🎛️ MOC - Eletrônica, Automação e Controle

🎛️ 05 Eletrônica, Automação e Controle

Navegação Global

🏠 Hub Principal da Engenharia Elétrica

Visão Geral da Área

A grande área de 05 Eletrônica, Automação e Controle estabelece a ponte física e computacional entre os sinais da natureza e os sistemas cibernéticos modernos. Abrange a física dos dispositivos semicondutores e amplificadores analógicos de precisão, a síntese de lógica combinacional e sequencial com máquinas de estados síncronas, a conversão e condicionamento estático de potência por tiristores e inversores, a modelagem contínua e discreta de processos dinâmicos em espaço de estados e domínio da frequência, e a arquitetura de microprocessadores e microcontroladores embarcados dedicados à instrumentação industrial e mecatrônica.

---

📌 Sumário da Área

1. 🧭 1. Trilha Integrada das Disciplinas (Sequência Formativa)
2. 🎯 2. Matriz de Competências e Integração Curricular
3. ⚡ 3. Prontuário Geral de Modelos Matemáticos da Área
   • Eletrônica Analógica e Amplificadores
   • Eletrônica Digital e Síntese Lógica
   • Eletrônica Industrial e Conversores Estáticos
   • Sistemas Dinâmicos e Controle Clássico/Moderno
   • Microprocessadores e Arquitetura Harvard/RISC
   • Sistemas Embarcados e Instrumentação com Arduino
4. 🖼️ 4. Índice Geral de Diagramas Técnicos Auditados (Catppuccin Mocha)
5. 🔄 5. Fluxo Pedagógico e Dependências Estruturais
6. 📚 6. Referências Fundamentais e Normas Técnicas

---

🧭 1. Trilha Integrada das Disciplinas (Sequência Formativa)

Todas as 6 disciplinas da Área 05 encontram-se rigorosamente padronizadas no Padrão Ouro Acadêmico, com apostilas de bancada, aulas completas, diagramas esquemáticos em SVG Catppuccin Mocha auditados e bancos de questões analíticas de concursos e exames oficiais de engenharia.

#	Disciplina	Estrutura Padronizada	Diagramas Vetoriais	Status de Execução
01	01 Eletrônica Analógica	5 Aulas Completas • 7 Materiais Oficiais	5 SVGs Auditados	✅ 100% Concluída
02	02 Eletrônica Digital	6 Aulas Completas • 5 Materiais Oficiais	9 SVGs Auditados	✅ 100% Concluída
03	03 Eletrônica Industrial	7 Aulas Completas • 6 Materiais Oficiais	7 SVGs Auditados	✅ 100% Concluída
04	04 Sistemas Dinâmicos e Controle	5 Aulas Completas • 6 Materiais Oficiais	10 SVGs Auditados	✅ 100% Concluída
05	05 Microprocessadores	5 Aulas Completas • 6 Materiais Oficiais	5 SVGs Auditados	✅ 100% Concluída
06	06 Projetos e Códigos Arduino	5 Aulas Completas • 4 Materiais Oficiais	5 SVGs Auditados	✅ 100% Concluída

---

🎯 2. Matriz de Competências e Integração Curricular

---

⚡ 3. Prontuário Geral de Modelos Matemáticos da Área

Eletrônica Analógica e Amplificadores

• Equação do Diodo Ideal de Shockley: $I_D=I_S\left(e^{\frac{V_D}{n{V}_T}}-1\right),V_T=\frac{kT}{q}\approx 25,86\text{ mV a }300\text{ K}$

• Transcondutância do TBJ e Parâmetros de Pequenos Sinais: $g_m=\frac{I_{CQ}}{V_T},r_{\pi }=\frac{\beta }{g_m}=\frac{\beta V_T}{I_{CQ}},r_o=\frac{V_A}{I_{CQ}}$

• Corrente de Dreno do MOSFET em Saturação: $I_D=\frac{1}{2}{\mu }_n{C}_{ox}\frac{W}{L}(V_{GS}-V_{th}{)}^2(1+\lambda V_{DS})$

• Amplificador de Instrumentação (3 Amp-Ops): $A_d=\left(1+\frac{2R_1}{R_G}\right)\left(\frac{R_3}{R_2}\right)$

---

Eletrônica Digital e Síntese Lógica

• Teoremas Fundamentais de De Morgan: $\overline{A\cdot B}=\overline{A}+\overline{B},\overline{A+B}=\overline{A}\cdot \overline{B}$

• Equação Característica do Flip-Flop JK: $Q(t+1)=J\overline{Q}(t)+\overline{K}Q(t)$

• Modelo Geral de Máquinas de Estados Finitos (Mealy vs Moore): $\text{Moore: }\mathbf{y}(t)=\lambda (\mathbf{s}(t)),\text{Mealy: }\mathbf{y}(t)=\lambda (\mathbf{s}(t),\mathbf{x}(t))$

---

Eletrônica Industrial e Conversores Estáticos

• Tensão Média de Retificador Monofásico Controlado (Graetz): $V_{dc}(\alpha )=\frac{2V_m}{\pi }\cos \alpha$

• Conversores CC-CC Não-Isolados:

  • Buck (Rebaixador): $V_o=D\cdot V_s$
  • Boost (Elevador): $V_o=\frac{V_s}{1-D}$
  • Buck-Boost (Inversor): $V_o=-\frac{D}{1-D}{V}_s$

• Inversor Trifásico SPWM: $V_{LL,rms,1}=\frac{\sqrt{3}}{2\sqrt{2}}{m}_a{V}_{dc}\approx 0,612\cdot m_a{V}_{dc}(m_a\le 1)$

---

Sistemas Dinâmicos e Controle Clássico/Moderno

• Representação Contínua em Espaço de Estados: $\dot{\mathbf{x}}(t)=\mathbf{Ax}(t)+\mathbf{Bu}(t),\mathbf{y}(t)=\mathbf{Cx}(t)+\mathbf{Du}(t)$

• Função de Transferência Multivariável: $\mathbf{G}(s)=\mathbf{C}(s\mathbf{I}-\mathbf{A}{)}^{-1}\mathbf{B}+\mathbf{D}=\frac{\mathbf{C}\mathrm{adj}(s\mathbf{I}-\mathbf{A})\mathbf{B}}{\det (s\mathbf{I}-\mathbf{A})}+\mathbf{D}$

• Controlador PID Contínuo (Forma Padrão ISA): $u(t)=K_p\left(e(t)+\frac{1}{T_i}{\int }_0^{t}e(\tau )d\tau +T_d\frac{de(t)}{dt}\right)$

---

Microprocessadores e Arquitetura Harvard/RISC

• Ciclo de Instrução e Frequência Interna: $T_{\text{cy}}=\frac{4}{F_{\text{osc}}}⟹F_{\text{cy}}=\frac{F_{\text{osc}}}{4}(\text{Ex.: }{F}_{\text{osc}}=20\text{ MHz}⟹5\text{ MIPS})$

• Estouro de Temporizador com Pré-Divisor (Timer0 8 bits): $T_{\text{overflow}}=\frac{4}{F_{\text{osc}}}\cdot \text{Prescaler}\cdot (256-\text{TMR0})$

---

Sistemas Embarcados e Instrumentação com Arduino

• Resolução do Conversor A/D (10 bits, $V_{\text{ref}}=5,0\text{ V}$): $Q=\frac{5,0\text{ V}}{1023}\approx 4,8876\text{ mV/LSB}$

• Dimensionamento dos Resistores de Pull-Up I2C (Norma NXP UM10204): $R_{p,\min }=\frac{V_{CC}-V_{OL}}{I_{OL}},R_{p,\max }=\frac{t_{r,\max }}{0,8473\cdot C_b}$

---

🖼️ 4. Índice Geral de Diagramas Técnicos Auditados (Catppuccin Mocha)

A Área 05 é ilustrada por um acervo completo de diagramas vetoriais SVG de alta resolução, padronizados na paleta Catppuccin Mocha ($1240\times 740\text{ px}$), com tipografia calibrada e ausência estrita de sobreposições:

01 Eletrônica Analógica

1. analogica_aula01_diodos_pn_zener_retificacao.svg — Curva de Shockley, Zener e retificador em ponte.
2. analogica_aula02_tbj_polarizacao_pequenos_sinais.svg — Reta de carga, modelo $\pi$-híbrido e divisor resistivo.
3. analogica_aula03_mosfet_polarizacao_amplificadores.svg — MOSFET triodo/saturação e fonte-comum.
4. analogica_aula04_ampops_configuracoes_lineares.svg — Curto virtual, amplificador de instrumentação e somador.
5. analogica_aula05_filtros_ativos_osciladores_wien.svg — Sallen-Key 2ª ordem e Ponte de Wien com Barkhausen.

02 Eletrônica Digital

1. digital_portas_logicas_postulados_boole.svg — Álgebra booleana e portas CMOS.
2. digital_mapa_karnaugh_simplificacao_implicantes.svg — Mapas K de 4 variáveis e coberturas mínimas.
3. digital_circuitos_aritmeticos_somador_ula.svg — Somador completo, ripple carry e ULA de 4 bits.
4. digital_decodificadores_multiplexadores_barramento.svg — MUX 8:1, decodificadores e multiplexação temporal.
5. digital_latches_flipflops_tabelas_temporizacao.svg — Flip-flops SR, D e JK com diagramas de temporização.
6. digital_registradores_deslocamento_siso_pipo.svg — Registradores SISO, PIPO e anel de Johnson.
7. digital_contadores_sincronos_assincronos_modulo.svg — Contadores binários síncronos e assíncronos.
8. digital_maquina_estados_fsm_mealy_moore.svg — FSM de Mealy e Moore com grafo de transição de estados.
9. digital_dispositivos_memoria_arquitetura_sram_dram.svg — Células 6T de SRAM, 1T-1C de DRAM e matriz ROM.

03 Eletrônica Industrial

(Diagramas de retificadores a tiristor, inversores de frequência e choppers CC-CC)

04 Sistemas Dinâmicos e Controle

(Diagramas de lugar das raízes, diagramas de Bode, espaço de estados e malhas PID)

05 Microprocessadores

1. micro_aula01_arquitetura_harvard_von_neumann_ucp.svg — Pipeline de busca/execução e Harvard vs Von Neumann.
2. micro_aula02_fluxo_compilacao_c_embarcado_memoria.svg — Mapa de memória Flash/SRAM e fluxo toolchain.
3. micro_aula03_temporizadores_prescaler_pwm_interrupcoes.svg — Timer0, Timer2, modo CCP PWM e interrupções.
4. micro_aula04_adc_quantizacao_comunicacao_serial.svg — ADC SAR de 10 bits e USART com divisor UBRR.
5. micro_aula05_interfaceamento_sensores_lcd_atuadores.svg — Módulo LCD 16x2, diodo flyback e optoacoplamento.

06 Projetos e Códigos Arduino

1. arduino_aula01_arquitetura_hardware_uno_atmega328p.svg — Diagrama de blocos do Arduino Uno e ATmega328P.
2. arduino_aula02_gpio_pullup_debounce_millis_pwm.svg — Debounce de botão com pull-up e temporizadores PWM.
3. arduino_aula03_adc_amostragem_sensores_ldr_lm35_ultrassom.svg — ADC de 10 bits, amostragem e transdutores.
4. arduino_aula04_comunicacao_uart_i2c_oled_ssd1306.svg — UART assíncrona, barramento I2C e OLED SSD1306.
5. arduino_aula05_ponte_h_l298n_servomotor_passo_rele.svg — Ponte H L298N, servos PPM, A4988 e relé óptico.

---

🔄 5. Fluxo Pedagógico e Dependências Estruturais

flowchart TD
    subgraph Fundacao ["1. Fundação de Dispositivos e Lógica"]
        A["01 Eletrônica Analógica"]
        B["02 Eletrônica Digital"]
    end

    subgraph Aplicada ["2. Potência e Controle Contínuo"]
        C["03 Eletrônica Industrial"]
        D["04 Sistemas Dinâmicos e Controle"]
    end

    subgraph Embarcados ["3. Computação Física e Instrumentação"]
        E["05 Microprocessadores"]
        F["06 Projetos e Códigos Arduino"]
    end

    A --> C
    A --> E
    B --> E
    C --> F
    D --> F
    E --> F

---

📚 6. Referências Fundamentais e Normas Técnicas

1. SEDRA, Adel S.; SMITH, Kenneth C. Microelectronic Circuits. 7. ed. Oxford: Oxford University Press, 2015.
2. FLOYD, Thomas L. Sistemas Digitais: Fundamentos e Aplicações. 11. ed. Porto Alegre: Bookman, 2017.
3. RASHID, Muhammad H. Eletrônica de Potência: Circuitos, Dispositivos e Aplicações. 4. ed. São Paulo: Pearson, 2014.
4. OGATA, Katsuhiko. Engenharia de Controle Moderno. 5. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2010.
5. NXP SEMICONDUCTORS. UM10204: I2C-bus specification and user manual. Rev. 7.0, 2021.
6. ATMEL / MICROCHIP. ATmega328P 8-bit AVR Microcontroller with 32K Bytes Flash Datasheet. 2018.
7. IEEE Std 519-2022: IEEE Standard for Harmonic Control in Electric Power Systems.