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....................................................16
Conhecendo mais..........................................................18
CAPÍTULO 2: Portas Lógicas e Álgebra de Boole............................23
Postulados...............................................................24
Função AND...............................................................24
Função OR................................................................25
Função NOT...............................................................27
Função DRIVER............................................................27
Função NAND..............................................................28
Função NOR...............................................................29
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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