Controles De Voo Fluídicos: Aviação do futuro onde rolar e lançar sem quaisquer superfícies de controle

De Fouad Sabry

O que são controles de voo fluídicos

O uso de um fluido para realizar operações analógicas ou digitais de maneira análoga à que é realizada com dispositivos elétricos é conhecido como fluídica ou lógica fluídica.

Como você se beneficiará

(I) Insights e validações sobre os seguintes tópicos:

Capítulo 1: Fluídica

Capítulo 2: Eletrônica

Capítulo 3: Oscilador eletrônico

Capítulo 4: Amplificador

Capítulo 5: Feedback

Capítulo 6: Transistor

Capítulo 7: Tubo de vácuo

Capítulo 8: Lógica transistor-transistor

Capítulo 9: Tetrode

Capítulo 10: Pneumática

Capítulo 11: Ventilador

Capítulo 12: Lista de patentes de Nikola Tesla

Capítulo 13: Oscilador Hartley

Capítulo 14: Válvula de retenção

Capítulo 15: Sistema de controle de voo da aeronave

Capítulo 16: Máquinas hidráulicas

Capítulo 17: Componente eletrônico

Capítulo 18: Circuito eletrônico

Capítulo 19: Válvula Tesla

Capítulo 20: Engenharia eletrônica

Capítulo 21: Glossário de engenharia elétrica e eletrônica

(II) Respondendo às principais perguntas do público sobre controles de voo fluídicos.

(III) Mundo real exemplos para o uso de controles de voo fluídicos em muitos campos.

(IV) 17 apêndices para explicar, resumidamente, 266 tecnologias emergentes em cada setor para ter uma compreensão completa de 360 ​​graus das tecnologias de controles de voo fluídicos.

Para quem é este livro

Profissionais, estudantes de graduação e pós-graduação, entusiastas, amadores e aqueles que desejam ir além do conhecimento básico ou informações para qualquer tipo de controles de voo fluídicos.

• Idioma: Português
• Editora: Um Bilhão Bem Informado [Portuguese]
• Data de lançamento: 5 de nov. de 2022

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Direitos autorais

Controlos fluidos de voo copyright © 2022 por Fouad Sabry. Todos os direitos reservados.

Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste livro pode ser reproduzida sob qualquer forma ou por qualquer meio eletrónico ou mecânico, incluindo sistemas de armazenamento e recuperação de informações, sem autorização por escrito do autor. A única exceção é por um revisor, que pode citar pequenos excertos numa revisão.

Capa desenhada por Fouad Sabry.

Este livro é uma obra de ficção. Nomes, personagens, lugares e incidentes são produtos da imaginação do autor ou são usados de forma fictícia. Qualquer semelhança com pessoas reais, vivas ou mortas, eventos ou locais é inteiramente coincidência.

Bónus

Pode enviar um e-mail para [e-mail] com a linha de assunto Fluidic Flight Controls: Future aviation where rolling and pitching without any control surfaces, e receberá um e-mail que contém os primeiros capítulos deste livro.

Fouad Sabry

Visite o site 1BK em

www.1BKOfficial.org

Prefácio

Por que escrevi este livro?

A história de escrever este livro começou em 1989, quando eu era estudante na Escola Secundária de Estudantes Avançados.

É notavelmente como as escolas STEM (Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática), que estão agora disponíveis em muitos países avançados.

O STEM é um currículo baseado na ideia de educar os alunos em quatro disciplinas específicas - ciência, tecnologia, engenharia e matemática - numa abordagem interdisciplinar e aplicada. Este termo é normalmente usado para abordar uma política de educação ou uma escolha curricular nas escolas. Tem implicações no desenvolvimento da força de trabalho, nas preocupações de segurança nacional e na política de imigração.

Havia uma aula semanal na biblioteca, onde cada aluno é livre de escolher qualquer livro e ler durante 1 hora. O objetivo da aula é incentivar os alunos a lerem outras disciplinas que não o currículo educativo.

Na biblioteca, enquanto olhava para os livros nas prateleiras, notei livros enormes, num total de 5.000 páginas em 5 partes. O nome dos livros é A Enciclopédia da Tecnologia, que descreve tudo à nossa volta, from absoluto zero a semicondutores, quase todas as tecnologias, na altura, foram explicadas com ilustrações coloridas e palavras simples. Comecei a ler a enciclopédia, e claro, não consegui terminá-la na aula semanal de 1 hora.

Então, convenci o meu pai a comprar a enciclopédia. O meu pai comprou-me todas as ferramentas tecnológicas no início da minha vida, o primeiro computador e a primeira enciclopédia tecnológica, e ambos têm um grande impacto em mim e na minha carreira.

Terminei toda a enciclopédia nas mesmas férias de verão deste ano, e então comecei a ver como o universo funciona e como aplicar esse conhecimento aos problemas do dia-a-dia.

A minha paixão pela tecnologia começou há mais de 30 anos e ainda assim a viagem continua.

Este livro faz parte da Enciclopédia das Tecnologias Emergentes que é a minha tentativa de dar aos leitores a mesma experiência incrível que tive quando andava no liceu, mas em vez de tecnologias do século XX, estou mais interessado nas tecnologias emergentes do século XXI, aplicações e soluções industriais.

A Enciclopédia das Tecnologias Emergentes será composta por 365 livros, cada livro será focado numa única tecnologia emergente. Pode ler a lista de tecnologias emergentes e a sua categorização pela indústria na parte de Em breve, no final do livro.

365 livros para dar aos leitores a oportunidade de aumentar os seus conhecimentos sobre uma única tecnologia emergente todos os dias, no decurso de um ano.

Introdução

Como escrevi este livro?

Em todos os livros de A Enciclopédia das Tecnologias Emergentes, estou a tentar obter insights instantâneos, de pesquisa bruta, diretamente das mentes das pessoas, tentando responder às suas perguntas sobre a tecnologia emergente.

Há 3 mil milhões de pesquisas no Google todos os dias, e 20% delas nunca foram vistas antes. São como uma linha direta para os pensamentos das pessoas.

Às vezes, é Como é que retiro o encravamento de papel. Outras vezes, são os medos e os desejos secretos que só se atreveriam a partilhar com o Google.

Na minha busca para descobrir uma mina de ouro inexplorada de ideias de conteúdo sobre Controlos de Voo Fluidos, uso muitas ferramentas para ouvir dados autocompletos de motores de busca como o Google, e depois rapidamente escolho todas as frases e perguntas úteis, as pessoas estão a perguntar em torno da palavra-chave Controlos de Voo Fluido.

É uma mina de ouro de pessoas introspeção, posso usar para criar conteúdo fresco, ultra-útil, produtos e serviços. Do tipo que pessoas, como tu, realmente querem.

As pesquisas de pessoas são o conjunto de dados mais importante alguma vez recolhido na psique humana. Portanto, este livro é um produto ao vivo, e constantemente atualizado por cada vez mais respostas para novas perguntas sobre Controlos de Voo Fluidos, feitas por pessoas, tal como tu e eu, a questionarem-se sobre esta nova tecnologia emergente e gostariam de saber mais sobre isso.

A abordagem para escrever este livro é obter um nível mais profundo de compreensão de como as pessoas procuram em torno de Controlos de Voo Fluidos, revelando perguntas e perguntas que eu não pensaria necessariamente fora da minha cabeça, e respondendo a estas perguntas em palavras super fáceis e digestivas, e para navegar o livro de uma forma simples.

Por isso, quando se trata de escrever este livro, assegurei-me de que está o mais otimizado e direcionado possível. Este propósito do livro está a ajudar as pessoas a compreender e a desenvolver os seus conhecimentos sobre Controlos de Voo Fluidos. Estou a tentar responder as perguntas das pessoas o mais de perto possível e a mostrar muito mais.

É uma forma fantástica e bonita de explorar questões e problemas que as pessoas têm e responder diretamente, e adicionar insights, validação e criatividade ao conteúdo do livro – até mesmo pitchs e propostas. O livro revela áreas ricas, menos aglomeradas e, por vezes, surpreendentes, de procura de investigação que eu não alcançaria de outra forma. Não há dúvida de que, espera-se que aumente o conhecimento da mente dos potenciais leitores, depois de ler o livro usando esta abordagem.

Apliquei uma abordagem única para tornar o conteúdo deste livro sempre fresco. Esta abordagem depende de ouvir as mentes das pessoas, utilizando as ferramentas de escuta de pesquisa. Esta abordagem ajudou-me a:

Conheça os leitores exatamente onde estão, para que eu possa criar conteúdo relevante que atinge um acorde e impulsiona mais compreensão ao tema.

Mantenha o meu dedo firmemente no pulso, para que eu possa obter atualizações quando as pessoas falam sobre esta tecnologia emergente de novas maneiras, e monitorizar as tendências ao longo do tempo.

Descobrir tesouros ocultos de perguntas precisa de respostas sobre a tecnologia emergente para descobrir insights inesperados e nichos ocultos que impulsionam a relevância do conteúdo e lhe dão uma vantagem vencedora.

O bloco de construção para escrever este livro inclui o seguinte:

(1) Deixei de perder tempo com a intuição e a adivinhação sobre os conteúdos desejados pelos leitores, preenchi o conteúdo do livro com o que as pessoas precisam e despedi-me das intermináveis ideias de conteúdo baseadas em especulações.

(2) Tomei decisões sólidas e tomei menos riscos, para conseguir lugares na primeira fila para o que as pessoas querem ler e querem saber - em tempo real - e utilizar dados de pesquisa para tomar decisões ousadas, sobre quais os tópicos a incluir e quais os tópicos a excluir.

(3) Racionalizei a minha produção de conteúdos para identificar ideias de conteúdo sem ter de analisar manualmente as opiniões individuais para poupar dias e até semanas de tempo.

É maravilhoso ajudar as pessoas a aumentar os seus conhecimentos de uma forma simples, respondendo apenas às suas perguntas.

Penso que a abordagem da escrita deste livro é única à medida que se colide, e acompanha as questões importantes que os leitores fazem sobre os motores de busca.

Agradecimentos

Escrever um livro é mais difícil do que pensava e mais gratificante do que alguma vez poderia imaginar. Nada disto teria sido possível sem o trabalho concluído por investigadores de prestígio, e gostaria de reconhecer os seus esforços para aumentar o conhecimento do público sobre esta tecnologia emergente.

Dedicatória

Para os esclarecidos, aqueles que vêem as coisas de forma diferente, e querem que o mundo seja melhor. Podes discordar demasiado deles, e podes discutir ainda mais com eles, mas não podes ignorá-los, e não podes subestimá-los, porque mudam sempre as coisas... empurram a raça humana para a frente, e enquanto alguns podem vê-los como os loucos ou amadores, outros vêem génio e inovadores, porque aqueles que são iluminados o suficiente para pensar que podem mudar o mundo, são os que o fazem, e levam as pessoas à iluminação.

Epígrafe

A utilização de um fluido para realizar operações analógicas ou digitais de forma análoga à que é realizada com dispositivos elétricos é conhecida como lógica fluida ou fluida.

Tabela de Conteúdos

Direitos autorais

Bónus

Prefácio

Introdução

Agradecimentos

Dedicatória

Epígrafe

Tabela de Conteúdos

Capítulo 1: Fluido

Capítulo 2: Electrónica

Capítulo 3: Oscilador eletrónico

Capítulo 4: Amplificador

Capítulo 5: Feedback

Capítulo 6: Transístor

Capítulo 7: Tubo de vácuo

Capítulo 8: Lógica do transístor

Capítulo 9: Tetrode

Capítulo 10: Pneumática

Capítulo 11: Ventilador

Capítulo 12: Lista de patentes de Nikola Tesla

Capítulo 13: Oscilador Hartley

Capítulo 14: Válvula de verificação

Capítulo 15: Sistema de controlo de voos aéreos

Capítulo 16: Máquinas hidráulicas

Capítulo 17: Bateria atómica

Capítulo 18: Circuito eletrónico

Capítulo 19: Válvula Tesla

Capítulo 20: Engenharia electrónica

Capítulo 21: Glossário da engenharia elétrica e electrónica

Epílogo

Sobre o Autor

Brevemente

Apêndices: Tecnologias Emergentes em Cada Indústria

Capítulo 1: Fluido

O uso de um fluido para realizar operações analógicas ou digitais de uma forma análoga à que é alcançada com a electrónica é conhecida como fluidics, por vezes conhecida como lógica fluida.

A pneumática e a hidráulica fornecem as bases teóricas para a dinâmica dos fluidos, que por sua vez serve de base para a fundação física da fluidics. Fluidics é uma palavra que é frequentemente reservada a situações em que o dispositivo em questão não possui peças móveis; por conseguinte, os componentes hidráulicos comuns, tais como válvulas de bobina e garrafas hidráulicas, não são reconhecidos ou referidos como dispositivos fluidos.

Se um jato de fluido menor atingir um jato maior de fluido de lado, o jato maior pode ser desviado. Isto resulta numa amplificação não linear, que é análoga à função do transístor na lógica digital electrónica. A maioria das aplicações para este tipo de lógica inclui configurações em que a lógica digital electrónica seria instável, como em sistemas que são sujeitos a elevadas quantidades de interferência eletromagnética ou radiação ionizante.

A fluidics é um dos instrumentos que a nanotecnologia acredita ser uma das suas ferramentas. Neste campo, os efeitos das forças de interface entre fluidos e sólidos, bem como fluidos e fluidos são muitas vezes bastante substanciais. Os militares também recorreram a fluidos numa variedade de aplicações.

Nikola Tesla recebeu uma patente para uma conduta valvular, por vezes conhecida como válvula Tesla, no ano de 1920. Esta válvula funciona como um díodo fluido. É um díodo vazado, o que significa que o fluxo inverso não é zero para qualquer diferença de pressão que lhe seja fornecida. A válvula Tesla também apresenta uma resposta não linear, devido ao facto de a didicidade da válvula depender da frequência. Em circuitos fluidos, como um retificador de ondas completas, pode ser utilizado para converter corrente alternada para corrente direta. Quando Billy M. Horton, dos Laboratórios Harry Diamond (que mais tarde se tornou parte do Laboratório de Investigação do Exército) percebeu que podia redirecionar a direção dos gases de gripe usando um pequeno fole, teve a ideia inicial para o amplificador fluido em 1957. Billy M. Horton é creditado por ser o inventor do amplificador fluido.

É possível construir portões lógicos cuja função de gating é alimentada por água e não por eletricidade.

Estes só funcionam corretamente quando colocados numa determinada orientação, que deve ser mantida em todos os momentos.

Basta ligar dois fluxos separados é o que um portão OR faz, e um portão NÃO (inversor) consiste em A desviando um fluxo de alimentação para produzir Ā.

A figura inclui um desenho áspero tanto do portão E como do portão XOR.

O portão XOR também pode ser usado para construir um inversor, se desejar, como A XOR 1 = Ā.

Num amplificador fluido, um fornecimento de fluido, pode ser apenas ar, água ou fluido hidráulico, que atinge a parte superior a partir de baixo.

A pressão aplicada às portas de comando C1 ou C2 desvia o fluxo, de modo a que saia através das portas O1 ou O2.

É possível que o fluxo que está a ser desviado seja significativamente mais forte do que o fluxo que está a entrar nas portas de controlo, portanto, o aparelho tem ganho.

Este aparelho fundamental pode ser utilizado na construção de componentes de lógica fluida adicional, bem como osciladores para circuitos fluidos que funcionam de forma semelhante à dos flip flops. Portanto, sistemas de lógica digital simples são capazes de ser construídos.

Os amplificadores fluidos têm frequentemente larguras de banda na região de baixo quilohertz, o que resulta em que os sistemas que são criados a partir deles são bastante lentos em comparação com dispositivos elétricos.

Foram também produzidos díodos fluidos, um oscilador fluido e uma variedade de circuitos hidráulicos, incluindo um que não tem equivalente elétrico. O triode fluido, um dispositivo de amplificação que emprega um fluido para transportar o sinal, é outra das invenções que foi feita.

Uma vez que o Computador MONIAC, criado em 1949 e utilizado para ensinar conceitos económicos, era um computador analógico baseado em fluidos, foi capaz de replicar simulações complicadas de uma forma que os computadores digitais não conseguiam na altura. Foram construídos cerca de doze a catorze e empresas e instituições de ensino compraram-nas.

1964 viu a construção do Flodac Computer, que serviu como prova de conceito para um computador digital fluido.

Alguns sistemas hidráulicos e pneumáticos, como alguns tipos de caixas automáticas em automóveis, incluem e utilizam componentes fluidos. A importância da fluidics no controlo industrial diminuiu em consequência da crescente prevalência da lógica digital no domínio do controlo industrial.

No mercado de consumo, os dispositivos controlados fluidamente estão a crescer em popularidade e presença. Estes produtos estão a ser instalados numa maior variedade de produtos, desde pistolas de spray de brinquedo a chuveiros e jatos de banheira; todos eles fornecem correntes oscilantes ou pulsantes de ar ou água.

O uso da lógica do fluido permite a criação de uma válvula que não tenha componentes móveis, como os vistos em algumas máquinas anestésicas. Para aplicações como esta, a fluidics é desejável devido à sua menor massa, custo (até 50 por cento menos), arrastar (até 15 por cento menos durante a utilização), inércia (para uma resposta de controlo mais rápida e forte), complexidade (mecanicamente mais simples, menos ou menos partes móveis ou superfícies, menos manutenção) e secção transversal de radar para stealth. Todos estes benefícios somam-se para tornar a fluidics uma escolha atraente. Isto provavelmente será usado em uma grande quantidade de veículos aéreos não tripulados (UAVs), aviões de combate da 6ª geração, e navios.

Duas aeronaves não tripuladas controladas fluidamente foram submetidas a testes pela BAE Systems, a primeira das quais começou em 2010 e recebeu o apelido Deiker Demon,

{Fim capítulo 1}

Capítulo 2: Electrónica

O estudo das emissões, comportamentos e consequências dos eletrões através do uso de dispositivos eletrónicos é o foco da disciplina da electrónica, que é um subcampo tanto da física como da engenharia elétrica. Em contraste com a engenharia elétrica tradicional, que se baseia exclusivamente em efeitos passivos como resistência, capacidade e indução para regular o fluxo de corrente elétrica, a electrónica utiliza dispositivos ativos para controlar o fluxo de eletrões através da amplificação e retificação. Isto distingue-o do campo da engenharia elétrica conhecido como clássico.

A invenção da electrónica teve um impacto significativo no crescimento da civilização contemporânea. A descoberta do eletrão em 1897 e o seguinte desenvolvimento do tubo de vácuo, que teve a capacidade de amplificar e corrigir os fracos impulsos elétricos, marcou o início do campo da electrónica e da era dos eletrões. No início dos anos 1900, Ambrose Fleming e Lee De Forest inventaram o díodo e o trio, respectivamente. Estas invenções permitiram que um dispositivo não mecânico detete tensões elétricas minúsculas, como sinais de rádio provenientes de uma antena de rádio. Isto abriu caminho para o início de aplicações práticas.

Permitiram a construção de equipamentos que utilizavam a amplificação e retificação atuais, o que nos deu rádio, televisão, radar, telefonia de longa distância, e muito mais. Os tubos de vácuo, também conhecidos como válvulas termoónicas, foram os primeiros componentes eletrónicos ativos. Controlavam o fluxo de corrente influenciando o fluxo de eletrões individuais. Na década de 1920, a radiodifusão comercial e as comunicações estavam a generalizar-se, e os amplificadores eletrónicos estavam a ser utilizados em aplicações tão diversas como a telefonia de longa distância e a indústria de gravação musical. O crescimento precoce da electrónica foi rápido e, na década de 1920, a radiodifusão comercial e as comunicações estavam a generalizar-se.

O avanço significativo da tecnologia não ocorreu durante algumas décadas, e só em 1947 John Bardeen e Walter Houser Brattain da Bell Labs criaram o primeiro transístor de contacto de pontos operacionais. No entanto, até meados da década de 1980, os tubos de vácuo eram a tecnologia dominante nos campos do micro-ondas e da transmissão de alta potência, bem como dos recetores de televisão. Este foi o caso em ambos os campos. Desde então, os produtos que utilizam tecnologia de estado sólido tomaram quase totalmente o mercado. Algumas aplicações especializadas, tais como amplificadores RF de alta potência, tubos de raios catódicos, equipamentos de áudio especializados, amplificadores de guitarra e alguns dispositivos de micro-ondas, continuam a utilizar tubos de vácuo.

Pensa-se que o IBM 608, que foi lançado em abril de 1955, foi a primeira calculadora transistorizada a ser construída para venda no mercado comercial. O IBM 608 foi o primeiro dispositivo criado pela IBM para utilizar circuitos transístores em vez de tubos de vácuo. Esta questão foi resolvida quando Jack Kilby e Robert Noyce desenvolveram o circuito integrado. Na sua conceção, o chip e todos os componentes eletrónicos foram fabricados a partir de um único bloco (ou monólito) de material semicondutor. Tanto o tamanho dos circuitos como o processo de fabrico podem ser reduzidos, permitindo a possibilidade de automatização. Isto resultou no conceito de integração de todos os componentes numa hóstia de silício de cristal único, o que, por sua vez, conduziu ao desenvolvimento de uma integração em pequena escala (SSI) no início da década de 1960, seguida de integração de média escala (MSI) no final dos anos 60, e finalmente de integração em larga escala (VLSI). 2008 foi o ano em que os transformadores de mil milhões de transístores estavam disponíveis para uso comercial.

Segue-se uma lista dos principais subcampos da electrónica em 2022::

Eletrónica digital

Eletrónica analógica

Microeletrónica

Design de circuito

Circuitos integrados

Eletrônicos de potência

Optoelectrónica

Dispositivos semicondutores

Sistemas incorporados

Eletrônicos áudio

Telecomunicações

Nanoelectrónica

Bioelectrónica

Qualquer parte de um sistema eletrónico, seja ativo ou passivo, pode ser considerado um componente do sistema eletrónico. Para produzir um circuito eletrónico capaz de executar uma determinada tarefa, os seus componentes individuais devem ser primeiro unidos. Isto é muitas vezes conseguido soldando os componentes para uma placa de circuito impresso (PCB). Os componentes individuais podem ser embalados ou embalados em agrupamentos mais complicados para formar circuitos integrados. Componentes eletrónicos como condensadores, indutores e resistências são exemplos de componentes passivos. Os componentes eletrónicos ativos, por outro lado, incluem dispositivos semicondutores, tais como transístores e timoristas, que regulam o fluxo de corrente ao nível dos eletrões.

Analógico e digital são as duas categorias que podem ser usadas para categorizar a funcionalidade de um circuito eletrónico. Uma ou ambas as formas de circuito podem ser incluídas num único dispositivo, ou o dispositivo pode ser constituído por uma combinação dos dois. À medida que mais operações são convertidas em formatos digitais, os circuitos analógicos estão a encontrar cada vez menos uso na electrónica moderna.

A grande maioria dos dispositivos eletrónicos que utilizam sinais analógicos, como recetores de rádio, são montados usando muitas permutações de apenas alguns tipos de circuitos fundamentais. Ao contrário dos circuitos digitais, que utilizam quantidades discretas de tensão ou corrente, circuitos analógicos utilizam um espectro contínuo destas quantidades.

Como um circuito pode ser definido como qualquer coisa, desde um único componente até sistemas, incluindo milhares de componentes, o número de vários circuitos analógicos que foram inventados até este ponto é bastante elevado.

Embora vários efeitos não lineares sejam utilizados em circuitos analógicos, tais como misturadores, moduladores e outros componentes semelhantes, os circuitos analógicos são frequentemente referidos como circuitos lineares. Os amplificadores construídos com tubos de vácuo e transístores, bem como amplificadores operacionais e osciladores, são excelentes exemplos de circuitos analógicos.

No mundo de hoje, circuitos analógicos podem utilizar a tecnologia digital ou mesmo de microprocessador para aumentar o seu desempenho. Circuitos completamente analógicos são um pouco incomuns no mundo tecnológico de hoje. Em vez dos termos analógicos ou digitais, o termo sinal misto é frequentemente usado para se referir a este tipo de circuito.

Como os modos de funcionamento lineares e não lineares estão presentes em circuitos analógicos e digitais, nem sempre é fácil distinguir entre os dois tipos de circuitos. Os comparadores são uma espécie de conversores analógicos para digitais que assumem uma gama de tensão contínua, mas apenas um de dois valores, semelhante ao funcionação dos circuitos digitais. Numa veia semelhante, um amplificador transístor sobrecarregado pode assumir as propriedades de um interruptor controlado com basicamente dois níveis de saída. Estas características incluem: Na verdade, muitos circuitos digitais são realmente implementados como variantes de circuitos analógicos semelhantes a este exemplo. Considerando que a maioria das características do mundo físico real são analógicas, os efeitos digitais só podem ser alcançados limitando o comportamento dos componentes analógicos.

Circuitos digitais são circuitos elétricos baseados em vários valores de tensão discreta. A representação física mais comum da álgebra booleana é chamada de circuito digital, e os circuitos digitais servem de base para todos os computadores digitais modernos. Quando se discutem circuitos digitais, as frases circuito digital, sistema digital e lógica são, na mente da grande maioria dos engenheiros, conceitos sinónimos. A grande maioria dos circuitos digitais implementa um sistema binário, que consiste em dois níveis de tensão denotados como 0 e 1. O valor lógico 0 terá frequentemente uma tensão mais baixa e será referido como Baixo, enquanto o valor lógico 1 será referido como Alto. Por outro lado, alguns sistemas funcionam numa base atual, enquanto outros utilizam uma definição em que 0 representa Alto. Em muitos casos, o designer de lógica vai virar estas definições de um circuito para o outro à medida que passam pelo processo de design, de modo a facilitar as coisas a si mesmos. Não há nenhuma rima ou razão para como os níveis são definidos como 0 ou 1.

Três vezes (com três estados) A investigação foi feita em lógica, e protótipos de computadores foram desenvolvidos.

Os circuitos digitais são os blocos de construção para dispositivos eletrónicos, como computadores, relógios eletrónicos e controladores de lógica programáveis, que são usados para regular vários processos industriais. Outra ilustração disto seriam processadores de sinal digital.

Blocos de construção:

Transístor de efeito de campo feito de óxido metálico e semicondutores (MOSFET)

Portões lógicos

Adders

Chinelos

Contadores

Registos

Multiplexers

Gatilhos schmitt

Máquinas e equipamentos altamente integrados:

Chip de memória

Microprocessadores

Microcontroladores

circuito integrado adaptado a uma determinada aplicação (ASIC)

Processador de sinal digital (DSP)

Matriz de portão programável em campo (FPGA)

Matriz analógica programável em campo (FPAA)

Sistema incorporado num chip (SOC)

É necessário remover o calor produzido por circuitos eletrónicos para evitar uma falha instantânea e aumentar a fiabilidade a longo prazo. A maior parte da dissipação de calor é realizada através do uso de condução passiva e convecção. Uma dissipação maior pode ser conseguida com a utilização de sumidouros de calor e ventiladores para arrefecimento do ar, bem como através da utilização de tipos alternativos de arrefecimento do computador, como o arrefecimento da água. Estes métodos aproveitam três maneiras diferentes de transferir energia térmica: convecção, condução e radiação.

O termo ruído eletrónico refere-se a perturbações que não são desejáveis que são sobrepostas a um sinal útil e tendem a obstacular o conteúdo da informação do sinal. A distorção do sinal que pode ser criada por um circuito não é a mesma coisa que o ruído. Há sempre algum nível de ruído presente nos circuitos elétricos. A temperatura de trabalho do circuito pode ser reduzida para reduzir a quantidade de ruído que é produzida, que pode ter sido causada por atividade eletromagnética ou térmica. Outras formas de ruído, como o ruído de tiro, não podem ser eliminadas devido aos constrangimentos impostos pelas suas características físicas subjacentes.

O estudo da electrónica requer a utilização de princípios matemáticos em toda a parte. Para se dominar na electrónica, é ainda necessário adquirir o domínio na matemática envolvida na análise de circuitos.

O estudo de técnicas de resolução de sistemas lineares com variáveis desconhecidas, como a tensão num determinado nó ou a corrente que flui através de um determinado ramo de uma rede, é conhecido como análise de circuitos. O simulador de circuito SPICE é uma ferramenta analítica típica para este fim específico.

O estudo e compreensão da teoria do campo eletromagnético também são muito significativos para o tema da electrónica.

As experiências realizadas em laboratórios são um componente essencial do processo de conceção de dispositivos elétricos devido à natureza intrincada da teoria por trás da electrónica. Estas experiências são realizadas com o objetivo de testar ou verificar o desenho do engenheiro e localizar quaisquer falhas que possam ter sido feitas. Tradicionalmente, os laboratórios eletrónicos têm sido locais físicos que abrigam dispositivos elétricos e equipamentos. No entanto, nos últimos anos, tem havido uma mudança para o uso de software de simulação para laboratórios eletrónicos. Alguns exemplos deste software são CircuitLogix, Multisim e PSpice.

Os engenheiros eletrónicos de hoje têm a capacidade de projetar circuitos com a utilização de blocos de construção pré-fabricados, como alimentação de energia, semicondutores (que se referem a dispositivos semicondutores como transístores) e circuitos integrados. Os programas que são considerados enquadrados na categoria de software eletrónico de automatização de design incluem programas de captura esquemática e programas para design de placa de circuito impresso. Os nomes NI Multisim, Cadence (ORCAD), EAGLE PCB e Schematic, Mentor (PADS PCB e LOGIC Schematic), Altium (Protel), LabCentre Electronics (Proteus), gEDA, KiCad, e muitos outros são bem conhecidos no campo do software de automação de design eletrónico (EDA).

Ao longo da história, uma grande variedade de abordagens de junção de componentes foram usadas. Por exemplo, nos primeiros dias da electrónica, a cablagem ponto-a-ponto era frequentemente utilizada para fazer circuitos, e os componentes eram tipicamente presos a tábuas de madeira. A construção utilizando madeira de madeira e objetos de embrulho com arame foram mais duas abordagens. A maior parte da electrónica de hoje é construída com placas de circuito impressos feitas de materiais como FR4, ou o papel sintético de resina sintética mais barato (mas menos durável) (SRBP, também conhecido como Paxoline/Paxolin (marcas) e FR2), que pode ser identificado pela cor castanha da sua superfície. Nos últimos anos, os riscos para a saúde e o ambiente relacionados com a montagem electrónica têm recebido uma atenção cada vez maior, nomeadamente para os itens que vão ser vendidos na Europa.

Os desafios multidisciplinares de design colocados por sofisticados dispositivos e sistemas eletrónicos, como telemóveis e computadores, são o foco do campo do design dos sistemas eletrónicos. O tema engloba uma vasta gama de tópicos, desde a conceção e desenvolvimento de um sistema eletrónico (desenvolvimento de novos produtos) até à garantia do seu correto funcionamento, vida útil e eliminação após a sua vida útil. Por isso, o desenho dos sistemas eletrónicos é o processo de definição e conceção de dispositivos eletrónicos complicados de forma a satisfazer as necessidades que são indicadas pelo utilizador.

Seguem-se alguns dos métodos mais comuns para a montagem de componentes elétricos::

um buraco (também conhecido como Pin-Through-Hole) é um buraco que permite que os pinos passem por ele.

Montagem de superfície

Montagem de chassis

Montagem de cremalheira

Tomada LGA/BGA/PGA

Existem várias subindústrias que compõem a indústria electrónica. O sector da indústria dos semicondutores é o principal fator de motivação por detrás da indústria electrónica global,

{Fim capítulo 2}

Capítulo 3: Oscilador eletrónico

Um oscilador eletrónico é um circuito que cria um sinal eletrónico periódico e oscilante. Este sinal é mais frequentemente uma onda sine, embora também possa ser uma onda quadrada ou uma onda triangular.

Os osciladores são frequentemente classificados de acordo com a frequência do sinal que enviam:

Um oscilador eletrónico é referido como um oscilador de baixa frequência, ou LFO para abreviar. Este tipo de oscilador produz uma frequência inferior a cerca de 20 Hz. Esta frase é usada principalmente na área da síntese áudio, e é usada para diferenciar um oscilador de frequência sonora de um oscilador de síntese sonora.

Um oscilador de áudio gera frequências no espectro audível, que se estende de 16 hertz a 20 quilohertz.

Um oscilador RF é um dispositivo que gera sinais no espectro da frequência de rádio (RF), que se estende por cerca de 100 kHz a 100 GHz. Apesar de a frase ser atualmente mais usada para se referir a conversores de buck dc-DC.

O oscilador linear ou harmónico e o oscilador não linear ou de relaxamento são as duas principais variedades de osciladores que podem ser encontradas em dispositivos elétricos.

Os osciladores de cristal são extremamente comuns na electrónica contemporânea e podem gerar frequências que variam de 32 kHz a mais de 150 MHz. Os cristais com uma frequência de 32 kHz são normalmente usados para manter o tempo, enquanto cristais com frequências mais altas são normalmente usados para a geração de relógios e aplicações RF.

A produção sinusoidal é produzida pelo oscilador harmónico ou linear. Existem duas variedades distintas:

Um amplificador eletrónico, como um transístor ou amplificador operacional, acoplado num ciclo de feedback é o tipo mais comum de oscilador linear. Este tipo de oscilador tem a sua saída alimentada de volta à sua entrada através de um filtro eletrónico seletivo de frequência para gerar feedback positivo. Depois de ligar a alimentação elétrica ao amplificador pela primeira vez, o ruído elétrico no circuito gerará um sinal que não é zero, o que fará com que as oscilações comecem. O ruído é amplificado e filtrado até que se converga rapidamente numa onda sine a uma única frequência, à medida que dá a volta ao laço.

O tipo de filtro seletivo de frequência que é utilizado no ciclo de feedback pode ser usado para categorizar circuitos osciladores de feedback:

O filtro num circuito que contém um oscilador RC é feito de uma rede de resistências e condensadores. Na maior parte do tempo, os osciladores de RC são usados para criar frequências mais baixas, como as encontradas no espectro audível. O oscilador de mudança de fase e o oscilador da ponte Wien são ambos exemplos de circuitos comuns que incluem osciladores de RC. Os osciladores LR, que empregam indutores e filtros de resistência, também existem; no entanto, são muito menos frequentes devido ao tamanho de um indutor que é necessário para alcançar um valor adequado para o uso em frequências mais baixas.

Um indutor (L) e um condensador (C) que estão acopdos entre si e funcionam como ressonador constituem o circuito afinado que serve de filtro num circuito oscilador LC. Este tipo de circuito é por vezes referido como um circuito de tanques. além dos circuitos de Clapp.

Um cristal piezoelétrico serve como filtro do circuito num exemplo de um oscilador de cristal (geralmente um cristal de quartzo).

Os osciladores lineares podem ser construídos utilizando dispositivos de uma porta (dois terminais) com resistência negativa, tais como tubos de magnetrões, díodos de túneis, díodos IMPATT e díodos de Gunn. Para além dos osciladores de feedback acima descritos, que utilizam elementos ativos amplificadores de duas portas, tais como transístores e amplificadores operacionais, os osciladores lineares também podem ser construídos utilizando os osciladores de feedback acima descritos. Em altas frequências, muitas vezes na gama de micro-ondas e mais alto, os osciladores de feedback operam mal devido à mudança severa de fase no circuito de feedback. É por isso que os osciladores de resistência negativa são normalmente utilizados em vez de osciladores de feedback nestas frequências.

Um circuito de ressonância, como um circuito LC, cristal ou ressonador de cavidade, está ligado através de um dispositivo com resistência diferencial negativa, a fim de criar osciladores de resistência negativa. Além disso, é adicionada uma tensão de enviesamento dc para dar a energia necessária. Se ativado, um circuito de ressonância pode armazenar energia sob a forma de oscilações electrónicas; mas, devido à presença de resistência elétrica e outras perdas, as oscilações são amortecidas e acabam por morrer a zero. Um circuito ressonante por si só é quase um oscilador. A resistência interna à perda do ressonador tem um valor positivo, mas a resistência negativa do dispositivo ativo anula esse valor, gerando assim um ressonador sem amortecimento e fazendo com que crie oscilações contínuas espontâneas na sua frequência ressonante.

O modelo oscilador de resistência negativa não se limita a dispositivos de uma porta como díodos; os circuitos osciladores de feedback com dispositivos amplificadores de duas portas, como transístores e tubos, também têm resistência negativa. Os dispositivos de uma porta não são o único tipo de componente eletrónico que pode ter resistência negativa.

Segue-se uma lista de apenas alguns dos vários circuitos de oscilação harmónica:

Oscilador Armstrong, também conhecido como. Oscilador meissner

Oscilador de palmas

Oscilador Colpitts

oscilador que é inter-acoplado

Oscilador Dynatron

Oscilador Hartley

Oscilador Opto-electrónico

Oscilador Pierce

Oscilador com uma mudança de fase

Oscilador Robinson

Oscilador tri-tet

Oscilador Vackář

Oscilador da ponte Wien

Um oscilador não linear, também conhecido como oscilador de relaxamento, gera uma forma de onda que não é sinusoidal, como um quadrado, dente de serra ou triângulo. Um componente de armazenamento de energia, como um condensador ou, menos frequentemente, um indutor, e um dispositivo de comutação não linear, como um trinco, um gatilho Schmitt ou um elemento de resistência negativa, são acopdos num ciclo de feedback para compõem este componente. Devido ao carregamento e descarga frequentes da energia detida no elemento de armazenamento, o dispositivo de comutação é responsável pelas variações súbitas na forma de onda