Aplicacões do MOS em potências elevadas (V-MOS)

A estrutura do sulco em V proporciona uma família de transistores de efeito de campo para funcionar acima de 25 W com saída linear e alta impedância.

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A Bio-Realimentação

O que é a Bio-Engenharia?

Sob o título de bio-engenharia, engenharia biomédica, biônica, etc., aflora , aparentemente, uma nova especialização profissional. Tal fato, porém, não é totalmente correto. Embora os nomes sejam realmente fruto do nosso século, a bioengenharia acompanha nossa espécie desde o surgimento como “Homo sapiens”. Cabe, entretanto, destacar os experimentos do anatomista Galvani (1791) e do físico Volta (1800), talvez como a primeira tentativa de se quantificar instrumentalmente um parâmetro fisiológico.

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Um Tacômetro Digital de Precisão (Parte I)

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tacometro Como economizar combustível? Usando o motor do veículo dentro das rotações em que ele mais rende e menos consome. Este moderno tacómetro lhe possibilitará uma indicação segura e precisa da RPM do motor do seu carro.

O tacômetro ou conta-giros, como vulgarmente também se chama, é um dos mais úteis acessórios em um automóvel, motor marítimo ou motor estacionário. Ele permite, ao motorista, dirigir seu veículo – onde é largamente empregado – de modo mais seguro, seguindo melhor as especificações do fabricante do motor no que diz respeito à sua rotação, o que irá se traduzir em melhor aproveitamento de seu torque e faixa de economia de combustível.

Para nada vale saber-se, pelo manual de características, que o motor de determinado automóvel atinge sua máxima potência, a 4000 rotações por minuto, que seu torque máximo é quando funciona a 2000 RPM ou que sua maior economia de combustível se dá com o funcionamento entre 2600 a 3000 RPM sem que se disponha de um instrumento pelo qual seja possível avaliar quantitativamente tais rotações.

Nenhum motorista, por melhor que seja (mesmo um piloto de provas), pode afirmar, de ouvido, que “percebe” as diferentes rotações. Note-se que, nas máquinas de competição, um dos instrumentos principais é o tacômetro, pelo qual o piloto pode analisar o desempenho de seu motor, e dele conseguirem o maior rendimento.

O motor, quando utilizado fora de rotações certas, tem seu tempo de vida encurtado, gasta mais combustível, “queima” óleo, sofre danosos sobreaquecimentos e não rende como devia. Além do mais, como acertar-se corretamente sua “marcha lenta”, que é uma das especificações primordialmente fornecidas pelos fabricantes?

Não só os veículos de passeio como os de carga e até locomotivas necessitam de um tacômetro.

Com um conta-giros o motorista dirige sem riscos de prejudicar o motor, uma vez que assim pode respeitar os limites máximos e mínimos de sua rotação e economizar combustível, desde que use a faixa econômica de funcionamento ideal, de acordo com especificações de seu fabricante.

Alguns dirão: mas o manual de instruções de um carro, diz que ele é econômico até certa velocidade em km/h. Muito bem! Suponhamos um veículo de quatro marchas. O leitor experimente: facilmente atingirá, na 3ª marcha, a faixa de velocidade máxima que segundo o fabricante, é econômica no que diz respeito a combustível. No entanto… Haja gasolina! A rotação do motor assim utilizado é tal que parece que se vai “desbielar” todo! Seu aquecimento é assustador! Que acontece com sua lubrificação?

Mas, vamos ao que interessa, pois a nossa finalidade não é ensinar a dirigir e nem dar aulas de mecânica de motores.

VANTAGENS DO TACÔMETRO DIGITAL

O movimento analógico do ponteiro de um galvanômetro, que tem sido o tradicional indicador usado nos tacômetros automotivos, apresenta diversas desvantagens. É inerentemente impreciso, devido à inércia de sua agulha indicadora, impedindo indicações rápidas. Possui altas perdas, que são ocasionadas pela transformação eletromecânica em que se fundamenta seu princípio de funcionamento. Por ser formado por partes móveis que, evidentemente, têm de se apoiar em mancais, seus desgastes causam consideráveis perdas de funções de medição e leitura. Por maior que seja sua escala, num relance de olhos não se pode ver, com facilidade, a divisão que traduz a leitura correta, isto sem se falar no erro provocado pela paralaxe e na imprescindível atenção que o motorista deve prestar ao tráfego congestionado, tornando-se difícil uma imediata interpretação da leitura; ela é subconscientemente feita e, algum tempo depois, quando a situação já é diversa, é que ele se apercebe das RPM do motor.

A indicação digital supre todas essas desvantagens. As rotações do motor são claramente indicadas RPM “em números” e com alto grau de precisão. Em virtude de os números no display não necessitarem de interpretação, sobretudo pelo fato de não haver um ponteiro constantemente “dançando” sobre uma escala, instantaneamente é possível saber-se as rpm do motor, para o que uma ínfima fração da atenção do motorista é desviada do tráfego ou da estrada.

Tivemos ocasião de provar diversos dos muitos tacômetros que se encontram à venda e pudemos constatar seus altos índices de imprecisão. Alguns indicavam rotações absurdamente diferentes daquelas em que funcionava o motor.

Por outro lado, observamos que a maior parte dos motoristas instala um tacômetro em seu carro, ao lado de “um monte de reloginhos” sem saber a verdadeira utilidade daquele e nem destes!  É mais um enfeite no painel! Talvez por esse motivo seja que os fabricantes, nacionais ou estrangeiros, procuram dar “aquele” aspecto para tornar mais bonito e atrativo seu conta-giros, pouco se importando com a sua precisão. Nem é bom falar na instalação tecnicamente deplorável (ele é colocado onde o dono do carro acha que fica mais bonito, mesmo que isso signifique diminuição de visibilidade, o que importa é que chame a atenção!).

O tacômetro digital que descrevemos pode ser usado em motores de dois a dezesseis cilindros, sejam tipos de dois ou quatro tempos.

O sistema TTL requer para alimentação 12 ou 24 V e negativo no chassi do veículo.

DESCRIÇÃO DO CIRCUITO

O diagrama esquemático do tacômetro digital é visto na Fig. 1. Basicamente é um freqüêncimetro modificado para ser usado como tacômetro. São utilizados apenas dois “displays”: DS1 indica centenas e DS2 indica milhares de RPM. “Displays” para dezenas e unidades não foram incluídos porque iriam variar muito rapidamente, perdendo sua utilidade. Além disso, indicações da ordem de dezenas e unidades de RPM não são muito significativas no desempenho do motor.

Figura 1

Examinando-se o circuito, vê-se que a tensão do platinado é aplicada a um divisor formado pelos resistores R 1 e R2, para ser reduzida a uma tensão compatível com os circuitos TTL empregados no tacômetro.

O platinado, como todos os contatos, apresenta muitas vibrações durante o funcionamento, provocando oscilações parasitas na tensão.

Tais oscilações podem causar falsas leituras se forem interpretadas pelo circuito e, portanto, precisam ser eliminadas; isto é efetuado pelo diodo zener D1, que estabiliza a amostra da tensão em 5,6 ou 6,8 V, pelo capacitor C1, que absorve transientes de curta duração e por CI1, que “quadra” perfeitamente o sinal. Este integrado contém dois “Schmitt triggers”, que foram ligados em série para um melhor efeito.

O sinal é, então, enviado a um circuito monoestável CI2, formado por um temporizador. Ele gera pulsos de duração bem definida, a um pulso na entrada e não é mais influenciado pela duração do ciclo. Esta é a sua dupla finalidade: entregar aos circuitos contadores pulsos bem definidos e diminuir a possibilidade de entrada de falsos pulsos. Seu tempo foi calculado de uma maneira tal que, acima de 6000 RPM (rotação máxima da maioria dos motores) faz com que o tacômetro não aceite mais os pulsos vindos do platinado, assim também diminuindo a probabilidade da entrada de falsas informações.

Agora, passemos à análise do circuito que realmente interpreta o sinal e nos fornece a leitura.

a) Décadas Contadoras

Uma para as centenas e outra para os milhares (CI5), ligadas de maneira a fornecerem contagem decimal sob a forma binária; isto significa que a cada pulso na entrada corresponde um passo no contador e que a contagem, iniciada em zero, volta a ele depois do número nove e é reiniciada.

Estes contadores possuem duas entradas (pinos 2 e 3) que, sob um nível alto, “zeram” as saídas. Aplicando-se um nível baixo em pelo menos uma delas, temos a contagem normal. Outras duas entradas (pinos 6 e 7) permitem que se faça a mesma coisa, mas “jogando” nas saídas o número nove, tendo sido aterradas porque não são utilizadas.

Uma das saídas da primeira década foi ligada à entrada da segunda, de maneira que esta só comece a contar após a chegada do décimo pulso à primeira (note-se que estes contadores reagem aos degraus negativos dos pulsos; assim, a 2ª década só irá iniciar seu ciclo quando a saída da primeira, pino 11, voltar à zero, no décimo pulso recebido). Consegue-se assim a contagem de centenas e milhares de RPM.

b) Decodificadores “drivers”

Dois (CI6 e Cl7), com “latches” internos, que decodificam os números da forma binária para os sete segmentos de cada “display”. Estes Cls têm uma característica especial que é a da entrada EL (pino 3), ativadora dos “latches”. Com um nível baixo aplicado a esta entrada, o decodificador opera normalmente. Porém, a um nível alto, ela faz com que o circuito armazene a última informação presente em suas entradas e a estabilize nas saídas (função executada pelos “latches” internos).

c) Temporizador

CI12, funcionando como a base de tempo do sistema. No caso, está ligado como um multivibrador astável de precisão, através da rede externa R7, AS, C7 e A9. A saída de pulsos foi conectada aos terminais de “zeramento” dos contadores e às entradas EL (“latches”) dos decodificadores.

Como já vimos, o nível baixo não afeta tais entradas, mas quando os pulsos passam pelo nível alto, ocorrem duas coisas:

  1. Os decodificadores ficam com suas saídas estabilizadas, isto é, mantém nos “displays” a última informação recebida, enquanto durar o nível alto;
  2. Com um pequeno atraso, feito por C8 e R6, os contadores são zerados e ficam prontos para receberem novas informações no próximo nível baixo vindo do multivibrador (o atraso é necessário, para evitar que os contadores sejam “zerados” antes de poderem enviar a última leitura aos decodificadores).

Neste ponto pode-se perceber a operação de todo o conjunto: vemos que os contadores contam sempre um número variável de pulsos (vindos do platinado) durante um espaço fixo de tempo (controlado pelo multivibrador). Em outras palavras, temos o número de rotações do motor, por minuto.

Como só são usados “displays” para milhares e centenas de RPM, desprezando as dezenas e as unidades, poderíamos ter o problema de uma variação muito lenta da rotação nos “displays” (os extremos lidos pelo tacômetro são 100 e 6000 RPM). Isto é compensado fazendo com que o multivibrador tenha um ciclo de apenas 150ms. Teremos, então, nos “displays” uma renovação de leitura de aproximadamente 7 vezes por segundo.

O multivibrador precisa ser ajustado para o tipo de motor em que vai ser usado o tacômetro (pois, para uma mesma rotação do motor, a freqüência de funcionamento do platinado varia de acordo com o número de cilindros e tempos); é o único ajuste necessário neste circuito, que veremos no próximo número.

Os “displays” utilizados são FND500 de sete segmentos. O transistor Q1 é o responsável pela regulagem da intensidade luminosa dos “displays” devido à alta corrente drenada por eles. Esta variação é muito útil, sobretudo quando o veículo é dirigido à noite e na estrada.

Os capacitares C6, C9 e C10 absorvem possíveis transientes. Como regra geral, C9 e C10 são montados junto a Cl4 e Cl5, devido ao ambiente saturado de interferências, como soe acontecer num automóvel.

Em paralelo à alimentação geral foi ligado um conjunto diodo-capacitor (D2 e C11). O capacitor, como nos outros casos, absorve eventuais variações bruscas de tensão; o diodo protege todo o circuito no caso de uma inversão de polaridade.

O estágio regulador da alimentação é constituído por D3, C12, C13 e CI10. Este integrado é um estabilizador de tensão, tipo 7805. C13 foi colocado em paralelo com C12, por ser efetivo para transientes mais rápidos.

O protótipo, desenvolvido em nosso laboratório, foi arduamente provado, inclusive sob as piores condições, instalado em veículos de diversas marcas, inclusive importados; seu desempenho e precisão são assombrosos.

No próximo post forneceremos todos os detalhes de montagem, calibração e instalação, esta exigindo certos cuidados.

Até lá!

(Conclui no próximo post)

Artigo publicado originalmente na Revista Nova Eletrônica Nº 1, de Fevereiro de 1977, na seção Bancada.
Autor não mencionado.

Programação de Microcomputadores – Aula 01

O curso de Programação de Microcomputadores que iniciamos neste número é inédito e sem similares, mesmo em revistas estrangeiras. O leitor pode, realmente, encontrar algo, relativo ao assunto, em artigos esparsos, mas jamais sob a forma de um curso.

Em virtude de ser uma matéria bastante atual e palpitante, quem se decidir a seguir nossas lições irá adquirir inestimáveis conhecimentos e uma série de conceitos sui-generis. O assunto irá exigir conceitos básicos que o leitor já deverá possuir; no entanto, à medida que eles se tornarem necessários, nós os recordaremos sumariamente, se possível.

À primeira vista pode parecer um curso de nível muito elevado. Na realidade a terminologia é um pouco diferente, seremos obrigados a usar palavras e frases em inglês as quais, traduzidas, jamais teriam o verdadeiro significado. Além do mais essa terminologia tornou-se mundialmente usada e o leitor precisará compreendê-la e absorvê-la.

Convém esclarecer que este não é um curso por correspondência. As lições devem ser estudadas com muita atenção desde a primeira, pois que, sendo uma sequência lógica das outras, não havendo um método, surgirá uma confusão difícil de ser resolvida.

Os exercícios que se propuserem terão suas respostas e explicações na lição seguinte. Assim, os leitores não nos deverão enviar os mesmos, resolvidos, para que procedamos às correções.

O nosso curso abordará os seguintes e principais tópicos:

  • Introdução aos Microcomputadores
  • Estrutura do Processador 8080
  • Programas
  • Programas Avançados

O curso terminará com pormenorizados dados, elementos e instruções para que o leitor, se assim o desejar, possa montar um microcomputador cuja aquisição será brevemente possível sob a forma de “kit”, pré-montado, pré-calibrado e que funcionará perfeitamente.

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