Sistemas de Control y Transductores en Electricidad y Electrónica

Tipos de Sistemas de Control

Lazo Abierto

Requiere calibración previa del sistema.

Lazo Cerrado

Compara la información de salida con la de entrada.

Estabilidad del Sistema

Para asegurar la estabilidad, el grado del denominador debe ser mayor que el grado del numerador. El denominador debe ser completo y positivo. Se analizan las raíces (todas las partes reales deben ser negativas) o se aplica el criterio de Routh. Si en el criterio de Routh sale un 0, se introduce un valor ε y se continúa. Si sale una fila de ceros, se deriva la fila superior y se sustituyen los ceros por el resultado de la derivada.

Reguladores

• Proporcionales (P): Respuesta rápida, pero con un pequeño error que tarda mucho tiempo en estabilizarse.
• Integrales (I): Tardan mucho en elaborar una respuesta, pero son muy precisos.
• Derivativos (D): Se anticipan al error, pero no captan cambios bruscos, solo los progresivos.
• Combinaciones: PD, PI, PID.

Offset

Diferencia entre el punto de referencia y la respuesta del sistema.

Transformada de Laplace

Se utiliza para transformar ecuaciones diferenciales en función del tiempo en ecuaciones algebraicas en función de la frecuencia.

Transductores

Traducen una magnitud de entrada en otra de salida (por ejemplo, de mecánico a eléctrico). Se clasifican en:

• Analógicos: Proporcionan voltaje o intensidad.
• Digitales: Producen una señal de salida digital (bits en paralelo o pulsos).
• Pasivos: Requieren alimentación para producir señal.
• Activos: No requieren alimentación externa.
• Según la magnitud que miden: Proximidad, movimiento, presión, temperatura, velocidad, luz, etc.

Componentes de un Sistema de Control

• Sensor: Mide una magnitud.
• Transmisor: Transforma una señal en otra.
• Comparador: Proporciona una señal en función de la diferencia entre la salida y el valor esperado.
• Reguladores: Mejoran las respuestas del sistema.

Realimentación

Consiste en conectar la salida del sistema a la entrada a través de un nudo o comparador, con el fin de que el sistema se autocalibre. Puede ser positiva o negativa. Tipos de entrada: escalón, rampa y parabólica.

Tipos de Transductores

Transductores de Posición

• Microrruptores: Normalmente abierto (N/A), normalmente cerrado (N/C), conmutados (transductores de entrada).
• Pulsadores: N/A / N/C, N/C / N/C (transductores de entrada).
• Finales de carrera: Usados como captadores.

Transductores de Proximidad

Responden con una señal frente a un objeto situado en su entorno.

• Inductivos: Basan su actuación en la acción de un campo magnético producido en la bobina detectora, como consecuencia del acercamiento de un objeto (ferromagnético, paramagnético, diamagnético).
• Capacitivos: Basan su actuación en la acción de un campo eléctrico, con la variación de la capacidad existente entre una placa sensora y tierra.
• Magnéticos: Conocidos como relés o interruptores reed, que consisten en un par de contactos magnéticos en el interior de un tubo de vidrio al vacío.
• Ópticos: Responden al cambio de intensidad de la luz (fotocélulas).

Transductores de Movimiento

Miden la distancia entre objetos.

• Potenciómetros: Resistencias variables cuyo valor depende de la posición de un contacto móvil.
• Transformadores diferenciales: Un transformador con un devanado principal, dos secundarios y un núcleo móvil, basado en la inductancia.
• Medidores láser: Basados en la emisión de un rayo monocromático y su recepción por la reflexión de este en un objeto.
• Encoders: Transductores de movimiento angular que aportan información sobre la posición del eje de giro. Pueden ser incrementales o absolutos.

Transductores de Presión

• Mecánicos: Usan líquidos para comparar, conocidas sus cualidades.
• Electromecánicos: Añaden a lo anterior un transductor eléctrico.
• Electrónicos: Para medidas de alta precisión.
• Electromecánicos resistivos (galgas extensiométricas): Al recibir presión, desplazan un cursor que modifica una resistencia, basados en semiconductores.

Transductores de Temperatura

• Termopares: Se basan en el efecto Seebeck.
• Termistores: Resistencias cuyo valor varía con la temperatura (NTC, PTC, RTD).

Transductores de Velocidad

Tacómetros, que miden la velocidad de giro de un objeto. Pueden ser mecánicos, electrónicos de continua y alterna, y ópticos.

Transductores de Luz

• Fotorresistencias (LDR): Disminuyen su resistencia cuando aumenta la luz.
• Fotodiodos: Generan una corriente eléctrica proporcional a la luz recibida.
• Fototransistores: Al recibir luz, dejan pasar la corriente.

Reguladores (Tipos Adicionales)

P, I, D, PD, PI, PID.