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Los sistemas de control
según la Teoría Cibernética se aplican en esencia para los organismos vivos, las máquinas y las organizaciones. Estos sistemas fueron
relacionados por primera vez en 1948 por Norbert Wiener en su obra Cibernética y
Sociedad con aplicación en la teoría de los mecanismos de control. Un sistema
de control está definido como un conjunto de componentes que pueden regular su
propia conducta o la de otro sistema con el fin de lograr un funcionamiento
predeterminado, de modo que se reduzcan las probabilidades de fallos y se
obtengan los resultados buscados. Hoy en día los procesos de control son
síntomas del proceso industrial que estamos viviendo. Estos sistemas se usan
típicamente en sustituir un trabajador pasivo que controla una determinado
sistema ( ya sea eléctrico, mecánico, etc. ) con una posibilidad nula o casi
nula de error, y un grado de eficiencia mucho más grande que el de un
trabajador. Los sistemas de control más modernos en ingeniería automatizan
procesos en base a muchos parámetros y reciben el nombre de Controladores de Automatización Programables (PAC).
Los sistemas de control deben conseguir los siguientes objetivos:
1. Ser estables y robustos frente
a perturbaciones y errores en los modelos.
2. Ser eficiente según un
criterio preestablecido evitando comportamientos bruscos e irreales.
Necesidades de la supervisión
de procesos
Limitaciones de la
visualización de los sistemas de adquisición y control.
Control vs Monitorización
Control software. Cierre de
lazo de control.
Recoger, almacenar y
visualizar información.
Minería de datos.
Clasificación de los Sistemas de Control según su comportamiento
Definiciones
Supervisión: acto de observar
el trabajo Y tareas de otro (individuo o máquina) que puede no conocer el tema
en profundidad.
1. Sistema de control de lazo
abierto: Es aquel sistema en que solo actúa el proceso sobre la señal de
entrada y da como resultado una señal de salida independiente a la señal de
entrada, pero basada en la primera. Esto significa que no hay retroalimentación
hacia el controlador para que éste pueda ajustar la acción de control. Es
decir, la señal de salida no se convierte en señal de entrada para el
controlador. Ejemplo 1: el llenado de un tanque usando una manguera de jardín.
Mientras que la llave siga abierta, el agua fluirá. La altura del agua en el
tanque no puede hacer que la llave se cierre y por tanto no nos sirve para un
proceso que necesite de un control de contenido o concentración. Ejemplo 2: Al
hacer una tostada, lo que hacemos es controlar el tiempo de tostado de ella
misma entrando una variable (en este caso el grado de tostado que queremos). En
definitiva, el que nosotros introducimos como parámetro es el tiempo.
Estos sistemas se caracterizan
por:
- Ser sencillos y de fácil
concepto.
- Nada asegura su
estabilidad ante una perturbación.
- La salida no se compara
con la entrada.
- Ser afectado por las
perturbaciones. Éstas pueden ser tangibles o intangibles.
- La precisión depende de
la previa calibración del sistema.
2. Sistema de control de lazo
cerrado: Son los sistemas en los que la acción de control está en función de la
señal de salida. Los sistemas de circuito cerrado usan la retroalimentación
desde un resultado final para ajustar la acción de control en consecuencia. El
control en lazo cerrado es imprescindible cuando se da alguna de las siguientes
circunstancias:
- Cuando un proceso no es
posible de regular por el hombre.
- Una producción a gran escala
que exige grandes instalaciones y el hombre no es capaz de manejar.
- Vigilar un proceso es
especialmente duro en algunos casos y requiere una atención que el hombre puede
perder fácilmente por cansancio o despiste, con los consiguientes riesgos que
ello pueda ocasionar al trabajador y al proceso.
Sus características son:
- Ser complejos, pero
amplios en cantidad de parámetros.
- La salida se compara con
la entrada y le afecta para el control del sistema.
- Su propiedad de retroalimentación.
- Ser más estable a
perturbaciones y variaciones internas.
Un ejemplo de un sistema de
control de lazo cerrado sería el termotanque de agua que utilizamos para
bañarnos. Otro ejemplo sería un regulador de nivel de gran sensibilidad de un
depósito. El movimiento de la boya produce más o menos obstrucción en un chorro
de aire o gas a baja presión. Esto se traduce en cambios de presión que afectan
a la membrana de la válvula de paso, haciendo que se abra más cuanto más cerca
se encuentre del nivel máximo.
Tipos de Sistemas de Control
Los sistemas de control son
agrupados en tres tipos básicos:
1. Hechos por el hombre. Como
los sistemas eléctricos o electrónicos que están permanentemente capturando señales de estado del sistema bajo
su control y que al detectar una desviación de los parámetros pre-establecidos
del funcionamiento normal del sistema, actúan mediante sensores y actuadores, para llevar al sistema de
vuelta a sus condiciones operacionales normales de funcionamiento. Un claro
ejemplo de este será un termostato, el cual capta consecutivamente señales de
temperatura. En el momento en que la temperatura desciende o aumenta y sale del
rango, este actúa encendiendo un sistema de refrigeración o de calefacción.
1.1 Por su causalidad pueden ser: causales y no
causales. Un sistema es causal si existe una relación de causalidad
entre las salidas y las entradas del sistema, más explícitamente, entre la
salida y los valores futuros de la entrada.
1.2 Según el número de entradas y salidas del sistema, se
denominan:
1.2.1 De una entrada y una salida o SISO (single input,
single output).
1.2.2 De una entrada y múltiples salidas o SIMO (single
input, multiple output).
1.2.3 De múltiples entradas y una salida o MISO (multiple
input, single output).
1.2.4 De múltiples entradas y múltiples salidas o MIMO
(multiple input, multiple output).
1.3 Según la ecuación que define el sistema, se denomina:
1.3.1 Lineal, si la ecuación diferencial que lo define es lineal.
1.3.2 No lineal, si la ecuación diferencial que lo define
es no lineal.
1.4 Las señales o variables de los sistema dinámicos son función del
tiempo. Y de acuerdo con ello estos sistemas son:
1.4.1 De tiempo continuo, si el modelo del sistema es una ecuación
diferencial, y por tanto el tiempo se considera infinitamente divisible.
Las variables de tiempo continuo se denominan también analógicas.
1.4.2 De tiempo discreto, si el sistema está definido por una ecuación
por diferencias. El tiempo se considera dividido en períodos de valor
constante. Los valores de las variables son digitales (sistemas
binario, hexadecimal, etc), y su valor solo se conoce en cada período.
1.4.3 De eventos discretos, si el sistema evoluciona de acuerdo
con variables cuyo valor se conoce al producirse un determinado evento.
1.5 Según la relación entre las variables de los sistemas, diremos que:
1.5.1 Dos sistemas están acoplados, cuando las variables de uno
de ellos están relacionadas con las del otro sistema.
1.5.2 Dos sistemas están desacoplados, si las variables de ambos
sistemas no tienen ninguna relación.
1.6 En función de la evolución de las variables de un sistema en el tiempo
y el espacio, pueden ser:
1.6.1 Estacionarios, cuando sus variables son constantes en el
tiempo y en el espacio.
1.6.2 No estacionarios, cuando sus variables no son constantes en
el tiempo o en el espacio.
1.7 Según sea la respuesta del sistema (valor de la salida) respecto a
la variación de la entrada del sistema:
1.7.1 El sistema se considera estable cuando ante una variación
muy rápida de la entrada se produce una respuesta acotada de la salida.
1.7.2 El sistema se considera inestable cuando ante una entrada
igual a la anteriormente se produce una respuesta no acotada de la
salida.
1.8 Si se comparan o no, la entrada y la salida de un sistema, para
controlar esta última, el sistema se denomina:
1.8.1 Sistema en lazo abierto, cuando la salida para ser
controlada, no se compara con el valor de la señal de entrada o señal de
referencia.
1.8.2 Sistema en lazo cerrado, cuando la salida para ser
controlada, se compara con la señal de referencia. La señal de salida
que es llevada junto a la señal de entrada, para ser comparada, se denomina
señal de feedback o de retroalimentación.
1.9 Según la posibilidad de predecir el comportamiento de un sistema, es
decir su respuesta, se clasifican en:
1.9.1 Sistema determinista, cuando su comportamiento futuro es
predecible dentro de unos límites de tolerancia.
1.9.2 Sistema estocástico, si es imposible predecir el
comportamiento futuro. Las variables del sistema se denominan aleatorias.
2. Naturales, incluyendo
sistemas biológicos. Por ejemplo, los movimientos corporales humanos como el
acto de indicar un objeto que incluye como componentes del sistema de control
biológico los ojos, el brazo, la mano, el dedo y el cerebro del hombre. En la
entrada se procesa el movimiento y la salida es la dirección hacia la cual se
hace referencia.
3. Cuyos componentes están
unos hechos por el hombre y los otros son naturales. Se encuentra el sistema de
control de un hombre que conduce su vehículo. Éste sistema está compuesto por
los ojos, las manos, el cerebro y el vehículo. La entrada se manifiesta en el
rumbo que el conductor debe seguir sobre la vía y la salida es la dirección
actual del automóvil. Otro ejemplo puede ser las decisiones que toma un
político antes de unas elecciones. Éste sistema está compuesto por ojos,
cerebro, oídos, boca. La entrada se manifiesta en las promesas que anuncia el
político y la salida es el grado de aceptación de la propuesta por parte de la
población.
4. Un sistema de control puede
ser neumático, eléctrico, mecánico o de cualquier tipo, su función es recibir
entradas y coordinar una o varias respuestas según su lazo de control (para lo
que está programado).
5. Control Predictivo, son los
sistemas de control que trabajan con un sistema predictivo, y no activó como el
tradicional ( ejecutan la solución al problema antes de que empiece a afectar
al proceso). De esta manera, mejora la eficiencia del proceso contrarestando
rápidamente los efectos.
Características de un Sistema de Control
- Señal de Corriente de
Entrada: Considerada como estímulo aplicado a un sistema desde una fuente
de energía externa con el propósito de que el sistema produzca una
respuesta específica.
- Señal de Corriente de
Salida: Respuesta obtenida por el sistema que puede o no relacionarse con
la respuesta que implicaba la entrada.
- Variable Manipulada: Es
el elemento al cual se le modifica su magnitud, para lograr la respuesta
deseada. Es decir, se manipula la entrada del proceso.
- Variable Controlada: Es
el elemento que se desea controlar. Se puede decir que es la salida del
proceso.
- Conversión: Mediante
receptores se generan las variaciones o cambios que se producen en la
variable.
- Variaciones Externas: Son
los factores que influyen en la acción de producir un cambio de orden
correctivo.
- Fuente de Energía: Es la
que entrega la energía necesaria para generar cualquier tipo de actividad
dentro del sistema.
- Retroalimentación: La
retroalimentación es una característica importante de los sistemas de
control de lazo cerrado. Es una relación secuencial de causas y efectos
entre las variables de estado.
Dependiendo de la acción correctiva que tome el sistema, este puede apoyar
o no una decisión, cuando en el sistema se produce un retorno se dice que
hay una retroalimentación negativa; si el sistema apoya la decisión
inicial se dice que hay una retroalimentación positiva.
- Variables de fase: Son la
variables que resultan de la transformación del sistema original a la
forma canónica controlable. De aqui se obtiene también la matriz de
controlabilidad cuyo rango debe ser de orden completo para controlar el
sistema.
La Ingeniería en los Sistemas de Control
Los problemas considerados en
la ingeniería de los sistemas de control, básicamente se tratan mediante dos
pasos fundamentales como son:
- El análisis.
- El diseño.
En el análisis se investiga
las características de un sistema existente. Mientras que en el diseño se
escogen los componentes para crear un sistema de control que posteriormente
ejecute una tarea particular. Existen dos métodos de diseño:
- Diseño por análisis.
- Diseño por síntesis.
El diseño por análisis
modifica las características de un sistema existente o de un modelo estándar
del sistema y el diseño por síntesis en el cual se define la forma del sistema
a partir de sus especificaciones.
La representación de los
problemas en los sistemas de control se lleva a cabo mediante tres
representaciones básicas o modelos:
- Ecuaciones
diferenciales, integrales, derivadas y
otras relaciones matemáticas.
- Diagramas en bloque.
- Gráficas en flujo de
análisis.
Los diagramas en bloque y las
gráficas de flujo son representaciones gráficas que pretenden el acortamiento
del proceso correctivo del sistema, sin importar si está caracterizado de
manera esquemática o mediante ecuaciones matemáticas. Las ecuaciones
diferenciales y otras relaciones matemáticas, se emplean cuando se requieren
relaciones detalladas del sistema. Cada sistema de control se puede representar
teóricamente por sus ecuaciones matemáticas. El uso de operaciones matemáticas
es patente en todos los controladores de tipo P, PI y PID, que debido a la combinación y superposición de cálculos matemáticos
ayuda a controlar circuitos, montajes y sistemas industriales para así ayudar
en el perfeccionamiento de los mismos. que nota
Actuador
Se denominan actuadores a aquellos
elementos que pueden provocar un efecto sobre un proceso automatizado.
Los actuadores son dispositivos
capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y
gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una
salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las
válvulas.
Existen varios tipos de actuadores
como son:
- Electronicos
- Hidráulicos
- Neumáticos
- Eléctricos
Los actuadores hidráulicos,
neumáticos y eléctricos son usados para manejar aparatos mecatrónicos. 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 mucho 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.
Los actuadores eléctricos 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.
Contenido
- 1 Actuadores hidráulicos
- 2 Actuadores neumáticos
- 3 Actuadores eléctricos
- 4 Partes de un actuador
- 5 Véase también
|
Actuadores 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. Existen tres grandes grupos:
Actuadores neumáticos
A los mecanismos que convierten la
energía del aire comprimido en trabajo mecánico se les denomina actuadores
neumáticos. Aunque en esencia son idénticos a los actuadores hidráulicos, el
rango de compresión es mayor en este caso, además de que hay una pequeña
diferencia en cuanto al uso y en lo que se refiere a la estructura, debido a
que estos tienen poca viscosidad.
En esta clasificación aparecen los
fuelles y diafragmas, que utilizan aire comprimido y también los músculos
artificiales de hule, que últimamente han recibido mucha atención.
De efecto simple
Cilindro neumático
Actuador neumático de efecto doble
Con engranaje
Motor neumático con veleta
Con pistón
Con una veleta a la vez
Multiveleta
Motor rotatorio con pistón
De ranura vertical
De émbolo
Fuelles, diafragma y músculo
artificial
Actuadores eléctricos
La estructura de un actuador
eléctrico es simple en comparación con la de los actuadores hidráulicos y
neumáticos, ya que sólo se requieren de energía eléctrica como fuente de poder.
Como se utilizan cables eléctricos para transmitir electricidad y las señales,
es altamente versátil y prácticamente no hay restricciones respecto a la
distancia entre 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.
Utilización de un pistón eléctrico
para el accionamiento de una válvula pequeña.
La forma más sencilla para el
accionamiento con un pistón, seria la instalación de una palanca solidaria a
una bisagra adherida a una superficie paralela al eje del pistón de
accionamiento y a las entradas roscadas.
Existen Alambres Musculares®, los
cuales permiten realizar movimientos silenciosos sin motores. Es la tecnología
más innovadora para robótica y automática, como así también para la
implementación de pequeños actuadores.
Los actuadores más usuales son:
- Cilindros neumáticos e hidráulicos. Realizan movimientos lineales.
- Motores (actuadores de giro) neumáticos e hidráulicos. Realizan movimientos
de giro por medio de energía
hidráulica o neumática.
- Válvulas. Las hay de mando directo, motorizadas,
electroneumáticas, etc. Se emplean para regular el caudal de gases y
líquidos.
- Resistencias calefactoras. Se emplean para calentar.
- Motores
eléctricos. Los más
usados son de inducción, de
continua, sin escobillas y
paso
a paso.
- Bombas, compresores y ventiladores. Movidos generalmente por motores eléctricos de
inducción.
Transductor
Un transductor es un
dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra de
diferente a la salida. El nombre del transductor ya nos indica cual es la
transformación que realiza (p.e. electromecánica, transforma una señal
eléctrica en mecánica o viceversa), aunque no necesariamente la dirección de la
misma. Es un dispositivo usado principalmente en la industria, en la medicina,
en la agricultura, en robótica, en aeronáutica, etc. para
obtener la información de entornos físicos y químicos y conseguir (a partir de
esta información) señales o impulsos eléctricos o viceversa. Los transductores
siempre consumen algo de energía por lo que la señal medida resulta debilitada.
Tipos de transductores
Ejemplos
(vibraciones sonoras:
oscilaciones en la presión del aire) en energía eléctrica (variaciones de voltaje).
- Un altavoz también es un transductor
electroacústico, pero
sigue el camino contrario. Un altavoz transforma la corriente eléctrica en
vibraciones sonoras.
- Otros ejemplos son los teclados comunes que transforman el impulso de los dedos sobre las
membranas y éstas generan el código de la tecla presionada.
- Otro ejemplo es el sistema de alarma de un automóvil, el
cual transforma los cambios de presión dentro del vehículo a la activación
de dicha alarma. Algunas de estas son termistores, galgas
extensiométricas, piezoeléctricos, termostatos, etc.
- Otro ejemplo es un ventilador.
- Otro ejemplo es una estufa doméstica.
Sensor
Sensor de efecto
Hall.
Un sensor es un dispositivo
capaz de medir magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de
instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de
instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica,
distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión,
humedad, pH, etc.
Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de
humedad), una Tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc.
Un sensor se diferencia de un transductor en que
el sensor está siempre en contacto con la variable de instrumentación con lo
que Puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus
propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda
interpretar otro dispositivo. Como por ejemplo el termómetro de
mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o
contraerse por la acción de la temperatura. Un sensor también puede decirse que
es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra. Áreas de
aplicación de los sensores: Industria automotriz, Industria aeroespacial,
Medicina , Industria de manufactura, Robótica , etc.
Los sensores pueden estar conectados
a un computador para obtener ventajas como son el acceso a una base de datos,
la toma de valores desde el sensor, etc
Contenido
- 1 Características de un sensor
- 2 Tipos de sensores
- 3 Enlaces externos
|
Características de un sensor
Entre las características técnicas
de un sensor destacan las siguientes:
- Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor.
- Precisión: es el error de medida máximo esperado.
- Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la
variable de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos
de la variable de entrada, habitualmente se establece otro punto de
referencia para definir el offset.
- Linealidad o correlación lineal.
- Sensibilidad de un sensor: relación entre la variación de la
magnitud de salida y la variación de la magnitud de entrada.
- Resolución: mínima variación de la magnitud de
entrada que puede apreciarse a la salida.
- Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o
depender de cuánto varíe la magnitud a medir. Depende de la capacidad del
sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada.
- Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida
como magnitud de entrada, que influyen en la variable de salida. Por
ejemplo, pueden ser condiciones ambientales, como la humedad, la
temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del
sensor.
- Repetitividad: error esperado al repetir varias
veces la misma medida.
Un sensor es un tipo de transductor que
transforma la magnitud que se quiere medir o controlar, en otra, que facilita
su medida. Pueden ser de indicación directa (e.g. un termómetro de mercurio) o
pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de un convertidor
analógico a digital, un computador y un display) de modo
que los valores detectados puedan ser leídos por un humano.
Por lo general, la señal de salida
de estos sensores no es apta para su lectura directa y a veces tampoco para su
procesado, por lo que se usa un circuito de acondicionamiento, como por ejemplo
un puente de Wheatstone, amplificadores y filtros electrónicos que adaptan la
señal a los niveles apropiados para el resto de la circuitería.
Resolución y precisión
La resolución de un sensor es el
menor cambio en la magnitud de entrada que se aprecia en la magnitud de salida.
Sin embargo, la precisión es el máximo error esperado en la medida.
La resolución puede ser de menor
valor que la precisión. Por ejemplo, si al medir una distancia la resolución es
de 0,01 mm, pero la precisión es de 1 mm, entonces pueden apreciarse
variaciones en la distancia medida de 0,01 mm, pero no puede asegurarse que
haya un error de medición menor a 1 mm. En la mayoría de los casos este exceso
de resolución conlleva a un exceso innecesario en el coste del sistema. No
obstante, en estos sistemas, si el error en la medida sigue una distribución normal o similar, lo
cual es frecuente en errores accidentales, es decir, no sistemáticos, la repetitividad
podría ser de un valor inferior a la precisión.
Sin embargo, la precisión no puede
ser de un valor inferior a la resolución, pues no puede asegurarse que el error
en la medida sea menor a la mínima variación en la magnitud de entrada que
puede observarse en la magnitud de salida.
Tipos de sensores
En la siguiente tabla se indican
algunos tipos y ejemplos de sensores electrónicos.
|
Magnitud
|
Transductor
|
Característica
|
|
Posición lineal o angular
|
Potenciómetro
|
Analógica
|
|
Encoder
|
Digital
|
|
Desplazamiento y
deformación
|
Transformador
diferencial de variación lineal
|
Analógica
|
|
Galga extensiométrica
|
Analógica
|
|
Magnetoestrictivos
|
A/D
|
|
Magnetorresistivos
|
Analógica
|
|
LVDT
|
Analógica
|
|
Velocidad lineal y angular
|
Dinamo tacométrica
|
Analógica
|
|
Encoder
|
Digital
|
|
Detector
inductivo
|
Digital
|
|
Servo-inclinómetros
|
A/D
|
|
RVDT
|
Analógica
|
|
Giróscopo
|
|
|
Aceleración
|
Acelerómetro
|
Analógico
|
|
Servo-accelerómetros
|
|
|
Fuerza y par (deformación)
|
Galga extensiométrica
|
Analógico
|
|
Triaxiales
|
A/D
|
|
Presión
|
Membranas
|
Analógica
|
|
Piezoeléctricos
|
Analógica
|
|
Manómetros
Digitales
|
Digital
|
|
Caudal
|
Turbina
|
Analógica
|
|
Magnético
|
Analógica
|
|
Temperatura
|
Termopar
|
Analógica
|
|
RTD
|
Analógica
|
|
Termistor NTC
|
Analógica
|
|
Termistor PTC
|
Analógica
|
|
Bimetal
|
I/0
|
|
Sensores de presencia
|
Inductivos
|
I/0
|
|
Capacitivos
|
I/0
|
|
Ópticos
|
I/0 y Analógica
|
|
Sensores táctiles
|
Matriz de contactos
|
I/0
|
|
Piel artificial
|
Analógica
|
|
Visión artificial
|
Cámaras de video
|
Procesamiento digital
|
|
Cámaras CCD o
CMOS
|
Procesamiento digital
|
|
Sensor de proximidad
|
Sensor final de carrera
|
|
|
Sensor capacitivo
|
|
|
Sensor
inductivo
|
|
|
Sensor fotoeléctrico
|
|
|
Sensor acústico (presión
sonora)
|
micrófono
|
|
|
Sensores de acidez
|
IsFET
|
|
|
Sensor de luz
|
fotodiodo
|
|
|
Fotorresistencia
|
|
|
Fototransistor
|
|
|
Célula fotoeléctrica
|
|
|
Sensores captura de
movimiento
|
Sensores inerciales
|
|
Algunas magnitudes pueden calcularse
mediante la medición y cálculo de otras, por ejemplo, la aceleración de un
móvil puede calcularse a partir de la integración numérica de su velocidad.
La masa de un objeto puede conocerse mediante la fuerza gravitatoria que se ejerce
sobre él en comparación con la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto de
masa conocida (patrón).
Contraer
Wikipedia está cambiando su aspecto.Help us find bugs and complete user interface translations
Comparador
Representación esquemática de un amplificador
operacional funcionando como
comparador.
Figura1. Circuito integrado 7485 comparador de 4 bits.
Figura2. Comparador de 8 bits realizado con el circuito integrado 7485.
Figura3. Tabla de verdad de un comparador de 4 bits.
Un comparador es un circuito electrónico, ya sea analógico o digital, capaz de comparar una señal de entrada con un
determinado valor, variando su salida según el resultado.
Electrónica Analógica
En un circuito electrónico, se llama comparador
a un amplificador operacional en lazo abierto
(sin realimentación entre su salida y su entrada) y
suele usarse para comparar una tensión variable con otra tensión fija que se utiliza como referencia.
Como todo amplificador operacional,
un comparador estará alimentado por dos fuentes de corriente contínua (+Vcc, -Vcc). El
comparador hace que, si la tensión de entrada en el borne positivo (en el
dibujo, V1) es mayor que la tensión conectada al borne negativo (en el dibujo,
V2), la salida (Vout en el dibujo) será igual a +Vcc. En caso contrario, la
salida tendrá una tensión -Vcc.
Funcionamiento del comparador
Estudiemos el siguiente circuito:
En este circuito, estamos
alimentando el amplificador operacional (A.O.) con dos tensiones +Vcc = 15V y
-Vcc = -15 V. Conectamos la patilla V+ del A.O. a masa (tierra) para que sirva
como tensión de referencia, en este caso 0 V. A la entrada V- del A.O. hemos
conectado una fuente de tensión (Vi) variable en el tiempo, en este caso es una
tensión sinusoidal.
Hay que hacer
notar que la tensión de referencia no tiene por qué estar en la entrada V+,
también puede conectarse a la patilla V-, en este caso, conectaríamos la
tensión que queremos comparar con respecto a la tensión de referencia, a la
entrada V+ del A.O.
A la salida (Vo) del A.O. puede
haber únicamente dos niveles de tensión que son en nuestro caso 15 ó -15 V
(considerando el A.O. como ideal, si fuese real las tensiones de salida serían
algo menores).
- Cuando la tensión sinusoidal Vi toma valores
positivos, el A.O. se satura a negativo, esto significa que como la
tensión es mayor en la entrada V- que en la entrada V+, el A.O. entrega a
su salida una tensión negativa de -15 V.
Electrónica Digital: sistemas combinacionales
Descripción
Reciben esta denominación los
sistemas combinacionales que indican si dos datos de 'N' bits son
iguales y en el caso que esto no ocurra cuál de ellos es mayor. En el mercado
se encuentran, generalmente, como circuito integrados para datos de 4
u 8 bits y
entradas que facilitan la conexión en cascada para trabajar con más bits. En la imagen1,
se puede observar el esquema de 4 bits. Posee
dos tipos de entradas: las de comparación (A0...A3 y B0...B3) y las de expansión
(<,=, y >) para la conexión en cascada. La función que realiza el
comparador anterior se puede observar en la tabla de verdad que aparece en la imagen3.
Se puede observar que las entradas de expansión sólo afectan a las salidas
cuando los datos en las entradas A y B son iguales.
En algunos casos es
necesario realizar comparaciones entre entradas que tienen un número de bits mayor que el permitido por el integrado, en
estos casos se realiza la conexión de varios integrados en cascada. En la figura2
se muestra un
Normal
0
21
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false
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ES-AR
X-NONE
X-NONE
comparador de 8 bits realizado con el C.I. 7485 de 4 bits
