Automatització i Control: Sensors, Actuadors i Microcontroladors

Termostats electromecànics

Dues làmines de metalls de diferent coeficient de dilatació, el bimetall, es van deformant fins que obren el circuit i deixa de passar-hi corrent. En refredar-se, torna a la pressió original tancant de nou el circuit.

Sensors de temperatura integrats

Incorporen una electrònica interna, donen una tensió de sortida proporcional a l’increment de temperatura, facilitant-ne l’ús en sistemes de control. El sensor TMP36 n’és un exemple.

Ultrasensors

Ones per sobre de la freqüència audible dels humans.

Actuador

Transforma l’energia elèctrica, pneumàtica o hidràulica en una acció mecànica.

Motor de corrent continu

Gira contínuament.

Motor pas a pas

Funciona per impulsos elèctrics que el fan avançar o retrocedir de manera molt precisa. Per controlar-lo amb facilitat sol emprar-se algun circuit integrat específic. S’utilitzen en impressores d’injecció i 3D, i en robots.

Servomotor

Té un sistema de control per tal d’aconseguir girs en posicions exactes, entre 0 i 180 graus. Disposa de tres cables, dos d’alimentació i un de comandament.

Electrovàlvules

Són elements auxiliars sobre els quals actua el sistema de control, cablejat i/o programable. N’hi ha que incorporen en el mateix cilindre detectors de posició.

Arduino

Inicialitzar

Aquí introduirem el nom de les variables i instruccions que s'executen una vegada.

Bucle

Introduirem les instruccions que es repeteixen de forma contínua.

Llegir pin

Significa conèixer l’estat dels sensors d’entrada.

Tant l’entrada com la sortida

Poden ser digitals o analògiques.

Funció

Una funció agrupa instruccions i li dona un nom.

Les funcions es poden crear a part i ficar el nom en el ‘bucle’ per a què s’executin.

Variable

Una variable és una magnitud, normalment d’entrada, i que ens serveix per guardar un valor.

Relé

Un relé és un dispositiu electromagnètic que permet modificar l’estat d’un commutador elèctric gràcies a l’electricitat.

Electrovàlvula

Vàlvula electromagnètica, s’actua mitjançant l’electricitat. Consta fonamentalment d’un cos, un grup operador amb un nucli mòbil i una bobina.

Microcontroladors

Xips dissenyats per crear automatismes amb molta flexibilitat i a costos molt reduïts.

Característiques de la Placa Imagina

La placa Imagina Android/Scratch incorpora un xip Picaxe 20M2 i integra LEDs, sensor de llum LDR, sensor de temperatura NTC; receptor de llum infraroja, pot controlar motors de corrent continu de baixa potència i permet la connexió externa de LEDs, servomotors, receptors i emissors d’IR, i el comandament.

Característiques de la Placa Imagina Arduino

Conjunt de models de plaques que s'adapten a necessitats diferents. Té 14 línies d'entrada/sortides digitals, 6 entrades analògiques, un port USB; alimentació externa configurable. Pot controlar directament LEDs i servomotors.

Noms de plaques

Aquestes plaques porten un conjunt de connectors que permeten inserir a sobre d'altres plaques, anomenades shield.

Shield

Control de motors pas a pas, plaques amb relés, plaques per comprovar prototips, control de motors de corrent continu.

Entorns de programació

Arduino es programa des d'un entorn de desenvolupament (Integrated Development Environment - IDE) que empra un llenguatge derivat del Processing. Entorns de programació com l’Scratch for Arduino, Visualino, Ardublock.

Concepte d'automatització

Aplicació de màquines o de procediments automàtics en la realització d'un procés o en una indústria.

Lògica cablejada

Està implementada en un circuit que s'ha destinat a una funció molt concreta, i per adaptar-se a una nova funció cal refer el circuit.

Lògica programada

Està implementada amb circuits microelectrònics que poden modificar les funcions de l'automatització a través de programari.

Què és un cronograma?

S'hi representen les variables que intervenen en un automatització en relació amb el temps i això permet interpretar el seu funcionament. En el cronograma de la figura es pot veure l'impuls generat en prémer el polsador (M), l'activació del temporitzador (T) i del conjunt motor-resistència (A).

Sensor de llum infraroja

Particularment, el sensor infraroig és un dispositiu optoelectrònic capaç de mesurar la radiació electromagnètica infraroja dels cossos en el seu camp de visió.

Definició de sensor

És un dispositiu que transforma el valor d'una magnitud física o química en una magnitud elèctrica. Les magnituds registrades per un sensor solen ser variables analògiques que adquireixen un conjunt de valors continus.

Definició de diagrama

Representació gràfica de les variacions d'un fenomen o de les relacions que tenen els elements o les parts d'un conjunt.

Definició de magnituds analògiques

Una magnitud analògica és aquella que pren valors continus. La majoria de les coses que es poden mesurar quantitativament apareixen en la naturalesa en forma analògica. Per exemple, la temperatura varia dins d'un rang continu de valors.

Detector

És un dispositiu capaç de percebre un fenomen, físic o químic, i de proporcionar una informació de sortida que només té dos valors o estats.

Sensor

És un dispositiu que transforma el valor d'una magnitud física o química en una magnitud elèctrica. Les magnituds registrades per un sensor solen ser variables analògiques que adquireixen un conjunt de valors continus.

Característiques dels sensors

• Precisió: és l'error màxim de mesura esperat.
• Resolució: és la mínima variació de la magnitud d'entrada que pot detectar-se en la sortida.
• Rang de mesura: límits de mesura entre els quals treballa el sensor.