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SISTEMAS DIGITAIS

CURSOS DE TECNOLOGIA

 

 

Prof. Ricardo Aldabó Lopez

 

 

Apresentação

A Eletrônica Digital é a área tecnológica que mais se desenvolveu nos últimos anos, inovando, apresentando soluções e se fazendo presente em todos os setores de nossa vida: industrial, medicina, informática, lazer, instrumentos científicos, utilidades domésticas, comunicações, transportes.Este livro é um estudo que abrange os princípios e as técnicas dos modernos sistemas digitais. Ele deve ser usado nas áreas de tecnologia, engenharia e ciências da computação. Embora algum conhecimento básico em eletrônica ajude, a maior parte do conteúdo não exige conhecimento prévio nessa área. Sistemas Digitais foi feito para ser lido por qualquer pessoa que tenha interesse em aprender eletrônica digital. Tanto o leigo, o curioso e o autodidata, passando pelos profissionais da área científica, tais como técnicos e engenheiros, todos, sem exceção, tirarão grande proveito da obra.

A proposta deste Sistemas Digitais é preencher a lacuna existente no estudo dos fundamentos da eletrônica digital para os profissionais dos cursos de tecnologia, para concursos na área técnica e para aqueles que simplesmente desejam ampliar o seu conhecimento. Um livro fácil, de leitura leve, agradável e descontraída, sem o uso de termos complicados nem tampouco o uso de fórmulas complexas.

Ricardo Aldabó Lopez é formado em Engenharia Eletrônica, trabalhando em manutenção e desenvolvimento de projetos na área de geração de energia, desde 1980. É também escritor e professor no ensino técnico.

Obras publicadas:

Sistemas de Redes para Controle e Automação (Editora Book Express – Rio de Janeiro – 2000).

Qualidade na Energia Elétrica (Editora Artliber – São Paulo – 2001).

Gerenciamento de Projetos (Editora Artliber – São Paulo – 2001).

Energia Solar (Editora Artliber – São Paulo – 2002).

Energia Eólica (Editora Artliber – São Paulo – 2002).

Fundamentos de Eletrônica (Editora LEW – Tapera, RS – 2004).

Célula Combustível a Hidrogênio (Editora Artliber – São Paulo – 2004).

Lixo e Resíduos: Destinação, Reaproveitamento e Reciclagem (Rialez Editora – Salto do Jacuí – 2005).

Manual do Técnico em Eletromecânica (Rialez Editora – Salto do Jacuí – 2007)

Este livro é dedicado aos estudantes do Curso Técnico Industrial

Sumário

CAPÍTULO 1: Sistemas de Numeração e Representação........................
09
Representações numéricas................................................
10
Convenções e conversões.................................................
11
Aritmética em binário....................................................1
6
Conhecendo mais..........................................................
18

CAPÍTULO 2: Portas Lógicas e Álgebra de Boole............................
23
Postulados...............................................................
24
Função AND...............................................................
24
Função OR................................................................
25
Função NOT...............................................................2
7
Função DRIVER............................................................
27
Função NAND..............................................................
28
Função NOR...............................................................2
9
Função EXCLUSIVE-OR......................................................
29
Função EXCLUSIVE-NOR.....................................................
30
Propriedades.............................................................
31
Teoremas.................................................................
31
Circuitos lógicos combinacionais.........................................
33
Representação de circuitos digitais com as funções NAND e NOR............
35
Conhecendo mais.........................................................
38

CAPÍTULO 3: Projetos de Circuitos Lógicos............................... 41
Projeto do fazendeiro...................................................
41
Alarme para residência..................................................
42
Lógica para alarme de cinto de segurança não
conectado.................. 43
Acionamento de elevador prédio de quatro andares........................
43
Conversores D/A e A/D...................................................
45
Jogo “Discordar”........................................................
48
Circuito lógico de maioria de 1 em três entradas........................
50
Circuito somador de dois bits binários..................................
51
Circuito de verificação de maioria......................................
51
Votação eletrônica com quatro entradas e voto desempate.................
52
Monitoramento da tensão de uma bateria..................................
53
Operação de máquina copiadora...........................................
54
Representação numérica..................................................
54
Acionador eletrônico da bomba de elevação de água.......................
54
Sonorizador.............................................................
56

CAPÍTULO 4: Características de circuitos digitais.......................
57
Diagramas de conexão de circuitos lógicos...............................
60
Análise de defeito em sistemas digitais.................................
61
Falhas internas dos CIs digitais........................................
62
Falhas externas.........................................................
65
Dispositivos lógico programáveis........................................
69

CAPÍTULO 5: Famílias e Tecnologias Digitais........................... 77
Lógica com diodos.....................................................
80
Família DTL........................................................... 80
Família DCTL.......................................................... 81
Família RTL........................................................... 81
Família RCTL.......................................................... 81

Família HTL........................................................... 82
Família TTL........................................................... 82
Família ECL........................................................... 86
Família MOS........................................................... 87
Família CMOS.......................................................... 89
Família BiCMOS........................................................ 91
Análise de defeito.................................................... 91

CAPÍTULO 6: Flip-Flops e Dispositivos Correlatos...................... 95
Blocos lógicos e funções lógicas..................................... 100
Lógica combinacional................................................. 100
Lógica seqüencial.................................................... 101
Flip-flop tipo RS.................................................... 101
Flip-flop tipo JK.................................................... 103
Flip-flop mestre-escravo............................................. 104
Variações de flip-flops.............................................. 104
Circuitos combinacionais MSI..........................................106
Aplicações........................................................... 111

CAPÍTULO 7: Diagramas Ladder – Lógica de Relés e CLPs................ 115
Equivalências de funções lógicas digitais............................ 116
Controlador Lógico Programável (CLP)..................................123
Projeto: Circuito de segurança para incinerador de resíduos tóxicos.. 128

CAPÍTULO 8: Automação................................................ 135
Rede industrial e tecnologias de controle............................
135
Sistemas de gerenciamento industrial.................................
136
Sistema de controle baseado em PC versus CLP.........................
139
UARTs – Receptores/Transmissores Assíncronos Universais..............
141
Métodos de transmissão de dados......................................
141
Sistemas de telemetria...............................................
14
Automação com PCs industriais........................................
146
Controlador Lógico Programável.......................................
148
Resumo...............................................................
164

CAPÍTULO 9: Sensores e Atuadores..................................... 167
Sensores de presença................................................. 168
Sensores de posição.................................................. 171
Sensores ópticos..................................................... 175
Sensores de velocidade............................................... 176
Sensores de aceleração............................................... 178
Sensores de temperatura.............................................. 180
Sensores de pressão.................................................. 184
Sensores de nível.................................................... 187
Sensores de vazão.................................................... 193

CAPÍTULO 10: Fundamentos de Sistema de Controle...................... 199
Modelo de representação.............................................. 201
Diagrama de blocos................................................... 202
Considerações sobre regulador de velocidade.......................... 204
Controle PID......................................................... 205
Conhecendo mais...................................................... 206


 


 

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