La definición parte de hacer un pequeño reconocimiento de la terminología que la coforma:
§ SISTEMA
Es la integración de un conjunto de elementos conectados o relacionados que interactúan intercambiando energía, materia, información, etc. para lograr un fin.
Es un arreglo de componentes físicos conectados o relacionados de tal manera que formen una unidad completa o que puedan actuar como tal.
El concepto de sistema puede aplicarse a fenómenos dinámicos abstractos, como los que se encuentran en economía, estudios de comportamiento, etc. por lo tanto el término sistema puede interpretarse como referido a sistemas físicos, biológicos, económicos y otros.
§ CONTROL
Designa regulación, dirección o comando. No siempre son físicos, pueden ser abstractos, ej. un control de asistencia.
§ AUTOMATICO
Que trabaja por sí mismo. Definición:
SISTEMA AUTOMATICO DE CONTROL es un arreglo de componentes físicos, conectados de tal manera que se pueda comandar, dirigir o regular a sí mismo o a otro sistema para lograr un propósito. Se considera que la participación del operador humano no lo hace directamente.
ORIGENES DEL CONTROL
Era de la 1ra. aparición
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Tipo de control
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Aplicaciones
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300-
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Mecánico
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Reguladores de presión, reguladores de velocidad mecánicos, válvulas de flotador, control neumático e hidráulico, regulador de temperatura.
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siglo XIX
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Eléctrico
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Relevadores, motores, resitores de cursor, interruptores, sistemas autosincrónicos, termostatos, presostatos.
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siglo XX
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Electrónico
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Servoamplificadores (de bulbos o transistores), fotoceldas, transductores electrónicos, pilotos automáticos, servos de guiamiento, robótica.
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Finales del siglo XX
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Digital
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Motores paso a paso, convertidores A/D y D/A, computadoras digitales, filtros digitales, control digital directo, control numérico de máquinas herramientas, robótica digital, sistemas de control con entrada visual
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AREAS DE CONTROL EXISTENTES
TIPO DE CONTROL
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EJEMPLOS
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Reguladores, reguladores automáticos, controladores de punto de fijación
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Temperatura, presión, humedad, aforo, gasto, peso específico, velocidad, aceleración, posición, voltaje, corriente, frecuencia, fase, nivel de iluminación, nivel de sonido, densidad de flujo magnético, momento de torsión, fuerza.
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Servos, servomecanismos, control de persecución.
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El sistema de control generalizado opera con las mismas variables que el sistema regulador, pero la entrada y la salida suelen ser funciones que varían con el tiempo. Las variables de control típicas son las mismas que se citaron para los reguladores.
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Control numérico, control de máquinas herramientas
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Torno de revolver, taladradora de plantillas, prensa taladradora de husillos múltiples, torno vertical, fresadora de tres ejes, soldadora por puntos, cortadora de metal, por llama de gas (oxi-corte) de dos ejes, cortadora de telas, cortadora de metales, y cincelador de madera de rayo láser de dos ejes, cepillo, limador, cambiadores de herramientas o de brocas, líneas de transferencia, control de pailas o plataformas.
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Control digital directo
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Línea de montaje automatizada, control de procesos químicos, control de plantas de energía eléctrica, sistemas de control de tránsito.
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Control por operador humano
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Vuelo pilotado de una aeronave "por instrumentos" o "vuelo a ciegas", conducción de cualquier vehículo con respecto a una referencia visual de señal de mando por ejemplo: el auto centrado en un carril o un camino accidentado o el timonel de un submarino que mantiene el rumbo observando el marcador de proa.
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AREAS EN EVOLUCION
TIPOS DE CONTROL
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EJEMPLO
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CONTROL ECONOMICO
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Control monetario internacional, mercados regulados, matrices de entrada y salida, dinámica mundial.
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CONTROL FISIOLÓGICO
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El marcapaso, inyectores de hormonas programables, inyectores de insulina, control micro eléctrico de miembros artificiales con interfaz computacional para el estímulo o la recepción nerviosa directa o inducida.
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CONTROL BIOLÓGICO
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Control depredador de plagas, control del ciclo ecológico, control de las tierras y vidas silvestres.
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CONTROL DE SISTEMAS MULTIFUNCIONALES
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Redes nacionales de distribución de energía, redes internacionales de comunicación, control de sistema espacial, control de tráfico aéreo.
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CONTROL OPERADOR HUMANO
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Sistema de localización visual para el piloto de una aeronave, control de vehículos espaciales, control operado por voz, etc.
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CONTROL PROBABILISTICO O INSIERTO
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Se puede mencionar guiamiento por radar y control de armas, guiamiento por rayos infrarrojos, control de navegación y correlación, control del clima, control del mercado de valores, control de la población, minimización de ruidos o perturbaciones, guiamiento personal.
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CONTROL DE LA ROBOTICA
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Automatización de manufactura y cambio de materiales, microprocesadores, dispositivos sensoriales, etc.
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COMPONENTES DE LOS SISTEMAS DE CONTROL
A menudo representa un comportamiento ideal de la salida de la planta.
SALIDA CONTROLADA
Es una señal que representa la cantidad o condición de la planta que se controla.
SEÑAL DE CONTROL
Es la señal actuante que se aplica a la planta mediante los elementos de control. Es una variable manipulada a través de la cual se debe corregir los efectos de las perturbaciones del proceso.
Puede entrar a la planta sumándose con la señal de control o a través de un punto intermedio del proceso. Es aquella que puede producir un cambio en la salida controlada.
ENTRADA DE REFERENCIA
Es una señal externa aplicado a un sistema de
control por retroalimentación con el fin de ordenar a la planta a una acción
especificada, es el valor deseado del nivel.A menudo representa un comportamiento ideal de la salida de la planta.
SALIDA CONTROLADA
Es una señal que representa la cantidad o condición de la planta que se controla.
SEÑAL DE RETROALIMENTACIÓN PRIMARIA
Es una señal que esta en función de la salida
controlada que se suma algebraicamente a la entrada de referencia.
SEÑAL IMPULSADORA
También llamada error que resulta de la suma
algebraica de la entrada de referencia con la retroalimentación primaria.SEÑAL DE CONTROL
Es la señal actuante que se aplica a la planta mediante los elementos de control. Es una variable manipulada a través de la cual se debe corregir los efectos de las perturbaciones del proceso.
PERTURBACION
Es una señal de entrada
indeseable que afecta el valor de la salida deseada. Se considera como un
parámetro de desestabilización del proceso.Puede entrar a la planta sumándose con la señal de control o a través de un punto intermedio del proceso. Es aquella que puede producir un cambio en la salida controlada.
ACTUADOR
Es el elemento final de
control cuya función es alterar el valor de la variable manipulada con el fin
de corregir o limitar la desviación del valor controlado respecto al valor
deseado.
CONTROLADOR
Instrumento que sirve para
detectar las desviaciones existentes entre el valor medido y el valor deseado
emitiendo una señal de corrección hacia el actuador.
TRANSDUCTOR O SENSOR
Es un dispositivo que
convierte una forma de energía en otra, los Sensores son elementos primarios de
rendición de variables de proceso siendo algunos utilizados para la lectura e
indicación y otros para transformar la variable.
Ej.: el
potenciómetro, convierte la posición mecánica en voltaje
PLANTA
Se denomina
también sistema controlado, es el cuerpo proceso o máquina de la cual se va a
controlar una cantidad o condición particular (ejm: un horno de calentamiento,
un reactor químico, un vehículo espacial, etc.)
TRAYECTORIA DIRECTA
Es la vía de transmisión
desde la señal impulsora hasta la salida controlada.
TRAYECTORIA DE
RETROALIMENTACIÓN
Es la vía de transmisión
desde la salida controlada hasta la señal de retroalimentación primaria.
Definiciones adicionales:
ESTIMULO.- Es una señal de entrada que se introduce
externamente y que afecta la salida controlada c. (ej.: la entrada de
referencia r y una perturbación u son estímulos.
SERVOMECANISMO.- Es un sistema
de control por retroalimentación con amplificación de potencia en el cual la
variable controlada es una posición mecánica o una derivada de posición, con
respecto al tiempo tal como la velocidad o la aceleración.
REGULADOR O SISTEMA REGULADOR.- Es un
sistema de control por retroalimentación en el cual la entrada de referencia u
orden es constante para largos períodos
de tiempo, a menudo para el intervalo de tiempo completo, durante el cual el
sistema está en operación.
TRANSDUCTORES/SENSORES
CARATERISTICAS
§ CAMPO DE MEDIDA
Es el rango de valores de la magnitud de entrada comprendido entre el máximo y el mínimo detectables por un sensor con una tolerancia de error aceptable.
§ SENSIBILIDAD
Característica que indica la mayor o menor variación de la salida por unidad de la magnitud de entrada.
§ EL
RUIDO
Es cualquier perturbación aleatoria del propio transductor o del sistema de medida que produce una desviación de la salida con respecto al valor teórico.
§LA VELOCIDAD DE
RESPUESTA
Mide la capacidad de un transductor para que la señal de salida siga sin retrazo las variaciones de la señal de entrada se cuantifica con parámetros, como tiempo de retardo, tiempo de subida, tiempo de establecimiento, etc.
CLASIFICACION DE LOS SENSORES
SEGÚN EL TIPO DE SEÑAL DE SALIDA
§ ANALOGICO
SEGÚN
LA MAGNITUD FISICA
DETECTABLE
§ CAMPO DE MEDIDA
Es el rango de valores de la magnitud de entrada comprendido entre el máximo y el mínimo detectables por un sensor con una tolerancia de error aceptable.
§ RESOLUCIÓN
Indica la
capacidad del sensor para discernir entre dos valores muy próximos de la
variable de entrada.
§ PRECISIÓN
Define la
máxima definición entre la salida real obtenida de un sensor en determinadas
condiciones de entorno y el valor teórico de dichas salidas que correspondería
en idénticas condiciones según el modelo ideal especificado como patrón.
§ REPETIBILIDAD
La máxima
desviación entre los valores de salida obtenidos al medir varias veces un mismo
valor de entrada con el mismo sensor y en idénticas condiciones ambientales.
§ LINEALIDAD
Es lineal
si es que existe una constante de proporcionalidad única que relacionan los
incrementos de señal de salida con los correspondientes incrementos de señal de
entrada.
K = D magnitud de salida
D magnitud de dentrada
|
Característica que indica la mayor o menor variación de la salida por unidad de la magnitud de entrada.
Sensibilidad =D magnitud de salida
D magnitud de dentrada
|
Es cualquier perturbación aleatoria del propio transductor o del sistema de medida que produce una desviación de la salida con respecto al valor teórico.
§ LA HISTÉRESIS
Se
presenta cuando a igualdad de la magnitud de entrada la salida depende de sí
dicha entrada se alcanzó con aumentos en sentido creciente o en sentido
decreciente y puede no ser cortante en todo el campo de medida.§
Mide la capacidad de un transductor para que la señal de salida siga sin retrazo las variaciones de la señal de entrada se cuantifica con parámetros, como tiempo de retardo, tiempo de subida, tiempo de establecimiento, etc.
CLASIFICACION DE LOS SENSORES
SEGÚN EL TIPO DE SEÑAL DE SALIDA
§
DIGITALES
Dan como
salida una señal codificada en forma de puntos o en forma de una palabra
digital codificada en binario u otro sistema cualquiera.
§
TODO O NADA
Indican
únicamente cuando la variable detectada rebasa un cierto umbral o limite.
SEGÚN
EL REQUERIMIENTO DE ALIMENTACION
§ PASIVOS
Se basan
en la modificación de la impedancia eléctrica o magnética de un material bajo
determinadas condiciones físicas o química. Su característica es que requiere
de alimentación externa.
§ ACTIVOS
Constituyen
generadores eléctricos, generalmente de pequeñas señales. No necesitan de
alimentación exterior para funcionar.
MAGNITUD DETECTADA
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TRANSDUCTOR
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CARACTERISTICA
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POSICION LINEAL O ANGULAR
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Potenciómetro
|
Analógica
|
Enconder
|
Digital
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Sincro y resolver
|
Analógica
| |
POTENCIOMETRO
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Transformador diferencial
|
Analógica
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Galga extensométrica
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Analógica
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VELOCIDAD LINEAL O ANGULAR
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Tacometro
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Analógica
|
Enconder
|
Digital
| |
Detector inductivo u óptico
|
Digital
| |
ACELERACION
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Acelerómetro
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Analógica
|
Sensor de velocidad + calculador
|
Digital
| |
FUERZA Y PAR
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Medición indirecta por galgas extensométricas
|
Analógica
|
PRESIÓN
|
Membrana + detector de desplazamiento
|
Analógica
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Piezoeléctricos
|
Analógica
| |
CAUDAL
|
De Turbina
|
Analógico
|
Magnético
|
Analógica
| |
TEMPERATURA
|
Termopolar
|
Analógica
|
Resistencia
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Analógica/Todo-nada
| |
Bimetálicos
|
Todo-nada
| |
SENSORES DE PRESENCIA O PROXIMIDAD
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Inductivos
|
Todo o nada, Analógicos
|
Capacitivos
|
Todo-nada
| |
Ópticos
|
Todo o nada, Analógicos
| |
Ultrasónicos
|
Analógicos
| |
SENSORES TACTILES
|
Matriz de contactos
|
Todo-nada
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Matriz capacitiva, piezo - eléctrica u óptica
|
Todo-nada
| |
SISTEMA DE VISION ARTIFICIAL
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Cámaras de video y tratamiento de imagen
|
Digital
|
ACTUADORES
(ACCIONAMIENTOS)
Son
dispositivos o subsistemas que se encarga de regular la potencia de una planta o
de un automatismo. Son elementos o dispositivos capaces de generar
una fuerza a partir de líquidos, gases, energía eléctrica, etc. y que pueden provocar un efecto sobre un proceso automatizado.
El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una
salida necesaria para activar a un elemento final de control como por ejemplo las
válvulas.
CLASIFICACION
DE LOS ACTUADORES
§ ELECTRICOS
Moto
reductores, switch, relé, contactores, servomotores de corriente continua y
alterna, motor paso a paso, etc.§ HIDRAULICOS Y NEUMATICOS
Válvulas, servo válvulas, cilindros, bombas, motores hidráulicos, sujeción por vacio.
§ TERMICOS
Hornos, intercambiadores, resistencias, Calefactores, etc.
Pueden ser:
§ Continuos
§ Todo o Nada
Información de interés:
https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=explorer&chrome=true&srcid=0BwkYhYhM3oFKY2E3MmVjNTgtYTI1NS00Y2ExLWE1MmMtYmE4MjZlMTg2Zjk2&hl=es
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/ies_sierra_magina/d_tecnologia/bajables/2%20bachillerato/SISTEMAS%20AUTOMATICOS%20DE%20CONTROL.pdf
http://www.isa.cie.uva.es/~maria/sensores.pdf
http://es.scribd.com/doc/51271859/ACTUADORES
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