Lista de Exercícios – Circuitos Combinacionais 1

1. Projeto de Circuito Lógico para Controle de Bomba e Eletroválvula em um Sistema de Abastecimento

   Desenvolva um circuito lógico digital que automatize o controle de uma bomba de água e uma eletroválvula em um sistema de abastecimento. A bomba será responsável por transferir água de um reservatório no térreo para uma caixa d’água situada no topo do edifício. O circuito deve garantir um funcionamento eficiente, evitando desperdício de água e possíveis falhas no abastecimento.

   • Sensores de nível de água:
     • Sensor A: Detecta quando a caixa d’água inferior está cheia.
     • Sensor B: Detecta quando a caixa d’água inferior está vazia.
     • Sensor C: Detecta quando a caixa d’água superior está cheia.
   • Bomba:
     • A bomba deve ser acionada automaticamente sempre que o nível da caixa d’água superior estiver baixo (Sensor C).
     • A bomba não pode ser acionada se a caixa inferior estiver vazia (Sensor B).
     • A bomba deve ser desligada automaticamente quando a caixa superior atingir o nível máximo permitido (Sensor C).
     • A bomba também deve ser desligada caso não haja água suficiente na caixa inferior (Sensor B).
   • Controle da eletroválvula
     • A eletroválvula deve ser aberta para encher a caixa d’água inferior, garantindo o abastecimento da bomba.
     • A válvula fecha automaticamente quando a caixa inferior estiver cheia (Sensor A ativado).
   1. Construção da Tabela-Verdade
      Liste todas as possíveis combinações das entradas A, B e C e determine as saídas correspondentes para bomba e eletroválvula.
   2. Definição das Expressões Lógicas
      Escreva as equações booleanas que representam a ativação/desativação da bomba e da eletroválvula.
   3. Representação do Circuito Lógico
      Utilize portas lógicas digitais (AND, OR, NOT) para implementar as expressões booleanas obtidas no passo anterior e represente o circuito usando um diagrama esquemático.

2. Circuito Lógico para Controle de Máquinas com Prioridade

   Uma indústria possui quatro máquinas de alta potência, identificadas como Máquina 1, Máquina 2, Máquina 3 e Máquina 4. Por questões de segurança e consumo de energia, é permitido o funcionamento simultâneo de, no máximo, duas máquinas. Além disso, existe uma hierarquia de prioridade entre elas: Máquina 1 tem prioridade sobre a Máquina 2, que tem prioridade sobre a Máquina 3, que, por sua vez, tem prioridade sobre a Máquina 4.

   Elabore um circuito lógico para controlar o acionamento dessas máquinas, obedecendo às seguintes condições:

   • Cada máquina é acionada por uma entrada: A aciona a Máquina 1, B aciona a Máquina 2, C aciona a Máquina 3 e D aciona a Máquina 4.
   • O circuito deve garantir que nunca mais de duas máquinas estejam ligadas ao mesmo tempo.
   • Caso mais de duas entradas estejam ativadas simultaneamente, apenas as máquinas de maior prioridade devem permanecer ligadas.
   • Apresente o diagrama lógico do circuito, utilizando portas lógicas, e explique como o controle de prioridade e limitação de máquinas é realizado.

3. Aquecedores de água solares
   Alguns aquecedores solares usam uma bomba para forçar a circulação da água. Nesses aquecedores, há dois sensores de temperatura: um localizado no interior de uma das placas e outro localizado no interior do boiler (reservatório de água quente).

   Um circuito lógico que controla o acionamento da bomba recebe quatro sinais nesse tipo de sistema:

   • Sinal A: nível ALTO sempre que a temperatura da placa estiver abaixo de 4 ºC, servindo para evitar o congelamento.
   • Sinal B: nível ALTO sempre que a temperatura das placas estiver acima de 70 ºC, servindo para evitar sobreaquecimento.
   • Sinal C: nível ALTO sempre que a diferença de temperatura entre a água das placas e a do boiler estiver acima de 5 ºC, servindo para forçar a circulação.
   • Sinal M: nível BAIXO quando o sistema estiver operando em modo automático e nível ALTO se estiver operando em modo manual.

   O circuito lógico citado deverá enviar um sinal de nível ALTO para o sistema de acionamento da bomba sempre que o sinal M estiver em modo automático, e ocorrer pelo menos um dos seguintes eventos:

   • A temperatura das placas for inferior a 4 ºC;
   • A temperatura das placas for superior a 70 ºC;
   • A diferença entre ambas for superior a 5 ºC.

   1. Qual é a equação lógica do sinal de saída do circuito lógico?

      A) $ S = A.B.C + \overline{M} $
      B) $ S = A.B.C.M $
      C) $ S = (A + B + C)M $
      D) $ S = A + B + C + M $
      E) $ S = (A + B + C)\overline{M} $