2003 Provao Eletrica

1ENGENHARIA ELÉTRICAENC 2003

Instruções1- Você está recebendo o seguinte material:a) este caderno com o enunciado das 5 (cinco) questões comuns a todos os formandos e de outras15 (quinze) questões específicas, das quais você deverá responder a 3 (três), à sua escolha, e dasquestões relativas às suas impressões sobre a prova, assim distribuídas:

* Para facilitar a distribuição, os valores indicados em cada questão somam 10,0 pontos. Após a correção, será feito

o ajuste para o valor 12,5, de forma a que o total da prova corresponda a 100,0.

b) 01 Caderno de Respostas em cuja capa existe, na parte inferior, um cartão destinado às respostasdas questões relativas às impressões sobre a prova. O desenvolvimento e as respostas das questõesdiscursivas deverão ser feitos a caneta esferográfica de tinta preta e dispostos nos espaços especificadosnas páginas do Caderno de Respostas.

2 - Verifique se este material está em ordem e se o seu nome no Cartão-Resposta está correto. Casocontrário, notifique imediatamente a um dos Responsáveis pela sala.

3 - Após a conferência do seu nome no Cartão-Resposta, você deverá assiná-lo no espaço próprio,utilizando caneta esferográfica de tinta preta.

4 - Esta prova é individual. Você pode usar calculadora científica; entretanto são vedadas qualquercomunicação e troca de material entre os presentes, consultas a material bibliográfico, cadernos ouanotações de qualquer espécie.

5 - Quando terminar, entregue a um dos Responsáveis pela sala o Cartão-Resposta grampeado aoCaderno de Respostas e assine a Lista de Presença. Cabe esclarecer que nenhum graduando deveráretirar-se da sala antes de decorridos 90 (noventa) minutos do início do Exame. Após esse prazo, vocêpoderá sair e levar este Caderno de Questões.

ATENÇÃO:Você poderá retirar o boletim com seu desempenho individual pela Internet, mediante a utilização de umasenha pessoal e intransferível, a partir de novembro. A sua senha é o número de código que apareceno lado superior direito do Cartão-Resposta. Guarde bem esse número, que lhe permitirá conhecer oseu desempenho. Caso você não tenha condições de acesso à Internet, solicite o boletim ao INEP noendereço: Esplanada dos Ministérios, Bloco L, Anexo II, Sala 411 - Brasília/DF - CEP 70047-900, juntandoà solicitação uma fotocópia de seu documento de identidade.

6 - Você terá 04 (quatro) horas para responder às questões discursivas e de impressões sobre a prova.

OBRIGADO PELA PARTICIPAÇÃO!

Nos das Questões

1 a 5

6 a 20

1 a 13

Partes

Questões comuns

Questões específicas

Impressões sobre a prova

Nos das pp. neste Caderno

2 a 6

8 a 25

26

Valor de cada questão

12,5*

12,5*

—

CADERNODE

QUESTÕES

EN

GE

NH

AR

IA E

LÉ

TR

ICA

MECMinistério da

Educação

DAESDiretoria de Estatísticas e Avaliação

da Educação Superior

ConsórcioFundação Cesgranrio/Fundação Carlos Chagas

INEPInstituto Nacional de Estudos e

Pesquisas Educacionais "Anísio Teixeira"

2ENGENHARIA ELÉTRICA ENC 2003

1

Um dispositivo muito útil nos carros modernos é o desembaçador de vidro traseiro. Ele é composto por condutores pintados sobreo vidro, usando tinta resistiva. A figura abaixo mostra o desenho do vidro traseiro com as dimensões da rede e, ao lado, o circuitoequivalente. Ignore a resistência da fiação que liga a bateria aos pontos C e D.

Para cumprir uma exigência do projeto, é necessário que os segmentos AB , CD , EF , CA , CE , DB , DF dissipem a mesma potênciapor unidade de comprimento. Considerando essa dissipação igual a 1 W/cm, calcule:

a) o valor do resistor R1; (valor: 3,0 pontos)

b) os valores dos resistores R2 e R3; (valor: 5,0 pontos)

c) a resistência equivalente entre os pontos C e D. (valor: 2,0 pontos)

A

R1

R2

R2

12V

R3

R3

R3

R3

B

C

E F

D

VIDRO TRASEIRO

A

C

E

0,25 m

0,25 mF

D

B

0,25 m

0,25 m

1,0 m

1,0 m

1,0 m


2

Existem 16 possíveis funções para portas lógicas com duas entradas, como mostrado na tabela abaixo.

As mais empregadas são as portas E, OU, Não-E, Não-OU e OU-Exclusivo. Dessas 16 funções, foram selecionadas duas,implementadas por meio das portas lógicas P e Q cujas tabelas-verdades são representadas a seguir. Observe que as entradasA e B não são comutativas e que os níveis lógicos 0 e 1 estão disponíveis para serem utilizados como entradas.

a) Utilizando exclusivamente portas P, construa uma porta inversora. (valor: 2,0 pontos)

b) Utilizando exclusivamente portas Q, construa uma porta inversora. (valor: 2,0 pontos)

c) Utilizando exclusivamente portas P, construa uma porta E de duas entradas. (valor: 3,0 pontos)

d) Utilizando exclusivamente portas Q, construa uma porta OU de duas entradas. (valor: 3,0 pontos)

A

0

0

1

1

B

0

1

0

1

Porta P

0

0

1

0

A

0

0

1

1

B

0

1

0

1

Porta Q

0

1

0

0

BB

P Q

AA

A

0

0

1

1

B

0

1

0

1

0

0

0

0

0

E

0

0

0

1

P

0

0

1

0

Q

0

1

0

0

A

0

0

1

1

B

0

1

0

1

OU-Ex

0

1

1

0

OU

0

1

1

1

1

0

0

0

−OU Ex

1

0

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

0

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

OU B Q A P E

Tabela das possíveis funções lógicas para portas de duas entradas (A e B)


620 10 14Tensão (V)

Corrente (A)

1

3

5

7

3

Trabalhando num laboratório de medidas, um engenheiro teve de solucionar dois problemas.

a) Problema 1

Trata-se de um problema muito comum: medir o valor de um componente sem removê-lo do circuito, isto é, obter a medida do

resistor R1, como mostrado nas duas figuras abaixo.

O engenheiro usou inicialmente o método M1 que, conforme mostra a primeira figura, consiste em simplesmente medir com um

ohmímetro a resistência nos terminais de R1, mas concluiu que a medida obtida era falsa.

Ele optou, então, pelo método M2 que consiste em usar um amplificador operacional, um resistor Rf conhecido e uma fonte de

sinal Vi compatível com o circuito.

Explique por que o método M1 pode gerar uma medida falsa, por que o método M2 é correto e, para este método, determine a

expressão para o resistor R1. (valor: 5,0 pontos)

b) Problema 2

Foi levantada a curva corrente x tensão de um gerador fotovoltaico, como mostra a figura.

Com base nos dados da curva, calcule, com valores aproximados, a potência máxima (Pmax) que o gerador pode fornecer e a

carga resistiva (RL) que permite a operação do gerador no ponto de máxima potência. (valor: 5,0 pontos)

Circuito

Eletrônico

Ohmímetro

R

R

2

1

B

C

A

Método M1Método M2

Circuito

Eletrônico

R

V

V

R

R

2

i

O

1

f

B

C

A

+


4

O circuito a seguir realiza, através da eletrônica analógica, um sistema em malha fechada.

a) Calcule as expressões de K e T em termos dos componentes passivos do circuito, para que o diagrama de blocos a seguir representeo comportamento saída / entrada do circuito. Considere os amplificadores operacionais ideais. (valor: 5,0 pontos)

b) Calcule a Função de Transferência ( )

( )( )

Y sF s

U s= . (valor: 3,0 pontos)

c) Analise a estabilidade do sistema em função do resistor R1. (valor: 2,0 pontos)

Dados / Informações Técnicas

Para o circuito abaixo, tem-se 2 1

( )( ) ( )

( )s

e

Z sV s V s

Z s= −

V2

+

-

V1

Zs

Ze

Σ

U(s) Y(s) +

- s 1

1

T + K

R

R

R

R1

R

RR

2

R2

C2

R

+-

-+

+-

-+

u(t)y(t)

z(t)x(t) w(t)


5

Nos computadores modernos, a memória cache é um recurso de grande importância. A especificação do seu tamanho (T) deve levarem conta o compromisso entre Taxa de Acertos (A) e Preço (P).

A Fig. 1 apresenta uma curva típica da Taxa de Acertos e a Fig. 2, o seu Preço, em função do tamanho da memória cache.

Os parâmetros podem ser relacionados por meio da seguinte função objetivo C:

. .A PC K A K P= −

onde KA e KP são duas constantes cujos valores dependem das particularidades de cada problema.

Considerando KA = 1 e KP = 4 e com base na função objetivo, calcule To (tamanho ótimo), isto é, o tamanho da memória para obter omelhor compromisso entre a Taxa de Acertos e o menor Preço.


• T é o tamanho da memória cache, medido percentualmente em relação ao tamanho da memória principal.

• A é a taxa de acertos da memória cache. Por exemplo, A = 50% significa que 50% dos acessos ocorreram na memória cache.

• P é o preço da memória cache, em centenas de reais.

• KA é a constante de ponderação para a Taxa de Acertos.

• KP é a constante de ponderação para o Preço.

( )0 ,05100 1 TA e−= −

Figura 1

0, 5 .P T=

Figura 2

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

10

(%)

(%)

20

30

40

50

60

70

80

100

90

00

A

T

Taxa de Acertos x Tamanho

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

5

10

15

20

25

30

35

40

50

45

00

(%)T

P

Preço x Tamanho


A T E N Ç Ã O !

1 – A seguir, serão apresentadas as questões de números 6 a 20, relativas às matérias de Formação Profissional Específica,

distribuídas de acordo com as seguintes ênfases:

ELETROTÉCNICA: Questões 6, 7 e 8

ELETRÔNICA: Questões 9, 10 e 11

TELECOMUNICAÇÕES: Questões 12, 13 e 14

COMPUTAÇÃO: Questões 15, 16 e 17

AUTOMAÇÃO E CONTROLE: Questões 18, 19 e 20

2 – Deste conjunto, você deverá responder a apenas 3 (três) questões, que deverão ser livremente selecionadas por você,

podendo, inclusive, ser de ênfases (especialidades da Engenharia Elétrica) diferentes.

3 – Você deve indicar as 3 (três) que escolheu no local apropriado no Caderno de Respostas.

4 – Se você responder a mais de 3 (três) questões, só serão corrigidas as três primeiras respostas.


6 - ELETROTÉCNICA

Os conversores de eletrônica de potência empregam dispositivos semicondutores que operam no corte ou na saturação. Considereque estes dispositivos são tratados como chaves ideais e os conversores, como uma caixa de chaves operando repetitivamenteconectando fontes com cargas, conforme sugerem as figuras abaixo. Dois, dos cinco circuitos apresentados na figura, violam asleis fundamentais de circuitos elétricos.Para cada um dos cinco circuitos, apresente uma justificativa para a violação, ou não, das referidas leis.

CHAVES CARGA

E

L1

R1C1

FONTE

CHAVES CARGA

E

C1 R1

FONTE

CHAVES CARGA

E

L1

C1 R1

FONTE

CHAVES CARGA

E

L1 L2

C1 R1

FONTE

CHAVES

CARGA

E L1 R1

FONTE

circuito 1

circuito 2

circuito 3

circuito 4

circuito 5


7 - ELETROTÉCNICA

Considere o circuito equivalente, por fase, de um motor de indução trifásico mostrado na figura.

Nesse circuito, a potência dissipada na resistência

representa a parcela de potência elétrica convertida em potência mecânicade rotação.

Em uma primeira aproximação, válida para pequenos valores de escorregamento, a indutância de magnetização pode ser

considerada infinita, as indutâncias de dispersão, nulas e a perda na resistência do estator, desprezada. Portanto, além da

resistência

, só a resistência do rotor permanece no modelo.

a) A partir das informações e simplificações acima, deduza uma expressão para o torque () disponível no eixo da máquina em função

da tensão (), da freqüência de alimentação (

) e da velocidade de escorregamento (

) e demonstre que, mantidos os valores

de ,

e

, o torque é proporcional à velocidade de escorregamento. (valor: 3,0 pontos)

b) Para uma queda de tensão de alimentação de 30%, mantida a mesma freqüência de alimentação (), calcule a queda percentual

do torque, para a mesma velocidade de escorregamento. (valor: 3,0 pontos)

c) Conversores eletrônicos permitem variar tanto a freqüência angular () quanto a tensão (

), utilizando modulação por largura

de pulso (PWM). Uma das técnicas mais empregadas atualmente para o controle de motores de indução consiste em manter a

relação

constante para velocidades abaixo da nominal. Qual a vantagem dessa técnica de controle em termos da capacidade

de torque do motor? Justifique sua resposta. (valor: 4,0 pontos)


• é a resistência do estator.

• é a resistência do rotor.

• é a indutância de dispersão do estator.

• é a indutância de dispersão do rotor.

• é a indutância de magnetização.

• é a freqüência angular da fonte de alimentação.

•

é a freqüência angular de rotação do rotor para uma máquina de dois pólos.

• é a tensão da fonte de alimentação.

• ( )−

= é o escorregamento.

•

= −

é a velocidade de escorregamento.

( )=


8 - ELETROTÉCNICA

Nos circuitos trifásicos simétricos e equilibrados a quatro fios, que alimentam cargas lineares, as correntes que circulam pelas fasessão senoidais, defasadas de 2π/3 radianos, e oscilam na freqüência nominal da rede de alimentação. Com isso, a corrente que circulapelo neutro é nula.Atualmente, em algumas instalações comerciais com elevado número de computadores, reatores eletrônicos e outras cargas comcaracterística não linear, o espectro de freqüência das correntes que circulam pelas fases possuem, também, componentes comfreqüências harmônicas.Admita que a corrente que circula pela fase 'a' de um circuito trifásico simétrico e equilibrado, alimentando uma carga não linear, tenhaa forma do gráfico abaixo.

As correntes das duas outras fases estão defasadas de 120 graus em relação a esta corrente e possuem a mesma forma de ondae amplitude B.

b) Esboce um gráfico da corrente que circula pelo neutro, indicando a amplitude e o período dessa corrente. (valor: 3,0 pontos)

c) Determine a ordem das freqüências harmônicas presentes na corrente de neutro. Justifique sua resposta. (valor: 3,0 pontos)

d) Determine o valor eficaz das correntes de fase e da corrente de neutro. (valor: 3,0 pontos)


Sinais com simetria de meia onda, ou seja, v (ωt) = − v (ωt+π) , apresentam apenas harmônicos de ordem ímpar.

O valor eficaz de um sinal v(t) de período T é dado por: Veficaz

= ∫T 2

0

1(t) dt

Tv .

π 2π 3π

+ B

− B 120π t (rad)

ia (A)

a) Esboce um gráfico para cada corrente de fase. ( valor: 1,0 ponto )


VCO(OsciladorControladoà Tensão)

f OL

Divisor deFreqüência

Digital20


DigitalFixo128

Oscilador aCristal

em 1,28 MHz

Comparadorde

Fase

Y


DigitalProgramável

N

9 - ELETRÔNICA

Um receptor para radiodifusão sonora em FM utiliza a técnica de laço de fase amarrada Phase-Locked Loop (PLL) para permitir asintonia das diversas emissoras. O diagrama de blocos a seguir apresenta um sintonizador com base em PLL, onde o N é programadopara um dado canal.

a) Determine a faixa de valores de N no divisor de freqüência digital programável que permite a sintonia de todas as emissoras. (valor: 6,0 pontos)

b) Explique a razão principal pela qual é empregado um oscilador a cristal como referência para o comparador de fase. (valor: 2,0 pontos)

c) Identifique o estágio Y. (valor: 2,0 pontos)


• A faixa de operação da radiodifusão sonora em FM é de 87,9 MHz a 107,9 MHz, com 100 canais de 200 kHz de largura de banda.

• A tabela abaixo mostra a banda do canal, os valores das freqüências geradas pelo PLL (fOL

) e os valores das freqüências de

operação (fOP

) dos canais de radiodifusão sonora FM.

CANAL

1

2

3

.

.

.

99

100

87,9 a 88,1

88,1 a 88,3

88,3 a 88,5

.

.

.

107,5 a 107,7

107,7 a 107,9

88,0

88,2

88,4

.

.

.

107,6

107,8

98,6

98,8

99,0

.

.

.

118,2

118,4

FAIXA (MHz) fOP (MHz) fOL (MHz)


10 - ELETRÔNICA

O diodo Zener é um dispositivo muito empregado no projeto de reguladores de tensão. A Fig. 1 apresenta o símbolo, a curvacaracterísitca simplificada e o modelo de um diodo Zener de 10 V.

a) Usando a Curva Característica, calcule os valores de Vz e Rz apresentados no modelo. (valor: 3,0 pontos)

b) Para o circuito da Fig. 2, apresentada a seguir, calcule a faixa de valores de Vi dentro da qual o diodo Zener mantém a regulagem

e indique a tensão de saída Vo para os extremos dessa faixa. (valor: 3,0 pontos)

c) Para o esquema da Fig. 3, acima, calcule a faixa de valores em que RL pode excursionar sem que o Zener saia de sua faixa ativa.(valor: 4,0 pontos)


• Izk = corrente mínima para o diodo Zener operar em sua faixa linear.

• Izm = corrente máxima que o diodo Zener suporta.

• Rz = resistência interna do diodo Zener.

Figura 2 Figura 3

100 V

V

o

i 22 V

100 V

R

o

L

Figura 1

Tensão Reversa

Corrente Reversa

10 V 9,51 V

= 1 mA

= 50 mA R

I

I

V

z

zk

z

Izm

z

= 100 mA

10,5 V

Curva Característica simplificada do Diodo Zener *

Símbolo doDiodo Zener

Modelo parao Diodo Zener

+

_

* Não está em escala.


11 - ELETRÔNICA

A figura apresenta o diagrama de blocos de uma câmera fotográfica acionada por um controlador digital para o qual foi proposta aseguinte lógica:

A experimentação da câmera, entretanto, indicou que havia erros no projeto.

a) Indique a condição lógica de entrada para a qual o controlador digital apresenta um erro no comando do flash. (valor: 3,0 pontos)

b) Indique a condição lógica de entrada para a qual o controlador digital apresenta um erro no comando do obturador. (valor: 3,0 pontos)

c) Obtenha as expressões de Obt e Fls para o projeto corrigido do controlador digital, empregando Mapas de Karnaugh. (valor: 4,0 pontos)


• Enquanto a máquina estiver ligada, o circuito de carga do flash estará acionado.

• O símbolo ⊕ indica operação ou - exclusivo.

• Mapa de Karnaugh a ser utilizado na solução:

• Obturador é o dispositivo que abre para entrada de luz na câmera quando o botão de disparo é acionado.

• O carregamento do flash é iniciado automaticamente após o disparo.

• O flash não pode disparar e o obturador não pode ser acionado quando a objetiva estiver tampada.

• O flash só pode disparar quando a luminosidade do ambiente for insuficiente.

F=0

F=1

C=0

C=1

Luz insuficiente

Luz suficiente

Flash sem carga

Flash carregado

• Entradas:

B=0

B=1

P=0

P=1

Botão não acionado

Botão acionado

Sem protetor

Com protetor

00 01 11 100001

FBPC

1110

Fls F B C= ⋅ ⋅ ( )CFBPObt ⊕⋅⋅=

Obt=0

Obt=1

Não aciona o obturador

Aciona o obturador

• Saídas:

Fls = 0

Fls = 1

Não aciona o flash

Aciona o flash

Fotômetro

Circuito deCarga do

Flash

Botão deDisparo

Controlador

Digital

F

B

C

Obturador

Flash

Obt

Fls

Protetor daObjetiva

P

(Tampa)


12 - TELECOMUNICAÇÕES

Um sistema digital de comunicação de dados com sinalização ternária é estabelecido entre um satélite geoestacionário e uma estação

terrena, na freqüência de operação de 4,0 GHz. Sendo a potência de saída do transmissor do satélite de 100 W, determine:

a) o ganho, em dB, da antena transmissora do satélite, em relação à antena isotrópica; (valor: 1,0 ponto)

b) o máximo valor da taxa de bits C capaz de garantir, na entrada do receptor da estação terrena, uma relação mínima

Eb/N

o (energia de bit / densidade espectral de potência de ruído) de 10 dB. (valor: 9,0 pontos)


• Distância entre o satélite e a estação terrena: d = 36.000 km.

• Potência efetivamente irradiada pelo satélite: PERP

= 37 dBW.

• Ganho da antena receptora da estação terrena: GR = 39 dBi.

• Temperatura de ruído na entrada do receptor: TR = 300 K.

• Constante de Boltzmann: kB = 1,38 x 10−23 (W/Hz)/ K.

• Sinalização ternária: 8 níveis.

• Perda básica (perda em espaço livre): L (dB) = 32,44 + 20 log d (km) + 20 log f (MHz).

• Densidade espectral de potência de ruído aditivo branco gaussiano: No = k

B T , em W /Hz, onde T é a temperatura em Kelvin.

• Energia de bit: Eb = S.D , onde S é a potência do sinal e D é a duração do bit.


Acopladordirecional

Pi Ramoauxiliar

ZL


Um sistema de microondas operando em 11 GHz emprega um guia de ondas retangular com dimensões 0,9" x 0,4". A Fig. 1 fornececurvas de atenuação, em dB/m, em função de freqüência, para uma onda que se propaga ao longo dos guias especificadoscujas paredes apresentam condutividade finita.

a) Determine o maior comprimento possível para o guia empregado, na condição de que a potência entregue à carga não sofra umaqueda maior que 40% da potência de alimentação. (valor: 7,0 pontos)

b) Calcule o fator de acoplamento do acoplador direcional mostrado na Fig. 2, inserido entre os terminais do guia e da carga, de maneiraque 1/3 da potência que chega à entrada do acoplador seja desviada pelo ramo auxiliar. (valor: 3,0 pontos)

Dados/ Informações Técnicas

PL = Pi e – 2 α z [ 1 − | σL| 2 ]

σL = (Z

L − Zo) / (Z

L + Z

o)

PL : potência entregue à carga [W].

Pi : potência de alimentação [W].

α : constante de atenuação [NP/m].

z : comprimento do guia [m].

σL :

coeficiente de reflexão na carga.

ZL : impedância da carga [Ω].

Zo : impedância intrínseca da onda para o modo de operação [Ω].

Figura 1

0

6,56 16,1

Freqüência (GHz)

0,1

0,3

0,2

0,4

0,5

dB

/m

0,6

Curva 1

Curva 2

Curva 3

5 10 15 20 25 30

Figura 2

Curva 1

TE10

a = 0,9" , b = 0,04"

Curva 2

TE10

a = 0,9" , b = 0,4"

0,4”

Curva 3

TM11

a = 0,9" , b = 0,4"

0,4”

0,04”



Um enlace de dados half-duplex opera com base em um protocolo síncrono cujo bloco é representado pelo seguinte quadro:

O protocolo funciona da seguinte maneira:

• para cada bloco transmitido resulta, obrigatoriamente, um retorno de dados, com apenas 8 bytes, chamado acknowledge,para informar se o bloco foi recebido como correto (ACK) ou como incorreto (NAK);

• se o acknowledge indicar que o bloco foi recebido como incorreto (NAK), deverá haver uma nova transmissão deste mesmo bloco.

Determine:

a) o tempo total para a transmissão completa de 8.000 blocos, sob as condições do protocolo descrito, supondo que todos osblocos tenham sido recebidos como corretos (ACK); (valor: 6,0 pontos)

b) o tempo total para a transmissão de 8.000 blocos, sob as condições do protocolo descrito, para uma taxa de erros de blocoBLER de 1,0 %; (valor: 2,0 pontos)

c) o valor da taxa de transferência de bits de informação TTBI para a transmissão de 8.000 blocos, considerando a taxa de erros debloco BLER nula. (valor: 2,0 pontos)


• Todos os blocos transmitidos pela segunda vez são recebidos como corretos (ACK).

• Em cada um dos dois sentidos de propagação ocorre um retardo de tempo adicional de 10 ms entre a transmissão de cada bloco,

incluindo os de informação, ACK e NAK.

• Distância entre os terminais: d = 10.000 km.

• Velocidade de propagação: v = 250.000 km/s.

• Taxa de bits para a transmissão do bloco: CB = 9.600 bps.

• Taxa de bits para a transmissão do acknowledge: CA = 4.800 bps.

• Taxa de erros de bloco BLER:

BLER = número de blocos errados / número total de blocos transmitidos.

• Taxa de transferência de bits de informação TTBI:

TTBI = total de bits de informação transmitidos / tempo total gasto para a transmissão.

início dequadro

início detexto

fim detexto

fim dequadro

sincronismo

1 byte 1 byte1 byte 1 byte4 bytes 2 bytes200 bytes

texto (informação)verificação

de errodo quadro


15 - COMPUTAÇÃO

No algoritmo a seguir, as variáveis HENRY e FARAD recebem valores por meio da passagem de parâmetros por valor e por referência,respectivamente.

Algoritmo ELETRIC2003;

Variáveis VOLT, AMPERE : numérico;

Procedimento CIRCUITO(HENRY:numérico;var FARAD:numérico);

Início-do-procedimento

Variável MAXWELL : lógica;

Atribuir 3 a HENRY;

Atribuir 7 a FARAD;

Atribuir FALSO a MAXWELL;

Repetir

Atribuir (HENRY – 1) a HENRY;

Atribuir (FARAD – HENRY) a FARAD;

Se HENRY = 0 então Atribuir VERDADEIRO a MAXWELL;

Até que MAXWELL;

Fim-do-procedimento

Corpo do algoritmo

Início

Atribuir 8 a VOLT;

Atribuir 2 a AMPERE;

CIRCUITO(VOLT, AMPERE);

imprimir(VOLT,AMPERE);

Fim-algoritmo.

a) Indique, justificando, os valores que as variáveis VOLT e AMPERE assumirão após a execução do algoritmo. (valor: 6,0 pontos)

b) Apresente um algoritmo para o procedimento CIRCUITO, substituindo a estrutura de controle Repetir ... Até que pelaestrutura Enquanto ... Faça. (valor: 4,0 pontos)


16 - COMPUTAÇÃO

A figura abaixo mostra uma rede de computadores de uma empresa. Essa rede permite o acesso remoto a partir das residências dosfuncionários. Verificou-se que a sub-rede SUN Solaris apresenta sobrecarga devido ao alto tráfego entre as estações, o que resultaem elevado índice de colisões.

a) Indique, justificando, o equipamento para interconexão de redes mais adequado para integrar à Internet o ambiente constituídopelas três sub-redes. (valor: 3,0 pontos)

b) Apresente, justificando, a solução mais indicada para o problema de sobrecarga de tráfego na sub-rede SUN Solaris. (valor: 3,0 pontos)

c) Indique o protocolo de linha discada para acessar a rede a partir das residências. Apresente três vantagens desse protocolo emrelação ao SLIP Serial Line Internet Protocol. (valor: 4,0 pontos)


• O protocolo empregado é o TCP/IP.

• O acesso por linha discada é realizado por meio da rede Windows 2000.

Servidor S301 Estação Multimídia S302

Hub

Laptop S303

Hub

Hub

Rede SUN Solaris

Equipamento para Interconexão

de redes

Estação W203

Estação W202

Servidor W201

Rede Windows 2000

Estação L402

Scanner

Servidor L401

Rede Linux

Laptop L403


17 - COMPUTAÇÃO

Você é o engenheiro contratado para integrar o Suporte Técnico de Informática de uma empresa e tem como atribuição apresentarsoluções para a modernização dos recursos existentes no ambiente de trabalho, no que diz respeito às tendências de mercadorelacionadas aos componentes de hardware e de software.

a) Analise as configurações I, II e III, apresentadas abaixo, e indique, justificando, aquela(s) que possui(em) maior capacidade dearmazenamento de informações em disco rígido. (valor: 4,0 pontos)

b) Conceitue os barramentos USB e Firewire e faça uma análise comparativa dos dois, considerando os seguintes aspectos: topologiade conexão, iniciador / alvo, disponibilidade comercial nos equipamentos e taxas de transferência. (valor: 5,0 pontos)

c) Indique, justificando, se é possível instalar o sistema operacional Windows XP Professional nas configurações I, II e III. (valor: 1,0 ponto)


O quadro a seguir apresenta as configurações I, II e III para microcomputadores.

• 32 MB DIMM RAM

• CD-ROM 52X

• Barramento USB versão 1.1

• HD com as seguintes características:38792 cilindros, 16 cabeçotes, 63 setores

• 128 MB DDR RAM


• HD com as seguintes características:38792 cilindros, 24 cabeçotes, 126setores

• 256 MB DDR RAM

• CD_RW de 48X


• HD com as seguintes características:19396 cilindros, 32 cabeçotes,126 setores

Componentes comuns nas configurações:• Placa-mãe “Asus”

• Processador Pentium IV 1.70 GHz

• Fax/Modem 56k V.92

• Placa de rede 10/100 MB onboard

• Interface para redes sem fio

• Drive de 3 ½ pol – 1.44 MB

• Interfaces serial e paralela

• Gabinete ATX

• Monitor de Vídeo de 15 pol

• Teclado

• Mouse

CONFIGURAÇÕES

I II III

Obs: Cada setor corresponde a 512 bytes


18 - AUTOMAÇÃO E CONTROLE

O diagrama em blocos da figura corresponde ao modelo de um sistema de controle de velocidade de um motor CC. A Função de

Transferência do motor foi obtida a partir de um ensaio de malha aberta, desprezando sua constante de tempo elétrica Eτ , considerada

muito pequena, se comparada à constante de tempo mecânica 0, 5Lτ = segundo.

a) Projete um controlador proporcional-integral do tipo (1 )

( )K Ts

C ss

+= , para que o sistema apresente:

• o erro em regime permanente nulo, para entrada de referência em degrau;

• a Função de Transferência de malha fechada de 1ª ordem;

• o tempo de acomodação a 5% do valor final 5% 0,1rt ≅ segundo. (valor: 3,0 pontos)

b) Um ensaio realizado no sistema, com referência em degrau unitário 1( )R s

s= e considerando o controlador

1, 56 (1 0 , 50 )( )

sC s

s

+= ,

revelou uma resposta ( )tω como mostrado no gráfico, onde se observa um sobressinal (overshoot) de 25% e um tempo de

acomodação 5% 0, 6rt ≅ segundo. Considerando que este controlador emprega a técnica de cancelamento de pólos e zeros,

o que, para o modelo considerado, acarretaria uma Função de Transferência de 1ª ordem, apresente uma justificativa razoável

para o resultado oscilatório exibido no gráfico. Identifique a constante de tempo elétrica Eτ do motor. (valor: 4,0 pontos)

R(s) (s)10

1 + 0,5sC(s)

10,80,6 1,20,2

tempo (s)

ve

locid

ad

e(r

ad

/s)

Resposta ao degrau unitário

0 0,40

0,951

1,05

1,25

1,4


c) Esboce a forma do lugar das raízes do sistema para uma Função de Transferência de malha aberta

(1 0,5 )( ) ( )

(1 0,5 )(1 ) (1 )E E

K s KKC s G ss s s s sτ τ

+= =+ + + , identif icando aproximadamente o(s) ponto(s) do lugar das

raízes que corresponde(m) aos pólos do sistema, para o ganho 1, 56K = usado no ensaio. (valor: 3,0 pontos)


• Sistema de 1ª ordem: 1 ( )1

AP ssτ

=+

, 5% 3rt τ=

• Sistema de 2ª ordem:

2

2 2 2( )

2n

n n

AP s

s s

ωξω ω

=+ + , 5%

3r

n

tξω

≅

Pólos no plano s:

Relação amortecimento X sobressinal

Amortecimento ξ 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3

% de sobressinal 0,2 1,5 5,0 9,5 16 25 37

n

21 nj

n

)cos(



Considere o sistema trocador de calor apresentado na Fig. 1.

A temperatura θ do produto é controlada pelo ajuste do fluxo de vapor w, efetuado por uma válvula de controle. A posição dosensor de temperatura introduz um atraso de transporte a no sistema.

a) Um modelo refinado do sistema é dado por

Com base na resposta temporal de G(s) mostrada a seguir, para uma entrada w (t) em degrau de amplitude 10 graus Celsius

aplicado em 0t = , identifique os parâmetros a e b de G(s). (valor: 3,0 pontos)

Fluxo deVapor

Válvula decontrole

Sensor detemperatura

Produto

Fluxo deVaporFigura 1

( ) 1( )( ) 1

assG s e

W s bs−Θ= =

+

Resposta ao degrau de amplitude 10

9

10

7

8

6

5

1

2

3

4

06055504540

tempo (s)

tem

pera

tura

(gra

us)

35302520151050


fase

(gra

us)

freqüência (rad/s)

400

250

180

120

50

0

10 10 101 0 1

curva real de fase

aproximação dePadé de 2 ordema

Σ+

-

)(sR )(sW)(sGK

b) Seja o sistema de controle em malha fechada ilustrado a seguir, para um trocador de calor similar ao considerado na Fig. 1,

com atraso 2a = segundos e constante de tempo 10b = segundos.

O diagrama que se segue corresponde à resposta em freqüência de ( )G jω . Foram considerados o diagrama de fase exato e aquele

obtido de uma aproximação de Padé de 2ª ordem para ( )G s . Estime, a partir do diagrama correspondente à aproximação de Padé,

o ganho máximo MAXK que preserva a estabilidade do sistema. (valor: 4,0 pontos)

c) Com base no diagrama, comente a adequação ou não da aproximação para ajustes de ganho baseados em especificaçõesde margem de fase e de ganho do sistema. (valor: 3,0 pontos)


• Sistema de 1ª ordem: 1 ( )1

AP ssτ

=+ 5% 3rt τ=

0

ma

gn

itu

de

(dB

)

5

10

15

20

25

30

101010101


Entrada

Atuador

BombaTampador

Robô

Saída

Fieldbus

Esteira

CLP


A figura abaixo ilustra uma linha automatizada de produção, que constitui parte de um sistema de fabricação de refrigerantes.A linha é supervisionada por um CLP (Controlador Lógico Programável) através de uma rede do tipo barramento de campo (Fieldbus).

O método mestre-escravo é empregado para o acesso ao meio de comunicação. Neste, o CLP (mestre) varre ciclicamente 5n =dispositivos (escravos) de sensoriamento e controle da linha. A cada operação de troca de informação mestre-escravo, um quadro“requisição” é enviado pelo CLP ao dispositivo e um quadro “resposta” é enviado pelo dispositivo ao CLP. Suponha que a respostaseja imediata.

A figura a seguir ilustra uma operação mestre-escravo.

Consideram-se os seguintes dados do barramento:

• a estrutura dos quadros é feita com 8 caracteres de dados mais 6 caracteres de controle;

• a codificação de um caractere utiliza 11 bits;

• a taxa de transmissão do barramento (BR) é 500 kbits/s.

Mestre Escravo

Requisição

Resposta

respostaimediata

tem

po


a) Calcule CT , o tempo total de ciclo de varredura do barramento pelo CLP. Para garantir um controle preciso e seguro do sistema,

requer-se um tempo máximo de reação do sistema 10MAXT = ms. Com base no valor de CT obtido, informe se este requisito

é atendido pelo sistema. (valor: 3,0 pontos)

b) Considere que, a cada operação de troca de informação mestre-escravo, o mestre (CLP) espera pela resposta do escravo um

tempo SLT . Se este tempo expira, a transmissão é considerada como falha e o quadro requisição é reenviado. Calcule qual

deve ser o tempo de espera SLT para que o tempo de reação do sistema não exceda 10MAXT = ms, supondo o máximo

de uma falha por operação. (valor: 4,0 pontos)

c) Os gráficos abaixo mostram dados da linha automatizada de produção operando em regime, observados durante um períodode funcionamento de 10 horas. Com base nas informações dadas pelos gráficos, estime:

• a produtividade P da linha;

• o tempo médio M para a produção de um item;

• a eficiência E da linha. (valor: 3,0 pontos)


Produtividade P = itens produzidos por unidade de tempo

Eficiência I

PE

P=

IP é a produtividade em condições de 100% de operacionalidade.

tempo (h)

2 4 53 6 8 9 1071tempo (h)

2 4 53 6 8 9 1071

Itens produzidos

operacional

em pane

100

200

300

400

500

600

Estado da linha


IMPRESSÕES SOBRE A PROVA

As questões abaixo visam a levantar sua opinião sobre aqualidade e a adequação da prova que você acabou de realizare também sobre o seu desempenho na prova.Assinale, nos espaços próprios (parte inferior) do Cartão-Res-posta, as alternativas correspondentes à sua opinião e à razãoque explica o seu desempenho.Agradecemos sua colaboração.

1Qual o ano de conclusão deste seu curso de graduação?(A) 2003.(B) 2002.(C) 2001.(D) 2000.(E) Outro.

2Qual o grau de dificuldade desta prova?(A) Muito fácil.(B) Fácil.(C) Médio.(D) Difícil.(E) Muito difícil.

3Quanto à extensão, como você considera a prova?(A) Muito longa.(B) Longa.(C) Adequada.(D) Curta.(E) Muito curta.

4Para você, como foi o tempo destinado à resolução da prova?(A) Excessivo.(B) Pouco mais que suficiente.(C) Suficiente.(D) Quase suficiente.(E) Insuficiente.

5A que horas você concluiu a prova?(A) Antes das 14h30min.(B) Aproximadamente às 14h30min.(C) Entre 14h30min e 15h30min.(D) Entre 15h30min e 16h30min.(E) Entre 16h30min e 17h.

6As questões da prova apresentam enunciados claros e objetivos?(A) Sim, todas apresentam.(B) Sim, a maioria apresenta.(C) Sim, mas apenas cerca de metade apresenta.(D) Não, poucas apresentam.(E) Não, nenhuma apresenta.

7Como você considera as informações fornecidas em cadaquestão para a sua resolução?(A) Sempre excessivas.(B) Sempre suficientes.(C) Suficientes na maioria das vezes.(D) Suficientes somente em alguns casos.(E) Sempre insuficientes.

8Com que tipo de problema você se deparou mais freqüentementeao responder a esta prova?(A) Desconhecimento do conteúdo.(B) Forma de abordagem do conteúdo diferente daquela a que

estou habituado.(C) Falta de motivação para fazer a prova.(D) Espaço insuficiente para responder às questões.(E) Não tive qualquer tipo de dificuldade para responder à prova.

Como você explicaria o seu desempenho em cada questão da parte comum da prova?

Números das questões da prova.

O conteúdo ...(A) não foi ensinado; nunca o estudei.(B) não foi ensinado; mas o estudei por conta própria.(C) foi ensinado de forma inadequada ou superficial.(D) foi ensinado há muito tempo e não me lembro mais.(E) foi ensinado com profundidade adequada e suficiente.

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5

Números dos campos correspondentes no CARTÃO-RESPOSTA. 9 10 11 12 13


Documents

2003 Provao Eletrica