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Fundamentos Básicos sobre Arduino, Manuais, Projetos, Pesquisas de Programação Genética
Fundamentos Básicos sobre Arduino
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
Antes de 2010
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SENAI
CPM – Programa de Certificação do Pessoal de Manutenção
Instrumentação
Automação Básica
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SENAI
Automação Básica e Circuitos de Intertravamento e Alarmes
SENAI – ES, 1999
Trabalho realizado em parceria SENAI / CST (Companhia Siderúrgica de Tubarão)
Coordenação Geral Evandro de Figueiredo Neto (CST) Robson Santos Cardoso (SENAI)
Supervisão Rosalvo Marcos Trazzi (CST) Fernando Tadeu Rios Dias (SENAI)
Elaboração Flavio Morais de Souza (SENAI)
Aprovação Marcos Antônio R. Nogueira (CST) Wenceslau de Oliveira (CST)
SENAI – Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Departamento Regional do Espírito Santo CTIIAF – Centro Técnico de Instrumentação Industrial Arivaldo Fontes Av. Marechal Mascarenhas de Moraes, 2235 Bento Ferreira – Vitória – ES CEP 29052- Telefone: (27) 334- Telefax: (27) 334-
CST – Companhia Siderúrgica de Tubarão Departamento de Recursos Humanos Av. Brigadeiro Eduardo Gomes, s/n, Jardim Limoeiro – Serra – ES CEP 29160- Telefone: (027) 348- Telefax: (027) 348-
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SENAI
1 - NOÇÕES DE CIRCUITOS LÓGICOS
1.1 - TÓPICOS DA ALGEBRA DE BOOLE
É uma técnica matemática que é usada quando consideramos problemas de natureza lógica. Em 1847, o matemático inglês George Boole desenvolveu leis básicas aplicadas em problemas de lógica dedutiva. Até 1938, isto se restringia ao estudo de matemática, quando então um cientista do Bell Laboratories, Claude Shammon, começou a utilizar tais leis no equacionamento e análise de redes com multicontatos. Paralelamente ao desenvolvimento dos computadores, a álgebra de Boole foi ampliada, sendo hoje ferramenta fundamental no estudo de automação.
A álgebra de Boole utiliza-se de dois estados lógicos, que são 0 (zero) e 1(um), os quais, como se vê, mantém relação íntima com o sistema binário de numeração. As variáveis booleanas, representadas por letras, só poderão assumir estes dois estados: 0 ou 1 , que aqui não significam quantidades.
O estado lógico “0” representa um contato aberto, uma bobina desenergizada, uma transistor que não está em condução, etc.; ao passo que o estado lógico 1 representa um contato fechado, uma bobina energizada, um transistor em condução, etc.
1.1.1 – Postulados e Teoremas
Toda a teoria de Boole está fundamentada nos postulados e teoremas representados a seguir:
a) seA 1 , A 0;
seA 0 , A 1; = =
b)
- 0 0
c)
- 1 1
d)
- 1 1. 0 0
e) A. 1 A
A 0 A
f) A. 0 0
A 1 1
g) A.A A
A A A
h) A.A 0
A A 1
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i) A = A j) A.B B.A
A B B A
k) A.(B.C) (A.B).C
A (B C) (A B) C
l) A.(A B) A
A A.B A
m) A.(B C) AB A.C
A B.C (A B).(A C)
n) A.(A B) A.B
A A.B A B
o) A.B A B
A B A.B
1.1.2 - Circuitos Sequenciais
a) Circuito Liga
Na figura 1.1, temos a chave A e a lâmpada X. Quando a chave A está aberta ( estado “0” ), a lâmpada X está apagada ( estado “0”). Quando a chave A está fechada ( estado “1” ), a lâmpada X está acesa ( estado “1”).
A equação deste circuito é A=X. Os possíveis estados de A e X são mostrados na tabela verdade 1.1.
Figura 1.1 (^) Tabela 1.
b) Circuito Desliga ( NOT)
Na figura 1.2a, temos a chave A e a lâmpada X. Quando a chave A está aberta ( estado “0”), a lâmpada X está acesa ( estado “1”). Quando a chave A está fechada ( estado “1”), a lâmpada X está apagada ( estado “0”).
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Figura 1.4 (^) Tabela 1.
Apresenta-se no quadro abaixo um resumo de bloco lógicos básicos e algumas combinações comuns:
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Figura 1.
Exemplo 02:
Simplificar o circuito da figura 7.
Figura 1.
Solução :
A equação deste circuito é : L =C.X+Y
Onde :
X =A+B e Y=A.B
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A B C
A B.C B
A.B.C A B
L C.X Y C.(A B) A.B
A figura 08 representa o circuito simplificado.
Figura 1.
1.2.2 – Simplificação com Mapa de KARNAUGH
Quando utilizamos os teoremas e postulados Booleanos para simplificação de uma circuito lógico qualquer não podemos afirmar, que a equação resultante está na sua forma minimizada. Existem métodos de mapeamento de circuitos lógicos, que possibilitam a minimização de expressões com N variáveis. Um desse métodos é a utilização do mapa de KARNAUGH e é indicado para minimização de até 4 variáveis.
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Exemplo 2:
Simplificar o circuito da figura 1.
Figura 1. Figura 1.
Solução :
A equação deste circuito é :
L =A.B+B.C+C.(A+A.B)=A.B+B.C+C.A+A.B.C
No mapa de KARNAUGH, figura 1.14, marcamos :
Figura 1.
Tomamos o menor número de quadras vizinhas. As regiões 1 (parcela A), 2 (parcela B) e 3(parcela C) correspondem à simplificação do circuito que é:
L =A+B+C
A figura 1.13 representa o circuito simplificado.
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1.3 – MONTAGEM DE CIRCUITOS COM CONDIÇÕES ESTABELECIDAS
1.3.1 – Método da Soma de Produtos
Devemos inicialmente preencher a tabela verdade nas condições do problema. Somam-se os produtos das entradas onde se tem a saída no estado “1”, sendo que as variáveis de entrada no estado “0” são barradas. A equação assim obtida é a solução do circuito.
Exemplo :
Montar o circuito que contém 3 chaves A,B e C e uma lâmpada na seguinte condição: quando pelo menos duas chaves estiverem ligadas, a lâmpada estará acesa.
Figura 1.15 Figura 1.
Solução:
As saídas ,, e da tabela verdade, figura 1.15, atendem às condições do problema.
Então :
L =A.B.C+A.B.C+A.B.C+A.B.C
No mapa de KARNAUGH, figura 16, marcamos :
Região V, parcela A.B.C
Região V, parcela A.B.C
Região V, parcela A.B.C Região V, parcela A.B.C
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2–PRINCÍPIO DE CONTROLE SEQUENCIAL E CIRCUITOS BÁSICOS
2.1 – CONTROLE SEQUENCIAL
O controle sequencial é o comando passo a passo de uma série de eventos no tempo e numa ordem predeterminada.
2.1.1 - Exemplo
Como exemplo de controle sequencial, um processo industrial de aquecimento é mostrado na figura 2.1.
Temos que :
a) encher o tanque com matéria-prima até certo nível;
b) aquecer o conteúdo do tanque, com uso de vapor, agitando o conteúdo atá certa temperatura;
c) dar vazão à matéria aquecida.
A operação descrita acima é executada manualmente nesta sequência :
1- abrir a válvula manual “V 1 ” para que a matéria prima chegue ao tanque;
2- fechar “V 1 ” quando a matéria prima atingir certo nível marcado pelo indicador “L”;
3- abrir a válvula manual “V 2 ” para aquecimento com passagem de vapor pelo tubo e ligar o motor “M” fazendo girar o homogenizador, para agitar a matéria;
4- quando a indicação do termômetro “TH” atingir certo valor, interromper a passagem de vapor fechando “V 2 ” e parar a agitação desligando o motor “M”;
5- dar vazão à matéria aquecida.
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6- Quando o tanque esvaziar, fechar “V 3 ”.
Os passos de 1 a 6 são repetidos quantas vezes forem necessárias.
Este processo pode ser realizado automaticamente, figura 2.2, nesta sequência :
1- Apertando-se a botoeira de partida, o processo irá iniciar com a abertura da válvula solenóide “VS 1 ”, e a matéria prima chegará ao tanque.
2- Quando for atingido certo nível de matéria, a válvula solenóide “VS 1 ” irá fechar devido à atuação do sensor de nível “SN”.
3- Fechando-se a válvula solenóide “VS 1 ”, a chave de fluxo “CFC 1 ” irá abrir a válvula solenóide “VS 2 ” para aquecimento com passagem de vapor e também ligar o motor “M” do homogenizador para agitar a matéria.
4- Quando a matéria atingir certa temperatura, a válvula solenóide “VS 2 ” irá fechar, e o motor “M” irá parar devido à atuação do sensor de temperatura “ST”.
5- Fechando-se a válvula solenóide “VS 2 ”, a chave de fluxo “CFC 2 ” irá abrir a válvula solenóide “VS 3 ”, dando vazão à matéria e acionando um temporizador.
6- Após certo tempo, a válvula solenóide “VS 3 ”, irá fechar e acionará a chave fluxo “CFC 3 ”, que fará abrir a válvula solenóide “VS 1 ”, recomeçando o processo. Este processo será interrompido apertando-se a botoeira de parada quando a válvula solenóide “VS 3 ” estiver terminando de fechar.
Um número predeterminado de execuções do processo pode ser conseguido usando-se um contador.
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Figura 2.
2.2 – CIRCUITO SEQUENCIAL
2.2.1 – Conceito
É um circuito lógico cujos valores de saída, num determinado instante, dependem tanto dos valores de entrada quanto do estado interno do dispositivo nesse instante, e cujo estado interno depende do valores de entrada imediatamente precedente. A denominação se deve ao fato de a sequência das mudanças das entradas influir no comportamento do circuito.
2.2.2 – Análise de circuito
O funcionamento de um circuito sequencial pode ser analisado através do diagrama de tempo ou do diagrama de transição.
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Exemplo :
Equações :
1 2 3
3 1 3 2
2 1
1 0
h d.d .d
d (d d ).d
d b
d b
O funcionamento do circuito da figura 2.4 é mostrado nos diagramas de tempo (figura 2.5a e 2.6a) e de transição (figura .2.5b e 2.6b).
a) Com acionamento de “b 0 ” em primeiro lugar: