eletrnica bsica

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ELETRÔNICA BÁSICA

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  • ELETRNICA BSICA

    Elaborado por Fernando Zemetek - Eng Eletrnico

  • ESSE CURSO TM POR OBJETIVO TRANSMITIR AOS PROFISSIONAIS DA REA DE ELTRICA NOES BSICAS DE CIRCUITOS DIGITAIS LARGAMENTE UTILIZADAS NA AUTOMAO DE SISTEMAS DE CONTROLE EM QUE SEJAM UTILIZADOS PLCs, INVERSORES DE FREQUNCIA E EQUIPAMENTOS AFINS.PORTANTO, AO FINAL DO CURSO, O(S) ALUNO(S) TER O ENTENDIMENTO COMPLETO DO FUNCIONAMENTO DOS CIRCUITOS E SISTEMAS LGICOS UTILIZADOS NA AUTOMAO DOS MAIS DIVERSOS PROCESSOS INDUSTRIAIS DE CONTROLE.TODO O CONTEDO TRANSMITIDO AO LONGO DO CURSO BUSCA UMA ABORDAGEM SIMPLES E DIRETA DE SISTEMAS E EQUIPAMENTOS INSTALADOS NA DIGUINHO.O CURSO FOCADO EM CONCEITOS E RECURSOS OFERECIDOS PELAS FERRAMENTAS E SISTEMAS ABORDADOS; PORTANTO NO SER VISADO O ASPECTO DE PROGRAMAO DO MATERIAL EM ESTUDO.

    ELETRNICA BSICA

    Elaborado por Fernando Zemetek - Eng Eletrnico

  • INTRODUO

    A Eletrnica um ramo da Fsica onde se estudam os fenmenos das cargas eltricas elementares ( eltrons, ftons, ondas eletromagnticas, etc ) atravs da abordagem de seu comportamento e propriedades.Seu objetivo traduzir para as leis fsicas e matemticas tudo aquilo que acontece no universo dos tomos e molculas, quando esses so submetidos a quaisquer fontes externas de energia.ELETRNICA BSICACONCEITOS BSICOSRESISTNCIA ELTRICARESISTORLEI DE OHMPOTNCIA ELTRICAEFEITO JOULE

    Elaborado por Fernando Zemetek - Eng Eletrnico

  • RESISTNCIA ELTRICAResistncia eltrica a capacidade de um corpo qualquer se opor passagem de corrente eltrica pelo mesmo, quando existe uma ddp ( diferena de potencial ou tenso ) aplicada.Quando uma corrente eltrica estabelecida em um condutor metlico, ocorre o deslocamento de um nmero elevado de eltrons livres. Nesse movimento, os eltrons colidem entre si e tambm contra os tomos que constituem o metal; encontrando uma certa dificuldade para se deslocar, isto , existe uma resistncia passagem da corrente no condutor. Para medir essa resistncia, os cientistas definiram uma grandeza que denominaram resistncia eltrica. Fatores que influenciam no valor da resistncia:A resistncia de um condutor tanto maior quanto maior for seu comprimento. A resistncia de um condutor tanto maior quanto menor for a rea de sua seo reta, isto , quanto mais fino for o condutor. A resistncia de um condutor depende do material de que ele feito.

    A 2 Lei de OHM comprova as informaes supracitadas.( R=r*L/A )Quando a corrente eltrica flui em um condutor, parte da energia potencial eltrica convertida em energia trmica; assim, sua resistncia est associada tambm ao desenvolvimento da energia trmica no condutor.

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  • RESISTORUm componente especificamente projetado para possuir resistncia chamado resistor. Dependendo do material utilizado, e de suas caractersticas fsicas e construtivas, os resistores podem ser de carbono, de fio, de filme,etc.A maioria dos materiais apresenta um aumento da resistncia com o aumento da temperatura e so ditos que possuem um coeficiente positivo de temperatura. Os tipos mais comuns so fio, para altas potncias, e carbono ou filme, para baixas potncias.Os resistores de fio so feitos normalmente de nquel-cromo ou nquel-cobre enrolados em tubo de cermica e protegidos contra choques mecnicos com uma capa de silicone ou esmalte. Os resistores de carbono so mistura de carbono e ligas aplicada como uma capa em um tubo de vidro ou moldada em uma estrutura densa. O valor de resistncia dos resistores de carbono especificado por um conjunto de cdigo de cores que aparecem impressos em seu corpo. Cada cor representa um dgito de acordo com a Tabela ao lado.

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  • LEI DE OHMNos materiais condutores a relao entre a tenso aplicada e a corrente que flui por ele, a uma dada temperatura, constante. Neste caso dizemos que o condutor obedece a lei de Ohm, que pode ser formalizada pela equao que se segue: R = V/I; onde:R a resistncia eltrica do condutor, V a ddp aplicada e I a corrente eltrica (intensidade) drenada pelo condutor.Trata se de uma relao linear entre a tenso e a corrente. Entretanto, uma resistncia cujo valor no permanece constante definida como uma resistncia no-linear (filamento da lmpada incandescente, por exemplo).

    Ento, a LEI de OHM pode ser expressa graficamente pela equao de uma reta, conforme ilustrado ao lado:

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  • POTNCIA ELTRICAEm geral, todo equipamento eltrico transforma energia eltrica em outras formas de energia. Por exemplo: em um motor eltrico, a energia transformada em energia mecnica de rotao do motor; em um aquecedor, a energia eltrica transformada em calor; em uma lmpada incandescente, a energia eltrica transformada em energia luminosa, etc.Uma corrente eltrica realiza trabalho fazendo funcionar um motor, aquecendo um fio e de outras maneiras. A potncia de uma corrente, ou o trabalho que ela realiza por segundo, depende de sua intensidade e da tenso. Um watt a potncia de uma corrente de 1 ampre, quando a diferena de potencial 1 volt. Para calcular a potncia eltrica podemos usar a equao P = V*I .Conhecendo a diferena de potencial V e a corrente I que passa pela resistncia, determina se a potncia dissipada nessa resistncia (P = V*I).Outras formas da Potncia Eltrica (vide LEI de OHM):P = V2/ReP = R*I2.

    EFEITO JOULEUm condutor metlico, ao ser percorrido por uma corrente eltrica, se aquece. O calor produzido pela corrente que atravessa um fio metlico. Esse fenmeno, chamado efeito Joule, deve-se aos choques dos eltrons contra os tomos do condutor. Em decorrncia desses choques dos eltrons contra os tomos do retculo cristalino, a energia cintica mdia de oscilao de todos os tomos aumenta. Isso se manifesta como um aumento da temperatura do condutor.

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  • ESTRUTURA ATMICA DA MATRIAToda a matria ( madeira, plstico, vidro, metais, etc ) constituda de molculas, s quais so formadas por tomos de diferentes elementos qumicos ( Oxignio, Hidrognio, Fsforo, Ferro, Ouro, Carbono, Cobre, etc ).Os tomos so a parte elementar da matria e sua estrutura se assemelha de um planeta com seu(s) satlite(s) natural(is) movimentando se em rbita ao seu redor ( p. ex: Terra Lua ).O ncleo do tomo, a parte onde se concentra sua massa, constitui se, basicamente, de prtons ( partculas com carga eltrica positiva ) e nutrons ( partculas desprovidas de carga eltrica ).O papel de satlite(s) natural(is) exercido pelos eltrons ( partculas com carga eltrica negativa ) que movimentam se ao redor do ncleo.Todo tomo possui o mesmo n de prtons e eltrons; ou seja: possui carga neutra em seu estado natural.As cargas eltricas das partculas elementares valem:Prtons: qp = +1,6*10-19 Coulombs, Nutrons: qn = 0 CoulombsEltrons: qe = - 1,6*10-19 Coulombs. taxa de deslocamento temporal de cargas eltricas d se o nome de corrente eltrica; ou seja: I = dq / dt. Note que so os eltrons que se deslocam.

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  • ESTRUTURA ATMICA DA MATRIAOs eltrons se encontram em nveis de energia ( camadas ), conforme o modelo de Bohr, mostrado abaixo.Cada camada pode ter um nmero mximo de eltrons. Os eltrons da ltima camada (camada de valncia) tomam parte nas reaes qumicas e tambm na transmisso de energia.A estrutura estvel quando o tomo apresenta 8 eltrons na camada de valncia.Para obter este nmero de eltrons, pode ocorrer uma eletrovalncia (doao) ou uma covalncia (compartilhamento de seus eltrons de valncia).

    Simplificao da estrutura atmica da matria

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  • ESTRUTURA ATMICA DA MATRIAOs materiais podem ser classificados como: condutores, isolantes e semicondutores.CONDUTORES: Os eltrons de valncia esto fracamente ligados ao ncleo. Os eltrons de valncia ao serem submetidos a uma fonte de energia externa migram facilmente para a banda de conduo. Ex: cobre (K=2, L=8, M=18, N=1) .ISOLANTES: Os eltrons de valncia se encontram fortemente ligados ao ncleo e mesmo com um potencial elevado, liberam poucos eltrons. Ex: borracha, mica, teflon. SEMICONDUTORES: Possuem caractersticas intermedirias entre os condutores e os isolantes; Principais representantes deste grupo so o Germnio (Ge) e o Silcio (Si). Ge - (K=2, L=8, M=8, N=4) Si - (K=2, L=8, M=4) So tomos tetravalentes ( 4 eltrons na ltima camada ); OBS. Para adquirirem mais estabilidade, participam de ligaes covalentes entre si. Esta estrutura chamada de intrnseca ou pura.

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  • ESTRUTURA ATMICA DA MATRIAtomo de CobreCristal de Silciotomo de Silcio

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  • SEMICONDUTORES TIPO P e TIPO NSemicondutor tipo P:Adiciona-se um elemento de impureza que tenha trs eltrons de valncia (elemento trivalente), como o boro, glio ou o ndio. Observa-se que existe um nmero insuficiente de eltrons para completar as ligaes covalentes da estrutura atmica e, portanto tem-se ligaes covalentes incompletas chamada de lacunas. Esta nova estrutura resultante eletricamente neutra e forma um material semicondutor do tipo P.Semicondutor tipo N:Adiciona-se, a uma base de germnio ou silcio um elemento que tenha cinco eltrons de valncia (pentavalente) como o fsforo, arsnio ou antimnio. Quatro eltrons do fsforo formaro uma ligao covalente e o quinto ficar fracamente ligado ao ncleo. A estrutura como um todo continua eletricamente neutra. Com a dopagem necessrio menos energia externa para desencadear um fluxo de eltrons livres. Tem-se desta forma um material semicondutor tipo N

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  • DIODO POLARIZAO e CIRCUITOSUnindo um material tipo P a um material tipo N, de maneira a constituir um nico cristal, esta juno denominada de juno P-N ou diodo semicondutor de juno. Num estgio seguinte a juno, ocorre um processo de difuso de eltrons do lado N para o lado P .Nesse processo, os eltrons que esto mais prximos juno iro se combinar com as lacunas, formando novamente uma ligao completa ou mais estvel e por conseqncia deixaram prximas juno ons positivos e negativos.Estrutura bsica do diodo

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  • DIODO POLARIZAO e CIRCUITOSPOLARIZAO DIRETA:Nesse tipo de polarizao aplica se tenso positiva ao material tipo P do diodo ( anodo ), fazendo com que a barreira de potencial ( ou de depleo ) seja diminuda.Ento, os eltrons da fonte so injetados na regio N, fazendo com que os eltrons desta transpassam essa barreira para se recombinar com as lacunas da regio P.Aps a recombinao, estabelece se um fluxo constante de eltrons pelo diodo. ( Chave Fechada )

    SIMBOLOGIA do DIODO

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  • DIODO POLARIZAO e CIRCUITOSPOLARIZAO REVERSA:Nesse tipo de polarizao aplica se tenso positiva ao material tipo N do diodo ( catodo ), fazendo com que a barreira de potencial aumente.Ento, os eltrons dessa regio so atrados pelo polo positivo da fonte e parte dos eltrons se recombinam com a regio P do diodo.Com o aumento substancial da regio de depleo praticamente no h fluxo de eltrons atravs do diodo. ( Chave Aberta )

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  • DIODO POLARIZAO e CIRCUITOSRETIFICADOR DE MEIA ONDAVpico = Vef*2 // Vmed = Vpico/p

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  • DIODO POLARIZAO e CIRCUITOSRETIFICADOR ONDA COMPLETASINAL de SADA VOVpico = Vef*2//Vmed = 2*Vpico/p

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  • DIODO POLARIZAO e CIRCUITOSCIRCUITOS CEIFADORES

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  • DIODO POLARIZAO e CIRCUITOSCIRCUITOS LGICOS DIGITAIS

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  • TRANSISTOR BIPOLAR de JUNO ( BJT )O transistor bipolar um dispositivo semicondutor de 3 terminais, no qual uma pequena corrente em um terminal (BASE) pode controlar uma corrente muito maior que flui entre o segundo (COLETOR) e o terceiro terminal (EMISSOR). Isto significa que o transistor bipolar pode funcionar tanto como amplificador (de corrente) quanto como interruptor (chave).Os transistores bipolares podem ser classificados em NPN ou PNP, de acordo com a concentrao de impurezas (dopagem) contida nas suas trs regies. A dimenso do semicondutor na regio da Base muito menor do que a regio de semicondutor nas regies do Emissor e do Coletor.

    Transistor NPNTransistor PNP

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  • TRANSISTOR BIPOLAR de JUNO ( BJT )SIMBOLOGIAASPECTO FSICOC COLETOR: coleta cargas eltricas dopagem intermediria;E EMISSOR: emite cargas eltricas alto nvel de dopagem;B BASE: controla o fluxo de cargas baixo nvel de dopagem.Em eletrnica analgica o BJT comporta-se como uma fonte controlada ( amplificadores );Em eletrnica digital comporta-se como um interruptor controlado comutadores ON/OFF ( chaves ).

    ESTRUTURA INTERNA em CORTE

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  • TRANSISTOR BIPOLAR de JUNO ( BJT )Operao do transistor como chaveConsidere o circuito da figura. Uma tenso positiva, denominada Vcc, aplicada aos terminais do coletor e do emissor do transistor NPN atravs de um resistor R. O circuito recebe energia eltrica de uma fonte de alimentao que pode ser uma bateria.Ao se aplicar base do transistor um sinal pulsado (onda quadrada), o transistor ir operar como uma chave eletrnica.Quando a tenso aplicada na base do transistor for nvel baixo (zero volts) o transistor no conduzir corrente, no havendo, portanto corrente em R e a tenso de sada igual a tenso da bateria (Vcc) chave aberta (CORTE).Quando a tenso aplicada na base do transistor for nvel alto ( 12 volts, p.ex. ) o transistor conduz e a tenso de sada ser igual a tenso de referncia (terra), ou seja, 0 volts chave fechada (SATURAO).

    Transistor NPN como chave digital

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  • TRANSISTOR BIPOLAR de JUNO ( BJT )Polarizando se reversamente as junes base-coletor e base-emissor, o transistor entra em CORTE.Polarizando se diretamente as junes base-coletor e base-emissor, o transistor entra em SATURAO.

    Transistor em corteTransistor saturado

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  • TRANSISTOR BIPOLAR de JUNO ( BJT )Parmetros do Transistor ( BC548 NPN ):VBEsat = 0,7 (V)VCEsat = 0,3 (V) =IC/IB = 150 .. 900( sat = 20 )ICmax = 200 (mA)VCEmax = 80 (V)Parmetros do LED:VD = 1,5 (V) ID = 25 (mA)Simplificao do Circuito de Comutao Transistor NPN

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  • TRANSISTOR BIPOLAR de JUNO ( BJT )EXEMPLO1:CIRCUITO de COMUTAO ON / OFFDimensionamento de RB e RC, dados:

    Vcc = 12V // IC = 10mA // VBEsat = 0,7V // VCEsat = 0,2V // bsat = 20 // VDLED = 1,5VCalculando RC:VRC = VCC ( VD + VCEsat ) ; RC = VRC / ICLogo, RC = ( VCC VD - VCEsat ) / IC = ( 12,0 1,5 0,2 ) / 0,01 = 1030 ohmsPortanto, adota se RC = 1000 ohms ( 1kW ) valor comercial mais prximo.Calculando RB:VRB = VCC VBEsat ; RB = VRB / IBsat ; IBsat = IC / bsatLogo, RB = ( VCC VBEsat ) * bsat / IC = 12,0 0,7 ) * 20 / 0,01 = 22600 ohmsPortanto, adota se RB = 22000 ohms ( 22kW ) valor comercial mais prximo.TRANSISTOR em CORTE: IB=0TRANSISTOR SATURADO: IB=IBsat

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  • TRANSISTOR BIPOLAR de JUNO ( BJT )PORTA LGICA ANDTABELA VERDADE ANDPORTA LGICA ORTABELA VERDADE OR

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  • ELETRNICA DIGITALSISTEMAS de NUMERAOINTRODUO:Os computadores utilizam um sistema com dois algarismos 1 e 0 para representar os programas e dados. Esse sistema conhecido como Sistema Binrio, onde cada algarismo chamado de BIT, BInary Digit.Essa numerao usa a base dois (2) para representar qualquer nmero. Analogamente, utilizamos no nosso dia a dia a base dez (10), cujos smbolos ( ou algarismos representativos ) so: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.

    SISTEMA DECIMALIndependente do Sistema de Numerao adotado, os algarismos encontram se dispostos do Mais Significaticativo para o menos Significativo, sendo o seu valor representado pelos dgitos e sua posio. O sistema decimal um Sistemas Posicional composto de dez (10) dgitos, de 0 a 9, cuja base o n 10, utilizando um conjunto de smbolos cujo significado depende fundamentalmente da sua posio relativa ao smbolo vrgula.O teorema fundamental da numerao corresponde seguinte representao:Xn*10n + Xn-1*10(n-1)+Xn-2*10(n-2)+...+X2*102+X1*101+X0*100; onde Xn..X0 representam os diferentes dgitos atribudos ao n, sendo n o n de dgitos aplicados.Exemplo2: Sejam n=5 / X5=2 / X4=1 / X3=0 / X2=7 / X1=2 / X0=3.Ento: 2*105 + 1*104 + 0*103 + 7*102 + 2*101 + 3*100= 2*100000 + 1*10000 + 0*1000 + 7*100 + 2*10 + 3*1= 200000 + 10000 + 0 + 700 + 20 + 3 = 210723

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  • ELETRNICA DIGITALSISTEMAS BINRIOO sistema binrio um sistema de numerao formado por apenas dois algarismos: 0 (zero) e 1 (um). Ou seja, s admite duas possibilidades, sempre antagnicas, como: tudo / nada; ligado / desligado; presena / ausncia, direito / esquerdo, alto / baixo, verdadeiro / falso, aceso / apagado...Os microprocessadores percebem somente sinais eltricos, de corrente contnua, distinguindo-os em dois nveis de voltagem:- nvel alto (1), "high", H , correspondente a tenso eltrica alta, e- nvel baixo (0), "low", L, tenso eltrica baixa.No sistema binrio so utilizados os dgitos 1 (alta tenso) ou 0 (baixa tenso) para a representao de quantidades.O conjunto de de dgitos binrios so classificados da seguinte forma: Byte: 8 bits / Word: 16 bits Kilobyte: 1024 bytes = 210 bytes Megabyte: 1024 kilobytes = 210 * 210 bytes Gigabyte: 1024 megabytes= 210 * 210 * 210 bytes Terabyte: 1024 gigabytes = 210 * 210 * 210 * 210 bytesExemplo3: 8(10) = 1000(2) = 1*23 + 0*22 + 0*21 + 0*20.Representao por Byte: 8(10) = 00001000(2).Representao por Word: 8(10) = 0000000000001000(2).

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  • ELETRNICA DIGITALConverso de base decimal p/ sistema binrioDeve-se dividir o nmero, em decimal, sucessivamente pela base destino escolhida (2) at que no seja mais possvel realizar a diviso (o dividendo seja menor que o divisor resto menor que a base, 2 nesse caso).Ento se toma o ltimo quociente e todos os restos das divises anteriores, no sentido da direita para esquerda e compe-se o nmero na base destino.Exemplo4: 10(10) = X(2) = 1010(2) = 1010b. X(2) = 1*23 + 0*22 + 1*21 + 0*20.

    Converso de base decimal fracionrio p/ sistema binrioPara converter um numero fracionrio de base decimal para binrio, multiplica-se o numero fracionrio por 2. A parte inteira ser o primeiro digito do numero fracionrio. Repete-se o processo at que a parte fracionria do ultimo produto seja zero. Exemplo5: 0,1875(10) = 0,0011(2) = 0*20 + 0*2-1 + 0*2-2 + 1*2-3 + 1*2-4= 0 + 0 + 0 + 1/8 + 1/16 = 3/16 = 0,1875.

    Converso Decimal Inteiro p/ binrioConverso Decimal Fracionrio p/ binrio

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  • ELETRNICA DIGITALFUNES LGICAS BOOLEANAS

    Funo Identidade (Buffer): Y = f(A) Y = AFuno Negao (NOT): Y = f(A) Y = A ( ou Y = , onde l se A barrado )Funo Conjuno (AND ou E): Y = f(A,B) Y = A.BFuno Disjuno (OR ou OU): Y = f(A,) Y = A+BFuno Ou Exclusivo (XOR): Y = f(A,B) Funo Coincidncia (XNOR): Y = f(A) Funo Conjuno Negada (NAND): Y = f(A,B) Funo Disjuno Negada (NOR): Y = f(A,B) TABELA VERDADE

    Mtodo sistemtico para apresentar as possveis interpretaes (possibilidades ou combinaes) de uma frmula (Equao Booleana).A tabela-verdade ainda ter um nmero de linhas correspondente ao nmero de atribuies de valor-verdade para os smbolos proposicionais (entradas) distintos que aparecem na frmula.Para k smbolos proposicionais na frmula haver 2k possibilidades de valor-lgico para estes smbolos proposicionais. Se k=2 (2 entradas) 22=4 // Se k=3 (3 entradas) 23=8 possibilidades.

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  • ELETRNICA DIGITALExemplo6: Qual a tabela verdade das seguinte frmulas:

    a) C = A + B ( C = f(A,B); C = A OU B // C = A OR B );b) D = A . B ( D = f(A,B); D = A E B // D = A AND B );c) E = A . B + . C ( E=f(A,B,C; E = A E B OU E C // E = A AND B OR A BARRADO AND C ). a) Resoluo A OR B:b) Resoluo A AND B:c) Resoluo A AND B OR AND C:

    ABCA.B.CAB+C000000001011010000011011100000101000110101111101

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  • ELETRNICA DIGITALTEOREMAS de DE MORGAN:Uma funo combinacional ( ou Booleana ) pode ser escrita de vrias maneiras, sem ser alterada, fazendo-se uso dos Teoremas da lgebra de Boole. Por exemplo, (A . B)' = A' + B' ( A E B BARRADOS = A OU B )Os principais teoremas da lgebra Booleana so:

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  • ELETRNICA DIGITALPORTAS LGICAS:

    NOT a porta inversora. Seu smbolo e tabela-verdade so:AND A mais simples possui 2 entradas e 1 sada. OR A porta OR mais simples possui, tambm, 2 entradas e 1 sada.NAND equivalente 1 (uma) porta AND seguida de 1 (uma) porta NOT.

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  • ELETRNICA DIGITAL

    NOR equivalente 1 (uma) porta OR seguida de 1 (uma) porta NOT.XOR o OU exclusivo, onde o resultado verdadeiro quando apenas uma das entradas verdadeira. XNOR Equivalente porta XOR seguida da porta NOT.PORTAS LGICAS:

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  • ELETRNICA DIGITALMAPA de KARNAUGH:O Mapa de Karnaugh uma ferramenta de auxlio minimizao de funes booleanas. O prprio nome mapa vem do fato dele ser um mapeamento biunvoco a partir de uma tabela-verdade.

    Mapa p/ 2 variveisMapa p/ 4 variveisMapa p/ 3 variveis

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  • ELETRNICA DIGITAL7400 4 NAND 2 entradas7402 4 NOR 2 entradas7404 6 INVERSORAS7408 4 AND 2 entradas7432 4 OR 2 entradas

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  • ELETRNICA DIGITALPROJETOS de CIRCUITOS DIGITAIS:Exemplo7: Considere um Sistema de Controle de Nvel de um Reservatrio, constiudo dos seguintes componentes:S1 Sensor de Nvel Mnimo;S2 Sensor de Nvel Mximo;S3 Sensor de Transbordamento;Y1 Motor da Bomba dgua;Y2 Solenide da Vlvula de Purga (Ladro); eY3 Sinaleiro Defeito / Manuteno.Quando o Nvel dgua for mnimo, o Motor Y1 acionado p/ encher o Reservatrio. Quando o Nvel dgua for mximo, o Motor Y1 desligado. Caso haja Transbordamento do Reservatrio, deve se acionar a Solenide de Purga Y2 e o Sinaleiro de Defeito Y3. Caso haja 2 ou mais sensores acionados simultaneamente, o Sinaleiro de Defeito Y3 deve ser acionado.S3S2S1Y1Y2Y3Esquemtico do Sistema de Controle de Nvel do Reservatrio

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  • ELETRNICA DIGITALPROJETOS de CIRCUITOS DIGITAIS:Exemplo8: Considere um Sistema de Sincronizao do Farol de uma Avenida Principal P c/ o Farol de uma Rua Secundria R; sendo:

    P1 Farol Verde Avenida Principal;P2 Farol Amarelo Avenida Principal;P3 Farol Vermelho Avenida Principal;R1 Farol Verde Rua Secundria;R2 Farol Amarelo Rua Secundria;R3 Farol Vermelho Rua Secundria.P1 permanece aceso por 5 segundos. Aps P1 apagar, P2 acende por 2 segundos. Aps P2 apagar, P3 acende durante 5 segundos. Ento reinicia se o ciclo do Farol da Av. Principal.Quanto Rua Secundria, R1 acionado simultaneamente P3, permanecendo 3 segundos aceso. R2 acende aps R1 apagar, pemanecendo aceso por 2 segundos. J R3 acionado concomitantemente P1 e apaga se quando P2 apaga. Ento, reinicia se o ciclo.Como as Lmpadas de Farol Vemelho ( tanto da Av. Principal P quanto da Rua Secundria R ) permanecem acesos enquanto as Lmpadas Verde e Amarela do outro Farol estiverem acesas, sero consideradas quatro entradas e, obviamente, 6 sadas ( uma p/ cada Lmpada dos Faris ), sendo:S1 Sensor P1 aceso // S2 Sensor P2 aceso // S3 Sensor R1 aceso // S4 Sensor R2 aceso // Y1 Sada Lmpada P1 // Y2 Sada Lmpada P2 // Y3 Sada Lmpadas P3 // Y4 Sada Lmpada R1 // Y5 Sada Lmpada R2 // Y6 Sada Lmpada R3.

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  • ELETRNICA DIGITALResoluo Ex.7:

    1 PASSO: Montando a Tabela Verdade2 PASSO: Montando o Mapa de Karnaugh p/ Y13 PASSO: Escrevendo a Funo Booleana de Y1Y1 = S1.S2.S3 Logo, Y1 = S1 . ( S2 + S3 ) 4 PASSO: Montando o Circuito Lgico p/ Y1

    S1S2S3Y1Y2Y3000000001011010010011001100100101001110001111001

    S1S2S3/000111100000110000

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  • ELETRNICA DIGITAL

    5 PASSO: Montando o Mapa de Karnaugh p/ Y26 PASSO: Escrevendo a Funo Booleana de Y27 PASSO: Montando o Circuito Lgico p/ Y2Y2 = S1.S2.S3 + S1.S2.S3 Logo, Y2 = S1 . ( S2.S3 + S2.S3 ) 8 PASSO: Montando o Mapa de Karnaugh p/ Y39 PASSO: Escrevendo a Funo Booleana de Y310 PASSO: Montando o Circuito Lgico p/ Y2Y3 = S3 + S1.S2

    S1S2S3/000111100010011000

    S1S2S3/000111100001011111

    Elaborado por Fernando Zemetek - Eng Eletrnico

  • ELETRNICA DIGITALResoluo Ex.8:

    1 PASSO: Montando a Tabela Verdade2 PASSO: Montando o Mapa de Karnaugh p/ Y14 PASSO: Montando o Mapa de Karnaugh p/ Y23 PASSO: Montando a Equao Booleana de Y1:Y1 = S1.S2.S3.S45 PASSO: Montando a Eq. Booleana de Y2:Y2 = S1.S2.S3.S4

    S1S2S3S4Y1Y2Y3Y4Y5Y600000000000001001010001000110000110000000100010001010100000001100000000111000000

    10001000011001001010101000110010110000001100010001110100000011100000001111000000

    S3S4 S1S2/00011110000000010000110000101000

    S3S4 S1S2/00011110000000011000110000100000

    Elaborado por Fernando Zemetek - Eng Eletrnico

  • ELETRNICA DIGITAL

    6 PASSO: Montando o Mapa de Karnaugh p/ Y38 PASSO: Montando o Mapa de Karnaugh p/ Y47 PASSO: Montando a Equao Booleana de Y3:Y3 = S1.S2.S3.S4 + S1.S2.S3.S4Y3 = S1.S2.(S3.S4+S3.S4)9 PASSO: Montando a Eq. Booleana de Y4:Y4 = S1.S2.S3.S410 PASSO: Mapa de Karnaugh p/ Y512 PASSO: Montando o Mapa de Karnaugh p/ Y611 PASSO: Montando a Equao Booleana de Y5:Y5 = S1.S2.S3.S413 PASSO: Montando a Eq. Booleana de Y6:Y6 = S1.S2.S3.S4 + S1.S2.S3.S4Y6 = S3.S4.(S1.S2+S1.S2)

    S3S4 S1S2/00011110000101010000110000100000

    S3S4 S1S2/00011110000001010000110000100000

    S3S4 S1S2/00011110000100010000110000100000

    S3S4 S1S2/00011110000000011000110000101000

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  • ELETRNICA DIGITAL

    CIRCUITOS LGICOS SINCRONIZAO DE FARIS:Y1 = S1.S2.S3.S4Y2 = S1.S2.S3.S4Y3 = S1.S2.(S3.S4 + S3.S4)Y4 = S1.S2.S3.S4Y5 = S1.S2.S3.S4Y6 = S3.S4.(S1.S2 + S1.S2)

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  • CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL - CLPVisando a simplificao dos Sistemas de Controle Rel, surgiu o CLP, proporcionando um controle flexvel e interativo, aplicvel em, praticamente, todos os ramos da Indstria Moderna. Sua estrutura bsica permite Automatizar qualquer Sistema, vide Figura abaixo:

    Processo Sistema que se deseja controlar;Etapas do Processo no PLC:CPU Hardware onde so processadas todas as informaes necessrias execuo do Software;Medio Executada por Sensores e Dispositivos diversos acoplados s Entradas do PLC;Atuadores Dispositivos, acoplados s Sadas do PLC, responsveis pelas intervenes automticas requeridas pelo Processo.

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  • CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL - CLPFunes Bsicas da CPU:Coletar os dados dos cartes de entrada do CLP, efetuar o processamento conforme o programa armazenado na memria, e enviar aos cartes de sada como resposta ao processamento.Armazenar Parmetros das Entradas e Programas em Memria Voltil ;Permitir ao Usurio Monitorar o Processo, Modificar e Descarregar o Programa, via Porta Serial, ao PC e vice-versa.

    Caractersticas Bsicas do CLP:Alta tenso e alta corrente presente nos sinais de entrada e sada (I/O);Deve ser robusto para manuseio em Ambiente Industrial e flexvel, permitindo expanso de suas I/Os;Deve possuir Hardware de Controle, de tamanho reduzido e baixo consumo de energia, simples para (Re)Programao do Software com mnima Interrupo da Produo;Compatibilidade com Diversos Tipos de Sinais de Entrada;Custo Competitivo em Relao aos Sistemas de Controle Convencionais.

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  • CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL - CLPLGICA de PROGRAMAOUma linha vertical esquerda representa um barramento energizado. Uma outra linha paralela direita representa uma barra de terra. Os elementos constitudos por contatos N.A., N.F., Bobinas de rels, etc, so dispostos na horizontal formando as malhas dos circuitos lgicos.A corrente eltrica (ou de potncia) sempre flui da esquerda para a direita. O diagrama final se parece com uma escada em que as laterais so as linhas de alimentao e os degraus representam a lgica. Essa lgica denominada LADDER (escada) e as linhas horizontais (ou degraus) so as RUNGs. A Lgica Ladder comumente conhecida como Lgica de Contatos.

    Circuito de Comando em Lgica Ladder

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  • CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL - CLPCada contato est associado ao estado de uma varivel lgica;P. ex., se a varivel associada a um contato normalmente aberto (NA) est em TRUE ento o contato estar ativo e se fechar deixando fluir a energia. Se a varivel associada a um contato normalmente aberto (NA) est em FALSE, ento o contato estar aberto e o circuito ser interrompido;Quando todos os contatos de uma linha horizontal esto fechados, ento a corrente fluir at a bobina que o ltimo elemento da linha ou degrau. A bobina ser energizada e os contatos a ela associados, passaro para os seus estados ativos, aberto ou fechado dependendo de sua natureza (NF ou NA);Este diagrama equivalente ao seguinte trecho de programa em Texto estruturado: BombaDesligada := (DrenoFechado AND PortaFechada) OR Manual;Cada lgica associada a uma bobina denominada ladder rung ou degrau.

    Chaves acionadasBobina Energizada

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  • CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL - CLPREPRESENTAO dos ELEMENTOS em LADDER:CONTATOSBOBINAS

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  • CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL - CLPCLP OMRON (CJ1M) MQ4 CPU & Mdulos de I/OsCPU CLP MQ4 Aspecto Fsico

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  • CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL - CLPMdulo de Entrada Digital CLP OMRON CJ1MMdulo de Sada Digital CLP OMRON CJ1M

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  • CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL - CLPENDEREAMENTO dos MDULOS de I/OsPara ilustrao supe se estejam instaladas uma ID212 ( Input Digital 24Vcc sada a transistor ) no 1 RACK ( ou SLOT ) e uma OD212 ( Output Digital 24Vcc sada a transistor ) no 2 RACK.Ento, as Entradas Digitais correspondem WORD 1 e as Sadas Digitais correspondem WORD 2.Portanto, as 10 chaves de entrada seriam assim endereadas:

    1.00 Chave ligada Entrada 0 (Borne 0) do 1 RACK;1.01 Chave ligada Entrada 1 (Borne 1) do 1 RACK; e, sucessivamente ...1.09 Chave ligada Entrada 9 (Borne 9) do 1 RACK.Analogamente, os displays seriam assim endereados:

    2.00 Bit D0 do 1 Display Sada 0 (Borne 0) do 2 RACK;2.01 Bit D1 do 1 Display Sada 1 (Borne 1) do 2 RACK; e, sucessivamente ...2.07 Bit D3 do 2 Display Sada 7 (Borne 7) do 2 RACK. importante observar que o comum das Chaves de Entrada positivo e que, portanto, ao acion las, a entrada Digital correspondente recebe um sinal de 24Vcc!

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  • CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL - CLPExemplo9 Projeto de Furadeira Automtica, em PLC, que executada um rasgo descentralizado de 45 em peas de ferro, conforme condies e diagrama abaixo:S1 Sensor de Presena da pea na Mesa Giratria 45;S2 Limitador de Curso Recuo Furadeira (Subida);S3 Limitador de Curso Avano Furadeira ( Descida);B0 Boto START (N.A.) Inicia o Ciclo Automtico;B1 Boto STOP/RESET (N.F.) Pra o Sistema e retorna todos os Dispositivos ao Estado de Repouso;M1 Motor de Giro da Furadeira (Broca);M2 Motor Sobe/Desce Furadeira;Y1 Solenide de Giro Mesa Giratria 45.

    Sistema Furadeira Automtica Pea pronta c/ Rasgo 45Vista Superior Pea pronta

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  • CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL - CLPFuncionamento do Sistema:O Sistema iniciado ao pressionar se o boto B0 (START). Inicialmente, coloca se o Eixo Vertical da Furadeira (M2) em Repouso ( Eixo Recuado ). O Motor do Eixo Vertical desligado ao ser atingida a Posio Inicial do mesmo (S2). Deve se ento posicionar corretamente a Pea (S1) a ser trabalhada na Mesa Giratria 45. Em seguida acionado o Motor da Broca (M1) e aps 2 segundos, o Eixo Vertical (M2) extendido ( Avano do Eixo ) p/ iniciar a furao da pea. Chegando o Eixo Vertical no Limitador de Avano (S3) desliga se o Avano do Eixo Vertical para que seja feito o rasgo na Pea. Para tal, a Mesa Giratria (Y1) inicia seu movimento, permanecendo acionada durante 5 segundos. Ao trmino desse tempo, a Mesa retorna automaticamente Posio Inicial (Retorno por Mola) e inicia se o Retorno do Eixo Vertical ( Recuo do Eixo ) para que se encerre o ciclo.Para a repetio do Ciclo Automtico do Sistema deve se retirar a Pea Acabada e Inserir na Mesa Giratria uma nova Pea. Para interromper o Funcionamento do Sistema deve se acionar B1, sendo que todos os Dispositivos so levados ao Estado de Repouso.Consideraes:Entradas: B0 Boto Start (1.00) (N.A.) // B1 Boto Stop/Reset (1.01) (N.F.) // S1 Presena Pea Mesa giratria (1.02) // S2 Limitador Recuo Eixo Vert. (1.03) // S3 Limitador Avano Eixo Vert. (1.04).Sadas: M1 Broca Furadeira (2.00) // M2 Avano Avano Eixo Vert. (2.01) // M2 Recuo Recuo Eixo Vert. (2.02) // Y1 Avano Mesa Giratria (2.03).

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  • CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL - CLPLigaes Borneiras E/S Ex.9

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  • CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL - CLPExemplo10 Projeto de Sincronizao Automtica Farol da Av. Principal P c/ Rua Secudria R (j abordado em circuitos lgicos):Consideraes:

    Entrada: 1.00 Boto START (B0) (N.A) // 1.01 Boto Stop/Reset (B1) (N.F);Sadas: 2.00 Verde Principal // 2.01 Amarelo Principal // 2.02 Vermelho Principal // 2.03 Verde Secundria // 2.04 Amarelo Secundria // 2.05 Vermelho Secundria.

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  • CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL - CLP

    OBS: OS COMUNS DAS ENTRADAS e SADAS DIGITAIS DO CLP DEVEM SEMPRE ESTAR INTERLIGADOS!

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