

bidirecional), GTO (tiristor comutável pela porta), MCT (Tiristor controlado por MOS).

Para melhor entendermos o seu funcionamento, vamos utilizar o circuito

equivalente com os 2 transistores.

Aplicando-se uma tensão E [ (+) no anodo (A) e (-) no catodo (K)] veremos

que o transistor PNP e o NPN não conduzem porque não circula a corrente i2 e a




22

corrente i1. Aplicando agora um pulso positivo no gate (G) em relação ao catodo, (o

pulso deve ter amplitude maior que 0,7 V, pois entre G e K existe uma junção PN

formando um diodo), vamos fazer circular a corrente i1 que fará o transistor NPN

entrar em condução. Com isso i2 também irá circular fazendo com que o transistor

PNP conduza.

Assim, sendo, o pulso no gate não é mais necessário, pois o transistor PNP

mantém o NPN conduzindo e vice-versa.

Como podemos observar, esse estado de condução permanecerá

indefinidamente. A única maneira de desligar o SCR é fazer a tensão E (entre anodo

e catodo) igual a zero.

Obs.:

1) Não é possível simular um SCR com 2 transistores, pois a corrente i2 (da

base do transistor PNP) será muito pequena.

2) Atenção, para sempre colocar uma carga em série com a alimentação

quando for utilizar um SCR!

Existem alguns parâmetros típicos de tiristores e que caracterizam

condições limites para sua operação. Dentre eles:

a) Tensão direta de ruptura (VBO).

b) Máxima tensão reversa (VBR).

c) Máxima corrente de anodo (Ia max): pode ser dada como valor RMS,

médio, de pico e/ou instantâneo.

d) Máxima temperatura de operação (Tj max): temperatura acima da qual

pode haver destruição do cristal.

e) Resistência térmica (Rth): é a diferença de temperatura entre 2 pontos

especificados ou regiões, dividido pela potência dissipada sob condições de

equilíbrio térmico. É uma medida das condições de fluxo de calor do cristal para o

meio externo.




23

f) Característica I2t: é o resultado da integral do quadrado da corrente de

anodo num determinado intervalo de tempo, sendo uma medida da máxima potência

dissipável pelo dispositivo. É dado básico para o projeto dos circuitos de proteção.

g) Máxima taxa de crescimento da tensão direta Vak (dv/dt).

h) Máxima taxa de crescimento da corrente de anodo (di/dt): fisicamente, o

início do processo de condução de corrente pelo tiristor ocorre no centro da pastilha

de silício, ao redor da região onde foi construída a porta, espalhando-se radialmente

até ocupar toda a superfície do catodo, à medida que cresce a corrente. Mas se a

corrente crescer muito rapidamente, antes que haja a expansão necessária na

superfície condutora, haverá um excesso de dissipação de potência na área de

condução, danificando a estrutura semicondutora. Este limite é ampliado para

tiristores de tecnologia mais avançada fazendo-se a interface entre gate e catodo

com uma maior área de contato, por exemplo, “interdigitando” o gate

(FEEC/UNICAMP, 2010).




24

UNIDADE 4 – TRANSISTORES

Existe uma infinidade de sinais de interesse em eletrônica que são muitos

fracos, como por exemplo, as correntes elétricas que circulam no corpo humano, o

sinal de saída de uma cabeça de gravação, etc., e para transformá-los em sinais

úteis torna-se necessário amplificá-los. Antes da década de 50, a válvula era o

elemento principal nesta tarefa. Em 1951, foi inventado o transistor. Ele foi

desenvolvido a partir da tecnologia utilizada no diodo de junção, como uma

alternativa em relação às válvulas, para realizar as funções de amplificação,

detecção, oscilação, comutação, etc. A partir daí o desenvolvimento da eletrônica foi

imenso.

Por definição, é um componente formado por três cristais de silício, sendo

dois N e um P ou dois P e um N. Abaixo vemos os tipos e símbolos dos transistores

comuns usados em eletrônica (bipolares):

Segundo Rizzoni (2013), um transistor é um dispositivo semicondutor de três

terminais que pode executar duas funções fundamentais para o projeto de circuitos

eletrônicos: amplificação e chaveamento. Dito de modo simples, a amplificação

consiste em aumentar um sinal pela transferência de energia feita pelo dispositivo a

partir de uma fonte externa, enquanto um transistor como chave é um dispositivo

para controlar uma corrente ou tensão de valor relativamente alto entre ou através

de dois terminais, por meio de uma corrente ou tensão de controle de baixo valor,

aplicada a um terceiro terminal.

Polarização é definido como as tensões aplicadas nos terminais do transistor

para ele poder funcionar.




25

Polarização de um transistor NPN – tensão mais alta no coletor, média na

base e mais baixa no emissor. A tensão da base é só um pouco maior que a

do emissor.

Polarização do transistor PNP – funcionam com tensão mais alta no emissor,

média na base e tensão mais baixa no coletor.

Chave, amplificador de sinais e regulador de tensão são algumas das

funções dos transistores, conforme ilustrado abaixo:

Focaremos em duas famílias de transistores: transistores bipolares de

junção, cuja sigla é TBJs ou BJTs (Bipolar Junction Transistors); e transistores de

efeito de campo, cuja sigla é TECs ou FETs (Field-Effect Transistors).

Rizzoni (2013) explica o funcionamento do transistor como um amplificador

linear utilizando as ilustrações a seguir que mostram os quatro modos possíveis de

funcionamento de um transistor por meio de modelos de circuito empregando fontes

controladas.




26

Modelos de fontes controladas para o funcionamento do transistor como amplificador

linear

Fonte: Rizzoni (2013, p. 454).

As fontes de tensão e de corrente controladas são mostradas para gerar

uma corrente ou tensão proporcional a uma corrente ou tensão de entrada; a

constante de proporcionalidade µ é chamada ganho interno do transistor. Como será

visto, o TBJ age essencialmente como um dispositivo controlado por corrente,

enquanto o FET se comporta como um dispositivo controlado por tensão.

Transistores também podem agir no modo não linear, como chaves

controladas por corrente ou por tensão. Quando um transistor funciona como chave,

uma corrente ou tensão de baixo valor é usada para controlar o fluxo de corrente

entre dois terminais do transistor de modo liga/desliga.

4.1 Transistor bipolar de junção (TBJ)

A junção pn constitui a base de vários dispositivos semicondutores. O diodo

semicondutor, dispositivo de dois terminais, é a aplicação mais direta da junção pn.




27

Um TBJ é formado pela junção de três seções de material semicondutor,

cada uma com concentração de dopagem diferente. As três seções podem ser uma

região estreita n entre camada p+ e p (como um sanduíche), ou uma região p entre

camadas n e n+, onde os sobrescritos mais (+) indicam um material com nível de

dopagem mais forte. Os TBJs resultantes são chamados de transistores pnp e npn,

respectivamente.

Veja abaixo estrutura aproximada, símbolo e nomenclaturas para os dois

tipos de TBJs:

O funcionamento do TBJ npn pode ser explicado considerando-se que o

transistor é constituído de duas junções pn viradas uma contra a outra. A junção

base-emissor (BE) tem um funcionamento bem parecido com um diodo quando

polarizado diretamente; portanto, pode-se desenhar o fluxo correspondente das

correntes de lacunas e de elétrons da base para o emissor quando o coletor estiver

aberto e a junção BE, polarizada diretamente.

Observe que a corrente de elétrons é mostrada

como sendo maior que a corrente de lacunas, em

função de uma dopagem maior de n do lado da junção.

Alguns pares de elétron-lacuna na base se

recombinarão; os portadores de carga restantes

aumentarão o fluxo total de corrente da base para o

emissor. É importante observar também que a seção

da base é mais estreita que a seção do emissor do

transistor.




28

Caso a polarização fosse reversa, da junção base-coletor (BC), aconteceria

um fenômeno interessante: os elétrons “emitidos” pelo emissor com a junção BE

polarizada diretamente alcançam a região muito estreita da base e, após a perda de

alguns para a recombinação, a maioria deles é “recolhida” pelo coletor, bem

ilustrada abaixo:

Vemos que a polarização reversa da junção BC tem esse sentido para

poder varrer os elétrons do emissor para o coletor.

Esse fenômeno acontece porque a região da base é mantida particularmente

estreita. Como a base é estreita, há uma alta probabilidade de que os elétrons

tenham impulso suficiente, pelo campo elétrico, para cruzar a junção base-coletor,

polarizada reversamente, e chegar ao coletor. O resultado é que há um fluxo líquido

de corrente do coletor para o emissor (no sentido oposto ao fluxo de elétrons), além

da corrente de lacunas da base para o emissor. A corrente de elétrons circulando no

coletor através da base é substancialmente maior que a corrente que circula na base

vinda do circuito externo.

A propriedade principal do transistor bipolar é que uma corrente baixa na

base controla uma corrente muito maior no coletor.




29

Além de funcionarem com amplificadores, os componentes de três terminais

podem ser usados como chaves eletrônicas em que um terminal controla o fluxo de

corrente entre os outros dois. Igualmente, os diodos podem funcionar como

componentes para ligar/desligar.

Vejamos rapidamente o funcionamento de diodos e transistores como

chaves eletrônicas, ilustrando o uso desses componentes eletrônicos como circuitos

de chaveamento que são o núcleo das portas analógicas e digitais. Os circuitos de

chaveamentos com transistor formam a base dos circuitos lógicos digitais, assunto a

ser amplamente apresentado mais adiante. Objetivamos no momento apenas uma

compreensão dos princípios básicos do funcionamento interno desses circuitos

digitais.

Uma porta lógica eletrônica é um dispositivo que, baseando-se em um ou

mais sinais de entrada, produz uma das duas ou mais saídas determinadas;

conforme será visto resumidamente, pode-se construir as duas portas, digital e

analógica.

Uma tensão ou corrente analógica – ou mais comumente, um sinal analógico

– é aquela que varia de modo contínuo no tempo, em analogia com uma grandeza

física (por isso a expressão analógica). Um exemplo de um sinal analógico é um

sensor de tensão correspondente à temperatura ambiente, em um dia qualquer, que

pode variar, digamos, entre -1,11ºC (30 F) e 10ºC (50 F).

Um sinal digital, por outro lado, é um sinal que pode ter apenas um número

finito de valores; em particular, uma classe comumente encontrada de sinais digitais

consiste em sinais binários, os quais podem ter somente dois valores (por exemplo,

1 e 0). Um exemplo típico de um sinal binário pode ser o sinal de controle para um

aquecedor, em um sistema de aquecimento doméstico controlado por um termostato

convencional, em que podemos pensar nesse sinal como sendo “ligado” (ou 1), se a

temperatura da casa cair abaixo do ajuste do termostato (valor desejado), ou

“desligado” (ou 0), se a temperatura da casa for maior que ou igual ao ajustado na

temperatura (digamos, 20°C).




30

Abaixo temos as aparências dos sinais analógico e digital de um aquecedor.

Os circuitos digitais são tópicos especialmente importantes, pois uma grande

parte da eletrônica industrial e de consumo atual é realizada na forma digital.

4.2 Transistores de efeito de campo (FET)

O conceito que forma a base do funcionamento do transistor de efeito de

campo (FET) é que um campo elétrico externo pode ser usado para variar a

condutividade de um canal, fazendo o FET agir ou como um resistor controlado por

tensão ou como uma fonte de corrente controlada por tensão.

Os FETs são os principais transistores da família dos componentes

eletrônicos integrados e, embora esses transistores tenham várias configurações

diferentes, é possível entender o funcionamento dos diferentes componentes

baseando-se principalmente em um tipo.

Nosso exemplo será o funcionamento básico do semicondutor FET com

óxido de metal no modo crescimento, que nos leva a tecnologias que são

conhecidas como NMOS, PMOS e CMOS.




31

Classificação dos transistores de efeito de campo

Estes transistores podem ser agrupados em três categorias principais. As

duas primeiras são dos semicondutores de efeito de campo com óxido de metal, ou

MOSFETs:

1) MOSFETs modo crescimento.

2) MOSFETs modo depleção.




32

A terceira categoria consiste nos transistores de efeito de campo de junção,

ou JFETs. Além disso, cada um desses dispositivos pode ser fabricado como um

dispositivo canal n ou canal p, onde essas designações n ou p indicam o tipo de

dopagem usado no canal do semicondutor. Todos esses transistores funcionam de

modo bem similar.

O MOSFET tem uma fonte, uma porta e um dreno. A diferença básica para o

JFET é que a porta é isolada eletricamente do canal, por isso, a corrente de porta é

extremamente pequena, para qualquer tensão positiva ou negativa (WENDLING,

2009).

A porta consiste em uma camada de película metálica, separada da

estrutura do tipo p por uma camada fina de óxido (por isso a terminologia

semicondutor de óxido de metal). O dreno e a fonte são construídos de material n+.

O dreno está conectado ao terminal positivo da tensão de alimentação VDD e

o terminal fonte, conectado ao terra. Visto que o substrato tipo p está conectado à

fonte e daí, ao terra, a junção dreno-substrato n+p apresenta uma forte polarização

reversa. A tensão na junção pn+ formada pelo substrato e o terminal fonte é zero,

visto que eles estão conectados ao terra.

Logo, o caminho entre o dreno e a fonte consiste em duas junções pn

polarizadas reversamente e não há corrente. Na ausência de uma tensão na porta, o

MOSFET modo crescimento canal n age como um circuito aberto. Então, os

componentes, modo crescimento são normalmente abertos (desligados) (RIZZONI,

2013).

Os MOSFET têm uma fina camada de dióxido de silício, um isolante que

impede a circulação de corrente de porta tanto para tensões positivas como

negativas. Essa camada isolante é mantida tão fina quanto possível para dar a porta

um melhor controle sobre a corrente de dreno. Como a camada é muito fina, é fácil

destruí-la com uma tensão porta-fonte excessiva. Além da aplicação direta de

tensão excessiva entre a porta fonte, pode-se destruir a camada isolante devido a

transientes de tensão causados por retirada/colocação do componente com o

sistema ligado. O simples ato de tocar um MOSFET pode depositar cargas estáticas

suficientes que excedam a especificação de (tensão liminar) Vgs máximo. Alguns




33

MOSFET são protegidos por diodos Zener internos em paralelo com a porta e a

fonte. Mas eles têm como inconveniente, a diminuição da impedância de entrada

(WENDLING, 2009).

O MOSFET é muito utilizado na fabricação de circuitos integrados de portas

lógicas, registradores e memórias, entre outros. Isto se justifica pelo fato desse

dispositivo dissipar baixíssima potência e, também, por possibilitar a integração em

larga escala (ocupa uma pequena área).

O JFET é formado por três terminais:

fonte (source) – por onde os elétrons entram;

dreno (drain) – de onde os elétrons saem;

porta (gate) – faz o controle da passagem dos elétrons.

O transistor pode ser um dispositivo com canal n (condução por elétrons) ou

com canal p (condução por lacunas). Tudo que for dito sobre o dispositivo com canal

n se aplica ao com canal p com sinais opostos de tensão e corrente.

O princípio de funcionamento do JFET é bem simples. O objetivo é controlar

a corrente iD que circula entre a fonte e o dreno. Isto é feito aplicando-se uma tensão

(negativa) na porta.

Para polarizar um transistor JFET, é necessário saber a função do estágio,

isto é, se o mesmo irá trabalhar como amplificador ou como resistor controlado por

tensão. Como amplificador, a região de trabalho é o trecho da curva, na figura, após

a condição de pinçamento e à esquerda da região de tensão VDS de ruptura. Se for

como resistor controlado por tensão a região de trabalho é entre VDS igual a zero e

antes de atingir a condição de pinçamento (WENDLING, 2009).




34

Teste de diodos e transistores

Uma maneira simples para se testar diodos e transistores utilizando um

ohmímetro.

Teste de funcionamento de um diodo com um ohmímetro

1. Encosta-se a ponta de prova negativa no cátodo.

2. Encosta-se a ponta de prova positiva no ânodo.

O ohmímetro deve indicar resistência baixa.

3. Inverte-se as pontas de provas, a resistência deve ser alta.

Teste de funcionamento de um transistor npn com um ohmímetro

1. Encosta-se a ponta de prova negativa na base do transistor.

2. Encosta-se a ponta de prova positiva no coletor do transistor.

O ohmímetro deve indicar resistência alta.

3. Muda-se a ponta de prova positiva para o emissor do transistor

O ohmímetro deve indicar resistência alta.

4. Inverte-se as pontas de provas, isto é, encosta-se a positiva na base e

repete os itens 2 e 3. As resistências devem ser baixas.

Isto é válido para os multímetros digitais. Em geral, nos multímetros

analógicos, a ponta de prova positiva está ligada ao polo negativo da bateria.




35

UNIDADE 5 – CIRCUITOS LÓGICOS DIGITAIS

Uma das distinções fundamentais no estudo dos circuitos lógicos (e na

análise de quaisquer sinais derivados das medições físicas) está entre os sinais

analógicos e digitais.

Um sinal analógico é um sinal cujo valor varia em analogia com uma

quantidade física (por exemplo: temperatura, força ou aceleração). Por exemplo,

uma tensão proporcional a uma pressão variável medida ou uma vibração varia

naturalmente de forma analógica.

A Figura abaixo mostra uma função analógica no tempo f(t), na qual

podemos notar de imediato que para cada valor de tempo t, f(t) pode assumir um

valor entre qualquer um dos valores em um determinado intervalo.

Tensão analógica da pressão em um cilindro de uma máquina de combustão interna

Por outro lado, um sinal digital pode ter apenas um número finito de valores.

Essa diferença é extremamente importante. Um exemplo de um sinal digital é um

sinal que permite a exibição de uma medição de temperatura em uma leitura digital.

Vamos admitir por hipótese que a leitura digital é apresentada em três dígitos e pode

mostrar valores de 0 a 100, e vamos supor que o sensor de temperatura está

calibrado corretamente para medir temperaturas de

0 a 100°C. Além disso, a faixa de saída do sensor é

de 0 a 5 V, onde 0V corresponde a 0ºC e 5 V a

100ºC. Portanto, a constante de calibragem do

sensor é:




36

Obviamente, a saída do sensor é um sinal analógico; contudo, o mostrador

(display) pode mostrar apenas um número finito de leituras (101, para ser exato). Em

função de o mostrador (display) só poder mostrar um valor de um conjunto de

estados discretos – os inteiros de 0 a 100 –, ele é chamado de mostrador digital

display digital, indicando que a variável mostrada é expressa na forma digital.

Agora, cada temperatura no mostrador corresponde a uma faixa de tensões:

cada dígito no mostrador representa um centésimo da faixa de 5 V do sensor, ou

0,05 V = 50 mV. Logo, o mostrador apresentará 0 se a tensão no sensor estiver

entre 0 e 49 mV, 1 se estiver entre 50 e 99 mV, e assim por diante.

A figura abaixo mostra a relação da função em degraus entre a tensão

analógica a e a leitura digital. Essa quantização (valores discretos) da tensão de

saída o sensor é na verdade uma aproximação. Se desejarmos saber a temperatura

com maior precisão, podemos usar um número maior de dígitos no mostrador

(RIZZONI, 2013).

Representação digital de um sinal analógico

Os sinais digitais mais comuns são os sinais binários. Um sinal binário é um

Sinal que pode ter apenas um dos dois valores discretos e é, portanto, caracterizado

pelas transições entre dois estados.




37

Na aritmética binária, os dois valores discretos f1 e f0 são representados,

respectivamente, pelos números 1 e 0. Na forma de onda da tensão binária, esses

valores são representados por dois níveis de tensão.

Enfim, os circuitos lógicos digitais podem operar pela detecção das

transições entre os níveis de tensão. As transições são sempre chamadas de bordas

e podem ser positivas (f0 para f1) ou negativas (f1 para f0). Praticamente todos os

sinais processados por um computador são binários.

5.1 As portas lógicas

As portas lógicas são os componentes básicos da eletrônica digital. Usadas

para criar circuitos digitais e até mesmo circuitos integrados complexos. São

dispositivos que operam um ou mais sinais lógicos de entrada para produzir uma e

somente uma saída.

As portas lógicas são circuitos eletrônicos destinados a executar as

operações lógicas. Estes circuitos eletrônicos, compostos de transistores, diodos,

resistores, etc., são encapsulados na forma de circuito integrado. Cada circuito

integrado pode conter várias portas lógicas, de iguais ou diferentes funções lógicas.

Portas lógicas de mesma função podem ter características elétricas

diferentes, como: corrente de operação, consumo e velocidade de transmissão. Para

a eletrônica digital, os símbolos “0”e “1” da álgebra booleana, são níveis de tensão

elétrica, onde “0” – Equivale ao nível de tensão mais baixo e “1” – Equivale ao nível

de tensão mais alto. Estes níveis lógicos serão os estados lógicos das variáveis

lógicas de entrada e saída dos circuitos lógicos.

Algumas portas lógicas podem possuir mais de duas entradas e alguns

circuitos integrados podem possuir tipos diferentes de portas lógicas no mesmo

encapsulamento.

Conhecida como álgebra de chaveamento, binária, aplicação direta na

eletrônica digital.

Precisamos falar rapidamente das funções lógicas que podem ser tratadas

em termos da tabela verdade que é uma listagem de todos os valores possíveis que

cada variável booleana pode ter e dos valores correspondentes da função desejada.




38

As portas AND (multiplicação lógica) e OR (adição lógica) formam a base de

todos os projetos lógicos em conjunto com a porta NOT. Essa porta é

essencialmente um inversor (que pode ser montado usando transistores de efeito de

campo bipolares) e fornece o complemento da variável lógica conectada em sua

entrada. Temos também as portas complementares NAND e NOR, comumente

usadas na prática. Elas formam a base da maioria dos circuitos lógicos práticos.

A porta XOR (OR exclusivo) faz parte da prática comum dos fabricantes de

circuitos integrados. Eles fornecem combinações variadas de circuitos lógicos em

um único encapsulamento (CI).

Observe os esquemas abaixo (todos exemplificados para porta de 2

entradas apenas):

Porta OU (OR)

Representação Algébrica: F = A + B

Ler-se: A função F é equivalente a variável “A” ou “B”

Porta E (AND)

Representação Algébrica: F = A * B

Ler-se: A função F é equivalente a variável “A” e “B”




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Porta Inversora (NOT)

Representação Algébrica: F = A

Ler-se: A função F é equivalente a variável não “A”

Porta Não OU (NOR)

Representação Algébrica: F = A + B

Ler-se: A função F não é equivalente a variável “A1'ou “B”

Porta Não E (NAND)

Representação Algébrica: F = A * D

Ler-se: A função F Não é equivalente a variável “A”e “B”




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Porta OU Exclusivo (XOR)

Representação Algébrica: F = (A* B)-\-(A * B) ou A (+) B

Ler-se: A função F é equivalente ou a variável “A” ou “B”

Porta Não OU Exclusivo (XNOR)

Representação Algébrica: F = (Ã+ B)*(A + B) ou A (*) B

Ler-se: A função F não é equivalente ou a variável “A” ou “B”




41

O mapa de Karnaugh é um mapa que descreve todas as combinações

possíveis das variáveis presentes na função lógica que seja de nosso interesse. Ele

nos deixa mais seguros em relação a termos escolhido a implementação mais

eficiente.

5.2 Sistemas digitais

Um sistema digital é um conjunto de funções de chaveamento envolvendo

variáveis binárias e que realizam determinadas tarefas. Os sistemas digitais se

agrupam em duas categorias distintas:

a) Sistemas Digitais Combinacionais ou módulos lógicos combinacionais. E,

b) Sistemas Digitais Sequenciais ou módulos lógicos sequenciais.

Os sistemas combinacionais apresentam em suas saídas, num certo

instante de tempo, valores que dependem exclusivamente dos valores aplicados em

suas entradas nesse exato instante. Os sistemas sequências apresentam em suas

saídas, em um determinado instante, valores que dependem dos valores presentes

nas entradas nesse instante e em instantes anteriores. Por causa dessa propriedade

de memória, os circuitos sequenciais podem armazenar informação; esse recurso

abre uma nova área de aplicação para os circuitos lógicos.

O dispositivo básico de armazenagem de informação em um circuito digital

sequencial é chamado de flip-flop. Existem vários tipos e com as seguintes

características:

Um flip-flop é um dispositivo biestável; isto é, ele pode permanecer estável em

um dos dois estados (0 ou 1) até que condições apropriadas causem sua

mudança de estado. Pode, então, servir como elemento de memória.

Um flip-flop tem duas saídas, sendo uma o complemento da outra.

Segundo Filardi (2013), além dessas classificações os flip-flop se agrupam

em algumas famílias, ou tipos como:

1. Set-Reset (SR), possui duas entradas, chamadas de S e R, e duas saídas

Q e Q. O valor em Q é chamado de estado do flip-flop. Se Q = 1, dizemos que o




42

dispositivo está no estado 1. Portanto, precisamos definir apenas uma das duas

saídas do flip-flop. As duas entradas R e S são usadas para mudar o estado do flip-

flop, de acordo com as seguintes regras:

Quando R = S = 0, o flip-flop permanece n o estado presente (sempre 1 ou 0);

Quando S = 1 e R = 0, o flip-flop é set (ativado) para o estado 1 (logo, S para set);

Quando S= 0 e R = 1, o flip-flop é reset (desativado) para o estado 0 (logo, R para

reset) .

Não é permitido que as duas entradas R e S tenham os valores iguais a 1 (isso

coresponde a requerer do flip-flop os estados de set e reset ao mesmo tempo)

(RIZZONI, 2013).

2. JK, que funciona de acordo com as seguintes regras:

Quando J = 0 e k = 1, o flip-flop é desativado (reset) para 0;

Quando J = 1 e K = 0, o flip-flop é ativado (set) para 1;

Quando J e K = estão com nível alto, o flip-flop irá alternar entre os estados a cada

transição negativa da entrada de clock, denotada a partir de agora com o símbolo .

3. Tipo T, só executa duas funções, Memorizar e Trocar, como a principal

função é a de Troca, por isto é chamado de flip-flop tipo T (de Troca). Este flip-flop

até é definido como um flip-flop independente, mas, na maioria das vezes é

encontrado sendo implementado por um flip-flop tipo D ou por flip-flop JK.

4. Tipo D (Delay), utiliza dois flip-flops RS. Um clock é conectado à entrada

habilitada de cada flip-flop e como Q1 vê um sinal de clock invertido, a trava é

habilitada quando a forma de onda do clock está em nível baixo. Contudo, visto que

Q2 é desabilitado quando o clock está em nível baixo, a saída do flip-flop D não

mudará para o estado 1 enquanto o clock não for para o nível alto, habilitando a

segunda trava e transferindo o estado de Q1 para Q2.




43

UNIDADE 6 – O USO DO CONTROLADOR LÓGICO

PROGRAMÁVEL (CLP)

Os Controladores Lógicos Programáveis (CLP) são dispositivos que

permitem o comando de máquinas e equipamentos de maneira simples e flexível, de

forma a possibilitar alterações rápidas no modo de operá-los, por meio da aplicação

de programas dedicados armazenados em memória EPROM (MAMEDE FILHO,

2012).

Os CLPs podem substituir com grandes vantagens os tradicionais comandos

de máquinas e equipamentos, tais como botoeiras, chaves comutadoras, contatores

e relés.

Existe no mercado uma grande diversidade de CLPs destinados a diferentes

níveis de automação, em conformidade com a complexidade de cada aplicação.

6.1 Composição dos CLPs

Os CLPs são constituídos por um gabinete contendo um determinado

número de cartões, cada um deles desempenhando funções específicas, ou seja:

a) Fontes de alimentação

Os CLPs podem ser alimentados em 110/220 V em corrente alternada ou

em 24 V em corrente contínua, dependendo da seleção feita pelo cliente.

Somente a unidade básica necessita de alimentação. Todas as expansões

são supridas pela unidade básica. Nos bornes de conexão com a rede externa existe

um fusível de característica rápida com corrente nominal entre 1,25 e 2A,

dependendo do tipo de CLP. Em geral, os CLPs de 110/220 V são alimentados por

um circuito monofásico a três condutores: fase, neutro e condutor de proteção

associado à proteção do terra do sinal eletrônico. Essa conexão é feita internamente

ao equipamento.




44

b) Entradas e saídas

Os cartões de entrada e saída constituem a interface entre o processador

lógico e os equipamentos periféricos. O cartão do circuito de entrada prepara os

sinais das fontes externas e os envia para a unidade de processamento.

A saída é composta de amplificadores de chaveamento para controle dos

equipamentos periféricos que podem ser constituídos por contatores, bobinas,

lâmpadas de sinalização, etc.

Cada tipo de CLP tem uma determinada quantidade de terminais de entrada

e saída, dependendo da capacidade que se deseja em função da aplicação, sendo

associado a cada terminal um LED, para monitoração do sinal de lógica.

Todos os sinais de saída destinados à comutação de cargas indutivas

dispõem de um dispositivo contra surtos de tensão, podendo ser varistor, diodo, etc.,

protegidos por fusíveis de corrente nominal apropriada.

Em geral, os módulos de entrada e saída dispõem de cartões de expansão

apropriados. A cada terminal de entrada e saída está associado um endereço

utilizado na programação (MAMEDE FILHO, 2012).

c) Temporizadores e contadores

São cartões contendo circuitos elétricos dedicados cujos ajustes são

efetuados por hardware. O número de temporizadores e contadores varia em função

da capacidade do cartão.

Os temporizadores podem ser ajustados desde 10ms até 1.020s, sendo os

ajustes efetuados através de chaves binárias ou potenciômetros externos. Um

programa dedicado gerencia a capacidade do tempo.

A seleção do temporizador é feita através de códigos com base na

codificação dos terminais anteriormente mencionados. A sincronização do tempo,

em geral, é realizada com o GPS on-line.

Os contadores permitem a contagem de eventos entre 0 e 999, e o ajuste é

feito através de três chaves cada uma delas com indicadores numéricos de 0 a 9.




45

d) Memórias

Os CLPs são dotados de cartões de memórias utilizados pelos

processadores lógicos para processar os sinais e pelo sistema operacional e

também utilizados para armazenamento dos programas dedicados. Essas memórias

podem ser do tipo EPROM ou RAM protegidas contra ausência de tensão por meio

de baterias específicas com longa vida útil. Em geral, as memórias podem ser assim

classificadas:

i)Memória de trabalho:

É destinada ao armazenamento do programa aplicativo processador lógico

e, em geral, é do tipo RAM, com capacidade e velocidade dependentes do CLP

desejado.

ii)Memória de programa:

É destinada ao armazenamento dos programas em linguagem lógica (LPW-

L) e, em geral, é do tipo EPROM, com capacidade e velocidade dependentes do

CLP desejado.

A memória de programa é composta por um cartão de circuito impresso

provido de conector específico. Para sua gravação é utilizado um gravador de

EPROM.

No apagamento da memória EPROM, devem-se usar lâmpadas ultravioleta

de comprimento de onda de 254 µm a uma distância, inferior a 25 mm do cartão de

memória. O tempo de exposição ao feixe de luz ultravioleta é de 40 minutos para

uma intensidade de 12.000 µW/cm2 até 120 minutos para uma intensidade de 4.000

µW/cm2.

As memórias EPROM suportam atualmente um número muito grande de

apagamentos, além do qual não são mais ativadas.

iii)Memória de sinal

Esta memória é destinada ao sistema operacional e ao armazenamento das

informações dos temporizadores e contadores, entradas e saídas e marcadores




46

intermediários. Em geral, é tipo RAM, sendo protegida contra a ausência de energia

por meio de baterias de longa vida útil.

6.2 Unidades terminais remotas (UTR)

São unidades independentes, com a função de coletar dado e executar

comandos dos equipamentos do processo. Os dados coletados podem ser digitais

(ligado/desligado, fechado/aberto, pulsos, acumuladores, etc.) ou analógicos

(medida de tensão, corrente, frequência, ângulo de fase, etc.). Os controles emitidos

pela UTR poderão ser digitais, através de relés, ou analógicos, na forma de um valor

de tensão variável disponível nos terminai da UTR.

As UTRs devem ter capacidade de executar programas de controle local,

independentemente da ativação do Centro de Supervisão e Controle, mas com

possibilidade de intervenção do mesmo, bloqueio ou ativação através de

modificação de pontos definidos na base de dados da UTR. Esses controles locais

devem ser executados de maneira similar aos que ocorrem no CLPs, com os

programas sendo gravados de maneira não volátil, em memória própria da UTR.

Esses programas poderão ser modificados e recarregados na memória da UTR,

utilizando-se as ferramentas normais de configuração da mesma. Os programas

deverão ser escritos e compilados em microcomputadores pessoais e transferidos

através de canal de comunicação sem interrupção das funções de supervisão.

As UTRs devem ser montadas em painéis, em gabinetes metálicos ou em

fibra de vidro (MAMEDE FILHO, 2012).

6.3 Unidades Dedicadas

São equipamentos que desempenham funções específicas junto ao

processo e guardam as mesmas características funcionais da Unidade de Aquisição

de Dados e Controle. Essas unidades aquisitam informações via entrada analógica,

tais como tensão, corrente, ângulo de fase, etc., disponibilizando o resultado do seu

processamento numa saída digital conectada a um circuito de comando de um

equipamento. São conhecidos como Unidades Dedicadas os seguintes dispositivos:




47

a) Relés digitais: de sobrecorrente; diferenciais; de distância, multifunção,

etc.

b) Oscilógrafos: equipamentos destinados a registrar as anormalidades

ocorridas nos sistemas elétricos de força, tais como sobre e subtensão,

sobrecorrente, sobre e subfrequência, etc. Esses equipamentos são dotados de

unidades digitais e analógicas para aquisição de informações, disponibilizando o

resultado do seu processamento em tela de monitor, papel, etc.

c) Unidades de intertravamento: são unidades que contêm uma determinada

quantidade de entradas digitais que recebem informações de estado dos

equipamentos, aberto ou fechado, e, de acordo com a lógica do processo para a

qual foram programadas, disponibilizam o resultado dessa lógica num determinado

número de saídas digitais, de tal forma a inibir ou liberar certas funções de comando

de um equipamento (MAMEDE FILHO, 2012).

6.4 Recursos do CLP

Os CLP podem ser empregados para diferentes tipos de aplicação na

indústria. É possível utilizá-las sozinhos ou acoplados a outras unidades. Em

projetos que ocupam extensas áreas, como, por exemplo, esteiras rolantes para

transporte de minério associado ao processo de descarga do material, torna-se

imperativo o uso de vários CLPs operando acoplados para desempenhar

sincronizadamente todo o controle do processo. Neste caso, a automação assume

uma arquitetura descentralizada, dividindo-se a responsabilidade do processo por

várias unidades de CLPs localizadas em diferentes pontos estratégicos da

instalação (MAMEDE FILHO, 2012).

A esta capacidade de comunicação entre CLPs dividindo tarefas, dá-se o

nome de acoplamento. O processo de acoplamento obedece a uma hierarquia

gerenciada por um software dedicado, atribuindo-se aos CLPs de processo a função

de escravo que se acoplam a um CLP de mesma capacidade ou, em geral, de maior

capacidade denominado mestre, ilustrado a seguir.

Assim, se um CLP de processo necessita comunicar-se com outro CLP de

processo, a via de comunicação passa pelo CLP mestre.




48

Conforme afirma Mamede Filho (2012), é possível implementar outras

configurações de acoplamento de CLPs, dependendo da solução que se deseja para

processo.

Configuração de acoplamento de CLPs

Fonte: Mamede Filho (2012, p.531).

Dadas as facilidades obtidas com a função de acoplamento, podem-se

utilizar estações remotas, a uma distância de até 1.000 m, sem empregar qualquer

tipo de modem. Com o uso do modem, não há limite de distância. Além disso, o

acoplamento permite implementar uma arquitetura de sistema funcional e

fisicamente distribuída.

Dentre algumas facilidades obtidas com o uso dos CLPs, temos:

a) Microprocessamento:

Corresponde à função de que os CLPs são dotados e destina-se a realizar

operações aritméticas comuns e transmitir e armazenar informações. Compreende-

se por operações aritméticas comuns os processos de soma, subtração,

multiplicação, divisão, comparação e totalização. Já o processo de transmissão e




49

armazenamento de informações torna-se um recurso poderoso na automação de

sistemas industriais.

b) Sinalização:

A função de sinalização permite o CLP monitorar uma determinada

quantidade de eventos, a depender do tipo utilizado.

Através de programas dedicados, a função de sinalização está associada a

um anunciador de alarmes com retenção de eventos, permitindo identificar a origem

de uma sequência de eventos e facilitando as correções necessárias para as

ocorrências.

c) Controle de malha:

Existem dois tipos de controle de malha nos processos de produção:

c.1) Controle de malha aberta

É empregado nos processos de produção nos quais não se faz necessário

comparar a variável controlada com um valor de referência pré-ajustado. Como

exemplo, deseja-se identificar, num processo de verificação automática de

engarrafamento de bebida, a presença de alguma garrafa vazia após o processo de

enchimento.

A condição assumida é sim ou não. É uma variável do tipo digital. Neste

caso, a verificação da qualidade de enchimento da garrafa, isto é, se ela está 50, 60

ou 100% completa, é feita em outra etapa da linha de produção.

c.2) Controle de malha fechada

É empregado nos processos de produção nos quais a variável de controle é

constantemente comparada com um valor de referência pré-ajustado. Neste caso,

há uma correspondência biunívoca entre a variável controlada e o sistema de

controle. Retomando ao exemplo anterior, pode-se concluir que o processo de

verificação da percentagem de enchimento da garrafa caracteriza-se como um

processo de controle de malha fechada.

O controle de malha fechada implica a utilização de interfaces de sinais

analógicos ou conversores analógicos/digitais e digitais/analógicos.




50

Para caracterizar melhor esse processo, pode-se dividi-lo em dois tipos

básicos:

i) Controle de malha fechada em máquinas operatrizes:

Certas máquinas operatrizes são dotadas de dispositivos de alta

sensibilidade para controle dimensional do produto, fazendo as correções

necessárias, de forma a manter dentro de uma faixa de precisão predefinida as

dimensões do produto final. Como exemplo pode-se citar o caso de máquinas

retificadoras.

ii) Controle de malha fechada em processo

É de largo uso nos sistemas de automação industrial integrado, em que um

certo número de sensores posicionados ao longo do processo realimentam o

sistema de controle através de sinais analógicos transformados em variáveis

controladas. Esses sinais são permanentemente comparados com um padrão de

referência, gerando um sinal de desvio que atua sobre os dispositivos de controle do

processo, reconduzindo as variáveis controladas aos valores predefinidos,

estabelecendo-se, assim, um controle em malha fechada.

d) Aquisição e processamento dos valores medidos:

Em diferentes etapas de um processo de produção, é necessário aquisitar

valores de temperatura, pressão, vazão, ruído, vibração, umidade, nível, tensão,

corrente, etc. Através de programas dedicados e utilizando-se interfaces seriais

analógicas, podem ser aquisitadas todas as grandezas mencionadas após o que são

processadas e comparadas com valores de referência, gerando sinais de comando,

intertravamento, contagem, temporização, sinalização, etc. A aquisição dessas

grandezas é feita através de sensores específicos, tais como termômetros,

pressostatos, etc.

e) Sincronização:

Dois ou mais CLPs podem ser conectados através de suas entradas e

saídas e, sob a gerência de um programa dedicado, sincronizados por software.




51

f) Relatórios:

Sempre que há um evento no processo, resulta em uma mensagem que é

armazenada em memória permanente, tendo cada mensagem um número definido

de caracteres.

Para obter as informações desejadas relativas aos eventos, pode-se fazer

uso de um programa dedicado que emite um relatório das mensagens gravadas.

Essas mensagens podem ser transmitidas através de uma interface serial RS232 a

um periférico qualquer, que pode ser uma impressora, um gravador de CD,

etc.(MAMEDE FILHO, 2012).

6.5 Instalação do CLP

É de se constatar como parte fundamental de qualquer projeto de

automação industrial, a escolha do controlador lógico programável. Para fazer a

escolha correta, Prudente (2011) considera importante os seguintes pontos:

número e tipo de sinal que se deve elaborar, ou seja, o número dos

input/output I/O digitais ou analógicos necessários para realizar a automação.

É aconselhável escolher placas I/O com 20% de pontos I/O a mais do que

aquele de que realmente se precisa, para o caso de eventuais ampliações

futuras;

disponibilidade de módulos especiais – módulos de contagem veloz, controle

eixo, módulos para a conexão em rede com outros CLP ou Pc;

quantidade de memória disponível (KWords disponível) e a possibilidade de

eventuais expansões;

o scan do CLP, para uma velocidade suficientemente elevada para o tipo de

automação que se deve realizar;

um aspecto frequentemente omitido, porém importante, é a assistência

técnica. Pode ocorrer a necessidade de se consultar técnicos especializados

da empresa fabricante do controlador programável;




52

a possibilidade de programar o controlador com vários tipos de linguagens de

programação. Porém, em relação à preparação técnica do pessoal da

empresa, deve ser lembrado que cursos e aprimoramentos têm custo para

qualquer empresa;

o custo ligado à parada da máquina em caso de defeito do equipamento

elétrico. A reposição do equipamento em tempo útil é um fator fundamental.

6.5.1 Normas para a Instalação dos CLPs nos Quadros Elétricos

Um controlador programável é constituído de uma parte hardware e de uma

parte software que executam diversos procedimentos de instalação e manutenção.

Para pôr em funcionamento o CLP, visando garantir um funcionamento correto, já

contando que a segurança da instalação e do pessoal é fator determinante, é

necessário considerar também outros aspectos:

a correta instalação, a proteção contra o distúrbio de natureza elétrica e, por

fim, o ambiente com suas características críticas (temperatura, pressão,

umidade);

antes da instalação, é importante ler, no manual do controlador, as instruções

de montagem;

o controlador é geralmente colocado em um quadro elétrico que normalmente

se encontra junto a outros aparelhos eletrônicos, tais como relé, contator,

conversor de frequência, etc., pertencentes a circuitos de comando e de

potência;

o instalador qualificado deve estar atento à instalação de uma máquina

industrial, observando a indicação fornecida pelas normas IEC 60204-1

(Segurança do maquinário, equipamento elétrico das máquinas. Parte 1:

regras gerais).




53

6.5.2 Cablagem dos Condutores nos Quadros Elétricos para Automação

Industrial

Nesse caso é preciso distinguir os condutores dos circuitos de sinal, que são

geralmente sinais elétricos de alta sensibilidade, os circuitos de alimentação à baixa

tensão e de alimentação de potência.

Resulta indispensável, como é aconselhado pelos manuais de instalação

dos PLCs, em particular Siemens e Omron, subdividir os vários condutores em

grupos:

Grupo 1 (circuito de sinal)

- Condutores blindados para transmissão de dados ou entrada a alta

velocidade (tipo encoders).

- Condutores blindados para sinais analógicos.

- Condutores não blindados para tensão contínua e alternada com valores

menores ou iguais a 60 V.

- Condutores blindados para tensão contínua e alternada com valores

menores ou iguais de 230 V.

Grupo 2 (circuito de baixa tensão)

Condutores não blindados para tensão contínua e alternada maior de 60 V e

menor ou igual a 230.

Grupo 3 (circuito de potência)

- Condutores não blindados para tensão contínua e alternada com valores

maiores ou iguais a 230 V ou menores ou iguais a 1 kV.

Esses grupos de condutores devem ser dispostos separadamente no quadro

elétrico, utilizando-se canaletas rigidamente separadas.

Os manuais técnicos indicam a distância mínima para o cabeamento externo

dos cabos elétricos de potência. Essa distância serve para salvaguardar o CLP de

distúrbios elétricos e magnéticos (PRUDENTE, 2012, p.216).




54

A figura a seguir indica a distância mínima do CLP para as canaletas do

cabeamento externo:

Fonte: PRUDENTE (2012, p. 217).

Analisando a figura abaixo temos dois tipos de instalações com canaletas

metálicas: à esquerda, uma canalização separada e paralela, e à direita, uma

canalização comum e horizontal, com a distância aconselhada pelos fabricantes de

equipamentos industriais.

Notamos como as canaletas são rigidamente subdivididas nos 3 grupos de

condutores descritos anteriormente. Lembramos que os circuitos de sinal (cabos de

entrada do PLC, cabos para ligação com transdutores, cabos para sinal analógico)

podem sofrer, em qualquer momento, influência eletromagnética externa devido,

normalmente, aos cabos de potência (de força motriz) para a ligação de motores,

circuitos de aquecimento e outros equipamentos industriais.

Fonte: PRUDENTE (2012, p. 217).




55

Resumindo, nos grandes quadros elétricos industriais de comando e controle

é aconselhável separar completamente a seção de potência da seção de comando.

Essa separação pode ser feita com quadros elétricos a coluna múltipla ou a gaveta.

Cada compartimento, a coluna ou a gaveta, é rigidamente separado da seção de

potência e de comando (PRUDENTE, 2012).

Em caso de CLP com saídas a relé em corrente alternada AC ligadas a

longa distância com bobinas de contatores ocorre um fenômeno indesejado

chamado fenômeno capacitivo. Esse fenômeno ocorre com os cabos elétricos que

ligam o CLP e os contatores a longa distância. De fato, uma bobina poderia

permanecer no estado de energização depois de um comando de reset ou se

energizar sem nenhum comando de um operador, gerando, assim, sérios problemas

ligados à segurança.

Os manuais técnicos fornecem tabelas do comprimento máximo dos cabos

para evitar esses problemas.

Algumas condições ambientais devem ser garantidas para que o controlador

opere de modo correto. Devem ser garantidas as condições ligadas a temperatura,

umidade e outros parâmetros. É indispensável então consultar o manual de

instalação de cada CLP.

Na montagem das CPUs e módulos de expansões, seja na montagem

horizontal ou na vertical, é preciso respeitar algumas distâncias mínimas entre os

componentes, a fim de garantir um correto esfriamento do equipamento eletrônico.

O melhor modo para o aterramento de um controlador programável é

garantir que todas as conexões comuns do CLP e dos equipamentos a ele ligados

sejam conectadas a um único ponto de massa. Esse ponto é conectado diretamente

do ponto de terra ao sistema. Em cada caso, deve-se consultar o manual de

instalação do controlador.




56

6.5.3 Comportamento do Controlador em Caso de Falta de Energia Elétrica

O CLP normalmente é dotado de um circuito para desligar seu

funcionamento se o seu nível de tensão abaixa em 85% do valor normal. Nesse

caso, todas as saídas são desligadas automaticamente.

O controlador programável ativa novamente o seu funcionamento no

momento que a alimentação volta a ser maior que 85% do valor normal (partida a

quente).

Em caso de partida a quente, cada controlador programável tem um

procedimento diferente no sistema operacional. No caso de falta temporária

(microinterrupção), o CLP se comporta de diversos modos dependendo do tempo

(milissegundos) de interrupção da tensão elétrica. Também nesse caso, a consulta

ao manual de sistema é indispensável.

6.5.4 Segurança na Fase de Instalação

Em geral, o CLP não pode ser usado para funções de segurança e

emergência.

Para máquinas que requerem dispositivos de segurança com botão de

emergência, é necessário projetar circuitos em lógica cabeada eletromecânica

totalmente independente do CLP. O controlador pode ser utilizado para:

- sinalizar ao operador qual dispositivo de segurança causou a parada;

- sinalizar a possibilidade de reencaminhar a máquina, uma vez acabado o

período de emergência.

A parada e a parada de emergência são de relevante importância para os

equipamentos elétricos quando diretamente ligados ao uso do controlador

programável (PRUDENTE, 2012).

6.5.5 Interface com a Rede Elétrica e com os Dispositivos de I/O

Os esquemas elétricos que falaremos se referem à ligação com a rede

elétrica e com os dispositivos I/O de um CLP genérico, considerando o controlador




57

programável inserido em um quadro elétrico a bordo de uma máquina submetido à

prescrição da norma IEC 60204-1.

a) Transformadores e fonte de alimentação:

Qualquer que seja a tensão de funcionamento de um quadro elétrico, é

sempre preferível um transformador com tensão primária monofásica a 400V AC.

Para o secundário é aconselhável ter dois enrolamentos separados com tensão

geralmente de 24 V AC e 230 V AC para a alimentação dos circuitos auxiliares e do

controlador programável.

Não é aconselhável um transformador trifásico com enrolamentos

secundários, ligado à estrela com neutro (centro estrela) porque a norma IEC 60204-

1 veta o seu uso.

De fato, concorda Prudente (2012), o uso de um transformador com

enrolamentos secundários separados limita um eventual aumento da tensão em

linha. Essa instabilidade se manifesta com maior frequência entre as fases e o fio

neutro e se manifesta com menor frequência entre fase e fase.

b) Alimentação das entradas:

Para a alimentação das entradas deve-se considerar uma absorção média

para cada entrada de 10-15mA e calcular a máxima quantidade de entradas que

possam ser ativas simultaneamente.

Para os CLPs com poucas entradas, é suficiente utilizar a alimentação

interna do CLP, que fornece geralmente 200-250 mA. Se as entradas precisam de

uma corrente maior, ocorre uma fonte de alimentação externa.

c) Alimentação das saídas:

A tensão das saídas geralmente é padronizada. Para circuitos auxiliares

temos em corrente alternada: 24 V, 110 V, 220 V. Para quadros elétricos de

pequeno tamanho, é possível utilizar bobinas a 220 V, assim se evita o uso do

transformador. Para o dimensionamento do transformador, é preciso calcular a soma

das potências absorvidas pelos relés e contatores.




58

Normalmente não se têm problemas de conexão das entradas dos CLPs

com sensores dotados de chaves eletromecânicas do tipo relé. Já os sensores do

tipo discreto (sensores de proximidade, fotocélulas e outros dispositivos) requerem

uma particular atenção. De fato, os sensores discretos têm saídas geralmente a

transistor

Existem no comércio dois tipos de sensores com saída estática:

- o do tipo PNP atua na saída com transistor do tipo PNP; o do tipo NPN

atua na saída com transistor do tipo NPN.

Sem entrar em detalhes, com a lógica PNP, temos na saída do sensor um

estado lógico “1” correspondente a um sinal positivo versus massa, geralmente

+5V,+10V,+24V em corrente contínua.

Com a lógica NPN, temos na saída do sensor um estado lógico “I”

correspondente a um sinal negativo versus massa, geralmente -5 V, -10 V, -24 V em

corrente contínua. O tipo de sensor PNP ou NPN que conectaremos na entrada do

PLC depende do tipo de placas de entradas do CLP usado, que deverá ter a mesma

polaridade.

Em poucas palavras, um sensor do tipo PNP, ligado nas entradas de um

CLP, deve ter a placa do tipo PNP, ou seja, de mesma polaridade; assim como um

sensor do tipo NPN ligado nas entradas de um CLP deve ter uma placa do tipo NPN.

Geralmente os fabricantes japoneses de CLPs utilizam placas de entrada do

tipo NPN. Já os fabricantes de CLPs europeus usam placas de entrada do tipo PNP.

É claro que nos manuais técnicos das placas deverá estar indicada a polaridade

NPN ou PNP.

6.5.6 Manutenção e Pesquisa dos Defeitos

É recomendável efetuar uma manutenção ordinária a cada 6 meses e no

máximo a cada ano para qualquer dispositivo ou equipamento industrial. A filosofia

de base de qualquer intervenção em caso de defeito é a de isolar a parte defeituosa

com a substituição do módulo defeituoso o mais rápido possível para diminuir o

tempo de parada de máquina (PRUDENTE, 2012).




59

Procura-se compreender a causa dos defeitos por meio das funções de

autodiagnóstico presentes em qualquer controlador programável. Com o

autodiagnóstico, é possível uma redução considerável do tempo de parada de

máquina.

Identificamos 3 tipos de falhas muito comuns na CPU:

A) Falha de inicialização – provoca uma mensagem na unidade de

programação durante a fase do autodiagnóstico sinalizada por meio de LEDs. Os

manuais de sistema fornecem as indicações do significado do estado dos LEDs

relativas a essa condição de falha.

B) Falha fatal – provoca uma parada imediata da CPU, e todas as saídas

são automaticamente desligadas.

C) Falha não fatal (alarm) – provoca um alarme, porém o programa é

executado normalmente. O operador rapidamente deverá eliminar a causa do

alarme. Se é um alarme “a tempo”, a remoção deve acontecer muito rapidamente

para evitar a parada da CPU. Em todo caso, a consulta ao manual de sistema

resulta sempre indispensável.

Estamos longe de esgotarmos todas as possibilidades oferecidas pela

Eletrônica, mas o que pensávamos ser futuro já é nosso presente. Esperamos que

as breves informações os levem a outros aprofundamentos e que utilizem os

recursos e instrumentos que a ciência e a engenharia nos oferecem da melhor

maneira possível.




60

REFERÊNCIAS

REFERÊNCIAS BÁSICAS

FOWLER, Richard. Fundamentos de eletricidade: corrente alternada e instrumentos de medição. Volume 2. Porto Alegre: McGraw Hill, 2012.

MALVINO, Albert; BATES, David J. Eletrônica. Volume 1. Porto Alegre: McGraw Hill, 2008.

RIZZONI, Giorgio. Fundamentos de Engenharia Elétrica. Tradução Nestor Dias de Oliveira Volpini, Romeu Abdo. Porto Alegre: Bookman, 2013.

REFERÊNCIAS COMPLEMENTARES BADIN, Alceu André. Introdução a tiristores (2013). Disponível em: http://pessoal.utfpr.edu.br/badin/arquivos/Introducao_a_tiristores.pdf

CAPUANO, Francisco Gabriel; IDOETA, Ivan Valeije. Elementos de eletrônica digital. 4 ed. São Paulo: Érica, 2012.

FILARDI, Vitor Leão. Apostila de eletrônica Digital (2013). Faculdade de Ciência e Tecnologia. Disponível em: http://www.poli.br/~marcilio/Sistemas%20Digitais/1o%20Exercicio/Apostila%20completa%20de%20eletronica%20digital..pdf

OLYMPIKUS BRASIL. Eletrônica. Departamento de Eletro eletrônica. Disponível em> http://www.dirsom.com.br/index_htm_files/Apostila%20de%20Eletronica%20Basica.pdf

PAULA, Marco Antônio Busetti; SANTOS, Eduardo Alves Portela. Uma abordagem metodológica para o desenvolvimento de sistemas automatizados e integrados de manufatura. Produção, v. 18, n. 1, p. 008-025, Jan./Abr. 2008.

PRUDENTE, Francesco. Automação industrial. PLC: programação e instalação. Rio de Janeiro: LTC, 2011.

SAY, M. G. Eletricidade geral: dispositivos e aplicações. 13 ed. Curitiba: Hemus, 2004.

SENAI. Eletrônica geral. Disponível em: http://www.poli.br/~marcilio/Eletronica%201/SENAI%20-%20Eletronica%20Geral.PDF




61

SENAI/CST. Instrumentação: eletrônica geral. Programa de certificação de pessoal de manutenção. Vitória (ES): SENAI, 2000.

TOKHEIM, Roger. Fundamentos de eletrônica digital: sistemas combinacionais. Volume 1. 7 ed. Porto Alegre: McGraw Hill, 2013.

TOKHEIM, Roger. Fundamentos de eletrônica digital: sistemas sequenciais. Volume 2. Porto Alegre: McGraw Hill, 2013.

UNICAMP. Eletrônica de potência. Módulo 2. Tiristores e retificadores controlados. (2010). Campinas: UNICAMP, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação. Disponível em: http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/pdffiles/ee833/Modulo2.pdf

WENDLING, Marcelo. Transistores digitais II. (2009). Disponível em: http://www2.feg.unesp.br/Home/PaginasPessoais/ProfMarceloWendling/1---transistores-ii---v1.0.pdf

http://www2.feg.unesp.br/Home/PaginasPessoais/ProfMarceloWendling/1---transistores-ii---v1.0.pdf

http://www2.feg.unesp.br/Home/PaginasPessoais/ProfMarceloWendling/1---transistores-ii---v1.0.pdf




62

ANEXOS

A terminologia apresentada abaixo é normalmente utilizada com

Controladores Programáveis.

ACOPLADOR ÓPTICO – dispositivo que acopla os sinais de um circuito

eletrônico a um outro através de radiação eletromagnética (luz).

ALFANUMÉRICO – informações que consiste em caracteres alfabéticos,

numéricos ou especiais.

ALGORITMO – um procedimento passo a passo para resolver um problema,

às vezes usado com relação a um programa de software.

AND ou E – operação que gera um “1” lógico se e somente se todas as

entradas forem “1”. Na programação em diagramas de contatos, representa-se a

operação E como um circuito em série.

ASSÍNCRONO – não ligado a um clock (funciona fora das restrições do

clock da CPU).

AUTODIAGNÓSTICO – o hardware e firmware dentro de um controlador,

permitem que ele monitore seu próprio estado e indique qualquer falha que possa

ocorrer dentro dele.

BAUD RATE – uma medida de comunicação de transmissão serial de

dados. É o número de bits transmitidos por segundo, incluindo bits de “partida” e

“parada”.

BACKUP – fonte de energia adicional cuja finalidade é reter as informações

contidas em memórias voláteis (RAM), em caso de falha na alimentação do CP.

BCD – valor decimal codificado em binário. Um sistema de codificação em

que cada dígito decimal de 0 a 9 é representado por quatro dígitos binários (bits).

BINÁRIO – um sistema de numeração que usa somente os algarismos “0” e

“1”. Também chamado base “2”.




63

BIT – um dígito binário; o menor elemento de dados digitais que pode ter o

valor “0”ou “1”.

BIT DE PARIDADE – um bit adicional acrescentado a uma palavra de

memória para tornar a soma do número de “1” em palavra de paridade par ou ímpar.

BUFFER – registro para armazenamento temporário de dados que pode

permitir que os dados saiam em tempos ou taxas diferentes dos dados de entrada.

BURN – operar um dispositivo a uma temperatura elevada para aumentar a

probabilidade de que qualquer defeito do dispositivo cause uma falha. Utiliza-se no

controle de qualidade de equipamentos eletrônicos.

BUS – grupo de linhas para transmissão ou recepção de um grupo de bits

associados para transferência ou controle de dados.

BYTE – um grupo de 8 dígitos binários (bits) operados como uma unidade.

CANAL DE E/S – é um único circuito de entrada ou saída de uma unidade

de E/S. Cada dispositivo de entrada ou saída do usuário é conectado a um canal de

E/S.

CAPACIDADE ARITMÉTICA – a capacidade de executar operações

aritméticas com o processador.

CARACTERE – um símbolo de um conjunto de símbolos elementares, tais

como uma letra do alfabeto ou um número decimal. Os caracteres podem ser

expressos em muitos códigos binários.

CHAVE THUMBWHEEL – uma chave numérica rotativa, usada para

introduzir informações numéricas em um controlador.

CHECKSUM (verificação de soma) – faz a autodiagnose de toda memória

do sistema.

CLOCK – sinal básico para marcar o tempo. Os pulsos de clock são gerados

periodicamente através do sistema e são usados para sincronizar a operação do

equipamento.

CÓDIGO ASCII (Código Padrão de Intercâmbio de Informações) – código

Padrão usado em transmissão de dados, em que cada um dos 128 números, letras,




64

símbolos e códigos de controle especiais, representado por um número binário de 7

bits.

CÓDIGOS MNEMÓNICOS – nomes simbólicos para instruções, registros,

endereços, etc.

COMPLEMENTO – mudança de “1” para “0” e “0” para “1”.

CONTATO – uma das partes que transmitem corrente de um relê chave ou

um conector que são acoplados ou deslocados para abrir ou fechar circuitos

elétricos.

CONTATO NORMALMENTE ABERTO – um par de contatos que fica aberto

quando a bobina de um relê não estiver energizada.

CONTROLE DISTRIBUÍDO – um sistema de divisão de controle do processo

ou da fábrica em diversas áreas de responsabilidade, cada uma administrada pelo

seu próprio Controlador Programável, estando o conjunto todo interconectado

através de bus de comunicação.

CONVERSOR DIGITAL/ANALÓGICO (D/A) – dispositivo para converter uma

palavra digital em sinal de tensão ou corrente analógica equivalente.

CP – abreviação de Controlador Programável.

CPU (Unidade Central de Processamento) – a parte de um Controlador

programável que controla a interpretação e execução de instruções.

DIAGRAMA DE CONTATOS – um diagrama que mostra os símbolos dos

componentes reais e a configuração básica de fiação de um circuito lógico a relê.

DIAGRAMA LÓGICO – um desenho que representa graficamente as

funções lógicas E, OU, NÃO, etc.

DIGITAL – uma referência para representação de dados por sinais discretos,

como a presença ou ausência de um nível de sinal para indicar “1” ou “0” (dados

binários). É também um tipo de alfanuméricos discretos e de forma completa.

DIGITO SIGNIFICATIVO – um dígito que contribui para a precisão de um

número.




65

DISQUETE – placa circular fina e flexível de Mylar com uma superfície de

óxido magnético na qual os dados são gravados em trilhas e da qual se pode ler os

dados.

DISPLAY DE SETE SEGMENTOS - um formato de display que consiste em

sete barras dispostas de forma tal que cada dígito de 0 a 9 pode ser mostrado

energizando-se duas ou mais barras.

DISPOSITIVO DIGITAL – um dispositivo eletrônico que processa os sinais

elétricos que tem apenas dois estados, como ligado ou desligado, tensões alta ou

baixa.

DISPOSITIVO DE SAÍDA – dispositivos como solenóides, partidas elétricas,

lâmpada, etc., que recebem dados do Controlador Programável.

DOCUMENTAÇÃO – uma coleção ordenada de dados gravados sobre

hardware e software, tais como: esquemas, listagens, diagramas, etc., para oferecer

informações de referência para aplicação, operação e manutenção do CP.

E/S (“1/0”) – abreviação de entrada/saída (input/output).

EDITAR – modificar deliberadamente o programa armazenado do usuário.

EEPROM ou E2PROM – memória apenas de leitura, programável, não

volátil, que pode ser apagada eletricamente e reprogramada.

EPROM – memória apenas de leitura, programável, não volátil, que pode ser

apagada através de exposição da memória a uma fonte de luz ultravioleta e

reprogramada.

EQUIPAMENTO PERIFÉRICO – equipamentos que podem se comunicar

com o CP. Exemplo: Terminal de vídeo, microcomputador, impressora, gravador k-7,

unidade de programação, etc.

EXECUÇÃO – a realização de uma operação específica, tal como sena

realizada através do processamento de uma instrução, de uma série de instruções

ou de um programa completo.




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EXCLUSIVE OR ou “OU EXCLUSIVO” (XOR) – operação lógica entre dois

dígitos binários que gera um resultado “1” se é somente se um dos dois dígitos tiver

o valor “1” e, caso contrário, gera um resultado “O”.

FIRMWARE – software que foi tomado parte do hardware e transparente

para o usuário. Ex.: colocando-se o mesmo na ROM.

FORÇAMENTO DE E/S – o processo de ultrapassar o estado verdadeiro de

uma entrada ou saída. Essas funções normalmente é usada como uma ferramenta

na depuração durante a partida (startup) do CP.

HAND SHAKING – comunicação nos dois sentidos entre dois dispositivos

para efetuar uma transparência de dados (isto é entre dois CP's).

HARDWARE – os dispositivos mecânicos, elétricos e eletrônicos que

compõem um CP e os componentes aplicativos.

INSTRUÇÃO – um comando que fará um CP executar uma certa operação

prescrita.

INTERFACE – unidade para conectar um CP aos dispositivos de aplicação

do usuário.

ISOLAMENTO ELÉTRICO DE E/S – separação dos circuitos de campo dos

circuitos de nível lógico do CP, normalmente feito com isolamento óptico.

JUMP – mudança na sequência da execução das instruções do programa,

alterando o contador do programa.

LCD (Display de cristal líquido) – um display que consiste basicamente de

um cristal líquido hermeticamente vedado entre duas placas de vidro.

LINGUAGEM DE ALTO NÍVEL – linguagem poderosa orientada para o

usuário, tal como uma linguagem compiladora ou interpretador altamente capaz. Ex.:

Fortran, BASIC, C, Pascal, etc. LINGUAGEM – um conjunto de símbolos e regras

para representar e comunicar Informações (dados) entre as pessoas, ou entre

pessoas e máquinas.

LINGUAGEM – uma documentação impressa, tal como uma linguagem de

contatos, lista de instrução, ou outro tipo de material impresso pelo programa.




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LOCALIZAÇÃO (ÁREA) – em relação a memória, em uma posição de

armazenamento ou registro especificado por um endereço.

LÓGICA – um processo de resolver problemas complicados através do uso

repetido de funções simples que definem conceitos básicos. Três funções lógicas

básicas são: E, OU e NÃO.

LÓGICA COMBINACIONAL – circuito em que as saídas digitais dependem

da combinação das entradas.

LOOP DE CORRENTE OU ELO DE CORRENTE – uma interface de

transmissão/recepção a dois fios na qual a presença de um nível de corrente de 20

mA indica dados (“1”) e sua ausência indica nenhum dado (“0”).

MARCADOR – saída interna do CP que não é usada para acionar

diretamente um dispositivo externo. Cada marcador é identificado por um único

endereço atribuído pelo usuário. Também conhecido como bobina interna ou fiag.

MEMÓRIA – memória é um agrupamento de elementos de circuito que tem

capacidade de armazenamento e recuperação. Ela fornece localizações para

armazenamento temporário ou permanente de dados digitais.

MEMÓRIA DE DADOS ou MEMÓRIA DE RASCUNHO – uma memória de

alta velocidade usada pela CPU para armazenar temporariamente uma pequena

quantidade de dados de forma que os dados possam ser recuperados rapidamente

quando necessário.

MEMÓRIA NÃO VOLÁTIL – uma memória cujos dados armazenados não se

apagam pela interrupção de energia durante a operação.

MEMÓRIA VOLÁTIL – uma memória cujo conteúdo se perde

irrecuperavelmente quando acaba a energia de operação.

MICROCONTROLADORES – um pacote de lógica eletrônica digital, em

geral em uma única pastilha (chip), capaz de efetuar a execução da instrução,

controle e processamento de dados associados com a CPU do CP.

NIBBLE - Grupo de 4 dígitos binários (bits).




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NÍVEL LÓGICO – a grandeza de tensão associada com pulsos de sinal que

representam os uns ou zeros (“1” e “0”).

NOR ou “NÃO OU” – operação lógica que gera “1” se e somente se todas as

entradas forem “0” (falsas). Uma operação OU negada.

NOT OU “NÃO” – operação lógica que gera “1” se e somente se a entrada

for “0” e gera “0” se a entrada for “1”.

NVRAM (Memória de Acesso Aleatório Não Volátil) – um tipo especial de

memória RAM que não perde seu conteúdo devido a perda de alimentação. Não é

preciso bateria com esse tipo de memória.

OPERAÇÃO SERIAL – tipo de transferência de informação pelo qual os bits

são manipulados sequencialmente e não simultaneamente como ocorre em uma

operação paralela.

OPERAÇÃO ON-LINE – operação em que o CP está controlando

diretamente a máquina ou processo na fase de edição e depuração do programa.

OPERAÇÃO PARALELA – tipo de transferência de informações em que

todos os dígitos de uma palavra são manipulados simultaneamente.

OPERAÇÕES BOOLEANAS – operações lógicas tais como E, OU. NÃO, ou

EXCLUSIVO (baseado em lógica de dois estados, “1” ou “0”).

OR ou “OU” – operação lógica que gera “1” se qualquer uma das entradas

for “1” (verdadeira).

PALAVRA BINÁRIA – um agrupamento de uns e zeros que tem significado

por posição, ou valor numérico no sistema binário de números. Ex.: 10010011 é uma

palavra binária de oito bits.

PALAVRA – o número de bits necessários para representar uma instrução

do CP, ou o número de bits necessários para representar o maior elemento de

dados processados pelo CP.

PROCESSAMENTO DISTRIBUÍDO – o fornecimento de responsabilidades a

diversos processadores que trabalham dentro de um mesmo sistema, e que operam




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ou mesmo nível de responsabilidade de controle ou como parte de um esquema

hierárquico de controle.

PROGRAMA – uma sequência de instruções a serem executadas pelo

processador para controlar uma máquina ou processo.

PROGRAMA DE DIAGNÓSTICO – programa especial para verificar a

operação adequada do CP.

PROGRAMADOR – um dispositivo para inserir, monitorar, editar um

programa ou parametrizar dados em um CP.

RAM (Memória de Acesso Randômico) – memória de leitura/escrita.

RECONHECIMENTO (ACKNOWLEDGE) – sinal de controle para indicar a

aceitação de dados de um processo de E/S. Este sinal pode ser feito via Software ou

Hardware.

REGISTRADOR DE DESLOCAMENTO – memória de armazenamento

temporário na qual os dados de informação são deslocados uma ou mais posições

de maneira contínua.

REGISTRADOR DE DESLOCAMENTO ASSÍNCRONO – um registrador de

deslocamento que não exige clock. Os segmentos de registrador são carregados e

deslocados somente na entrada de dados.

REGISTRO – um dispositivo de armazenamento para armazenar

temporariamente um grupo de bits.

RELÊ – um dispositivo operado eletricamente que comuta mecanicamente

circuitos elétricos.

ROM – memória apenas de leitura. Uma memória em que a informação é

armazenada permanentemente durante sua fabricação.

RS-232C – uma norma para a transmissão de dados através de um par de

fios trançados; ela define atribuições de pinos, níveis de sinal, etc.

SAÍDA – informação transferida do CP através dos módulos de saída para

controlar dispositivos de saída.




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SIMBOLOGIA DE CONTATO – também conhecida como de escada, ela

expressa a lógica do controlador, programada pelo usuário.

SOFTWARE – programas de instruções, incluindo os programas

operacionais do sistema (executivos) e programas introduzidos na memória pelo

usuário (aplicativos).

SOFTWARE APLICATIVO – programa desenvolvido pelo usuário o qual é

responsável pelas operações e controle da máquina e/ou processo. Este programa

normalmente é armazenado em memória não volátil e está disponível ao usuário

para modificações.

SOFTWARE OPERACIONAL ou SISTEMA OPERACIONAL – programa

responsável pelo gerenciamento das funções internas de controle de um CP. Este

programa é armazenado em memória não volátil e não está disponível ao usuário.

TEMPO DE EXECUÇÃO – o tempo total exigido para a execução de uma

operação específica.

TEMPO DE VARREDURA – o tempo necessário para executar

completamente o programa do CP uma vez, incluindo atualização de E/S.

UNIDADES DE ENTRADA/SAÍDA – interface entre o processador do CP e

os dispositivos externos conectados pelo usuário para comunicação de dados de

entrada e saída do processador.

UNIDADE LÓGICA ARITMÉTICA – circuito para combinar operados e

operadores a fim de executar, por exemplo: adição, subtração, divisão,

multiplicação, operações lógicas, deslocamento e complementação.

VARREDURA DE E/S – o tempo necessário para que o processador do CP

monitore todas as entradas e controle todas as saídas.

VARREDURA DE PROGRAMA – o tempo necessário para que o

processador execute uma vez todas as instruções no programa.

WATCHDOG – uma combinação de Hardware e Software que age como um

esquema de intertravamento, desligando as saídas do CP do processo, na hipótese

de um mal funcionamento do sistema.

credenciada junto ao mec pela portaria nº 1.282...

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