Componentes de un Sistema de Control

Sensores

Son todos los elementos que utilizamos para obtener una referencia de cualquier tipo, engloba a los detectores, captadores y transductores.

Detectores

Se utilizan para detectar la magnitud objeto del estudio, la señal emitida es de tipo binario o todo o nada, sin existir término intermedio.

Captadores

Elementos en los que la señal de salida varía en función de la variación de la magnitud a controlar como puede ser el termómetro de mercurio. La magnitud a detectar es la temperatura, la variable de entrada es la situación del mercurio en la capilar.

Transductores

Son captadores que adaptan la señal de salida de forma que sea más fácil el tratamiento para el sistema a controlar. Es un dispositivo que transmite una señal de una magnitud a identificar y traduce la magnitud a una magnitud manejable.

Detectores de Posición

Se usan para conocer la posición de un elemento móvil, en una zona de trabajo por contacto físico entre el elemento a detectar y el detector. Son del tipo todo o nada y se denominan finales de carrera o interruptores de posición. Suelen ser contactos eléctricos.

Captadores de Proximidad

Se utiliza cuando no se puede tocar el elemento a detectar. Se debe a:

• El peso del elemento a detectar es muy pequeño y no podría activar un final de carrera.
• El ambiente es muy agresivo y se quiere proteger el captador.
• La frecuencia de paso es muy grande y otro tipo de captadores no se activarían correctamente.
• Se quiere detectar si el objeto va del interior de un embalaje sin necesidad de abrirlo.

Todos tienen un emisor que genera un campo; al pasar el objeto a detectar, absorbe parte de este campo o corta el haz y el captador se activa.

Interruptores de Proximidad Capacitivos

Están basados en la medición de los cambios de capacidad eléctrica de un condensador en un circuito resonante ante la aproximación de cualquier material. Este captador crea un campo eléctrico en el extremo del captador, cuando en ese campo entra cualquier material susceptible de transmitir electricidad, provoca una disminución del campo generado por el detector. Este lo detecta y provoca la activación del sensor. Los materiales pueden ser metálicos y no metálicos.

Interruptores de Proximidad Inductivos

Se basan en el efecto de la variación de reluctancia al inferir un objeto metálico en el campo magnético creado por la bobina del sensor. Se crea un campo en la zona de detección del sensor, que hace que cuando algún objeto penetra en el campo creado, produzca variación en el flujo del circuito magnético, provocando la conmutación. Sus aplicaciones son la detección de objetos metálicos o sensibles al campo magnético. Su empleo no presenta problemas aunque en aplicaciones donde la presencia de campos magnéticos en el entorno sea elevada pueden producirse interferencias.

Interruptores de Proximidad Fotoeléctricos

Están compuestos por un receptor y un emisor. El emisor emite un haz luminoso continuo que es detectado por el receptor. Suelen ser sensibles a las vibraciones, aunque en ambientes pulverulentos hay que poner especial atención a mantener las lentes limpias. Hay tres tipos:

• De barrera: Un emisor y un receptor situados en cuerpos distintos para largas distancias, perfectamente alineados. El objeto a detectar debe ser opaco.
• Réflex: El emisor y receptor se encuentran en el mismo cuerpo y utilizan un reflector. El emisor envía una señal que rebota en el reflector y es detectada por el receptor. Cuando un objeto atraviesa la barrera no retorna la señal.
• Reflexión directa: Es del tipo réflex, pero el reflector es el propio elemento a detectar. El elemento a detectar no debe absorber mucha intensidad de luz.

Interruptores de Proximidad Magnéticos

El campo magnético es generado por un imán permanente. Se trata de un contacto eléctrico construido dentro de una cápsula hermética. Cuando se le aproxima un campo magnético vence la fuerza de los contactos y los cierra, cuando desaparece el campo, los contactos se abren. Se utiliza en neumática.

Interruptores de Proximidad Ultrasónicos

Muy similar a los interruptores fotoeléctricos. Emiten ultrasonidos del orden de 30 a 300 kHz. La detección se realiza por la interrupción de la emisión y tienen la ventaja de no verse influenciados por el humo ni la humedad. Son capaces de detectar los objetos incluso si son transparentes.

Captadores Digitales (Encoders)

Constan de un disco transparente que contiene segmentos opacos dispuestos en anillos concéntricos sobre su superficie de modo que una fuente de luz común sobre un lado del disco ilumina una serie de sensores en el otro lado del disco, consiguiendo un determinado nivel de salida.

Codificadores Absolutos

Producen un número codificado digitalmente que es indicativo de la posición mediante un conjunto de cabezas lectoras. La resolución es igual al número de pistas.

Codificadores Incrementales

Son un caso particular de los codificadores absolutos, usando una sola pista y un único sensor (sumando rangos).

Manómetros

Manómetro de Líquido

Consiste en un tubo en forma de U con un extremo conectado al recipiente que contiene el fluido y el otro extremo abierto a la atmósfera. La diferencia entre los niveles del líquido en ambas ramas indica la diferencia entre la presión del recipiente y la presión atmosférica local.

Manómetro en U

Se elige un líquido manométrico con una viscosidad y coeficiente de dilatación térmica pequeños. Si queremos medir presiones absolutas se utiliza el mismo tubo pero incomunicado con la atmósfera y con una presión de 0 entre el extremo del tubo cerrado y el líquido manométrico.

Manómetros Elásticos

Presentan la ventaja de medir presiones muy variadas desde el vacío absoluto hasta 5000 bares.

Manómetro de Tubo de Bourdon para Presiones Relativas

Formado por un tubo de sección elíptica curvado en forma de gancho. La zona interna del tubo tiene menor superficie que la externa, por lo que al entrar al fluido a presión se ejerce mayor fuerza en el lado externo que en el interno. Se fija una palanca que está unida a un engranaje que al moverse desplaza la aguja que indica la presión sobre un disco graduado.

Manómetro de Tubo de Bourdon para Presiones Absolutas

Ahora el fluido a medir no entra en el interior sino en el exterior. En el interior se ha hecho el vacío y al aumentar la presión el tubo se va cerrando. La transmisión de movimiento es la misma que el anterior.

Manómetro de Membrana

Consiste en un depósito que está separado internamente por una membrana metálica elástica, por un lado actúa la presión a detectar y por el otro extremo la presión atmosférica. La membrana se deforma hacia arriba cuando aumenta la presión y hacia abajo al crearse el vacío. Unido a la membrana está un eje que desplaza una cremallera que está enlazada por medio de un piñón con una aguja que indica la presión sobre la regla graduada.

Manómetro Diferencial de Diafragma y Resorte

Es muy parecido al anterior. El muelle se coloca para que la aguja que marca la presión se encuentre a cero cuando no existen presiones a comparar.

Manómetro de Fuelle Metálico

Cuando aumenta la presión el fuelle se comprime y desplaza la varilla que está fijada en el fondo del fuelle.

Análisis de los Sistemas Automáticos

Representamos cada elemento del sistema mediante un bloque en el cual existe una señal de entrada y el bloque realiza una determinada función en su interior que produce en función una cierta salida. En los sistemas de control de bucle abierto la salida se consigue mediante el regulador sobre el que aplicamos la señal de entrada. En los sistemas de bucle cerrado se comparan la entrada introducida para producir la salida deseada, con una señal proporcional a la salida real obtenida, generando una señal de diferencia entre ambas que es la que actúa sobre el regulador para obtener la señal de salida deseada.