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Elementos de un Sistema Automático de Control

2º Bachillerato - Tecnología Industrial - Sistemas Automáticos de Control
by

Jorge Gómez

on 24 April 2015

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Transcript of Elementos de un Sistema Automático de Control


Los transductores de temperatura se emplean Tanto en el sector de calefacción, ventilación o climatización, o cualquier otro lugar donde es necesario controlar la temperatura.

Hay diferentes modelos disponibles según su forma de medición: Transductores que miden la temperatura mediante la radiación infrarroja, transductores de temperatura que vigilan la temperatura del aire... y estos transforman la medición en una señal normalizada. Esto permite por ejemplo, al alcanzar un valor máximo o mínimo activar una alarma, o encender o apagar una calefacción. Sistemas Automáticos de Control Tecnología Industrial II
Autores: D. Hernandez, P. Higueras, A. Ponce, S. Cazorla Curso 2012/13
Director: J. Gómez-García Transductores de velocidad o tacómetros Los transductores de velocidad se encargan de medir la velocidad angular. La termorresistencia trabaja según el principio de que en la medida que varía la temperatura, su resistencia se modifica, y la magnitud de esta modificación puede relacionarse con la variación de temperatura.
Las termorresistencias de uso más común se fabrican de alambres finos de cobre o tungsteno. Tipos Tipos Tacómetro mecánico Otro tacómetro mecánico es el tacómetro centrífugo, provisto de dos bolas, que por efecto de la fuerza centrífuga, se alejan tanto más del eje cuanto mayor sea la velocidad angular. Consiste en un tornillo sinfin que se acopla al eje cuya velocidad se quiere medir y que hace rotar por un sistema de engranajes, a dos diales concéntricos calibrados. Transductores de posición, proximidad y desplazamiento Transductores de posición Resistivos Inductivos Capacitivos Transductores de proximidad Final de carrera Transductores de desplazamiento Ultrasonidos Radar Proporcionan una señal alterna senoidal con frecuencia y amplitud proporcionales a la velocidad de rotación.
Permite la medida de mayores velocidades que las tacodinamos. Cada división del dial exterior representa una vuelta del eje giratorio mientras que cada división del dial interior corresponde con una vuelta del dial externo. Tacómetros eléctricos Así se comprime un resorte que va unido a un dispositivo provisto de una aguja indicadora que señala sobre una escala la velocidad angular. Tacodinamos o dinamos tacométricas Al girar el rotor dentro del campo inductor hace que aparezca una tensión continua en las bornas de salida. Suelen tener una sensibilidad entre 5 y 10 mV por cada r.p.m. y pueden medir velocidades de hasta 10000 r.p.m. Tacoalternadores o alternadores tacométricos Fotoresistencias(LDR) Es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. NTC PTC Resistencia que se caracteriza por su disminución del valor resistivo a medida que aumenta la temperatura. "coeficiente de temperatura negativo" Tiene un coeficiente de temperatura positivo, de forma que su resistencia aumentará como consecuencia del aumento de la temperatura Fotodiodos Semicondutor sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja.
Para su funcionamiento correcto se polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente cuando sea excitado por la luz Fototransistores Es un transistor sensible a la luz, normalmente a los infrarrojos. Los fototransistores combinan en un mismo dispositivo la detección de luz y la ganancia de un transistor normal. Elementos opticos Constituido por dos alambres metálicos diferentes que, unidos, desarrollan una diferencia de potencial eléctrica entre sus extremos libres que es aproximadamente proporcional a la diferencia de temperaturas entre estas puntas y la unión.
Se suelen fabricar con metales puros o aleaciones y la característica más notable es que son empleadas para medir temperaturas en un rango notablemente grande comparadas con otros termómetros.
resistor sensible a la temperatura. El termistor experimenta grandes cambio en la resistencia en función de pequeños cambios de temperatura.
Existen básicamente dos tipos:
- coeficiente negativo de temperatura (NTC): Disminuyen su resistencia con el incremento de temperatura (los más usados)
- coeficiente positivo de temperatura (PTC): Aumenta su resistencia al disminuir la temperatura. Están constituidos por un inductor que genera un campo magnético mediante electroimanes y un inducido o rotor ranurado sobre el que se bobinan unos devanados de hilo conductor. El elemento que gira es el inductor o rotor formado por un imán permanente o electroimán; y al no utilizar colector y escobillas, está dotado de mayor duración. Si tenemos un eje en el cual hacemos una muesca capaz de ser detectada por un detector inductivo de proximidad o mediante un sistema óptico, también podemos medir la velocidad conociendo el número de veces que la muesca pasa por delante del detector. Se emplean diodos LED junto a un fotodiodo o un fototransistor. Detectan la variación de la intensidad de la luz.
Ejemplo: algunas cámaras fotográficas, poseen ciertos sensores capaces de dectectar la alteración luminosa y asi adaptar la intensidad flash. Las variaciones de la posición que se quiere medir se convierten en variaciones de resistencia eléctrica a través de un contacto móvil que se desplaza a lo largo de un material resistivo, ya sea bobinado o de película. Medidores de velocidad por impulsos y sistemas ópticos El sensor consiste en una bobina, un oscilador, un sensor de nivel de disparo de la señal y un circuito de salida.
Al aproximarse un objeto, se inducen corrientes de histéresis en el objeto. Esto causa una pérdida de energía y una menor amplitud de oscilación. El circuito sensor reconoce un cambio de amplitud y genera una señal. Transductores de iluminación captan la intensidad luminosa y la convierten en una señal eléctrica para que un controlador pueda trabajar los valores de medición
Ejemplo: lugares donde es necesario activar una fuente luminosa artificial cuando disminuye la intensidad de luz diurna Ultrasonids Idóneos para realizar mediciones de precisión de temperaturas sin contacto, objetos en movimiento o lugares inaccesibles por contaminación u otras influencias negativas.
Hay 2 tipos:
- Opticos: compara el brillo de la luz emitida por la fuente de calor con otra estándar.
- De radiacción: una lente de pirex, sílice o fluoruro de calcio concentra la radiación del objeto caliente en una termopila formada por varios termopares de pequeñas dimensiones y montadas en serie. La radiación está enfocada para que incida directamente en las uniones calientes de los termopares. Su reducida masa los hace muy sensibles a pequeñas variaciones de energía radiante, y además son muy resistentes a vibraciones o choques. Tacómetro de corrientes parásitas Funcionan de manera opuesta a los inductivos: a medida que el objetivo se acerca al sensor capacitivo las oscilaciones aumentan hasta llegar a un nivel limite lo que activa el circuito disparador que a su vez cambia el estado del switch. Se basanen la detección de un movimiento mecánico que hace contacto con la palanca o palpador, que ejerce una fuerza que realiza el cierre o la apertura del interruptor. Se basan en la emisión de ondas ultrasónicas que rebotan contra los obstáculos. El transductor recoje las ondas rebotadas y calcula dónde se encuentran los objetos. Es un sistema que usa ondas electromagnéticas para medir distancias, altitudes, direcciones y velocidades de objetos estáticos o móviles. Emite un impulso de radio, que se refleja en el objetivo y se recibe típicamente en la misma posición del emisor Se usan en automóviles y aviones.
Consta de un imán permanente que gira en el interior de una copa de aluminio, impulsado por el eje cuya velocidad se quiere medir. La copa de aluminio va montada sobre un eje, con una aguja que se desplaza sobre una escala graduada en r.p.m y un resorte helicoidal que se tensa cuando el eje gira en el mismo sentido que el imán. Tacómetro de inducción Alimentando una de las bobinas se induce en la otra (que será la salida del transductor) una tensión en función de la velocidad del inducido. Tacómetro de corriente alterna Consta de un rotor provisto de un imán permanente, que al girar en el interior de un estator bobinado multipolar, induce en él una corriente alterna.
El voltímetro mide la tensión de esta corriente y la velocidad de giro, en r.p.m, del eje al cual va unido el rotor. Tacómetro de corriente continua Consta de un estator de imán permanente y de un rotor con un entrehierro uniforme, que gira acoplado al eje cuya velocidad de rotación se quiere determinar.
Son muy robustos y de muy sencillo manejo. Mide la frecuencia de una señal de corriente alterna. Puede ser de tipo electromagnético u óptico. Tacómetro de frecuencia o frecuenciómetro Tubo de sección elíptica cerrado en un extremo y curvado formando casi un anillo.

Al aplicar presión en el otro extremo tiende a enderezarse, transmitiéndose el movimiento del extremo cerrado a una aguja indicadora por medio de engranajes. Bourdón Hélice Espiral Tubo Bourdon, dando lugar a un desplazamiento mayor de la aguja indicadora. una o varias cápsulas circulares o diafragmas que se deforman cuando en su interior se aplica presión. La suma de las deformaciones de cada diafragma estransmitida a una aguja indicadora. un fuelle que puede extenderse o comprimirse dependiendo de la presión. Dependiendo del tipo, la presión a medir puede aplicarse al interior del fuelle (en cuyo caso se expande con la presión) o en el exterior (con lo cual se comprimen con la presión). El desplazamiento se transmite, a través de mecanismos, a una aguja indicadora. el movimiento del elemento elástico se aplica al cursor deslizante de un potenciómetro, variando la resistencia entre el cursor y uno de los extremos del potenciómetro. el elemento elástico es, en este caso, un diafragma metálico que constituye una de las armaduras de un condensador. La deformación del diafragma hace variar la distancia entre placas, modificando la capacidad del condensador, que se mide mediante un circuito eléctrico. se basan en la variación de longitud y de sección (y por tanto de resistencia eléctrica) que sufre un hilo de material conductor (constantán, nicrom,...) o semiconductor (silicio, germanio,...) al ser sometido a un esfuerzo de tracción (provocado en este caso por la presión que se quiere medir). efecto piezoeléctrico, consistente en la aparición de cargas eléctricas de distinto signo en las caras de una lámina cristalina de algunos materiales (cuarzo, turmalina, etc.), tallada adecuadamente, cuando se someten a deformación (en este caso al aplicarle una presión) en determinadas direcciones.

El cristal se coloca entre dos láminas metálicas que recogen las cargas, constituyendo el conjunto un condensador cuyo dieléctrico es el cristal y cuyas armaduras son las láminas metálicas.

Estos transductores tienen las ventajas de tener una alta sensibilidad y muy reducido tamaño. El inconveniente es que el efecto desaparece con el tiempo, por lo que sirven para medir variaciones de presión y no presiones estáticas o que varíen muy lentamente. para presiones inferiores a 1 mm de Hg Se basa en el principio siguiente: “La energía emitida por un filamento por el que pasa una corriente eléctrica es inversamente proporcional a la presión del gas que lo rodea”.

También utiliza el efecto de curvatura que adquiere una lámina bimetálica (formada por dos finas láminas de metales con diferente coeficiente de dilatación) al calentarse por la diferente dilatación de cada una de sus caras.

El transductor está constituido por una espiral bimetálica calentada por medio de una corriente eléctrica, introducida en un recinto conectado a la presión que se quiere medir.

La deformación de la espiral será proporcional a la presión del gas (ya que cuanto más presión, menos energía emite el filamento y, por tanto, más caliente estará). Para mediciones de presión de Ultra Alto Vacío (UHV).

Ionizar el gas para medir la presión a través de la concentración de iones.

Un filamento caliente emite electrones que son acelerados al entrar en el interior de la jaula de alambre cilíndrica, debido a la elevada diferencia de potencial entre la rejilla y el colector central. En su camino dentro de la jaula, los electrones chocan contra las moléculas de gas inerte y las ioniza. Manómetro en U Tubo en forma de U que contiene un líquido (usualmente mercurio).
Uno de los extremos del tubo está abierto a la atmósfera y el otro se conecta a la presión que se desea medir.
El nivel alcanzado por el mercurio en una escala graduada nos permite medir la presión. Mecánicos Electromecánicos Vacío Transductores de
Temperatura Manómetros Termoresistencias Termistor Termopar Pirómetros
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