Eletricidade Básica – Conceitos e Definições.

JLN, Augusto

Eletricidade Básica - Conceitos e Definições

augusto.leda@gmail.com

 Conceitos e Definições.

Embora o fenômeno da eletricidade fosse conhecido há muito tempo a sua aplicação se dá apenas após a compreensão do átomo, fato que começou a ser estudado só a partir do século XIX. O desenvolvimento de métodos de pesquisa desvenda a estrutura do átomo, é sabido então que ele é formado por prótons, neutros e eletros, os prótons e neutros formam o núcleo e o elétron a eletrosfera, que gira em torno do núcleo, sendo ela composta de níveis de energia.

A eletricidade é então a parte da física que estuda os fenômenos que envolvem o comportamento dos elétrons. Estudos mostram que o prótons e elétrons tem cargas  opostas, convencionou-se então que o próton ter carga elétrica positiva e o elétron carga elétrica negativa, observou-se ainda que quando um átomo esta carregado positivamente e o outro negativamente há uma atração entre eles, fato que não ocorre quando eles tem a mesma carga, concluiu-se então que cargas de sinais iguais se repelem e cargas de sinais diferentes se atraem.

Coulomb, um estudioso dos fenômenos elétricos, estabeleceu a lei matemática pela qual podemos calcular a intensidade da força de interação entre cargas elétricas, o postulado diz o seguinte: A intensidade da força elétrica entre dois corpos é diretamente proporcional ao produto da quantidade de carga elétrica de cada carga e inversamente proporcional ao quadrado da distância que os separa.

As matérias quanto ao comportamento elétrico podem ser classificadas em: condutores, semicondutores e isolantes.

Condutores – são aqueles em que as cargas elétricas possuem liberdade de movimento, os elétrons estão mais livres do núcleo.

Isolantes – opostos aos condutores, os elétrons estão ligados mais fortemente ao núcleo sendo de difícil liberação.

Semicondutores – são materiais de comportamento intermediário entre condutores e isolantes, sendo empregado em condições especificas.

Fluxo de corrente – quando um material carregado positivamente e o outro negativamente são ligados por um condutor, os eletros tendem a fluir no sentido carga negativa para cara positiva. Podemos dizer então que eletricidade é o fluxo da corrente, esse fluxo é medido em ampéres (A).

Corrente alternada (CA) – o valor da tensão e a da polaridade muda com o tempo.

Corrente continua (CC) – é a corrente que cuja magnitude e cujo sentido permanece constante.

Tensão – quando há diferença de potencial elétrico entre dois pontos a tendência é que ocorra um movimento dos elétrons pelo circuito, essa diferença de potencial é chamada tensão e é medida em Volts (V).

Resistência – é a restrição que os elétrons enfrentam ao atravessar um condutor, a resistência limita o fluxo da eletricidade, ela é medida em Ohm (Ώ).

Capacitor – dispositivo capaz de armazenar energia.

Indutor – a corrente que circula por um condutor gera um campo magnético ao redor, esse é o fenômeno de um fluxo magnético auto-induzido é chamado de indutância. Os elementos que geram grande indutância são chamados indutores.

Circuito elétrico – para ligar uma lâmpada, nos fechamos um circuito por meio de um interruptor, viabilizamos a passagem de corrente pelo condutor fazendo com que a lâmpada acenda. O caminho pelo qual uma corrente flui é chamado de circuito elétrico.

Sendo ligado um condutor a uma fonte de tensão, por ele irá circular uma corrente, George Ohm verificou que se fosse variada a tensão a corrente elétrica também variaria na mesma proporção, estabelecendo a Lei que recebeu o seu nome (Lei de Ohm), tratando de uma relação linear, ou seja, ao dobrar a tensão no mesmo condutor (para uma mesma resistência) a corrente também dobrará na mesma proporção, essa lei é expressa pela equação, V = R. I, onde V é a tensão, R a resistência, I a corrente que circula pelo condutor.

A eletricidade para ser utilizada realiza trabalho em unidade de tempo, que é medida e Watts (W). A Potência elétrica varia com a mudança da tensão ou com a intensidade da corrente. Conclui-se que Potência elétrica é a energia consumida ou produzida por unidade de tempo, ela é expressa pela seguinte equação: P = V. I, onde P é a potência, V é a tensão e I a corrente.

Referência Bibliográficas.

Hamilton, Eletricidade Básica, vol I.

Filho, Nestor Cortez S., Física Aplicada- Eletricidade Básica, Petrobrás, Curitiba, 2002.

Peixoto, Paulo, Manual de Electrotecnia – Componente teórica, 2002.

           Circuitos Elétricos- Eletricidade Básica

Introdução a Engenharia de Controle

JLN, Augusto

Introdução a Engenharia de Controle

O Avanço da Engenharia Moderna ESTA intimamente ligada AO Avanço do Controle Automático Papel Que hum representação fundamental. SUA Aplicação estabele NAS Mais Diversas áreas do Conhecimento e Desenvolvimento sem Modernos dos Equipamentos Mais, enguias Dentre PODEMOS Exemplo Como citar, OS Sistemas robóticos Utilizados nsa Modernos Processos Industriais, Sistemas de direcionamento de mísseis guiado, pilotagem de avião, Sistemas de Veículos Espaciais, etc .

O Desenvolvimento teórico e Prático Nessa área do Conhecimento propicia uma otimização EO Aperfeiçoamento de Sistemas Dinâmicos dos Processos Produtivos, Reduzindo Perdas Por repetitivos Serviços Manuais, melhorando um Qualidade e Reduzindo Custos Industriais.

A SUA Evolução ocorrendo VEM DESDE O Primeiro Controlador projetado Por James Watt, o Regulador centrifugo, não Século XVIII comeu Os Dias de Hoje, Onde São eles marcados Por uma massificação da utilizaçao dos Computadores para uma Resolução dos Complexos Mais Cálculos Matemáticos. Controles Os Modernos Direção apontam fazer nd Controle Ótimo de Sistemas Tanto determinísticos Como estocástico, Sendo muitas áreas APLICADO in do Conhecimento, Tais Como: Sistemas Biológicos, Econômicos biomedicina, etc

Teoria do Controle - Definições ALGUMAS.

Pará A Teoria da Compreensão e Controle Necessário fazer primeiramente o entendimento de alguns DEFINIÇÕES e Conceito.

Sistemas - Ogata definir Sistema Como UMA combinação de Componentes atuam conjuntamente Que e Um Certo realizam OBJETIVO, nao Limitado Sendo um algoritmo físico, APLICADO serviços podendo um ABSTRATOS Fenômenos, Dinâmicos, Tais Como OS Economia in aplicados.

Planta - Uma planta E UMA Parte UM EQUIPAMENTO DE, Eventualmente hum Conjunto de itens de UMA Máquina, funcionam conjuntamente Que, Cuja Finalidade e desempenhar UMA dada Operação.

Processos: Toda a Operação Contínua progressiva, Voluntária OU artificial, in Que Consiste UMA Série de Movimentos Ações OU Controlados, Destinados sistematicamente determined atingir um aletas RESULTADOS E. Toda e Operação Controlada serviços um. Ex: Processos Químicos, Biológicos e Econômicos.

Distúrbio / Pertubação - Que hum e Sinal Tende uma Maneira de afetar adversa o valor da Variável de saida Sistema de hum. O distúrbio PoDE serviços Externo OU Interno.

Controlar - Significa MEDIR o valor da Controlada Variável do Sistema Desvios e utilizar uma Variável manipulada AO Sistema parágrafo corrigir OS limitar UO  do valor medido um valor Desejado Partir de um.

Controle realimentado - E UMA Operação Presença Que nd distúrbio de hum, um Tende reduzir a Diferença Entre uma saida de hum Sistema eA Entrada de referencia. N. SISTEMAS DE CONTROLE realimentado elementos Tende ter uma UMA Relação Entre prescrita uma saida eA Entrada de referencia. Como Exemplo de Controle realimentado temos o Organismo Humano, Sendo hum dos elementos Complexos Mais.

Sistema de Controle de Processo - Um Sistema Regulador Automático não qua uma saida e UMA Variável Tal Como UMA temperatura, pressao, Nível, Fluxo, etc

Servossistemas: Um servossistema (servomecanismo ou) e Um Sistema de Controle realimentado Que Controla, Alguma POSIÇÃO Mecânica, OU Aceleração velocidade. So as to, OS servossistema Termos e Sistema de Controle de POSIÇÃO (UO de velocidade, OU de Aceleração) São Sinônimos.

VControlada ariável E a grandeza Que e Controlada e Medida, e conhecida Como uma saida do Sistema.

Vmanipulada ariável E a grandeza modificada Controlador hum por, de MoDo Que afete o valor da Variável Controlada.

Referências Bibliográficas.

Conceição, Edcarlos, Apostila de Controle e Automação, UNISUL, 2004.

Plácido, Marisol Elias de Barro, Apostila de Controle e Automação, GF IDAAM, 2007.

Ogata, Katsuhiko, Engenharia de Controle Moderno, Prentice-Hall do Brasil, 1985.


Engenharia de Controle e Automação
Engenharia Mecatrônica

Engenharia por Augusto Leda

Blog Engmecatronico Este, Por ma o OBJETIVO proporcionar um Que curiosos (Fazem Engenharia e Cursos Tecnológicos), Diálogos hum Que melhorem um Compreensão de Conceitos relacionados a Tecnologia da Manufatura, Bem uma politica uma relacionada ELAS.

ü  Engenharia Mecatrônica ü  Gestão Ambiental - Redução de Custos ü   Contador Crescente 0 a 9 ü  Compressores Industriais ü   Elementos de Eletrônica Digital ü  Manutenção - Indústrias Técnicas. ü  DEFINIÇÕES da Robótica ü  Controladores Lógicos Programáveis ü  Redes Industriais ü  Princípios Básicos dos Sensores ü  O Que e Eletrônica ü  Lei de Ohm ü  Lei de Kichhoff ü  Engenharia de Controle e Automação ü  Robótica Industrial ü   Energia Eólica ü  Introdução a Álgebra de Boole ü  Redes de Campo ü  Gestão da Qualidade - Método o 5 s ü Redes Industriais: Tendências.

Redes de Campo

JLN, Augusto

Redes de Campo

A utilização da Rede de Campo vem de encontro com novos conceitos de controle distribuídos. A eficiência, flexibilidade e a confiança no sistema produtivo requerido atualmente pelas industrias, proporcionou o  avanço de novas tecnologias de transmissão de dados entre os diversos níveis de equipamentos de chão de fábrica e os sistemas de controle para operacionalização e supervisionar de maneira mais eficiente dos processos, através da informação na forma mais rápida e precisa.

Mais afinal o que é uma Rede de Campo? “As redes de campo, são redes locais de comunicação, bidirecionais, projetadas e utilizadas para interligar entre si instrumentação industrial de medida, dispositivos de controlo e sistemas de operação industriais”.

De maneira mais generalista podemos dizer que as redes de campo são todas as redes industriais de dados, e podemos padronizadas em 3 níveis hierárquicos: nível de sensores (Sensorbus), nível intermediário (Devaicebus) e nível mais alto ( Fieldbus).

O nível mais baixo, Sensorbus, é o que se refere à parte física da rede, onde estão localizados os sensores, atuadores, posicionadores, válvulas de controle que são conectados diretamente a rede, nesse nível  não almejam cobrir grandes distâncias, outra característica é sua baixa complexidade transmitindo dados no formato de bits para controles lógicos, em níveis discretos.

O segundo nível, o intermediário (Devaicebus), exige um pouco mais de complexidade de que o Sensorbus, o tipo de dados transmitido é no formato de bytes, podendo cobrir distâncias até 500m, trafega informações ao nível de máquinas  para verificação do status de robôs, máquinas-ferramentas, transportadores, havendo um controle de “loop” e variadores de velocidade, encontra-se os CLP’s e CNC’s como principais equipamentos , podendo trabalhar com sinais discretos, contínuos ou ambos.

O caso que mais interessa para o Controle em um nível mais elevado, é realizado pelas redes Fieldbus, suporta grande quantidade de informações, interligando dispositivos mais sofisticados, responsáveis pelo planejamento da produção, controle de estoque, estatística da qualidade, etc. Os dados são transportados em pacotes de mensagens, comunicando por vários tipos de dados, (discretos, contínuos, parâmetros, programas e informações do usuário). Geralmente é implementado por softwares gerenciais (sistema SAP, Arena), interligando PCs, autômatos, que são equipamentos inteligentes acoplados a rede que podem desempenhar funções especificas de controle.

Tradicional Arquitetura de Redes Industriais

Há atualmente grande numero de tipos de redes, cada uma com características próprias, havendo redes para utilização especificas para automação de processo, para domótica, para utilização em autômatos, uma das características atualmente para muito importante é a interoperacionalidade, ou seja, a possibilidade de os instrumentos de um fabricante ser substituído por outro de qualquer fabricante.

Aplicação dos principais tipos de Rede Industrial.

Conhecemos o que é rede industrial e seus diversos níveis, as suas características e aplicações, em seguida nos iremos descrever a topologia das redes industriais.

Referências Bibliográficas.

Souza, Fábio da Costa, Foundation Fieldbus, Monografia, São Paulo, 2004.

Silva, Gustavo V. Monteiro, Rede de Campo em Instrumentação e Controle Industrial. Setúbal, 2004.

Redes Industriais, FIESC – SENAI


Tendências em Redes Industriais
Topologia de Redes

Introdução a Álgebra Booleana.

JLN, Augusto, 

Introdução a Álgebra Booleana

augusto.leda@gmail.com

Portas lógicas.

Os sistemas digitais são formados por circuitos lógicos denominados Portas Lógicas. Por convenção a presença de tensão no circuito indicará um nível alto representado pelo numero 1 e a ausência de tenção será representado por 0, sendo a Álgebra de Booleana a ferramenta fundamental para descrevê-la a relação de entrada e saída de um circuito lógico por meio de expressões Booleanas.

Tipos básicos de portas lógicas.

As portas básicas são: Porta E e  Porta OU, esses tipos de porta podem ter duas ou mais entradas e uma saída e a Porta NÃO possui apenas uma entrada e uma saída.

Porta E (AND).

Sua representação algébrica pela expressão.

S = A. B

Pela operação lógica, a saída de uma porta E será 1, somente se todas as entradas foram 1. Observando o circuito podemos concluir que a “lâmpada” X  ficará acesa apenas quando as chaves A e B estiverem fechadas, pois ambas estão em série.

Porta OU (OR).

Sua representação algébrica é dada pela expressão.

S = A + B

A saída de uma porta OU estará em um nível alto se uma ou mais entradas estiverem em nível alto. Observando a operação lógica observamos que a saída não irá ser 1, apenas quando todas as entradas forem zeros, pelo circuito podemos concluir que a “lâmpada” X, ficará acesa quando A,  B ou ambas estiverem fechadas, no nível lógico 1, pois as mesmas estão em paralelo.

Porta Inversora, NÃO (NOT).

Nesse tipo de porta há apenas uma entrada e uma única saída.

Representada algebricamente pela expressão;

S = A’

 Para um diagrama onde a entrada lógica estiver no nível 0 a saída irá assumir o nível 1 e vice-versa. Podemos observar a operacionalidade dessa porta através do circuito lógico; quando a chave A esta aberta (nível zero), a lâmpada esta ligada (nível um), quando fecha à chave A, causando um curto-circuito, X cai para o nível zero, apagando a “lâmpada”.

Essas três portas representam a base de toda Álgebra de Booleana e todas as demais podem ser consideradas como derivadas delas, na continuação do estudo iremos demonstrar as portas derivadas dessas três. 

Cont.

Referências Bibliográficas.

Braga, Newton C, Curso de Eletrônica Digital, Saber Eletrônica Especial, n˚ 8, 2002.

Filardi, Vitor Leão, Apostila de Eletrônica Digital.

Montebeller, Sidney José, Eletrônica II, FACENS.

Oliveira, Jander, Instrumentação – Eletrônica Digital, SENAI – ES, 1999.

O que é Eletrônica? 

Elementos de Eletrônica Digital – Sistema Binário de Numeração.
            Introdução a Álgebra Booleana. 
            Álgebra de Booleana – Portas Lógicas Derivadas.

Energia Eólica

JLN, Augusto

    O esgotamento das reservas de petróleo nas próximas décadas e o aumento do seu preço, deve  reduzir gradualmente a sua utilização para a geração de energia elétrica, além do apelo pela redução dos poluentes emitidos devido a sua queima.

    Fatores climáticos cada vez mais freqüentem como grandes estiagens reduzem a geração hidroelétrica, causando insegurança no setor energético, portanto a adoção de políticas para incentivo a energia alternativas são cada vez mais necessárias.

    O aumento da demanda mundial por energia de qualidade e segurança, leva ao aumento da utilização de energias de fontes renováveis, uma questão de grande importância atualmente, visto que o crescimento dessa demanda é fruto do aumento da qualidade de vida, e da melhoria sócio e econômico da população principalmente nos países em desenvolvimento, sendo necessária ao desenvolvimento da região.

    Uma das energias primaria mais abundante na natureza é a energia dos ventos. Trata-se de uma energia limpa e uma das menos agressivas ao meio ambiente, no entanto apresenta alguns problemas, dentre eles: impacto visual; ameaça ao vôo dos pássaros; o nível de ruído que pode causar algum incomodo e pode também causar interferência na transmissão de dados.

    Há 3000 anos esse tipo de energia já era utilizada pela humanidade, inicialmente para bombeamento de água e moagem de grãos foram as primeiras demandas, para a geração de eletricidade a energia eólica tem como registro sua primeira aplicação na Dinamarca em 1890 onde foram fabricada as primeiras turbinas, sendo esse pais o pioneiro e o benchmark juntamente com a Alemanha nessa fonte de energia.

    Com a perspectiva de atender 10% da energia mundial até 2020 essa indústria estima gerar mais de 1,5 milhões de emprego, e reduzir na ordem de 10 bilhões de toneladas de emissão de dióxido de carbono na atmosfera.

    A turbina eólica ou aerogeradores são equipamentos que capta uma parte da energia cinética dos ventos, transmitindo ao rotor o movimento que irá originar a energia mecânica de rotação, que acoplada ao um gerador elétrico transforma uma parte em energia elétrica.

    A quantidade de eletricidade que pode ser gerada pelo vento depende de quatro fatores: da quantidade de vento que passa pela hélice, do diâmetro da hélice, a dimensão do gerador e o rendimento de todo o sistema.

    Para a implantação de m parque gerador de energia proveniente dos ventos é necessário o estudo preliminar, levando em consideração a disponibilidade histórica de operação de anemômetro, uma analise cuidadosa, em vista a modelagem e previsão numérica do vento, tendo a finalidade de selecionar o melhor local que apresenta as melhores condições de suportar a geração eólica.

    “No Brasil, o CPTEC/IMPE opera e gerencia uma rede de coleta de dados dos ventos e dados ambientais voltados para atender a demanda por informações do setor energético – rede SONDA” (Martins,Guarnieri e Pereira), com o objetivo o aperfeiçoamento e a validação de modelos numéricos para a estimativa do potencial energético de fontes renováveis.

    Segundo o Atlas do potencial Eólico Brasileiro, mais de 71.000 km2 do país possui vento acima de 7 m/s ao nível de 50m, proporcionando um potencial na ordem de 272 TW/ano de energia elétrica, sendo que o maior potencial encontra-se nas costas nordestinas.

    Certo de que certas fontes de energia são finitas, podemos observar a preocupação em buscar alternativas para dotar o mundo de uma energia mais segura e menos poluente, e em meio a esse paradigma, surge como melhor opção e a energia eólica, sendo a quantidade disponível para a utilização sendo inesgotável, dependendo apenas de encontra o local mais adequado.

Bibliografia.

F. Rüncos, R.Carlson, P. Kuo-Peng, H.Voltolini, N.J. Batistela, GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA–TECNOLOGIAS ATUAIS E FUTURAS, GRUCAD-EEL-CTC-UFSC, WEG MÁQUINAS.

F.R. Martins, R.A. Guarnieri e E.B. Pereira, O aproveitamento da energia eólica, Revista Brasileira de Ensino de F´ısica, v. 30, n. 1, 1304 (2008).


Energia Alternativa - Turbinas Hidrocinéticas

Engenharia de Controle e Automação: O que estuda?

O que estuda a Engenharia de Controle e Automação.   

 A Engenharia de Controle e Automação é parte integrante da sociedade moderna, seu desenvolvimento deu-se com o advento da computação, da microeletrônica e componentes com altas capacidades de processamento (microprocessadores), advinda da competitividade entre as organizações globalizadas, onde a inovação tecnológica passou a ser tratada como estratégia para participação no mercado, uma busca incessante pela qualidade e pela produtividade, racionalização dos recursos, com manufaturas mais enxutas e flexíveis, para atendimento a clientes cada vez mais exigentes.

1 . Como surgia Engenharia de Controle e Automação.

     Surgiu da necessidade que o ser humano buscava para substituir trabalhos manuais, perigosos, repetitivos, por trabalhos seguros que lhe garantiam maior rapidez e produtividade. Com isso a automação ganha impulso, podemos verificar atualmente em qualquer canto, em nossa residência, no comércio, na indústria, nas telecomunicações, na exploração espacial, e em muitos outros lugares.

     Com a Automação e Controle podemos mover equipamento como grande precisão, em controlar equipamentos a longas distâncias, em programar robôs para trabalharem em ambiente insalubre onde o ser humano não poderia entrar, podemos controlar aviões, navios, naves espaciais, nas indústrias podem controlar as mais diversas variáveis de processo.

     Os computadores são partes integrantes da Engenharia de Controle e Automação, são eles que recebem as informações do ambiente, planta, processam os dados e realizam o gerenciamento do controle da saída, executam as mais diversas equações matemáticas para gerar um resultado esperado. Em um sistema mais complexo, existem inúmeros subsistemas interligados para execução do controle.

      A Automação e Controle esta dentro de nossas residências também, em eletrodomésticos, como simplesmente na execução da lavagem de roupa dentro da máquina ou em controle de temperatura, em sistemas mais modernos controlando a luminosidade de nossa casa.

     Um sistema é a interação de elementos que trabalham para alcançar um objetivo. Na automação esses sistemas recebem informações, por meios de sensores, processam digitalmente, e fornecem uma saída por meio de atuadores, executando o controle.

2. O que estuda o Engenheiro de Controle e Automação?

     O profissional percorre inúmeras áreas do conhecimento, na eletrônica, computação, mecânica, podendo trabalhar em projetos, em manutenção, trata-se de um profissional versátil com conhecimento multidisciplinar.

      O curso também recebe a denominação de Engenharia de Controle e Automação (Mecatrônica), estando intimamente relacionado ao conceito de mecatrônica. Segundo o Comitê Assessor para Pesquisa e Desenvolvimento Industrial da Comunidade Europeia (IRDAC) “Mecatrônica é a integração sinergética da engenharia mecânica com a eletrônica e o controle inteligente por computador no projeto de processos e de manufatura de produtos”.

      Automação iniciou-se com a substituição do trabalho humano por máquinas, ou com mínima interferência, através de controles ou mecanismos inteligentes. Ela esta intimamente ligada pela instrumentação ao controle discreto e continuo, ou seja controle regulatório ou lógico.

      Podemos afirmar que estamos em uma nova era, a da informação, nada nunca foi tão rápido quanto a velocidade que a globalização da a comunicação, onde a evolução tecnológica afeta toda a sociedade, a riqueza de uma nação não é medida mais em bens físicos, mais em seus conhecimento, destacando a capacidade inovadora que possui, a automação surge nesse meio, como uma inovação fugindo aos padrões tradicionais da engenharia, e integrando as mais diversas áreas, propondo respostas mais criativas e sustentáveis ao mundo em que vivemos.

3. Principais áreas de atuação do Engenheiro de Controle e Automação.

      O profissional que atende essas novas exigências é conhecido como engenheiro de controle e automação, ele projeta e opera equipamentos utilizados nos processos automatizados de indústrias em geral, além de fazer sua manutenção, atuando nos setores automobilísticos, químico, petroquímico, alimentos, embalagens, eletro-eletrônicos, tecnologia da informação (TI), dentre outros. Ocupa-se do gerenciamento, supervisão e execução de projetos de automação industrial e comercial. É o responsável pela programação das máquinas e pela adaptação de softwares aos processos industriais. Em empresas que já estão automatizadas, redimensiona, opera e mantém os sistemas e equipamentos já instalados. Outro setor que o engenheiro de automação e controle pode atuar é em automação residencial, atualmente um mercado em expansão. Pode atuar também na indústria médica em hospitais públicos e privados, gerenciando projetos de automação, adaptando software aos processos.

     Como em todas as engenharias, é estudado inicialmente, cálculos, física, química e muita informática, dando base ao curso. O aluno também vê no início, programação, lógica digital, estatística. Posteriormente as disciplinas de engenharia mecânica, eletrônica e computação. Em mecânica, você estuda termodinâmica, hidráulica e pneumática, elementos de máquinas e processos químicos, metalúrgicos e automotivos, entre outros. Em eletrônica estão matérias como eletrônica analógica e digital e na área de computação, aulas de estrutura de dados e sistemas de informação. Também há disciplinas integrativas, entre elas projetos de máquinas e integração da manufatura por computador. Nas atividades em laboratório, o aluno aprende a desenvolver, a projetar, a analisar e a controlar máquinas operadas eletronicamente. O estágio é obrigatório, assim como o trabalho de conclusão de curso.

                                                                                                                                              JLN, Augusto

                                                                                                                            augusto.leda@gmail.com 

Introdução a Engenharia de Controle
Engenharia Mecatrônica

Lei de Kichhoff

Neto, Augusto J. Leda

Lei de Kichhoff

     Vamos agora aprender outra lei fundamental para o entendimento de circuitos já que a lei de Ohm não pode ser empregada sozinha. As leis de Kirchhoff , para tensão (LKT) e para corrente (LKC), que permitem a solução através das metodologias de redução de circuitos a compreensão de qualquer rede elétrica.

     A lei de Kichhoff para corrente (LKC) diz que a soma das corrente que entram em um nó é igual a zero ou a soma das correntes que saem deste nó é igual a zero.

      Assim:

            ( 2 ) + ( 4 ) + ( - 1 ) + ( - i ) = 0
            i = 2 + 4 + ( - 1 )
            i = 5 A

     - A soma das correntes que entram em um nó é igual a zero.

     - A soma das correntes que entram em um nó é igual à soma das correntes que saem deste nó.


     A lei de Kichhoff para as tensões (LKT) diz que a soma das tensões em um percurso fechado é igual a zero.

     Neste circuito podemos ver o percurso fechado abcda escreveremos então a equação.

                        V1 + V2 + V3 = 0

     Ex: Calcule ix e Vx do circuito abaixo.

      Observando a rede, podemos perceber que para resolver o problema será necessária a aplicação do LKC e da LKT, pois temos quatro nós e uma malha fechada.

      A soma das correntes que entram no nó a, b, c e d e igual à soma das correntes que saem do nó. (LKC)

  

     Como na possuímos a tensão sobre o resistor de 3Ω utilizaremos a lei de Ohm.

     A soma das tensões em um circuito fechado é igual a zero. (LKT).

Téoria dos circuitos.

                                                                  Circuitos Elétricos.

Eletricidade Básica – Conceitos e Definições.

Lei de Ohm

O que é Eletrônica?

    O que é eletrônica?

    O que é afinal a eletrônica? Sabemos que existe, e que ela é fundamental para nossa vida, muito mais atualmente, onde a evolução tecnológica ocasionada pelo advento da micro e nano eletrônica impulsionaram os mais diversos setores da indústria, telecomunicações, controles, informática, etc.

   “Eletrônica é o estudo do controle de pequenas correntes elétricas para fazer com que todos os tipos de equipamentos eletrônicos funcionem”.

   Para entender o que é a corrente elétrica é necessário a compreensão da estrutura dos átomos. Os átomos são componentes compostos de partículas que são os prótons, elétrons e nêutrons, sendo que sua formação é composta por um núcleo, onde fica os prótons e nêutrons e a camadas ou níveis de energia onde orbita os elétrons. A camada mais externa fica os elétrons mais significativos, conhecidos como elétrons de Valencia.

    Todos os materiais encontrados na natureza são formados por diferentes tipos de átomos, cada qual com suas características diferentes, e uma das características mais importantes é o transporte de elétrons na ultima camada, os materiais que possuem esse comportamento elétrico podem ser classificados em: condutores, semicondutores e isolantes.

    Os condutores são elementos nos quais os elétrons possuem fraca ligação com o núcleo, deslocando-se a qualquer variação de potencial, temos o ouro, a prata, o cobre como os principais exemplos. De modo inverso temos os isolantes, esses tipos de matérias os elétrons possuem forte atração com o núcleo, ficando fortemente preso em suas ligações, exemplo de isolantes temos os a borracha a porcelana, a mica, etc. Os semicondutores são matérias intermediários, possuem em sua ultima camada quatro elétrons permitindo ligações covalentes, e temos como os principais exemplos o silício e o germânio, componentes fundamentais na eletrônica.

    Na ligação eletrônica dos semicondutores podemos observar na figura abaixo que não possuem elétrons livres, caracterizando-se por ser um isolante mais ao aumento da temperatura essa energia e capaz de romper a ligação.

     Atomo tetra valente.

    Podemos agora definir o que é corrente elétrica.

   A corrente elétrica é o deslocamento de elétrons ao longo de um condutor. Esse deslocamento é ocasionado pela diferença de potencial, ou tensão entre dois pontos.

    Os principais componentes eletrônicos são: resistor, capacitor, diodo, transistor, etc.

   Os equipamentos eletrônicos são formados por grandes números de circuitos elétricos todos com uma finalidade, atendendo todo o sistema. Então a eletrônica se dedica a controlar a corrente elétrica para que seja utilizada com um propósito, isso é feito com a criação de circuitos, esses circuitos são compostos dos componentes eletrônicos. Uma tensão gerada pela fonte faz uma corrente circular pelo circuito, e cada componente do circuito exercerá sua finalidade para que o equipamento funcione.

    Entendendo o que é eletrônica, podemos agora dividi-la em dois grandes ramos:

   Eletrônica Analógica – parte da eletrônica em que os sinais podem ter valores que variam de modo continuo em uma escala.

    Eletrônica Digita – A eletrônica digital é a parte da eletrônica que podem assumir valores discretos ou inteiros.

    Podemos dizer que a eletrônica analógica varia de forma continua, teremos então uma rampa, crescente ou decrescente, já a eletrônica digital varia em pulsos, teremos então a forma de uma escada. O estudo da eletrônica envolve o estudo dos circuitos analógicos e digitais e o seu comportamento para obtenção de determinado resultado para o funcionamento dos equipamentos eletrônicos, sendo que cada componente de um circuito estão recebendo, enviando ou controlando pequenas correntes elétricas, essas pequenas correntes elétricas podem ser analógicas ou digitais, dependendo da forma que o circuito foi projetado.

Elementos de Eletrônica Digital – Sistema Binário de Numeração.
Introdução a Álgebra Booleana. 
Álgebra de Booleana – Portas Lógicas Derivadas.
Álgebra Booleana - Postulados e Teoremas.

Princípios Básicos de Sensores

J L Neto, Augusto

        Princípios básicos de Sensores.

    Elemento fundamental dos Sistemas de Automação, o sensor pode ser utilizado em controle de processos continuo ou discreto para converter a variável física de entrada em variável de sinal de saída para que seja mostrado, armazenado ou manipulado, servindo de entrada para dispositivos ou sistemas.

    A maioria dos sensores são transdutores elétricos, pois convertem a grandeza de entrada para uma grandeza elétrica, que pode ser medida e indicada por um sinal eletroeletrônico denominado de medidor. (Telecurso 2000).

   Para Rosário 2005, um sensor pode ser definido como um transdutor que altera sua característica física interna devido a um fenômeno físico externo.

    O sensor é um dispositivo capaz de monitorar a variação de uma grandeza física e transmite essa informação a um sistema de indicação que seja inteligível para o elemento de controle do sistema. (Telecurso 2000).

    Um sensor muda seu comportamento sob a ação de uma grandeza física, podendo fornecer direta ou indiretamente um sinal que indica essa grandeza e convertendo uma quantidade física em um sinal elétrico.(Dally, Riley e McConnel, 1993).

    Sensores são freqüentemente transdutores, que são dispositivos que convertem uma forma de energia em outra.

    Podemos definir sensores então como: o elemento que percebe o estado de variáveis que monitora durante os processos, informando aos sistemas de controle.

    O sinal de um sensor pode ser usado para detectar e corrigir desvios em sistemas de controle, e nos instrumentos de medição, que freqüentemente estão associados aos Sistemas de Controle de malha fechada.

Os Principais tipos de sensores utilizados na indústria são:

• De Proximidade – mecânico, óptico, indutivo e capacitivo.

• De Posição e Velocidade – potenciômetro, LVTD, tacogeradores, potenciômetros absolutos e relativos.

• De força e Pressão – Indutivo, capacitivo, piezoelétrico, piezoresistivo.

• De temperatura – Termopares, termoresistência (RTD), termistores.

• De vibração e Aceleração.

Principais Características dos sensores.

• Linearidade: grau de proporcionalidade entre o sinal gerado e a grandeza física.

• Faixa de atuação: intervalos de valores da grandeza em que podem ser utilizados os sensores.

Classificação quanto aos tipos de variáveis controladas.

• Sensores Contínuos – realizam medições continuas das variáveis.

• Sensores Discretos – apresentam apenas dois estados, “ligado ou desligado”.

Classificação quanto ao seu funcionamento.

• Auto alimentado ou passivo: o próprio elemento produz o sinal de saída, sem alimentação externa, exemplo desse sensor é o termopar, que converte a temperatura em sinal elétrico.

• Com alimentação externa ou ativo: Esse requer a alimentação de energia para obtenção do sinal de saída, podemos dar como exemplo o sonar, que emite um sinal para com a reflexão estimar a distância do objeto.

Rosário, João Mauricio, Princípios de Mecatrônica, ed. Prentice Hall, São Paulo, 2005.

Telecurso 2000, aula 07.