3.2.1 Generalidades

Origen 

En 1969, ingenieros de la compañía japonesa BUSICOM, buscan soluciones para fabricar con pocos componentes sus dispositivos (calculadoras), esta proposición se le hizo a INTEL quien en un proyecto dirigido por Marcian Hoff y apoyado por Federico Faggin, logro fabricar un bloque integrado denominado “microprocesador” adquiriendo los derechos de la compañía BUSICOM y entregando al mercado en 1971 el primer microprocesador el 4004 de 4 bits. Como ya se ha mencionado le siguieron el i8008, i8080, el Motorola 6800, Z80, i8085. En 1976 aparece en el mercado un nuevo dispositivo que incorpora una CPU, memoria RAM - ROM y puertos de I/O, este dispositivo es llamado “microcontrolador” que son microcomputadoras en un solo chip, dos de los mas representativos y primeros microcontroladores fueron: · Intel 8048, con arquitectura Harvard modificada con programa ROM en el mismo chip, RAM de 64 a 256 bytes e interfaz I/O (entrada/salida). · Motorola 6805R2. En la década de los 80’s comienza la ruptura de desarrollo y evolución tecnológico entre microprocesadores y microcontroladores. Los microprocesadores han evolucionado buscando la solución al manejo de grandes volúmenes de información, mientras los microcontroladores incorporan unidades funcionales con capacidades superiores de interacción con el medio físico en tiempo real, un mejor desempeño y robustez en aplicaciones industriales. En los años posteriores apareces nuevos microcontroladores que son utilizados generalmente para controlar dispositivos periféricos de computadores y algunas aplicaciones de control particulares.

3.2 Circuitería alternativa para entrada/salida

También conocidos como puertos de E/S, generalmente agrupadas en puertos de 8 bits de longitud, permiten leer datos del exterior o escribir en ellos desde el interior del microcontrolador, el destino habitual es el trabajo con dispositivos simples como relés, LED, o cualquier otra cosa que se le ocurra al programador. Algunos puertos de E/S tienen características especiales que le permiten manejar salidas con determinados requerimientos de corriente, o incorporan mecanismos especiales de interrupción para el procesador. Típicamente cualquier pin de E/S puede ser considerada E/S de propósito general, pero como los microcontroladores no pueden tener infinitos pines, ni siquiera todos los pines que queramos, las E/S de propósito general comparten los pines con otros periféricos. Para usar un pin con cualquiera de las características a él asignadas debemos configurarlo mediante los registros destinados a ellos. Un sistema empotrado suele tener tres tipos diferentes de entrada: Módulos de adquisición de datos (sensores). Entrada de interfaz con el usuario (botones, interruptores, ruedas). Comunicación con sistemas externos (entrada/salida). 

• La comunicación con sistemas externos se realizará mediante alguno de los sistemas de comunicación que implementan los PIC (USART). No vamos a entrar en detalles. 

• Para el resto de entradas vamos a ver los esquemas de conexionado de las entradas más habituales hacia un microcontrolador PIC: 

 Interruptores. 

 Teclados. 

 Potenciómetros. 

 Sensores.

3.1.4 Memoria

Anteriormente habíamos visto que la memoria en los microcontroladores debe estar ubicada dentro del mismo encapsulado, esto es así la mayoría de las veces, porque la idea fundamental es mantener el grueso de los circuitos del sistema dentro de un solo integrado. En los microcontroladores la memoria no es abundante, aquí no encontrará Gigabytes de memoria como en las computadoras personales. Típicamente la memoria de programas no excederá de 16 K-localizaciones de memoria no volátil (flash o eprom) para contener los programas. La memoria RAM está destinada al almacenamiento de información temporal que será utilizada por el procesador para realizar cálculos u otro tipo de operaciones lógicas. En el espacio de direcciones de memoria RAM se ubican además los registros de trabajo del procesador y los de configuración y trabajo de los distintos periféricos del microcontrolador. Es por ello que en la mayoría de los casos, aunque se tenga un espacio de direcciones de un tamaño determinado, la cantidad de memoria RAM de que dispone el programador para almacenar sus datos es menor que la que puede direccionar el procesador. El tipo de memoria utilizada en las memorias RAM de los microcontroladores es SRAM, lo que evita tener que implementar sistemas de refrescamiento como en el caso de las computadoras personales, que utilizan gran cantidad de memoria, típicamente alguna tecnología DRAM. A pesar de que la memoria SRAM es más costosa que la DRAM, es el tipo adecuado para los microcontroladores porque éstos poseen pequeñas cantidades de memoria RAM. 

3.1.3 Ancho de buses

Los tres anchos de bus mas utilizados en microcontroladores son:  Microcontroladores de 8-bits  Microcontroladores de 16-bits  Microcontroladores de 32-bits El ancho de bus es la cantidad de bits en la que se maneja cada instrucción, como vimos en ensamblador esta capacidad tiene que ver directamente con la longitud de palabra de una instrucción del procesador y operaciones que pueden ser soportadas por este. 

3.1.2 Familias

Los microcontroladores más comunes en uso son:

3.1.1 Introducción

Un microcontrolador (abreviado μC, UC o MCU) es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida. 

UNIDAD III MICROCONTROLADORES

3.1 Características generales.

Los microcontroladores son diseñados para reducir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la unidad central de procesamiento, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bits) porque sustituirá a un autómata finito. En cambio, un reproductor de música y/o vídeo digital (MP3 o MP4) requerirá de un procesador de 32 bits o de 64 bits y de uno o más códecs de señal digital (audio y/o vídeo). El control de un sistema de frenos ABS (Antilock Brake System) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 bits, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un automóvil. Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras vendidos, sobre un 50% son controladores "simples" y el restante corresponde aDSP más especializados. Mientras se pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general en casa (Ud. está usando uno para esto), usted tiene distribuidos seguramente entre los electrodomésticos de su hogar una o dos docenas de microcontroladores. Pueden encontrarse en casi cualquier dispositivo electrónico como automóviles, lavadoras, hornos microondas,teléfonos, etc. Un microcontrolador difiere de una unidad central de procesamiento normal, debido a que es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de circuitos integrados externos de apoyo. La idea es que el circuito integrado se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es todo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle los módulos de entrada y salida (puertos) y la memoria para almacenamiento de información. Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los dispositivos de entrada/salida o la memoria que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería. 

CODIGO DE EL SERVOMOTOR

 Servo miservo;       // creamos un objecto servo para controlar el motor 

    void setup() { 
             miservo.attach(9);  // liga el servo al pin 9 
  }

    void loop() { 
      for(int angulo = 0; angulo < 180; angulo += 1) {   //  un ciclo para mover el servo entre los 0 y los 180 grados  
       miservo.write(angulo);               //  manda al servo la posicion
       delay(15);                        //  espera unos milisegundos para que el servo llegue a su posicion
    }

    for(int angulo = 180; angulo >= 1; angulo -= 1)    {   //  un ciclo para mover el servo entre los 180 y los 0 grados                             
       miservo.write(angulo);                 //  manda al servo la posicion
       delay(15);                          //  espera unos milisegundos para que el servo llegue a su posicion
    }
         }

SENSOR DE PROXIMIDAD

long distancia;
long tiempo;
void setup(){
  Serial.begin(9600);
  pinMode(9, OUTPUT); 
}

void loop(){
  digitalWrite(9,LOW); 
  delayMicroseconds(5);
  digitalWrite(9, HIGH); 
  delayMicroseconds(10);
  tiempo=pulseIn(8, HIGH);
  
  distancia= int(0.017*tiempo);
 
  Serial.println("Distancia ");
  Serial.println(distancia);
  Serial.println(" cm");
  delay(1000);
}
  

CODIGO DEL SENSOR DE TEMPERATURA

CODIGO DEL SENSOR DE TEMPERATURA


// Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards.
// give it a name:
int led = 13;

// the setup routine runs once when you press reset:
void setup() {
  // initialize the digital pin as an output.
  pinMode(led, OUTPUT);
}

// the loop routine runs over and over again forever:
void loop() {
  digitalWrite(led, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(1000);               // wait for a second
  digitalWrite(led, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
  delay(1000);               // wait for a second
}

SENSOR OPTICO

CODIGO DEL SENSOR OPTICO.

int led = 8;//pino onde será colocado o led int sensor = 5;//pino onde será colocado o sensor int val = 0;//variável para armazenar o valor analógico void setup() { Serial.begin(9600);// porta serial em 9600 bps pinMode(led, OUTPUT); // determina o led como uma saída. } void loop() { val = analogRead(sensor);// Lê o valor do sensor e o armazena na variável val. Serial.println(val); // imprimir como um decimal delay(100); // delay de 100 milissegundos antes da próxima leitura: if (val > 1000) //Se o valor for maior que 1000 digitalWrite(led, OUTPUT);// Coloca o led em estado HIGH, ou seja liga o led. else // ou se o valor for menor que 1000 digitalWrite(led, LOW);// Coloca o led em estado LOW, ou seja desliga o led. }

2.3.4 Modo de comunicación

Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia, y los neumáticos son simples posicionamientos. Sin embargo, los hidráulicos requieren demasiado equipo para suministro de energía, así como de mantenimiento periódico. Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumáticos también son limitadas desde el punto de vista de precisión y mantenimiento.

2.3.3 Características

Las bombas hidráulicas son los elementos encargados de impulsar el aceite o líquido hidráulico, transformando la energía mecánica rotatoria en energía hidráulica. 

2.3.2 Funcionamiento

La misión de los actuadores es generar o transmitir movimiento a piezas o elementos, previas órdenes dadas por la unidad de control y mando. Los actuadores hidráulicos utilizan como energía aceites minerales, que trabajan a presión entre 50 y 100 bares y que en ocasiones pueden superar los 300 bares.

2.3.1 Tipos

cilindro hidráulico: De acuerdo con su función podemos clasificar a los cilindros hidráulicos en 2 tipos: de Efecto simple y de acción doble. En el primer tipo se utiliza fuerza hidráulica para empujar y una fuerza externa, diferente, para contraer.
 El segundo tipo se emplea la fuerza hidráulica para efectuar ambas acciones.

 motor hidráulico: En los motores hidráulicos el movimiento rotatorio es generado por la presión. Estos motores los podemos clasificar en dos grandes grupos: El primero es uno de tipo rotatorio en el que los engranes son accionados directamente por aceite a presión, y el segundo, de tipo oscilante, el movimiento rotatorio es generado por la acción oscilatoria de un pistón o percutor; este tipo tiene mayor demanda debido a su mayor eficiencia. 

 motor hidráulico de oscilación: Tiene como función, el absorber un determinado volumen de fluido a presión y devolverlo al circuito en el momento que éste lo precise.

2.3 Hidráulicos

Los actuadores hidráulicos, que son los de mayor antigüedad, pueden ser clasificados de acuerdo con la forma de operación, funcionan en base a fluidos a presión.

2.2.4 Modo de comunicación

Cuando aplicamos una fuerza sobre una superficie determinada decimos que ejercemos presión. Cuando más grande sea la superficie sobre la cual aplicamos la fuerza más pequeña será la presión que ejercemos encima, y cuanto más pequeña sea la superficie mayor será la presión.

En el SI la fuerza se mide en Newtones y la superficie en m². El cociente entre estas unidades nos da la unidad de presión, los Pascales. Pa= F/S.

En neumática el pascal resulta una unidad muy pequeña, por eso se utiliza un Bar que es igual a 105 pascales. Otras unidades que se utilizan para medir la presión son: atmósferas que equivalen a la presión atmosférica nivel del mar.

2.2.3 Características

Alta fiabilidad, simplicidad de utilización, mínima manutención, seguridad y precisión de posicionamiento; irreversibilidad según el modelo de aplicación, sincronismo de movimiento. En el funcionamiento de los automatismos se caracteriza por tres fases: 

 Entrada de datos u órdenes. 
 Control de los datos.
  Realización de tareas concretas. 

2.2.2 Funcionamiento.

Cuando un proceso de automatización se realiza sin la intervención humana decimos que se trata de un proceso automatizado. La automatización permite la eliminación “total” o parcial de la intervención del hombre. Los automatismos son dispositivos de realizar tareas sin la intervención humana. Algunas máquinas coma las lavadoras tienen programadores y las ordenes que proporcionan se llaman programas.

Cuando un proceso de automatización se realiza sin la intervención humana decimos que se trata de un proceso automatizado. La automatización permite la eliminación “total” o parcial de la intervención del hombre. Los automatismos son dispositivos de realizar tareas sin la intervención humana. Algunas máquinas coma las lavadoras tienen programadores y las ordenes que proporcionan se llaman programas. 

2.2 Mecánicos.

Los actuadores mecánicos son dispositivos que transforman el movimiento rotativo a la entrada, en un movimiento lineal en la salida. Los actuadores mecánicos aplicables para los campos donde se requiera movimientos lineales tales como: elevación, traslación y posicionamiento lineal.

Los Actuadores Mecánicos son dispositivos que utilizan energía mecánica para su funcionamiento. En función de la fuente de energía utilizada pueden ser neumáticos o hidráulicos, es decir, los actuadores mecánicos son dispositivos que transforman el movimiento rotativo a la entrada, en un movimiento lineal en la salida. Los actuadores mecánicos aplicables para los campos donde se requiera movimientos lineales tales como: elevación, traslación y posicionamiento lineal.

 Tipos de Automatizado

- Hidraulicos: son aquellos que se transmiten a través de líquidos cuando son presionados. Por ejemplo una grúa o un volquete de carga pesada:

 Neumaticos: son aquellos que funcionan mediante la fuerza de aire comprimido. Ej: lavacoches.

2.1.4 Modo de comunicación.

Los actuadores eléctricos se comunican mediante el funcionamiento de los mismos, ya que si una parte llega a fallar no se puede realizar la acción que se requiere para llevar a cabo su movimiento. Sistema de "llave de seguridad" :

 Este método de llave de seguridad para la retención de las tapas del actuador, usa una cinta cilíndrica flexible de acero inoxidable en una ranura de deslizamiento labrada a máquina. Esto elimina la concentración de esfuerzos causados por cargas centradas en los tornillos de las tapas y helicoils. Las Llaves de Seguridad incrementan de gran forma la fuerza del ensamblado del actuador y proveen un cierre de seguridad contra desacoplamientos peligrosos.

 Piñón con ranura: Esta ranura en la parte superior del piñón provee una transmisión autocentrante, directa para indicadores de posición e interruptores de posición, eliminando el uso de bridas de acoplamiento. (Bajo la norma Namur).

 Cojinetes de empalme: Estos cojinetes de empalme barrenados y enroscados sirven para simplificar el acoplamiento de accesorios a montar en la parte superior. (Bajo normas ISO 5211 Y VDI). Pase de aire grande: Los conductos internos para el pasaje de aire extra grandes permiten una operación rápida y evita el bloqueo de los mismos. 

Muñoneras: 

Una muñonera de nuevo diseño y de máxima duración, permanentemente lubricada, resistente a la corrosión y de fácil reemplazo, extiende la vida del actuador en las aplicaciones más severas. 

Construcción:

 Se debe proveer fuerza máxima contra abolladuras, choques y fatiga. Su piñón y cremallera debe ser de gran calibre, debe ser labrado con maquinaria de alta precisión, y elimina el juego para poder obtener posiciones precisas. 

Ceramigard: 

Superficie fuerte, resistente a la corrosión, parecida a cerámica. Protege todas las partes del actuador contra desgaste y corrosión. 

Revestimiento: Un revestimiento doble, para proveer extra protección contra ambientes agresivos. 

Acople: Acople o desacople de módulos de reposición por resorte, o de seguridad en caso de falla de presión de aire.

  Tornillos de ajuste de carrera: 

Provee ajustes para la rotación del piñón en ambas direcciones de viaje; lo que es esencial para toda válvula de cuarto de vuelta. 

Muñoneras radiales y de carga del piñón: Muñoneras reemplazables que protegen contra cargas verticales. Muñoneras radiales soportan toda carga radial. Sellos del piñón - superior e inferior: Los sellos del piñón están posicionados para minimizar todo hueco posible, para proteger contra la corrosión.

  Resortes indestructibles de seguridad en caso de falla: 

Estos resortes son diseñados y fabricados para nunca fallar y posteriormente son protegidos contra la corrosión. 

Los resortes son clasificados y asignados de forma particular para compensar la pérdida de memoria a la cual esta sujeta todo resorte; para una verdadera confianza en caso de falla en el suministro de aire.

2.1.3 Características

Las características de control, sencillez y precisión de los accionamientos eléctricos han hecho que sean los más usados en los robots industriales actuales.

La capa física se ocupa de la señalización y los medios de red. Esta capa produce la representación y agrupación de bits en voltajes, radiofrecuencia e impulsos de luz. Muchas organizaciones que establecen estándares han contribuido con la definición de las propiedades mecánicas, eléctricas y físicas de los medios disponibles para diferentes comunicaciones de datos. Estas especificaciones garantizan que los cables y los conectores funcionen según lo previsto mediante diferentes implementaciones de la capa de enlace de datos.

Por ejemplo, los estándares para los medios de cobre se definen según lo siguiente:

• Tipo de cableado de cobre utilizado
• Ancho de banda de la comunicación
• Tipo de conectores utilizados
• Diagrama de pines y códigos de colores de las conexiones a los medios
• Distancia máxima de los medios

Esta sección también describirá algunas de las características importantes de los medios inalámbricos, ópticos y de cobre comúnmente utilizados.

Medios de Cobre

El medio más utilizado para las comunicaciones de datos es el cableado que utiliza alambres de cobre para señalizar bits de control y de datos entre los dispositivos de red. El cableado utilizado para las comunicaciones de datos generalmente consiste en una secuencia de alambres individuales de cobre que forman circuitos que cumplen objetivos específicos de señalización.

Otros tipos de cableado de cobre, que se conocen como cables coaxiales, tienen un conductor simple que circula por el centro del cable envuelto por el otro blindaje, pero está aislado de éste. El tipo de medio de cobre elegido se especifica mediante el estándar de la capa física necesario para enlazar las capas de enlace de datos de dos o más dispositivos de red.

Estos cables pueden utilizarse para conectar los nodos de una LAN a los dispositivos intermediarios, como routers o switches. Los cables también se utilizan para conectar dispositivos WAN a un proveedor de servicios de datos, como una compañía telefónica. Cada tipo de conexión y sus dispositivos complementarios incluyen requisitos de cableado estipulados por los estándares de la capa física.

Los medios de networking generalmente utilizan conectores y tomas. Estos elementos facilitan la conexión y la desconexión. Además, puede utilizarse un único tipo de conector físico para diferentes tipos de conexiones. Por ejemplo, el conector RJ-45 se utiliza ampliamente en las LAN con un tipo de medio y en algunas WAN con otro tipo de medio.

2.1.2 Funcionamiento

Como se utilizan cables eléctricos para transmitir electricidad y las señales, es altamente versátil y prácticamente no hay restricciones respecto a la distancia entra la fuente de poder y el actuador. Existe una gran cantidad de modelos y es fácil utilizarlos con motores eléctricos estandarizados según la aplicación. En la mayoría de los casos es necesario utilizar reductores, debido a que los motores son de operación continua. 

2.1.1 Tipos

 Motores de corriente continua (DC): Son los más usados en la actualidad debido a su facilidad de control. En este caso, se utiliza en el propio motor un sensor de posición (Encoder) para poder realizar su control. Los motores de DC están constituidos por dos devanados internos, inductor e inducido, que se alimentan con corriente continua: El inducido, también denominado devanado de excitación, está situado en el estator y crea un campo magnético de dirección fija, denominado excitación. El inducido, situado en el rotor, hace girar al mismo debido a la fuerza de Lorentz que aparece como combinación de la corriente circulante por él y del campo magnético de excitación. Recibe la corriente del exterior a través del colector de delgas, en el que se apoyan unas escobillas de grafito.

Para que se pueda dar la conversión de energía eléctrica en energía mecánica de forma continua es necesario que los campos magnéticos del estator y del rotor permanezcan estáticos entre sí. Esta transformación es máxima cuando ambos campos se encuentran en cuadratura. El colector de delgas es un conmutador sincronizado con el rotor encargado de que se mantenga el ángulo relativo entre el campo del estator y el creado por las corrientes rotoricas. 

De esta forma se consigue transformar automáticamente, en función de la velocidad de la máquina, la corriente continua que alimenta al motor en corriente alterna de frecuencia variable en el inducido. Este tipo de funcionamiento se conoce con el nombre de autopilotado. Al aumentar la tensión del inducido aumenta la velocidad de la máquina. Si el motor esta alimentado a tensión constante, se puede aumentar la velocidad disminuyendo el flujo de excitación. Pero cuanto más débil sea el flujo, menor será el par motor que se puede desarrollar para una intensidad de inducido constante, mientras que la tensión del inducido se utiliza para controlar la velocidad de giro. En los controlados por excitación se actúa al contrario.

 Además, en los motores controlados por inducido se produce un efecto estabilizador de la velocidad de giro originado por la realimentación intrínseca que posee a través de la fuerza contraelectromotriz. Por estos motivos, de los dos tipos de motores DC es el controlado por inducido el que se usa en el accionamiento con robots. Para mejorar el comportamiento de este tipo de motores, el campo de excitación se genera mediante imanes permanentes, con lo que se evalúan fluctuaciones del mismo. Estos imanes son de aleaciones especiales como sumario-cobalto. Además, para disminuir la inercia que poseería un rotor bobinado, que es el inducido, se construye este mediante una serie de espiras serigrafiadas en un disco plano, este tipo de rotor no posee apenas masa térmica lo que aumenta los problemas de calentamiento por sobrecarga. 

Las velocidades de rotación que se consiguen con estos motores son del orden de 1000 a 3000 rpm con un comportamiento muy lineal y bajas constantes de tiempo. Las potencias que pueden manejar pueden llegar a los 10KW. Como se ha indicado, los motores DC son controlados mediante referencias de velocidad.

 Estas normalmente son seguidas mediante un bucle de retroalimentación de velocidad analógica que se cierra mediante una electrónica específica (accionador del motor).

  Motores de corriente alterna (AC): Sincronos. Asíncronos. 

 Motores paso a paso.

 Los motores paso a paso generalmente no han sido considerados dentro de los accionamientos industriales, debido principalmente a que los pares para los que estaban disponibles eran muy pequeños y los pasos entre posiciones consecutivas eran grandes. En los último años se han mejorado notablemente sus características técnicas, especialmente en lo relativo a su control, lo que ha permitido fabricar motores paso a paso capaces de desarrollar suficientes en pequeños pasos para su uso como accionamientos industriales. Existen tres tipos de motores paso a paso: 

 De imanes permanentes. 

 De reluctancia variable. 

 Híbridos.

2.1 Eléctricos.

Los actuadores electrónicos también son muy utilizados en los aparatos mecatrónicos, como por ejemplo, en los robots. Los servomotores CA sin escobillas se utilizaran en el futuro como actuadores de posicionamiento preciso debido a la demanda de funcionamiento sin tantas horas de mantenimiento.

Actuadores eléctricos Los actuadores eléctricos incorporan una combinación de motor eléctrico y reductor, especialmente desarrollada y diseñada para la automatización de válvulas, que transmite el par necesario para el accionamiento de una compuerta, válvula de mariposa, de bola o de otro tipo. El volante, que forma parte del equipamiento de serie, permite operar manualmente la válvula. El actuador registra los datos de carrera y par de la válvula. Un control evalúa estos datos y se encarga de conectar y desconectar el actuador. Este control suele estar integrado en el actuador e incorpora, además del interface eléctrico al sistema de automatización, una unidad de manejo local.

UNIDAD II Actuadores

Definición:

 Un ACTUADOR es un dispositivo inherentemente mecánico cuya función es proporcionar fuerza para mover o “actuar” otro dispositivo mecánico. La fuerza que provoca el actuador proviene de tres fuentes posibles: Presión neumática, presión hidráulica, y fuerza motriz eléctrica (motor eléctrico o solenoide). Dependiendo de el origen de la fuerza el actuador se denomina “neumático”, “hidráulico” o “eléctrico”.

 En este artículo no se abordará el tema de los actuadores de SOLENOIDE por considerar que está asociado a otra área de discusión. También se abordarán aquellos actuadores mas comunes, dejando para otra instancia los casos especiales, o aquellos de uso menos difundido. 

1.4.4 Modo de comunicación

El sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que se encuentran cerca del elemento sensor. Existen varios tipos de sensores de proximidad según el principio físico que utilizan.

Entre los sensores de proximidad se encuentran:

lSensor capacitivo

lSensor inductivo

lSensor fin de carrera

lSensor infrarrojo

lSensor ultrasónico

lSensor magnético

lSensores de humedad

1.4.3 Características

 Características

• La tensión de alimentación es de 5 voltios de continua. Podrá alimentarse directamente de la salida de 5V para sensores de la controladora ENCONOR.

• La salida es de tipo todo-nada y se conectará directamente a alguna entrada digital de las controladoras ENCONOR.

• La distancia a la cual se detectará un objeto dependerá de varios factores, entre ellos podemos destacar los siguientes:

a) Si el objeto detectado es más o menos claro.

b) Si el color del objeto es brillante o mate.

c) Del valor de la resistencia ajustable o potenciómetro de ajuste (sensibilidad).

Si establecemos unas situaciones extremas de color del objeto y recorrido del potenciómetro de ajuste, tendríamos aproximadamente los siguientes valores:

   Pared Blanca

- Girando al máximo el potenciómetro hacia la derecha (tomando como referencia el sentido del foco emisor).

- Cuando nos aproximamos (o se aproxima el objeto), a unos 15 cm, se detecta el objeto y se enciende el diodo verde del sensor.

- Cuando nos alejamos (o se aleja el objeto), a unos 16 cm, ya no se detecta y se apaga el diodo verde del sensor.

De esto, se deduce que tiene una zona muerta o de retardo aproximadamente de 1 cm, entre la activación y desactivación del sensor.

- Girando al máximo el potenciómetro hacia la izquierda (tomando como referencia el sentido del foco emisor).

- Cuando nos aproximamos (o se aproxima el objeto), a unos 9 cm, se detecta el objeto y se enciende el diodo verde del sensor.

- Cuando nos alejamos (o se aleja el objeto), a unos 11 cm, ya no se detecta y se apaga el diodo verde del sensor.

   Pared negra

- Girando al máximo el potenciómetro hacia la derecha (tomando como referencia el sentido del foco emisor).

- Cuando nos aproximamos (o se aproxima el objeto), a unos 4 cm, se detecta el objeto y se enciende el diodo verde del sensor.

- Cuando nos alejamos (o se aleja el objeto), a unos 4,5 cm, ya no se detecta y se apaga el diodo verde del sensor.

- Girando al máximo el potenciómetro hacia la izquierda (tomando como referencia el sentido del foco emisor).

- Cuando nos aproximamos (o se aproxima el objeto), a unos 1,5 cm, se detecta el objeto y se enciende el diodo verde del sensor.

- Cuando nos alejamos (o se aleja el objeto), a unos 2,5 cm, ya no se detecta y se apaga el diodo verde del sensor.

1.4.2 Funcionamiento

El principio de funcionamiento de un sensor de proximidad capacitivo , está basado en la medición de los cambios de capacitancia eléctrica de un condensador en un circuito resonante RC, ante la aproximación de cualquier material.

Los sensores de proximidad inductivos y capacitivos están basados en el uso de osciladores, en los que la amplitud de oscilación varía al aproximar unobjeto .

CIRCUITO DISPARADOR

Este circuito (trigger o switching circuit) compara la señal que le proporciona el rectificador con una señal umbral que cambia ligeramente dependiendo del estado de activación, creando así la histérisis del sensor de proximidad.

CIRCUITO OSCILADOR

ETAPA DE SALIDA

La etapa de salida acondiciona la señal proporcionada por el circuito comparador a los valores de tensión o corriente normalizados, activando o desactivando la salida según corresponda.

CIRCUITO RECTIFICADOR

La señal alterna recibida del oscilador es convertida por medio del circuito rectificador, de manera que la aproximación del objeto al sensor se traducirá en una variación de una señal de corriente continua.

POTENCIOMETRO

La sensibilidad ( distancia de detección ) de la mayoría de los sensores de proximidad capacitivos puede ajustarse por medio de un potenciómetro (resistencia variable ). De esta forma es posible eliminar la detección de ciertos medios ( por ejemplo , es posible determinar el nivel de un líquido a través de la pared de vidrio de su recipiente) .

Entre un electrodo “activo” y uno puesto a tierra , se crea un campo electrostático disperso. Para contrarrestar las influencias que pueda ocasionar la humedad, se sueledisponer un tercer electrodo que lo conpense .

1.2.1.- TIPOS.

El sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que se encuentran cerca del elemento sensor. Existen varios tipos de sensores de proximidad, los más comunes son los capacitivos, los inductivos y los infrarrojos.

Sensores capacitivos.

Los sensores de proximidad capacitivos, aunque también detectan materiales conductores, están especialmente indicados para la detección de materiales aislantes, tales como papel, plástico, madera, etc.

Sensores inductivos.

Los sensores de proximidad inductivos son detectores de posición electrónicos, que dan una señal de salida sin contacto mecánico directo, estos sensores detectan todo tipo de objetos metálicos.

Sensores infrarrojos.

Los sensores de proximidad infrarrojos detectan la radiación emitida por los materiales calientes y la transforman en una señal eléctrica.

Sensor de aproximación, óptico; Sensor de aproximación, inductivo; Sensor de aproximación, capacitivo

Algunos kits están diseñados para deshabilitar automáticamente la luz antiniebla trasera del automóvil así como los sensores de aproximación traseros (PDC).

Parking Sensor, funciona por la emisión y recepción de ultrasonidos, a partir de los rebotes en los obstáculos dentro de su campo de acción. Estos ultrasonidos son generados por un circuito electrónico que es el encargado de recibir, procesar los rebotes y calcular la distancia a la que se encuentra el vehiculo del obstáculo, indicándole al conductor de su aproximación mediante un dispositivo acústico y visible instalado dentro del vehículo.

Caracteristicas:

- CPU original de PHILIPS.

- Display Digital.

- Instalacion muy sencilla.

- Sensores por ultrasonidos de gran precision.

- Alcance de hasta 2m.

- Sin necesidad de cortar cables originales.

- Sensores de diferentes colores, elige el color que deseas (negro, blanco y plateado).

- No se ve afectado por el viento, la lluvía ni el hielo o la nieve.

Especificaciones tecnicas:- Tension: 10 - 15V DC

- Potencia máxima: 3W

- Temperatura de trabajo: - 30ºC a + 70 ºC

- Distancia deteccion: 0.3m - 2 m

- Radio Frecuencia: 433,92 Mhz

KIT COMPLETO- 1 Manual de instrucciones de instalación

- 4 Sensores

- 1 Unidad de Control

- 1 Display digital inalambrico

- 1 Broca corona de 21mm

- Cables de conexión

El principio de funcionamiento de un sensor de proximidad capacitivo , está basado en la medición de los cambios de capacitancia eléctrica de un condensador en un circuito resonante RC, ante la aproximación de cualquier material.

Los sensores de proximidad inductivos y capacitivos están basados en el uso de osciladores, en los que la amplitud de oscilación varía al aproximar un objeto .

1.4 Proximidad.

El sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que se encuentran cerca del elemento sensor.

Existen varios tipos de sensores de proximidad según el principio físico que utilizan. Los más comunes son los interruptores de posición, los detectores capacitivos, los inductivos y los fotoeléctricos, como el de infrarrojos.

Son de estado sólido, y no requieren contacto directo con el material a sensar.

APLICACIONES TIPICAS: Control de cintas transportadoras; control de alta velocidad; detección de movimiento, conteo de piezas, etc.

Varios métodos pueden ser utilizados para medir distancia, proximidad o presencia en aplicaciones que no tienen que ver con el contacto físico aparte de radares o sonares. Lo más común en este caso es el uso de sensores para medir señal ultrasónica o infrarroja. El diseño de éstos está basado en la generación y transmisión de una alborada de sonido ultrasónico o de luz infrarroja que se apuntan hacia un blanco. El sonido o la luz rebotan y regresan de nuevo al sensor. Subsecuente-mente el sistema del sensor mide el retardo en tiempo de la señal en regresar a la fuente o eco y calcula la distancia al blanco, utilizando la velocidad del sonido en el caso del ultrasonido, o el factor de reflexión y luminosidad en la señal de luz.

1.2.1 Tipos

Hay tres tipos de sensores de temperatura
Los RTD

Un RTD (del inglés: resistance temperature detector) es un detector de temperatura resistivo, es decir, un sensor de temperatura basado en la variación de la resistencia de un conductor con la temperatura. Su símbolo es el siguiente, en el que se indica una variación lineal con coeficiente de temperatura positivo.

Símbolo RTD

Al calentarse un metal habrá una mayor agitación térmica, dispersándose más los electrones y reduciéndose su velocidad media, aumentando la resistencia. A mayor temperatura, mayor agitación, y mayor resistencia.

La variación de la resistencia puede ser expresada de manera polinómica como sigue a continuación. Por lo general, la variación es bastante lineal en márgenes amplios de temperatura.

${\displaystyle R=R_{0}\cdot (1+\alpha \cdot \Delta T)\,\!}$

donde:

• ${\displaystyle R_{0}}$ es la resistencia a la temperatura de referencia ${\displaystyle T_{0}}$
• ${\displaystyle \Delta T}$ es la desviación de temperatura respecto a ${\displaystyle T_{0}}$ ${\displaystyle (\Delta T=T-T_{0})}$
• ${\displaystyle \alpha }$ es el coeficiente de temperatura del conductor especificado a 0 °C, interesa que sea de gran valor y constante con la temperatura

Termistores

Un termistor es un sensor de temperatura por resistencia. Su funcionamiento se basa en la variación de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura. El término termistor proviene de Thermally Sensitive Resistor. Existen dos tipos de termistor:

• NTC (Negative Temperature Coefficient) – coeficiente de temperatura negativo
• PTC (Positive Temperature Coefficient) – coeficiente de temperatura positivo (también llamado posistor).

Cuando la temperatura aumenta, los tipo PTC aumentan su resistencia y los NTC la disminuyen.

los termopares.

Un termopar (llamado tambien Termocupla por una mala traducción del término inglés Thermocouple) es un transductor formado por la unión de dos metales distintos que produce una diferencia de potencial muy pequeña (del orden de los milivoltios) que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado «punto caliente» o «unión caliente» o de «medida» y el otro llamado «punto frío» o «unión fría» o de «referencia» (efecto Seebeck).

Normalmente los termopares industriales están compuestos por un tubo de acero inoxidable u otro material. En un extremo del tubo está la unión, y en el otro el terminal eléctrico de los cables, protegido dentro de una caja redonda de aluminio (cabezal).

En instrumentación industrial, los termopares son usados como sensores de temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su principal limitación está en la exactitud, pues es fácil obtener errores del sistema cuando se trabaja con precisiones inferiores a un grado Celsius.^{[cita requerida]}

El grupo de termopares conectados en serie recibe el nombre de termopila. Tanto los termopares como las termopilas son muy usados en aplicaciones de calefacción a gas.