CIRCUITO INTEGRADO 555 - FUNCIONAMENTO BÁSICO

O circuito integrado 555 é um dos mais versáteis integrados, e serve a uma gama muito grande de aplicações. Ele foi criado inicialmente para funcionar como oscilador e temporizador de uso geral. Além da versão TTL este integrado conta também com a versão CMOS e de baixa tensão.

O sinal para que eu escrevesse este post:

Ele é tão famoso que até foram feitas homenagens à ele, como este descanso para pés (oh God, why?).

O datasheet do bichinho pode ser visto aqui -> Datasheet 555

O esquema elétrico interno deste integrado é mostrado abaixo:

O que se pode observar a princípio é o divisor de tensão formado pelos três resistores de 5k (provável origem do nome 555). Eles geram a referência de tensão para os comparadores formados pelos amplificadores operacionais.

A saída dos comparadores é ligada à um flip-flop tipo RS (set-reset).

A análise do funcionamento pode ser feita pelo circuito abaixo:

Quando o circuito é inicialmente ligado o capacitor está descarregado e a saída do flip-flop está em "1". Através dos resistores R1 e R2 inicia-se a carga do capacitor.

Enquanto a tensão do capacitor ainda está abaixo de 1/3 da tensão da fonte, a saída do comparador PCI está em "1", enquanto a saida do comparador PCS está em "0". A saída do flip-flop (Q) será alta.

Quando a tensão no capacitor atinge 1/3 da tensão da fonte, a saída do comparador PCI vai a nível baixo, enquanto o de cima permanece em "0". A saída (Q) do flip-flop permanece em nível alto.

A tensão no capacitor continua aumentando, até atingir 2/3 da tensão da fonte. Neste ponto o temos uma saída em nível alto no PCS e nível baixo na saída do PCI. O flip-flop RS recebe nível alto na entrada "R" e reseta, levando a saída Q à nivel zero, e ligando o transistor. O transistor irá descarregar o capacitor através do resistor R2.

Quando a tensão no capacitor cair um pouco abaixo de 1/3 da tensão da fonte, o PCS terá saída baixa e o PCI terá saída alta, desligando o transistor, e levando a saída (pino 3) a nível alto. O capacitor começa a se carregar e reinicia o processo.

CONFIGURAÇÕES BÁSICAS:

As duas configurações básicas do 555 são como Astável (oscilador) e Monoestável (temporizador). O circuito e os cálculos dos componentes são dados abaixo:

-> ASTÁVEL (OSCILADOR):

Para gerar onda quadrada com frequências de 0,01 até 500kHz.

Os valores limites para os componentes são:

R₁, R₂ = 1k a 3,3 Mohms
C = 500 pF a 2 200 µF

Fórmula da frequência de oscilação:

Tempo em nível alto:

th = 0,693 x C (R₁ + R₂)

 Tempo em nível baixo:

tl = 0,693 x R₂ x C

Onde:
f é a freqüência em hertz
R₁ e R₂ são os valores dos resistores em Ohms
C é a capacitância em farads.

-> MONOESTÁVEL (TEMPORIZADOR):

Quando o botão PB1 é pressionado, a saída fica em nível alto por um certo tempo, e depois volta a nível baixo.

Os valores limites recomendados são:

R - 1 k a 3,3 Mohms
C - 500 pF a 2 200 µF

O período máximo de temporização é de cerca de 2 horas.

 Fórmula do Período Ativo:

T = 1,1 x R x C

Onde:T é o tempo em segundos

R é a resistência em ohms
C é a capacitância em farads

Por hoje é isso, na próxima postagem estarei colocando algumas aplicações do famoso NE555, até lá.

Fontes: Newton C. Braga: O circuito integrado 555 (ART011)

            Lusorobotica: IC 555 - Circuito Integrado Timer

Motores de Passo / Servomotores / Motores CC

INTRODUÇÃO

Frequentemente o projetista se vê frente a uma situação em que é necessária o controle preciso da velocidade de algum sistema mecânico, passam então a surgir algumas dúvidas quanto ao tipo de acionador a ser utilizado principalmente nos critérios  precisão / torque / velocidade / preço / ângulo de liberdade.
Desta forma apresentam-se três alternativas ao projetista: o motor de passo, o servo, e o motor CC, e acabam surgindo algumas dúvidas quanto às características de cada um destes elementos eletromecânicos.

O MOTOR DE PASSOS

Como o nome sugere, o motor de passos é um dispositivo eletromecânico que converte pulsos elétricos em movimentos mecânicos que geram variações angulares discretas. O eixo do motor de passo é rotacionado em pequenos incrementos angulares (denominados passos), quando os pulsos elétricos são aplicados em uma determinada sequência nos terminais deste.
A rotação de tais motores relaciona-se diretamente com os pulsos elétricos recebidos: a sequência de pulsos determina o sentido de rotação do motor, e a frequência dos pulsos recebidos determina a velocidade deste.

APLICAÇÃO

O motor de passos é útil quando é necessária grande precisão nos movimentos, ajuste do ângulo de rotação, velocidade, posição, e sincronismo. Não tem o torque (a força vezes a distância ao eixo) e nem grandes velocidades como seu ponto forte. Assim o motor de passo presta-se a aplicações de grande precisão, porém baixo torque, tais como scanners, impressoras e pequenos robôs.


PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

O motor de passo tem seu funcionamento baseado na retenção do seu eixo através de solenóides, fazendo com que o mesmo se alinhe com o solenóide ativo no momento.
Desta forma há um travamento do eixo na posição do solenóide ativo. Quando, porém, o primeiro solenóide é desenergizado e energiza-se o solenóide seguinte, o eixo do motor descreve um movimento para alinhar-se com o novo solenóide.
O que na prática ocorre é que, por haver muitos passos para descrever uma volta completa (geralmente mais que 40), os solenóides permitem mais que um alinhamento e o eixo possui uma "engrenagem" que pode alinhar-se em locais diferentes.

TIPOS

Os motores de passo são dividos (quando aos enrolamentos) em dois grupos: motores bipolares e unipolares.

Um motor de passo unipolar tem dois enrolamentos por fase, um para cada sentido da corrente. Desde que neste arranjo um pólo magnético possa ser invertido sem comutar o sentido da corrente, o circuito da comutação pode ser feito de forma muito simples (por exemplo um único transistor) para cada enrolamento. Tipicamente, dado uma fase, um terminal de cada enrolamento é feito como terra : dando três ligações por fase e seis ligações para um motor bifásico típico. Frequentemente, estes terras comuns bifásicos são juntados internamente, assim o motor tem somente cinco ligações. O motor unipolar pode ser excitado por um driver bipolar apenas descartando o terminal comum.

TRANSFORMADA DE LAPLACE E FUNÇÃO DE TRANSFERÊNCIA

             As Equações Diferenciais dividem-se em diversos tipos, sendo as mais simples as edo's (equações diferenciais ordinárias), em que a variável dependente depende somente de somente uma variável independente. Dentro desta categoria ainda podemos ter as equações lineares ou não-lineares. 

           As lineares são as que possuem solução mais "comportada" e tem sempre a mesma forma básica. Um subgrupo importante dentro das edo's lineares são as edo's lineares com coeficientes constantes e são bastante comuns em problemas simples da engenharia elétrica, geralmente estudadas na disciplina de "sinais e sistemas" ou "controle de processos". Em tais edo's é comum a resolução pela transformada de Laplace.

             Uma edo linear de coeficientes constantes tem a forma:

...+ ay''' + by'' + cy' + dy = ...+ ex'' + fx' + gx

             Nesta equação acima o y não é função de x, mas sim de t, assim:

y = y(t)       e      x = x(t)

            Em "controle de processos" a variável y é dita saída, enquanto a variável x é dita entrada do sistema.

            

            Para resolver a equação diferencial pela transformada de Laplace, são utilizadas as relações:

            Estas expressões são aplicadas também sobre as derivadas de x.

          A função de transferência também pode ser obtida a partir da transformada de Laplace quando as condições iniciais são nulas. Condições iniciais nulas significam que o sistema não possui energia acumulada, ou seja os capacitores tem tensão inicial igual a zero, os indutores tem corrente inicial igual a zero, as molas estão em repouso, etc. Neste caso:

             Assim,

...+ ay''' + by'' + cy' + dy = ...+ ex'' + fx' + gx

L{...+ ay''' + by'' + cy' + dy} = L{...+ ex'' + fx' + gx}

... + as³Y(s) + bs²Y(s) + csY(s) + dY(s)= ... + es²X(s) + fsX(s) + gX(s) 

(... + as³ + bs² + cs + d ) Y(s) =  (... + es² + fs + g ) X(s)

 Y(s) = ... + es² + fs + g        

  X(s)    ... + as³ + bs² + cs + d

            

           Vejamos um exemplo.

             Qual a função de transferência que relaciona Vo com Vi? Qual a forma da função Vo se a entrada é uma senóide vi = 5sen (200t) ?

              

Solução: A relação entre a entrada e a saída no ampop ideal, na configuração de amplicador inversor é dada por:

Vo =  - Zo
Vi         Zi

No caso acima a impedância de saída é dada por:

Zo = 10k

O capacitor no dominio da frequência tem reatância dada por:

Zc =   1   =    1 

           sC      s.1n

A impedância de entrada será dada por:

Zi = 10k + 10k //  1  

                           s. 1n

Zi = 10k +      10k       

                  s.10u + 1

Zi = 0,1s + 20k

       s.10u + 1

A Função de transferência será dada pela expressão:

Vo =  - Zo
Vi         Zi

  Vo  =     - 0,1 s - 10k 
Vi            0,1s +20k

A expressão acima pode também ser escrita na  forma de equação diferencial:

Vo(s)  (0,1s +20k) = Vi(s)  (- 0,1 s - 10k)

0,1s.Vo(s) + 20k. Vo(s) = -0,1s.Vi(s) - 10k.Vi(s)

0,1.vo' + 20k.vo = -0,1.vi' - 10k.vi

 

Para encontrarmos a expressão de Vo no tempo, usamos a função de transferência:

  Vo  =     - 0,1 s - 10k 
Vi            0,1s +20k

  Vo  =     - 0,1 s - 10k  . Vi
          0,1s +20k

Mas sabemos que a entrada é vi = 5sen(200t), assim, Vi = L{vi},

 

  Vo  =     - 0,1 s - 10k  . L{vi}
      0,1s +20k

        Vo  =     - 0,1 s - 10k  . L{5sen(200t)}
 0,1s +20k

A transformada de laplace do seno é:

Assim,

      Vo  =     - 0,1 s - 10k  . 5.      200     

                       0,1s +20k         s² + 40000

      Vo  =                - 100s - 10M              

                  (0,1s +20k) (s²+40000)

Vo  =             - 1k.s - 100M              
               (s +200k) (s²+40000)

 Decompondo o segundo membro em frações parciais fica:

Para efetuar a transformada inversa de laplace do primeiro termo, observe que,

E a transformada de Laplace inversa deste primeiro termo será:

O transformada inversa do segundo termo pode ser encontrada assim,

A função vo(t) será da forma:

 O termo exponencial pode ser desprezado nesta expressão, já que é muito próximo de zero, assim,

          É isso por hoje, valeu aí, comentem, se houver algum erro me digam para que eu possa corrigir e até a próxima.

EMULADOR DA CALCULADORA GRÁFICA HP

                         Olá pessoal, nesta segunda postagem de 2014 vou colocando o emulador das calculadoras gráficas da HP para download. Estas calculadoras são bastante úteis na engenharia, na simplificação de expressões, cálculo de transformadas de Laplace, solução de equações diferenciais, e é claro, plotagem de gráficos em coordenadas retangulares, polares, curvas paramétricas, etc.

                                                             Baixar Emulador - MediaFire

Usem com moderação!

Leandro da Silva, 02/01/2014

CÁLCULO NUMÉRICO – LIVROS EM PDF

                                             Livro da professora Márcia Ruggiero – 29,9 MB

                              RUGGIERO, Cálculo numérico_ aspectos teóricos e computacionais

                                          

                                          Livro da professora Neide Bertoldi Franco – 2,58 MB

Cálculo Numérico – Neid Berthold Franco

Programação em C para PIC - III

Olá todos, hoje vou continuar a falar sobre a programação de microcontroladores, abordando as portas lógicas.

PORTAS LÓGICAS

De maneira bem abrangente podemos dizer que as portas lógicas são o fundamento do processamento digital. Elas estão relacionadas às operações matemáticas que podem ser efetuadas no sistema binário. Estas operações são chamadas de álgebra booleana (ou aritmética computacional), em homenagem à GEORGE BOOLE, matemático e filósofo.

LÓGICA DIGITAL

Assim como temos as quatro operações básicas da álgebra decimal, temos também as operações básicas da álgebra booleana, que são:

 1- E (and); corresponde à "multiplicação"

 2- OU (or); corresponde à "adição"

 3- NÃO (not); corresponde à "inversão"

 4- OU EXCLUSIVO (xor); corresponde à "adição especial"

Vamos ver cada uma destas operações com mais detalhes:

E (AND):

Corresponde à multiplicação na álgebra booleana. É também chamada de conjunção lógica. O valor binário 0 ao ser multiplicado resulta sempre 0. Deste último fato e lembrando que binário possui apenas dois digitos (0 e 1), podemos concluir com facilidade que o resultado de uma operação E (multiplicação) só será igual a 1 se todos os fatores forem iguais a 1, ou seja:

A x B = Resultado

OU (OR):

Corresponde a adição na álgebra booleana. É também chamada de disjunção lógica. Lembrando que 0 é o elemento neutro da soma, concluímos que, sempre que temos o valor 1 somando, teremos sempre um resultado igual a 1. Mas e quando acontece 1 + 1? Neste caso o resultado continua sendo igual a 1, pois em binário não podemos ter o algarismo 2 e o resultado destas operações não pode ter uma quantidade de algarismos (bits) maior do que as entradas (A e B) têm.

A + B = Resultado

NÃO (NOT):

 Esta operação é uma simples inversão e possui apenas uma entrada para uma saída. Quando a entrada assume valor 1 (H) a saída vai a 0 (L) e vice-versa.

= Resultado (note a barra em cima do A)

OU EXCLUSIVO (XOR):

Esta é uma soma diferenciada. É também chamada de disjunção exclusiva. Resulta um valor alto (1) se, e somente se, uma das entradas for diferente da outra. Ou seja:

A B = Resultado (perceba o círculo em torno do sinal de +)

Estas são as quatro operações básicas da álgebra booleana. Juntando-se várias operações podemos ter várias outras tabelas-verdade (o nome dado às tabelas acima).

Estas operações matemáticas podem ser efetuadas através de circuitos eletrônicos (circuitos digitais). Estes "blocos" de circuitos correspondem às PORTAS LÓGICAS.

Vejamos como fica cada operação em circuitos digital e em representação de portas lógicas:

PORTA AND:

CIRCUITO ELÉTRICO EQUIVALENTE ----SIMBOLOGIA DA PORTA LÓGICA

PORTA OR:

CIRCUITO ELÉTRICO EQUIVALENTE ----SIMBOLOGIA DA PORTA LÓGICA

PORTA NOT:

CIRCUITO ELÉTRICO EQUIVALENTE ----SIMBOLOGIA DA PORTA LÓGICA

 

PORTA XOR:

CIRCUITO ELÉTRICO EQUIVALENTE ----SIMBOLOGIA DA PORTA LÓGICA

Estas quatro operações são muito importantes, uma vez que são o fundamento de toda a lógica digital.

Além destas temos as associações entre as diversas portas lógicas que podem formar as mais variadas tabelas verdades, mas isso já é assunto da próxima postagem: Álgebra Booleana.

Até lá, fiquem com Deus.

Subníveis de energia - orbitais

    Olá a todos, trago hoje uma postagem não muito convencional no meu blog, pois trata-se de um assunto do campo da química, mas de muita importância para o estudo dos fenômenos elétricos. O vídeo a seguir mostra como funcionam os orbitais de um átomo. Para quem não sabe um orbital é a região do espaço onde há a probabilidade de encontrar elétrons. Cada orbital recebe um nome em função de seu formato: s, p, d e f, e pode conter um número máximo de elétrons:
s  = 2
p = 6
d =10
f  =14

 

 

      Até a próxima pessoal.