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3º ESO / Tema 5 -> Punto 2 - Ampliación de fundamentos de un sistema de control - Contenido educativo

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Subido el 27 de abril de 2020 por Jose Enrique S.

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Bueno, pues una vez que hemos visto el repaso de segundo de la ESO, en el cual vimos una pequeña introducción sobre los sistemas de control y algunos conceptos fundamentales, vamos a ver en este curso, en el punto 2, una ampliación de todos estos fundamentos. 00:00:00
Vamos a ver que hay diferentes tipos de señales en los sistemas de control y vamos a hacer una clasificación de los mismos en función de su electrónica, en función de su forma de trabajar y funcionamiento y en función de su aplicación. 00:00:14
Bien, vamos a ver en primer lugar qué tipo de señales de control puede tener un sistema automático. 00:00:26
Bien, ya sabemos que los sistemas de control generalmente suelen ser electrónicos, con lo cual utilizan y manejan señales eléctricas. 00:00:34
Bien, estas señales de control son casi siempre impulsos eléctricos, pudiendo ser analógicas o digitales. 00:00:44
Ya vemos su diferencia en el tema de la técnica y vamos a repasarlo de nuevo. 00:00:50
Una señal digital es la que solo puede tener dos valores, 0 o 1. ¿Cómo se ve una señal digital en un sistema automático? Pues, por ejemplo, una entrada, un pulsador que envía un 1 cuando está pulsado y cierra sus contactos y, por tanto, pasa la corriente eléctrica por él, o bien envía un 0 cuando no está pulsado, no cierra sus contactos y, por tanto, no pasa corriente eléctrica por él. 00:00:54
Esto sería una señal de entrada digital para detectar si hay presencia o no hay presencia, si toco o no toco. 00:01:15
Pero también puede haber señales digitales en las salidas, por ejemplo un motor sencillo que cuando recibe un 1 y por tanto corriente eléctrica arranca y se pone a funcionar a una velocidad constante, 00:01:23
o bien si recibe un 0 de la controladora, por tanto no recibe corriente eléctrica, se para y no se mueve. 00:01:33
Pero muchas veces hay magnitudes que no se pueden resumir en un simple 1 o un simple 0, un arranca-para o un toco-no-toco, como por ejemplo la temperatura. 00:01:39
Un sensor de temperatura, como el que veis en la imagen, informa sobre la temperatura que hay en una habitación determinada, pero esta no se mide en solamente dos estados, 0 o 1, hay temperatura o no hay temperatura, sino que nos ofrece un margen. 00:01:49
Puede ir, por ejemplo, entre 10 y 40 grados, que además va a variar con el tiempo. 00:02:03
Eso en cuanto a las entradas, pero imaginaos una salida que sea un motor que no solamente va a arrancar o va a parar, 00:02:08
sino que puede tener diferentes velocidades en función de la corriente que le llegue. 00:02:15
Pues bien, a este motor le deberá llegar del controlador una señal eléctrica más compleja 00:02:19
y en función de lo que le llegue va a ir más rápido o más lento. 00:02:23
Bien, pues ese tipo de señales variables y continuas, por ejemplo a temperatura, 00:02:27
experimentas altos buscos de valor, se les llama señales analógicas. 00:02:32
Y, lógicamente, estas señales son bastante más complejas de manejar por parte del controlador que las señales digitales. 00:02:36
Bien, pues una vez que ya hemos visto que en los sistemas de control puede haber dos tipos de señales, que ya conocemos un poco de los componentes electrónicos del tema 3, 00:02:43
vamos a ver ahora cómo se pueden clasificar los sistemas electrónicos en función de su electrónica. 00:02:53
Bien, pues en este caso los sistemas de control podrían ser los sistemas de electrónica fija o sistemas programados. 00:02:58
Los sistemas de electrónica fija, el cerebro del sistema, el controlador, 00:03:05
siempre va a realizar el mismo programa, siempre va a realizar la misma lógica y las mismas instrucciones. 00:03:10
¿Y cómo se construye? 00:03:15
Se construye en forma de un circuito impreso que siempre es el mismo, 00:03:16
con las mismas entradas y con las mismas salidas, 00:03:19
de manera que jamás va a poder cambiar su forma de actuar. 00:03:22
Es lo que se utilizaba antiguamente para todos los sistemas de control, 00:03:26
cuando no existían los sistemas programados. 00:03:29
Hoy en día solamente se va a utilizar en aquellos sistemas que siempre van a hacer lo mismo, además con las mismas entradas y con las mismas salidas. Se hace todo en forma de un circuito impreso y por tanto como nunca van a cambiar su lógica de control, nos va a valer, por ejemplo, una lavadora. 00:03:31
el sistema de control que tiene una lavadora 00:03:46
es una placa que ya está diseñada 00:03:48
ya está fabricada, siempre va a tener las mismas 00:03:51
entradas, siempre va a tener las mismas salidas 00:03:53
siempre va a ejecutar los mismos programas 00:03:55
y por tanto, como me va a resultar 00:03:57
mucho más barato, se hace 00:03:59
utilizando esta filosofía 00:04:01
si os fijáis en la imagen 00:04:02
las entradas 00:04:04
van a ser siempre las mismas 00:04:07
las salidas van a ser siempre 00:04:08
las mismas y la lógica 00:04:11
va a ser siempre la misma 00:04:13
Si veis, esta es una lógica con puertas AND, con puertas NOT y con puertas OR, como vimos en el tema de electrónica. Nunca va a cambiar la lógica, siempre van a ser las mismas instrucciones, los mismos programas, siempre utilizamos las mismas entradas y las mismas salidas. 00:04:14
Por lo que hacemos es que lo implementamos en forma de una placa electrónica de un circuito impreso que se conecta dentro del sistema. Aquí conectaremos las salidas, aquí conectaremos las entradas y siempre va a funcionar igual. Por ejemplo, como hemos dicho, una lavadora. 00:04:31
Sin embargo, hoy en día se tiende a utilizar sistemas programados. Los sistemas programados son aquellos en los que el cerebro del sistema, el controlador, puede realizar diferentes tareas en función del programa, en función de la lógica que nosotros le metamos dentro. 00:04:46
Simplemente cambiamos las entradas, cambiamos las salidas, cambiamos el programa 00:05:01
y el controlador ejecuta una actividad completamente diferente. 00:05:07
Internamente se implementa en formato de PC con un microcontrolador 00:05:11
que tiene una memoria donde se guarda el programa. 00:05:15
Yo simplemente lo que hago es cambiar el programa en la memoria 00:05:17
de manera que el microcontrolador pueda hacer una cosa o pueda hacer otra. 00:05:20
Es decir, imaginaos el mismo problema que teníamos antes en la transparencia 00:05:24
con unas entradas, 00:05:28
con unas salidas 00:05:31
y con una lógica. 00:05:32
Pues yo esta lógica la implemento 00:05:34
en forma de programa y se la cargo 00:05:36
a la memoria de mi controlador. 00:05:38
Conecto las entradas, conecto las salidas 00:05:40
y el sistema se pone a funcionar. 00:05:43
Pero imaginaos que ahora, por lo que sea, 00:05:46
quiero cambiar la forma de actuar. 00:05:47
No pasa nada, simplemente lo que hago es que 00:05:49
cambio el programa, quito este y pongo otro, 00:05:51
se lo vuelvo a enchufar 00:05:54
y funciona. 00:05:55
O quiero poner más entradas, quiero poner más salidas y quiero cambiar el programa. Cambio el programa, se lo vuelvo a cargar y funciona. Luego, por tanto, hoy en día es el tipo más utilizado. ¿Por qué? Porque se puede cambiar el sistema siempre que se quiera. 00:05:56
Siempre puedo añadir, quitar entradas y salidas, siempre puedo modificar el programa y el sistema va a funcionar perfectamente. Por ejemplo, este es el sistema que utilizan los robots manipuladores en las fábricas y es lo que vamos a hacer, el sistema que vamos a utilizar con la placa Zoom DBQ. 00:06:13
O la placa FMDBQ tiene un microcontrolador y una memoria, yo puedo cambiar de programa, puedo cambiar de sensores, puedo cambiar de adaptadores y la placa sigue funcionando. 00:06:30
Bien, esos son los sistemas automáticos en función de su electrónica, o fija o programados. 00:06:40
Recordamos que hoy en día prácticamente salvo que el sistema sea muy sencillo y no vaya a cambiar nunca de función, suelen ser programados. 00:06:46
Otras en función de su forma de trabajar. 00:06:55
Y en función de su forma de trabajar, los sistemas automáticos pueden ser sistemas de control en lazo cerrado o sistemas de control en lazo abierto. En un sistema de control en lazo abierto, como veis en la imagen, no se evalúa el valor de la variable que se va a controlar, es decir, no existe la alimentación. 00:06:57
Vamos a verlo aquí en el esquema. Yo le digo lo que quiero con mi entrada, la controladora decide lo que tiene que hacer, se lo da a la señal de salida y directamente el actuador funciona, pero en ningún momento estoy comprobando si lo está haciendo bien o lo está haciendo mal. 00:07:13
¿Qué ejemplos? Pues la regulación de calefacción de una habitación con un sistema de reloj, de manera que la calefacción se conecta o desconecta por tiempo, pero yo no estoy comprobando realmente si la caldera ha conectado o no ha conectado. 00:07:32
O el llenado de un depósito con un grifo que abre y cierra durante un cierto determinado. No estoy comprobando si el grifo abre o cierra y deja pasar el agua. O la lavadora automática. Pues la lavadora le doy el programa, se pone a funcionar, pero no estoy comprobando si realmente he metido el jabón o no lo he metido y así con todo. 00:07:46
Cualquier sistema en el cual yo le doy una entrada, el sistema se ejecuta y le da una salida al actuador, pero no estoy comprobando lo que está haciendo, se llama sistema en lazo abierto. 00:08:05
Sin embargo, existen sistemas mucho mejores, pero también más complejos, que son sistemas en lazo cerrado. 00:08:15
En estos sistemas estoy constantemente comprobando que realmente estoy haciendo lo que quiero hacer, es decir, estos sistemas tienen reglamentación, fijados en el diagrama de bloques y cómo funcionan. 00:08:21
Yo le digo al sistema en mi señal de entrada lo que quiero hacer, lo compara con lo que está viendo que hay en el sistema y en función de este resultado le da la orden a la controladora para que actúe y se ejecute. 00:08:30
Pero como estoy comprobando constantemente si lo que tengo es lo que quiero, estos sistemas son mucho más precisos y funcionan mucho mejor. Ejemplo, el control de la temperatura en vez de por tiempo con un termostato. Yo estoy captando constantemente la temperatura que tengo en la habitación, estoy comparándola con la que quiero. 00:08:48
Si son diferentes, le diré al actuador que se ponga a funcionar a la caldera, pero cuando son iguales le diré a la caldera que se ponga. 00:09:07
O el control de llenado de un depósito con dos sensores de nivel, uno que detecta cuando está vacío el depósito y otro que abre el grifo. 00:09:14
Utilizando los sensores puedo ver si el grifo funciona, si no funciona, si ha llegado al final, si no ha llegado al final, para decirle al motor sigue echando agua, no eches más agua o lo que sea. 00:09:21
Por lo tanto, como veis, los sistemas en mazo cerrado son bastante más completos. 00:09:30
Bien, pues una vez que ya sabemos la diferencia entre enlaz abierto y enlaz cerrado, 00:09:36
vamos a ver el esquema que vimos en las transparencias 8 y 9 para los sistemas de control, 00:09:40
pero ya particularizados para este tipo. 00:09:44
Vamos a ver cómo sería un enlaz abierto. 00:09:47
Pues fijaros, este sería su diagrama de bloques. 00:09:49
Yo tengo el sistema a controlar, la variable que sea, por ejemplo, la temperatura. 00:09:52
En la señal de referencia le digo qué temperatura quiero. 00:09:56
El controlador, con su programa o con su lógica, va a actuar 00:09:59
y le dice a la señal que actúe y se acabó, pero no estoy comprobando en ningún momento si realmente estoy haciendo lo que tengo que hacer. 00:10:03
Ejemplo, como hemos dicho antes, se le da la valora. Yo aquí le doy las instrucciones, le elijo el programa, se pone a funcionar, 00:10:14
pero en ningún momento estoy comprobando si he metido jabón, si no he metido jabón, si funciona, si no funciona. 00:10:23
Lo podéis comprobar al final, pero no tengo ningún tipo de control, es un sistema en lazo abierto. Sin embargo, en el sistema en lazo cerrado, fijaros, yo tengo la manera controlada, el aseal de referencia con el potenciómetro, digo lo que quiero, pero estoy constantemente desde aquí comprobando que lo que hay es igual a lo que quiero. 00:10:29
El sistema de control va a comparar y va a decidir en todo momento 00:10:49
qué es lo que hay que hacer con el actuador y, por ejemplo, 00:10:53
en el caso de una temperatura, le va a decir a la caldera que se encienda o que se apague. 00:10:56
Por lo cual es un sistema mucho más completo. 00:11:00
Aquí tenéis ejemplos de sistema de control en lazo cerrado. 00:11:02
Todas estas cabezas de los robots tienen un montón de sensores 00:11:06
para conocer en todo instante en qué posición se encuentra. 00:11:10
Esa información se da a la controladora, que es el que finalmente dirá al motor 00:11:14
que se mueva hacia delante, hacia atrás, es decir, en todo instante estoy controlando dónde se encuentra el robot. 00:11:17
Bien, y por último tenemos una clasificación de los sistemas de control en función de su aplicación, 00:11:25
en función de para qué lo estemos utilizando. 00:11:29
Y en este caso distinguimos entre robots industriales o sistemas industriales, móviles, prótesis, experimentales y nanorobots. 00:11:32
Aquí tenéis imágenes de todos ellos y vamos a verlos un poquito más. 00:11:40
Los sistemas automáticos o robots industriales son aquellos que se realizan para todo tipo de actividades en fábricas, tatieres, viviendas, como por ejemplo soldadura, pintura, recogida, transporte, material, organización, limpieza, cualquier cosa que se os ocurra que haga una máquina de manera automática. 00:11:45
Por ejemplo, el tren de lavado de coches o como por ejemplo la apertura y cierre de la puerta de un garaje o por ejemplo un almacén automatizado o robots en las fábricas de producción o persianas que suban y bajen con la acción de un vano o con la voz o entradas y salidas de cualquier edificio. 00:12:00
Todos estos sistemas que funcionan de manera automática en estos ámbitos se les llama normalmente sistemas de automatización, sistemas de control o robots industriales. 00:12:18
Tenemos los robots móviles, que son los que se utilizan para realizar todo tipo de actividades que necesiten movimiento. 00:12:31
Por tanto, van a llevar sistemas de desplazamiento como ruedas, orugas, hélices, etc. 00:12:37
Vemos algún ejemplo, aquí tenéis un robot móvil, por ejemplo, para exploración espacial. 00:12:43
Aquí tenemos otro robot móvil, por ejemplo, para desactivación de bombas. 00:12:48
o aquí tenemos un robot móvil experimental que en vez de utilizar ruedas o utilizar orugas, utiliza en este caso motores que van a simular el movimiento de las patas de un avión. 00:12:51
Tercer tipo de robots o de sistemas automáticos, prótesis, generalmente para uso humano reemplazando alguna parte del cuerpo, aquí tenéis una reemplazando por ejemplo un brazo, aquí tenéis otro y aquí tenéis otro. 00:13:02
Estos tipos de robots son muy sofisticados, pero no son más que un sistema automático 00:13:14
con una serie de entradas, sensores, que detectan condiciones, 00:13:19
se las dan al controlador para dar el orden correspondiente al motor 00:13:22
y que ese motor se mueva en una determinada dirección o no y haga el movimiento correspondiente. 00:13:26
Cuarto, tenemos sistemas experimentales. 00:13:33
Son todos aquellos robots, como por ejemplo estos que veis aquí, que se utilizan para juegos. 00:13:37
Y por último tenemos los nanorobots, que son robots de tamaños muy pequeños, de centímetros o incluso más pequeños, que se pueden utilizar en espacios muy reducidos. Estos están en estudio, por ejemplo, para aplicaciones de medicina. ¿Una aplicación? Pues insertarlo, por ejemplo, en el cuerpo humano, como veis ahí, para realizar intervenciones dentro de las venas, poder eliminar coágulos, eliminar cánceres, etc. 00:13:41
tránsito. Bien, pues con esto 00:14:07
terminamos el punto 2 en el cual hemos visto 00:14:09
unos conceptos un poquito más ampliados 00:14:11
de los sistemas de control que ya vimos 00:14:13
en segundo de la ESO y a continuación 00:14:15
pasamos ya a ver la controlada 00:14:17
de la zona de BQ para poder hacer los ejercicios. 00:14:19
Idioma/s:
es
Materias:
Tecnología
Niveles educativos:
▼ Mostrar / ocultar niveles
  • Educación Secundaria Obligatoria
    • Ordinaria
      • Segundo Ciclo
        • Tercer Curso
Autor/es:
José Enrique Suárez Pascual
Subido por:
Jose Enrique S.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial
Visualizaciones:
72
Fecha:
27 de abril de 2020 - 9:15
Visibilidad:
Público
Centro:
IES ISABEL LA CATOLICA
Duración:
14′ 22″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1366x768 píxeles
Tamaño:
11.52 MBytes

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