Unidad III: Microcontroladores:

3.1 Características generales:

Los microcontroladores son diseñados para reducir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la unidad central de procesamiento, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bits) porque sustituirá a un autómata finito. En cambio, un reproductor de música y/o vídeo digital (MP3 o MP4) requerirá de un procesador de 32 bits o de 64 bits y de uno o más códecs de señal digital (audio y/o vídeo). El control de un sistema de frenos ABS (Antilock Brake System) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 bits, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un automóvil. Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras vendidos, sobre un 50% son controladores "simples" y el restante corresponde aDSP más especializados. Mientras se pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general en casa (Ud. está usando uno para esto), usted tiene distribuidos seguramente entre los electrodomésticos de su hogar una o dos docenas de microcontroladores. Pueden encontrarse en casi cualquier dispositivo electrónico como automóviles, lavadoras, hornos microondas,teléfonos, etc. Un microcontrolador difiere de una unidad central de procesamiento normal, debido a que es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de circuitos integrados externos de apoyo. La idea es que el circuito integrado se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es todo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle los módulos de entrada y salida (puertos) y la memoria para almacenamiento de información. Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los dispositivos de entrada/salida o la memoria que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería. 

3.1.1 Introducción 

Un microcontrolador (abreviado μC, UC o MCU) es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida.

3.1.2 Familias  

Los microcontroladores más comunes en uso son: Empresa 8 bits 16 bits 32 bits Atmel AVR (mega y tiny), 89S

3.1.3 Ancho de buses

Los tres anchos de bus mas utilizados en microcontroladores son:  Microcontroladores de 8-bits  Microcontroladores de 16-bits  Microcontroladores de 32-bits El ancho de bus es la cantidad de bits en la que se maneja cada instrucción, como vimos en ensamblador esta capacidad tiene que ver directamente con la longitud de palabra de una instrucción del procesador y operaciones que pueden ser soportadas por este.

3.1.4 Memoria 

Anteriormente habíamos visto que la memoria en los microcontroladores debe estar ubicada dentro del mismo encapsulado, esto es así la mayoría de las veces, porque la idea fundamental es mantener el grueso de los circuitos del sistema dentro de un solo integrado. En los microcontroladores la memoria no es abundante, aquí no encontrará Gigabytes de memoria como en las computadoras personales. Típicamente la memoria de programas no excederá de 16 K-localizaciones de memoria no volátil (flash o eprom) para contener los programas. La memoria RAM está destinada al almacenamiento de información temporal que será utilizada por el procesador para realizar cálculos u otro tipo de operaciones lógicas. En el espacio de direcciones de memoria RAM se ubican además los registros de trabajo del procesador y los de configuración y trabajo de los distintos periféricos del microcontrolador. Es por ello que en la mayoría de los casos, aunque se tenga un espacio de direcciones de un tamaño determinado, la cantidad de memoria RAM de que dispone el programador para almacenar sus datos es menor que la que puede direccionar el procesador. El tipo de memoria utilizada en las memorias RAM de los microcontroladores es SRAM, lo que evita tener que implementar sistemas de refrescamiento como en el caso de las computadoras personales, que utilizan gran cantidad de memoria, típicamente alguna tecnología DRAM. A pesar de que la memoria SRAM es más costosa que la DRAM, es el tipo adecuado para los microcontroladores porque éstos poseen pequeñas cantidades de memoria RAM.

3.2 Circuitería alternativa para entrada/salida  

También conocidos como puertos de E/S, generalmente agrupadas en puertos de 8 bits de longitud, permiten leer datos del exterior o escribir en ellos desde el interior del microcontrolador, el destino habitual es el trabajo con dispositivos simples como relés, LED, o cualquier otra cosa que se le ocurra al programador. Algunos puertos de E/S tienen características especiales que le permiten manejar salidas con determinados requerimientos de corriente, o incorporan mecanismos especiales de interrupción para el procesador. Típicamente cualquier pin de E/S puede ser considerada E/S de propósito general, pero como los microcontroladores no pueden tener infinitos pines, ni siquiera todos los pines que queramos, las E/S de propósito general comparten los pines con otros periféricos. Para usar un pin con cualquiera de las características a él asignadas debemos configurarlo mediante los registros destinados a ellos. Un sistema empotrado suele tener tres tipos diferentes de entrada: Módulos de adquisición de datos (sensores). Entrada de interfaz con el usuario (botones, interruptores, ruedas). Comunicación con sistemas externos (entrada/salida). • La comunicación con sistemas externos se realizará mediante alguno de los sistemas de comunicación que implementan los PIC (USART). No vamos a entrar en detalles. • Para el resto de entradas vamos a ver los esquemas de conexionado de las entradas más habituales hacia un microcontrolador PIC:

 Interruptores.

 Teclados. 

 Potenciómetros. 

 Sensores. 

3.2.1 Generalidades

Origen En 1969, ingenieros de la compañía japonesa BUSICOM, buscan soluciones para fabricar con pocos componentes sus dispositivos (calculadoras), esta proposición se le hizo a INTEL quien en un proyecto dirigido por Marcian Hoff y apoyado por Federico Faggin, logro fabricar un bloque integrado denominado “microprocesador” adquiriendo los derechos de la compañía BUSICOM y entregando al mercado en 1971 el primer microprocesador el 4004 de 4 bits. Como ya se ha mencionado le siguieron el i8008, i8080, el Motorola 6800, Z80, i8085.

En 1976 aparece en el mercado un nuevo dispositivo que incorpora una CPU, memoria RAM - ROM y puertos de I/O, este dispositivo es llamado “microcontrolador” que son microcomputadoras en un solo chip, dos de los mas representativos y primeros microcontroladores fueron:

· Intel 8048, con arquitectura Harvard modificada con programa ROM en el mismo chip, RAM de 64 a 256 bytes e interfaz I/O (entrada/salida). 

· Motorola 6805R2

En la década de los 80’s comienza la ruptura de desarrollo y evolución tecnológico entre microprocesadores y microcontroladores. Los microprocesadores han evolucionado buscando la solución al manejo de grandes volúmenes de información, mientras los microcontroladores incorporan unidades funcionales con capacidades superiores de interacción con el medio físico en tiempo real, un mejor desempeño y robustez en aplicaciones industriales.

En los años posteriores apareces nuevos microcontroladores que son utilizados generalmente para controlar dispositivos periféricos de computadores y algunas aplicaciones de control particulares.

3.2.2 display LED, LCD y otros dispositivos de visualizacion.

1
En la naturaleza existen 3 estados físicos de la materia (sólido, líquido y gaseoso), pero también se ha clasificado otro estado denominado plasmático. La pantalla de plasma es una tecnología desarrollada en el año de 1964 en la universidad de Illinois en EUA, está basada en una minúscula celda con fósforo y gas especial (formado de electrones, iones y partículas neutras), que al entrar en contacto con un cátodo (un pequeño conductor con el polo negativo), se convierte en plasma y genera en el fósforo tres colores: azul, verde y rojo.
Display de Plasma
DEFINICIÓN
CARACTERISTICAS
+ Tamaño: es la distancia que existe entre la esquina superior derecha y la esquina inferior izquierda de la pantalla de vidrio, por lo que no se considera la cubierta de plástico que la contiene. La unidad de medida es la pulgada ( " ). Los más comunes son de 15.6", 17", 19", 20", 22" y 24 pulgadas.

+ Tecnología: basada en celdas de plasma, la pantalla no se actualiza, sino que permanece estática hasta que la computadora envíe señal de cambios de color a cada celda , por esta característica es que se cansa menos la vista al trabajar. Compite actualmente contra las pantallas LCD y los monitores CRT.

+ Resolución: se refiere a la cantidad máxima de píxeles que es capaz de desplegar en la pantalla. Un píxel es cada uno de los puntos de color de la pantalla.
Son aquellos que ofrecen directamente una señal digital a partir de una entrada analógica, su importancia subyace en la demanda de medición de posiciones lineales y angulares para sistemas de control en la industria.
Codificadores de posición
Dentro de este tipo de sensores encontramos dos subgrupos denominados codificadores incrementales y codificadores absolutos
FUCIONAMIENTO
PARTES DE DISPLAY DE PLASMA
Codificador Incremental
Un sensor de este tipo consta de una regla lineal o en un disco, el cual es movido por la parte cuya posición o velocidad va a ser determinada. Este elemento incluye dos tipos de regiones o sectores. Los sectores son ordenados de una manera alternada y equidistante; si esta propiedad cambiante es sensada por un dispositivo de lectura se obtiene un cambio de salida ante un incremento en posición.
1.- Vidrio de Placa fontal.
2.- Pixeles.
3.- Placa dielectrica.
4.- Direccion de electrodos.
5.- Cristal de Placa posterior.
6.- recubrimiento de óxido de magnesio.
VENTAJAS
La calidad de imagen
Capaz de producir negros más profundos permitiendo excelente relación de contraste.
Ángulos de visión más amplios que los de LCD, las imágenes no sufren degradación en ángulos altos, como las pantallas LCD.
Desenfoque de movimiento menos visible, gracias en gran parte a muy altas tasas de refresco y un tiempo de respuesta más rápido, lo que contribuye a un rendimiento superior al visualizar contenido con importantes cantidades de movimiento rápido.

DESVENTAJAS

Pantallas generación anterior eran más susceptibles a la pantalla de burn-in y la retención de la imagen, los modelos más recientes tienen un orbitador de píxeles que se mueve toda la imagen menor que es perceptible para el ojo humano, lo que reduce el efecto de burn-in, pero que no prevenirla.
Debido a la naturaleza biestable de los colores y la intensidad método de generación, algunas personas se darán cuenta que las pantallas de plasma tienen un efecto brillante o parpadea con una serie de matices, intensidades y patrones de tramado.
A principios de generación de pantallas tenían fósforos que perdieron la luminosidad con el tiempo, dando lugar a disminución gradual del brillo de la imagen absoluta
Efectos de la pantalla-puerta son posibles en pantallas mayores de 127 cm, el efecto es más visible en distancias más cortas de visión
Otro
Utilizar más energía eléctrica, en promedio, que una TV LCD.
No funciona tan bien a altas altitudes superiores a 2 kilometros debido a la diferencia de presión entre los gases contenidos en la pantalla y la presión del aire en la altura. Esto puede causar un zumbido. Tasa Fabricantes sus pantallas para indicar los parámetros de altitud.
Para aquellos que deseen escuchar la radio AM, o son los radioaficionados o radioescuchas de onda corta, la interferencia de radio frecuencia de estos dispositivos puede ser irritante o incapacitantes.

Usos Específicos del Display de Plasma

3.2.3 codificadores de dispositivos

Actualmente están siendo introducidos al mercado, se utilizan para equipos de entretenimiento domésticos como televisores, pero se espera que una vez consolidadas las pantallas LCD, estas también se introduzcan en el mercado para equipos de cómputo. Tienen la ventaja de durar hasta 11 años, no reflejan la luz del ambiente, se pueden visualizar bien desde distintos ángulos, están diseñadas para la televisión de alta definición (HDTV - High Definition Television), casi no ocupan espacio y fácilmente se pueden colocar en la pared.


Desventajas
· Pérdida de información sobre la posición cuando falla la alimentación del sistema.

· Pérdida de información ante la presencia de interferencias fuertes.

· Requerimiento de electrónica especial, como contadores bidireccionales, para acondicionarlos a los elementos de análisis.
Tipos
Los codificadores incrementales pueden ser del tipo magnético, eléctrico u óptico y su salida puede ser en forma de tren de pulsos con un ciclo de trabajo del 50%.
Codificadores Opticos
Los codificadores ópticos pueden estar basados en sectores opacos y transparentes, en sectores reflectores y no reflectores, o en franjas de interferencia. en cualquier caso, en el cabezal de lectura fijo hay simpre una fuente de luz, normalmente un LED infrarrojo, y un fotodetector (LDR, célula fotoeléctrica o fototransistor).
Cuando se emplean sectores opacos y transparentes, cromo sobre vidrio, metal ranurado, etc., el emisor y el detector deben situarse uno a cada lado del elemento móvil.
Cuando se emplean sectores reflectores y no reflectores, por ejemplo acero pulido con surcos grabados en su superficie, el emisor y el detector deben estar del mismo lado. Los discos de vidrio son más estables, rígidos, duros y planos que los metálicos, pero tienen menor resistencia a los choques y vibraciones.
Los codificadores de franjas de interferencia están basados en las figuras de Moiré. Para producirlas mediante un movimiento lineal se puede emplear una regla fija y otra móvil que tenga una serie de rayas inclinadas una respecto a la otra.
Especificaciones
La resolución obtenida con los codificadores increméntales angulares es del orden de 100 a 6000 cuentas/vuelta, que se puede aumentar fácilmente en un factor de 100 en el caso de que el detector ofrezca varias salidas senoidales desfasadas, entonces es posible interpolar entre máximos sucesivos.
Los diámetros van de 25 a 90mm. La vida de los modelos sin contacto es de hasta 2 millones de vueltas. Los codificadores increméntales lineales se emplean para medir posiciones con una resolución de hasta 400 líneas/mm y una exactitud de 50 a 100x10-6.
Deben tener un detector óptico por cada uno de estos anillos. Un disco con más anillos concéntricos ofrecerá más bits de resolución y dará un dato de posición angular más preciso un pulso por cada ranura o cambio de color.
Los codificadores absolutos entregan una salida codificada que indica la posición del elemento móvil con respecto a una referencia. El elemento móvil cuenta con zonas que permiten distinguir y asignárseles valores de uno o cero.
La principal diferencia con los codificadores incrementales es que cuenta con varias pistas con zonas diferenciadas y agrupadas, de tal forma que el sistema de lectura obtiene directamente, en cada posición del elemento móvil, el número codificado que da su posición.
Los sensores más utilizados en este caso son los ópticos, con zonas opacas y transparentes y en menor medida, los de contacto, con zonas conductoras y aislantes. Los Codificadores de posición son relativos a la medida y control de posiciones lineales y angulares con alta resolución, por lo anterior se emplean en: robótica, grúas, válvulas hidráulicas, plotters, máquinas herramienta, posicionamiento de cabezales de lectura en discos magnéticos y de fuentes de radiación en radioterapia, radar, orientación de telescopios, etc.

usando servo motores

código en el cual hacemos funcionar los motores:

#include <Ultrasonic.h>

Ultrasonic ultrasonic(8,12); // (Trig PIN,Echo PIN)

Ultrasonic ultra(10,11);

//int sensor=2;

//int ult;

int sens;

int MderAvan=4;

int MderAtras=6;

int MizqAvan=5;

int MizqAtras=7;

int detec;

int valor1=0;

int valor;

void setup() {

  Serial.begin(9600);

  pinMode(sensor,INPUT);

  pinMode(ult, INPUT);

  pinMode(MderAvan,OUTPUT);

  pinMode(MizqAvan,OUTPUT);

  pinMode(MderAtras,OUTPUT);

  pinMode(MizqAtras,OUTPUT);

}

void avanzar(){

  pinMode(MderAvan,HIGH);

  pinMode(MizqAvan,HIGH);

  pinMode(MderAtras,LOW);

  pinMode(MizqAtras,LOW);

}

void atras(){

  pinMode(MderAvan,LOW);

  pinMode(MizqAvan,LOW);

  pinMode(MderAtras,HIGH);

  pinMode(MizqAtras,HIGH);

}

void girar(){

  pinMode(MderAvan,LOW);

  pinMode(MizqAvan,LOW);

  pinMode(MderAtras,LOW);

  pinMode(MizqAtras,LOW);

}

void loop()

{

  avanzar();

  delay(10000);

  atras();

  delay(10000);

  girar();

  delay(10000);

}

practica: encender un led cuando el sensor obtico reconosca el color negro y asi encender el led.

conexiones del circuito

codigo de la practica:

Actuadores:

Actuadores:

 Eléctricos.

Los actuadores electrónicos también son muy utilizados en los aparatos mecatrónicos, como por ejemplo, en los robots de tamaño mediano, pues éstos no requieren de tanta velocidad ni potencia como los robots diseñados para funcionar con actuadores hidráulicos. Los robots que usan la energía eléctrica se caracterizan por una mayor exactitud y repetitividad. 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.

                         

Tipos.

- Motores de corriente continua (DC):

Son los más usados en la actualidad debido a su facilidad de control. En este caso, se utiliza en el propio motor un sensor de posición (Encoder) para poder realizar su control.

Los motores de DC están constituidos por dos devanados internos, inductor e inducido, que se alimentan con corriente continua:

El inducido, también denominado devanado de excitación, está situado en el estator y crea un campo magnético de dirección fija, denominado excitación.

El inducido, situado en el rotor, hace girar al mismo debido a la fuerza de Lorentz que aparece como combinación de la corriente circulante por él y del campo magnético de excitación. Recibe la corriente del exterior a través del colector de delgas, en el que se apoyan unas escobillas de grafito.

Para que se pueda dar la conversión de energía eléctrica en energía mecánica de forma continua es necesario que los campos magnéticos del estator y del rotor permanezcan estáticos entre sí. Esta transformación es máxima cuando ambos campos se encuentran en cuadratura. El colector de delgas es un conmutador sincronizado con el rotor encargado de que se mantenga el ángulo relativo entre el campo del estator y el creado por las corrientes rotoricas. De esta forma se consigue transformar automáticamente, en función de la velocidad de la máquina, la corriente continua que alimenta al motor en corriente alterna de frecuencia variable en el inducido. Este tipo de funcionamiento se conoce con el nombre de autopilotado.

Al aumentar la tensión del inducido aumenta la velocidad de la máquina. Si el motor esta alimentado a tensión constante, se puede aumentar la velocidad disminuyendo el flujo de excitación. Pero cuanto más débil sea el flujo, menor será el par motor que se puede desarrollar para una intensidad de inducido constante, mientras que la tensión del inducido se utiliza para controlar la velocidad de giro.

En los controlados por excitación se actúa al contrario. Además, en los motores controlados por inducido se produce un efecto estabilizador de la velocidad de giro originado por la realimentación intrínseca que posee a través de la fuerza contraelectromotriz. Por estos motivos, de los dos tipos de motores DC es el controlado por inducido el que se usa en el accionamiento con robots.

Para mejorar el comportamiento de este tipo de motores, el campo de excitación se genera mediante imanes permanentes, con lo que se evalúan fluctuaciones del mismo. Estos imanes son de aleaciones especiales como sumario-cobalto. Además, para disminuir la inercia que poseería un rotor bobinado, que es el inducido, se construye este mediante una serie de espiras serigrafiadas en un disco plano, este tipo de rotor no posee apenas masa térmica lo que aumenta los problemas de calentamiento por sobrecarga.

Las velocidades de rotación que se consiguen con estos motores son del orden de 1000 a 3000 rpm con un comportamiento muy lineal y bajas constantes de tiempo. Las potencias que pueden manejar pueden llegar a los 10KW.

Como se ha indicado, los motores DC son controlados mediante referencias de velocidad. Estas normalmente son seguidas mediante un bucle de retroalimentación de velocidad analógica que se cierra mediante una electrónica específica (accionador del motor).

- Motores de corriente alterna (AC):

Sincronos.

Asíncronos.

- Motores paso a paso: 

Los motores paso a paso generalmente no han sido considerados dentro de los accionamientos industriales, debido principalmente a que los pares para los que estaban disponibles eran muy pequeños y los pasos entre posiciones consecutivas eran grandes. En los últimos años se han mejorado notablemente sus características técnicas, especialmente en lo relativo a su control, lo que ha permitido fabricar motores paso a paso capaces de desarrollar suficientes en pequeños pasos para su uso como accionamientos industriales. Existen tres tipos de motores paso a paso:

· De imanes permanentes.

· De reluctancia variable.

· Híbridos.

Funcionamiento.

Como se utilizan cables eléctricos para transmitir electricidad y las señales, es altamente versátil y prácticamente no hay restricciones respecto a la distancia entra 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.

Características.

Las características de control, sencillez y precisión de los accionamientos eléctricos han hecho que sean los más usados en los robots industriales actuales, como por ejemplo el uso de un robot en fabrica de autos en el pintado.

Modo de comunicación.

Los actuadores eléctricos se comunican mediante el funcionamiento de los mismos, ya que si una parte llega a fallar no se puede realizar la acción que se requiere para llevar a cabo su movimiento.

- Sistema de "llave de seguridad": Este método de llave de seguridad para la retención de las tapas del actuador, usa una cinta cilíndrica flexible de acero inoxidable en una ranura de deslizamiento labrada a máquina. Esto elimina la concentración de esfuerzos causados por cargas centradas en los tornillos de las tapas y helicoils. Las Llaves de Seguridad incrementan de gran forma la fuerza del ensamblado del actuador y proveen un cierre de seguridad contra desacoplamientos peligrosos.

- Piñón con ranura: Esta ranura en la parte superior del piñón provee una transmisión autocentrante, directa para indicadores de posición e interruptores de posición, eliminando el uso de bridas de acoplamiento. (Bajo la norma Namur).

- Cojinetes de empalme: Estos cojinetes de empalme barrenados y enroscados sirven para simplificar el acoplamiento de accesorios a montar en la parte superior. (Bajo normas ISO 5211 Y VDI).

- Pase de aire grande: Los conductos internos para el pasaje de aire extra grandes permiten una operación rápida y evita el bloqueo de los mismos.

- Muñoneras: Una muñonera de nuevo diseño y de máxima duración, permanentemente lubricada, resistente a la corrosión y de fácil reemplazo, extiende la vida del actuador en las aplicaciones más severas.

- Construcción: Se debe proveer fuerza máxima contra abolladuras, choques y fatiga. Su piñón y cremallera debe ser de gran calibre, debe ser labrado con maquinaria de alta precisión, y elimina el juego para poder obtener posiciones precisas.

- Ceramigard: Superficie fuerte, resistente a la corrosión, parecida a cerámica. Protege todas las partes del actuador contra desgaste y corrosión.

- Revestimiento: Un revestimiento doble, para proveer extra protección contra ambientes agresivos.

- Acople: Acople o desacople de módulos de reposición por resorte, o de seguridad en caso de falla de presión de aire.

- Tornillos de ajuste de carrera: Provee ajustes para la rotación del piñón en ambas direcciones de viaje; lo que es esencial para toda válvula de cuarto de vuelta.

- Muñoneras radiales y de carga del piñón: Muñoneras reemplazables que protegen contra cargas verticales. Muñoneras radiales soportan toda carga radial.

- Sellos del piñón - superior e inferior: Los sellos del piñón están posicionados para minimizar todo hueco posible, para proteger contra la corrosión.

- Resortes indestructibles de seguridad en caso de falla: Estos resortes son diseñados y fabricados para nunca fallar y posteriormente son protegidos contra la corrosión. Los resortes son clasificados y asignados de forma particular para compensar la pérdida de memoria a la cual está sujeta todo resorte; para una verdadera confianza en caso de falla en el suministro de aire.

Mecánicos.

Los Actuadores Mecánicos son dispositivos que utilizan energía mecánica para su funcionamiento. En función de la fuente de energía utilizada pueden ser neumáticos o hidráulicos, es decir, los actuadores mecánicos son dispositivos que transforman el movimiento rotativo a la entrada, en un movimiento lineal en la salida. Los actuadores mecánicos aplicables para los campos donde se requiera movimientos lineales tales como: elevación, traslación y posicionamiento lineal.

Tipos de Automatizado

- Hidraulicos: son aquellos que se transmiten a través de líquidos cuando son presionados. Por ejemplo una grúa o un volquete de carga pesada:

- Neumaticos: son aquellos que funcionan mediante la fuerza de aire comprimido. Ej: lavacoches.

                                   

Funcionamiento.

Cuando un proceso de automatización se realiza sin la intervención humana decimos que se trata de un proceso automatizado. La automatización permite la eliminación “total” o parcial de la intervención del hombre. Los automatismos son dispositivos de realizar tareas sin la intervención humana. Algunas máquinas coma las lavadoras tienen programadores y las ordenes que proporcionan se llaman programas.

Características.

Alta fiabilidad, simplicidad de utilización, mínima manutención, seguridad y precisión de posicionamiento; irreversibilidad según el modelo de aplicación, sincronismo de movimiento. En el funcionamiento de los automatismos se caracteriza por tres fases:

· Entrada de datos u órdenes.

· Control de los datos.

· Realización de tareas concretas.

Modo de comunicación.

Cuando aplicamos una fuerza sobre una superficie determinada decimos que ejercemos presión. Cuando más grande sea la superficie sobre la cual aplicamos la fuerza más pequeña será la presión que ejercemos encima, y cuanto más pequeña sea la superficie mayor será la presión.

En el SI la fuerza se mide en Newtones y la superficie en m². El cociente entre estas unidades nos da la unidad de presión, los Pascales. Pa= F/S.

En neumática el pascal resulta una unidad muy pequeña, por eso se utiliza un Bar que es igual a 105 pascales. Otras unidades que se utilizan para medir la presión son: atmósferas que equivalen a la presión atmosférica nivel del mar.

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.

Tipos.

- Cilindro hidráulico: De acuerdo con su función podemos clasificar a los cilindros hidráulicos en 2 tipos: 

Cilindro de simple efecto. El líquido a presión entra solo por la parte trasera de la cámara del cilindro. El retroceso del émbolo se produce por la fuerza de gravedad o la acción de una fuerza contraria cuando se libera la presión del líquido.

Cilindro de doble efecto. El líquido a presión entra por la parte trasera de la cámara del cilindro. El retroceso del émbolo se produce por la entrada de líquido a presión por la parte delantera de la cámara del cilindro, mientras se libera la presión en la parte delantera.

                             

- Motor hidráulico: En los motores hidráulicos el movimiento rotatorio es generado por la presión. Estos motores los podemos clasificar en dos grandes grupos: El primero es uno de tipo rotatorio en el que los engranes son accionados directamente por aceite a presión, y el segundo, de tipo oscilante, el movimiento rotatorio es generado por la acción oscilatoria de un pistón o percutor; este tipo tiene mayor demanda debido a su mayor eficiencia.

- Motor hidráulico de oscilación: Tiene como función, el absorber un determinado volumen de fluido a presión y devolverlo al circuito en el momento que éste lo precise.

Funcionamiento.

La misión de los actuadores es generar o transmitir movimiento a piezas o elementos, previas órdenes dadas por la unidad de control y mando. Los actuadores hidráulicos utilizan como energía aceites minerales, que trabajan a presión entre 50 y 100 bares y que en ocasiones pueden superar los 300 bares.

Características.

Las bombas hidráulicas son los elementos encargados de impulsar el aceite o líquido hidráulico, transformando la energía mecánica rotatoria en energía hidráulica.

Modo de comunicación.

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 demasiado 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.

PRACTICA: usar el sensor de proximidad.

CONEXIO:

CODIGO:

#include <Ultrasonic.h>

Ultrasonic ultrasonic(8,12); // (Trig PIN,Echo PIN)

void setup() {

  Serial.begin(9600);

}

void loop()

{

  //Serial.println(ultrasonic.Ranging(CM));

  Serial.println(ultra.Ranging(CM));

}

practica usar un sensor de temperatura LM35:

CONEXION:

CODIGO:

const int sensor = A0;

long milivolts;

long temperatura;

//realizado por:

void setup(){

//pinMode(buzzer,OUTPUT);

Serial.begin(9600);

}

void loop(){

milivolts=( analogRead (sensor)*5000L) /1023;

temperatura=milivolts/10;

temperatura=temperatura/3;

Serial.print("temperatura:  ");

Serial.print(temperatura);

Serial.println("   grados  ");

}

sensores

concepto

Un sensor es un objeto capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: intensidad lumínica, temperatura, distancia, aceleración, inclinación, presión, desplazamiento, fuerza, torsión, humedad, movimiento, 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.

Características de los sensores
Muchas de las características de los sensores dependen de la variable a medir, pero otras son comunes a todos los sensores. Algunos de los aspectos a tener en cuenta en el momento de seleccionar un sensor son los siguientes:

Exactitud: especifica la diferencia entre el valor medido y el valor real de la variable que se está midiendo.
Conformidad o repetitividad: el grado con que mediciones sucesivas difieren unas de las otras.
Resolución: es el cambio más pequeño que se puede medir.
Precisión se compone de las características de conformidad y resolución.
Sensibilidad: viene dado por el mínimo valor de la variable medida que produce un cambio en la salida.
Error: es la desviación entre valor verdadero y valor medido.
Linealidad: nos indica que tan cerca está la correlación entre la entrada y la salida a una línea recta.
Rango es la diferencia entre el mayor valor y el menor valor que se puede medir.
Rapidez de respuesta: capacidad del instrumento de seguir las variaciones de la entrada.

Existen otros aspectos a toma en consideración, por ejemplo la alimentación del sensor, el tipo de salida, el tipo de conexión (a dos hilos o a tres hilos) de la salida.  Los sensores de proximidad, que es uno de los más usados, son de varios tipos: ópticos, inductivos, capacitivos, ultrasónicos y finales de carrera. Estos aspectos serán tratados más adelante en otras entradas.