TEMA 9
9.1 Introducción
9.2 Funcionamiento de una máquina automática
9.3 Sistemas automáticos
9.4 Sistemas de control. Tipos y elementos típicos
9.4.2.Tipos de sistemas de control
9.4.3.Elementos típicos de sistemas de control
9.5 Robótica
9.5.1. Arquitectura de un robot
Desde la utilización de palos y piedras por nuestros antepasados, hasta el momento actual, la evolución de la forma de trabajar y crear objetos ha pasado por los diversos estados.
- En el comienzo existían herramientas de uso cotidiano (palos, cuchillos de madera y de piedra, flechas de huesos, ...)
- Luego se crearon herramientas especializadas (escoplos, martillos, buril, gubia, ...). Son los artesanos quienes saben utilizar adecuadamente las herramientas y cada herramienta es la adecuada para un tipo de trabajo.
-A continuación se crean las máquinas herramientas (taladradora, fresadora, ...). La fuerza bruta la realizan las máquina, a pesar de que son necesarios operarios especializados para manejarlas.
Una máquina es un conjunto de elementos móviles y fijos cuyo funcionamiento posibilita aprovechar, dirigir, regular o transformar energías o realizar un trabajo con un fin determinado, es decir, transforma un tipo de energía en trabajo útil.
- Por último se desarrollan los sistemas automáticos (automatismos y robots), el sistema se encarga de manejar a las máquinas herramientas, el operario especializado no es necesario, el hombre pasa a ser el supervisor. Estos estados siguen conviviendo en la actualidad ya que no ha desaparecido ninguno de los anteriores con la aparición del nuevo.
9.2. FUNCIONAMIENTO DE UNA
MÁQUINA AUTOMÁTICA
Información: sensores
Control: temporizador, programadorl
Energía
Motores y actuadores (relés, resistencias, cilindros…)
Existen muchas máquinas, dispositivos y sistemas técnicos que, una vez puestos en marcha, funcionan por sí mismos.
Las máquinas automáticas aparte de los elementos anteriores incorporan otro elementos:
Automatismos: Elementos capaces de ejecutar alguna secuencia de operaciones sin necesidad de intervención manual, sólo se precisa la intervención humana para su puesta en marcha o en caso de bloqueo por alguna incidencia. Al conjunto de máquinas y automatismos se llama sistema automático. Estos sistemas repiten constantemente la acción para la que están diseñados, pero su funcionamiento no se puede modificar. (ejemplo una puerta automática).
9.4.1 TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROL
Todos los sistemas automáticos tienen una estructura similar. Por ejemplo, para que una puerta se abra automáticamente, se requieren:
1.sensor para detectar cualquier variable y la envían al controlador
2.circuito eléctrico o controlador, que envía órdenes a los actuadores.
3.actuadores, motores y mecanismo que ejecutan el trabajo.
Todos estos elementos que, interconectados entre sí, permiten automatizar una máquina o un proceso reciben el nombre de sistema de control. Sus componentes pueden ser: dispositivos eléctricos, electrónicos, mecánicos...
ENTRADA SENSOR CONTROLADOR ACTUADOR PROCESO A
CONTROLAR SALIDA
APERTURA Y CIERRE DE LA
PUERTA MOTOR Y MECANISMOS CIRCUITO ELÉCTRICO DETECTOR DE PRESENCIA
9.4. SISTEMAS DE CONTROL. TIPOS Y
ELEMENTOS TÍPICOS
Los sistemas de control pueden ser de dos tipos:
Sistemas de control en lazo abierto: son sistemas en los que no se tiene en cuenta el estado de salida, siempre es el mismo (ejemplo lavadora, horno, microondas…)
Por ejemplo, hay dos sistemas automáticos de calefacción:
- En uno, el radiador funciona cuando pulsamos el interrutor, con indepenencia de la temperatura de la habitación.
- En otro, el funcionamiento depende de la tmperatura de salida. Si abrimos una ventana y la temperatura del interior de la habitación disminuye, se pone en funcionamiento y viceversa.
¿Cuál crees que será un sistema de control en lazo abierto y en lazo cerrado? Sistema de Control en Lazo Cerrado Sistema de Control en Lazo Abierto
EJEMPLOS DE SISTEMAS DE CONTROL:
A) EN LAZO ABIERTO
Lavadora, tostador de pan, riego automático...
-Antes de poner la lavadora en funcionamiento elejimos el programa de lavado en función del tipo de ropa, suciedad...
-Al ponerla en marcha, la lavadora funciona atendiendo únicamente al programa de lavado que hemos seleccionado.Aunque la respuesta no se ajuste a lo esperado, el sistema no actuará de modo diferente.
EJEMPLOS DE SISTEMAS DE CONTROL:
B) EN LAZO CERRADO
Calefacción con termostato, sistemas de posicionamiento GPS, cisterna de inodoro...
La cisterna del inodoro
Almacena una cantiad de agua parra utilizarla en el momento deseado. Si partimos de la cistera llena, el funcionamiento de este dispositivo puede dividirse en dos procesos:
- Proceso de vaciado. Cuando se levanta el tirador, el émbolo hace subir el tapón inferior, y comienza la descarga de agua.
9.4.2 ELEMENTOS TÍPICOS DE SISTEMAS DE CONTROL
1. TRANSISTOR
Cuando es necesario detectar un parámetro físico para realizar una determinadaacción se utilizan circuitos electrónicos que incorporan trasistores.
En nuestras apliaciones, haremos pasar una pequeña corriente procedente de un sensor por la base de un transistor. Entre el colector y el emisor circularán una corriente mayor, para controlar la activación de motores, etc. Si la corriente entrada a la base es nula, no podrán circular electrones entre el colector y el emisor. Es decir, se polarizará el transistor al corte y saturación.
A) DENTRO DE LOS CONTROLADORES Y SENSORES
2. FINALES DE CARRERA Y MECANISMOS (levas,
trinquetes...)
Sistema mecánico que activa o desactiva un actuador al llegar a una determinada posición.
3. SENSORES DE TEMPERATURA (resistencias variables NTC, PTC), de luz (LDR), de proximidad...
Componentes electrónicos
B) DENTRO DE LOS ACTUADORES
2. Relé
Elemento electromecánico. Separa un circuito de control de otro de potencia, evitando que los componentes electrónicos se dañen. Está formado básicamente por dos elementos:
Un electroimán
Un interruptor controlador por el electroimán
Los relés sirven para controlar otros circuitos, encontramos dos circuitos totalmente independientes:
El circuito de control: en el que se encuentra el relé y su fuente de alimentación. La corriente que circula por el es continua y de bajo voltaje. Lleva asociados transistores, diodos, condensadores, resistencias variables…
• El paso siguiente a la a la automatización es la robotización, un proceso más complejo.
A diferencia de un automatismo, un robot debe ser capaz de realizar distintos tipos de tareas. Se encuentra principalmente en la industria
• .Un robot es una máquina automática reprogramable, esto es, cuyas tareas se pueden
modificar cambiando su programa, y reactiva- es decir, capaz de detectar información del entorno y de reaccionar ante ella.
• Sus características básicas son las siguientes:
1. Está capacitado para ejecutar una o varias tareas, según un programa preestablecido. 2. Es capaz de captar cambios en las variables del proceso y modificar la secuencia de
acciones.
3. Puede ser reprogramado.
9.5.1. ARQUITECTURA DE UN ROBOT
- Sensores. Proporcionan información del entorno al robot. Son los encargados de medir el estado interno del robot y los qe recogen información sobre el entorno exterior.
- Actuadores. Reciben las órdenes (entrada) desde el controlador para producir un movimiento (salida). Los mas frecuentes son motores, relés o accionadores hidráulicos y neumáticos.
- Alimentación. Proporciona energía a sistema robótico.
9.5.2.
ELEMENTOS
DE
CONTROL
POR
ORDENADOR
A) PROGRAMA DE CONTROL
Es un conjunto de instrucciones almacenadas en la memoria del ordenador que determina el funcionamiento del sistema.
Para elaborarlos se utilizan diagramas de flujo compuestos por los siguientes elementos:
Diagrama de flujo. Representación gráfica del proceso
B) TARJETA CONTROLADORA
Permite al ordenador obtener datos del exterior mediante las entradas analógicas y digitales, y accionar dispostivos medante las salidas.
