Fundamentos de Sistemas de Control y Programación con Arduino

Introducción a los Sistemas de Control: ARD1

Clasificación de Entradas (I) y Salidas (O)

En un sistema de control, es fundamental distinguir entre los dispositivos que captan información del entorno y aquellos que ejecutan una acción:

• Válvula de control: Salida (O)
• Fin de carrera: Entrada (I)
• Sensor fotoeléctrico: Entrada (I)
• Electroválvula: Salida (O)
• Termocupla: Entrada (I)
• Transformador de corriente: Entrada (I)
• Servomotor: Salida (O)
• Transmisor de flujo: Entrada (I)
• Motor: Salida (O)
• Tacómetro: Entrada (I)
• Transmisor de presión: Entrada (I)
• Caudalímetro: Entrada (I)
• Solenoide: Salida (O)
• LDR (Resistencia dependiente de la luz): Entrada (I)
• Potenciómetro: Entrada (I)

Conceptos Fundamentales de Control y Automatización

Sistemas de Lazo Cerrado

¿Qué significa que un sistema de control sea de lazo cerrado? Significa que la salida influye directamente en la entrada del sistema; es decir, existe una retroalimentación (feedback). Un ejemplo cotidiano es un hervidor de agua, que se apaga al alcanzar cierta temperatura.

Sensores Pasivos

Un sensor pasivo es aquel que no necesita una fuente de alimentación externa para ejecutar su funcionamiento básico.

El Controlador y su Funcionamiento

El controlador es la etapa de un sistema en la cual se procesa la información proveniente de los sensores y se actúa en consecuencia sobre los actuadores. Es el cerebro que percibe y regula la salida.

Acople Indirecto

Se define como un dispositivo que permite suministrar energía a equipos de mayor potencia de forma aislada o controlada.

Controladores Lógicos Programables (PLC) y Señales

Funciones y Ventajas

• Entradas digitales: Su función principal es recibir señales de sensores y dispositivos discretos.
• Ventajas de un PLC: Destacan su menor costo en instalaciones complejas, una mayor velocidad de procesamiento y una alta precisión de control.
• Bucle de retroalimentación: Su propósito es asegurar que un proceso cumpla con ciertos criterios establecidos antes de avanzar a la siguiente etapa.

Tipos de Señales y Actuadores

Existen diferentes naturalezas de señales en la industria:

• Señal analógica: Utilizada comúnmente en rangos de 4 a 20 mA.
• Actuador digital: Un ejemplo claro es la válvula solenoide (on/off).
• Sensor analógico: Un sensor de temperatura con salida de 4 a 20 mA.

Definiciones Clave en Automatización

• Sensores: Dispositivos que convierten una magnitud física en una señal eléctrica o digital.
• Controlador: Dispositivo que procesa la información de los sensores y ejecuta acciones correctivas o de control.

Programación y Hardware con Arduino

Fundamentos de Código

Para trabajar en el entorno de desarrollo de Arduino, se utilizan las siguientes sintaxis básicas:

• Declaración de variables enteras: Se utiliza la palabra clave int.
• Asignación de valores: Se utiliza el operador =.
• Configuración de pines: Para declarar un pin digital como entrada, se usa la instrucción pinMode(pin, INPUT);.

¿Qué es Arduino?

Es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo (IDE) diseñado para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares.

Análisis de Circuito y Resolución de Errores

Estudio de Caso: Circuito de 3 Luces, 1 Interruptor y LDR

En este montaje específico, se analizan los siguientes puntos:

• Función del Pin 13: En este esquema, funciona como entrada para recibir el estado del pulsador (si está presionado o no).
• Código de Colores de Resistencias: Una resistencia con bandas Marrón, Negro, Rojo corresponde a un valor de 1000 Ω (1kΩ).
• Configuración de Conexión: Tanto el pulsador como el sensor LDR utilizan una configuración de conexión Pull-down.

Corrección de Errores de Programación

Al revisar el código, se deben identificar y corregir los siguientes fallos comunes:

1. Errores de Comparación: Es común confundir el operador de asignación con el de comparación. Para comparar si algo es igual a cero, debe usarse == 0 en lugar de un solo =.
2. Redundancia: Se observa código repetido innecesariamente en las secciones de incremento/decremento.
3. Sintaxis de Llaves: Existe un error de estructura donde una llave de cierre de un bloque if y la del cuerpo principal del código están juntas o mal posicionadas, lo que impide la compilación correcta.