SISTEMA DE LAZO ABIERTO Y SISTEMA DE LAZO CERRADO
Tipos de control
Sistemas de control manuales y automáticos
Los sistemas de control pueden ser manuales o automáticos.
Sistema Manual
Para obtener una respuesta del sistema, interviene el
hombre sobre el elemento de control.
La acción del hombre es, entonces, la que actúa siempre
sobre el sistema (cierra o abre, acciona un interruptor, aprieta el freno...),
para producir cambios en el funcionamiento.
Encontramos sistemas de control manuales, por ejemplo, en:
El frenado de un auto.
El encendido y el apagado de las luces en una habitación.
La operación de la hornalla de gas de una cocina.
El control del agua de una canilla.
Etc.
Sistema Automático
El sistema da respuesta sin que nadie intervenga de
manera directa sobre él, excepto en la introducción de condiciones iniciales o
de consigna.
El sistema “opera por sí solo”, efectuando los
cambios necesarios durante su funcionamiento. Así, se reemplaza el operador
humano por dispositivos tecnológicos que operan sobre el sistema (relés,
válvulas motorizadas, válvulas solenoides, actuadores, interruptores, motores)
Encontramos sistemas automáticos de control , por ejemplo:
Heladeras.
Termotanques.
Alumbrado público.
Piloto automático de un avión.
Equipos de aire acondicionado.
Ya consideramos una de las particularidades que presentan
los sistemas de control, la que nos permitió diferenciarlos entre manuales y
automáticos.
Los sistemas de control, además, pueden ser caracterizados
por lo que se denomina lazos de control.
Por Ejemplo:
Supongamos que necesitamos hervir el agua fría que llena una
cacerola, en una cocina a gas.
_La primera posibilidad es que encendamos la hornalla de la
cocina, regulemos la llama del fuego, coloquemos la cacerola sobre la hornalla
y nos retiremos a realizar otras actividades. ¿Qué ocurre, entonces? El agua
comienza a calentarse, aumentando su temperatura, hasta que comienza a hervir;
cuando llega a la temperatura de ebullición y la llama de la hornalla sigue
encendida y el agua, tal vez, se desborde de la cacerola, con el riesgo de que
se puede apagar la llama de la hornalla y continuar saliendo gas–.
_La segunda posibilidad es que encendamos la hornalla de gas,
regulemos la llama del fuego, coloquemos la cacerola sobre la hornalla y
permanezcamos frente a la cocina observando el agua de la cacerola. ¿Qué
ocurre, en esta situación? El agua comienza a calentarse, aumentando su
temperatura, hasta que comienza a hervir; cuando llega a este punto, actuamos
sobre la llave de la hornalla disminuyendo, poco a poco, la llama del gas,
hasta que –llegado el punto de ebullición del agua– cerramos totalmente el paso
de gas, apagándose así, la llama de la hornalla.
Podemos detectar que, en la primera situación, el hecho de
que el agua esté hirviendo (salida del sistema) no tiene ninguna acción sobre
la llama de la hornalla (entrada del sistema).
En cambio, en la segunda posibilidad observamos que, al
iniciarse el proceso de ebullición (salida del sistema), la persona presente
comienza a actuar sobre la llave de gas de la hornalla, disminuyendo la llama
(entrada del sistema) hasta apagarla.
En el primer caso, estamos ante un sistema de control
de lazo abierto; en la segundo, ante un sistema de control de lazo
cerrado.
Lazo cerrado
Ampliación Conceptual
Sistemas de control de lazo abierto:
En estos sistemas la señal de salida no influye sobre su regulación. Se obtienen los datos
de entrada y se ejecuta el proceso de control.
Un ejemplo de sistema de lazo abierto es el semáforo. La señal de entrada es el tiempo
asignado a cada luz (rojo, amarilla y verde) de cada una de las calles. El sistema cambia
las luces según el tiempo indicado, sin importar que la cantidad de tránsito varíe en las
calles.
La mayor parte de sistemas de lazo abierto serán automatismos a los que no podremos
llamar en sentido estricto robots porque, al no tener en cuenta la salida, su capacidad de
toma de decisiones “inteligentes” es muy limitada.
Por ejemplo, un sistema de riego en lazo abierto tiene un temporizador que lo pone en
marcha todos los días a una determinada hora; riega las plantas durante un cierto tiempo
pasado el cual se interrumpe, con independencia de que las plantas hayan recibido la
cantidad de agua adecuada, una cantidad excesiva o una cantidad insuficiente. Se trata
de un automatismo, pero no de un auténtico robot.
Sistemas de control de lazo cerrado :
Se trata de aquellos sistemas que poseen retro alimentación de la señal de salida que
interviene en la regulación.
Un equipo de aire acondicionado es un sistema de lazo cerrado, ya que cuenta con un
sensor que permanentemente registra la temperatura ambiente, y con un comparador,
que determina sí la temperatura es la deseada. Si es necesario corregirla, el comparador
da la señal para que esto ocurra.
Un sistema de riego en lazo cerrado, no se detendrá al cabo de un tiempo fijo, sino
cuando detecte que se está consiguiendo el objetivo buscado, es decir, que la humedad
de las plantas es la adecuada. Y se pondrá en marcha, no a una hora determinada, sino
en cualquier momento en que la humedad se sitúe por debajo de un valor determinado.
Señales de control
Los sistemas de control operan, en general, con magnitudes de baja potencia, llamadas
genéricamente señales de control o, simplemente, señales.
Las señales de control gobiernan los accionamientos de potencia (motores, contactores,
válvulas de cierre y apertura o regulación, distintos componentes eléctricos y, o
mecánicos, etc.) que actúan sobre equipos, plantas o procesos, y que son los que
realmente –en forma directa o indirecta llevan a cabo el aporte energético sobre el
sistema.
Las señales que gobiernan los accionamientos de un sistema
- señales de control son producidas a partir de las señales de referencia y de realimentación que llegan al dispositivo de comparación, el cual emite una señal de desviación que actúa sobre el elemento de control y éste sobre el proceso.
- Las señales de realimentación son producidas por sensores (denominados también detectores o captadores) que intervienen en el proceso, equipo, planta o sistema. Éstos convierten información física real ,como temperatura, presión, nivel de iluminación, velocidad, tiempo, intensidad de la corriente eléctrica, tensión, peso, caudal, cantidad de piezas, etc. Es una señal de realimentación que, una vez procesada, es utilizada para supervisar y controlar el sistema.
- Actúan como sensores: El termostato de la heladera, plancha o el del equipo de aire acondicionado, El dispositivo de encendido de la luz de emergencia, en pasillos de edificios, El dispositivo que no habilita el funcionamiento de ascensores, trenes y subterráneos por puerta abierta, El presostato que controla la presión de un tanque de aire comprimido, etc. A los sensores se los suelen denominar, frecuentemente, transductores, cuando convierten una señal de una naturaleza en una señal de otra naturaleza. Pero, en aplicaciones industriales se utiliza, en general, la palabra transductor, cuando se quiere señalar una conversión de una señal de cualquier naturaleza en una señal eléctrica.
- Son ejemplos de transductores: Un micrófono, que transforma energía sonora en una señal eléctrica. El parlante de un baffle, que actúa de modo inverso al micrófono, ya que transforma una señal eléctrica de audio en energía sonora. Una termocupla, que transforma una señal de temperatura en una señal eléctrica (estufa a gas, calefón, termotanque, etc.). Un detector de llama, que transforma una señal luminosa (energía radiante) en una señal eléctrica.
Las señales producidas por sensores pueden ser analógicas o digitales binarias.
(Binaria significa con dos estados: dos dígitos; alto, bajo; high – low; 1 – 0)
Sensores o captadores
Habitualmente los sistemas automáticos se ponen en marcha según los datos que reciben
del entorno mediante unos dispositivos llamados sensores. Los sensores miden o
detectan los cambios que se producen en el entorno respecto a ciertas magnitudes:
- temperatura
- posición
- velocidad
- presión, etc.
Las puertas que se abren automáticamente en presencia de una persona, tienen un
sensor óptico. Los sensores son dispositivos que captan información del medio y son
capaces de traducir y transmitir esa información a un elemento controlado.
De acuerdo con el tipo de señal que emitan, los sensores se pueden clasificar en digitales
y analógicos.
En los sensores digitales, la señal de salida sólo tiene dos posibles estados:
"bajo" y "alto". La salida cambia de un estado a otro cuando el estímulo de entrada supera
un umbral predeterminado. En cambio, en los sensores analógicos, la señal de salida se
modifica proporcionalmente a la señal de entrada. Por ejemplo, un termómetro digital
emitirá una señal eléctrica si la temperatura excede, por ejemplo, los 70 °C, y una baja si
ésta es menor de 70 °C. Por su parte, el termómetro analógico emitirá una corriente
eléctrica tanto más intensa cuanto mayor sea la temperatura.
De acuerdo con la señal que reciben, los sensores se pueden clasificar en ópticos y de posición (de fin de carrera y de
De acuerdo con la señal que reciben, los sensores se pueden clasificar en ópticos y de posición (de fin de carrera y de
distancia), entre otros.
Los sensores ópticos
son dispositivos sensibles a la cantidad de luz que incide sobre
ellos. Contienen una célula fotoeléctrica, capaz de conducir más corriente eléctrica
cuanta más energía luminosa recibe. Son muy utilizados como sensores de
proximidad, es decir, reaccionan a la presencia de una persona u objeto. Están
compuestos por un emisor de luz infrarroja y un receptor del mismo tipo de luz. Ambos
miran en la misma dirección, y cuando un objeto se sitúa frente a ellos, la luz emitida
por el emisor es reflejada en el objeto hacia el receptor, el cual se activa. El emisor y
el receptor también pueden montarse a cierta distancia uno del otro, a fin de construir
una barrera luminosa. Cuando un objeto se interpone, el receptor deja de recibir la luz
emitida por el emisor.
Los Sensores de Posición
permiten conocer la posición relativa de un objeto en un
sistema. Pueden percibir la presencia del objeto en el extremo de un recorrido, como los
sensores de fin de carrera, o la distancia a la que se encuentra el objeto del sensor, como
los sensores de distancia.
Los Sensores de Contacto
(fin de carrera) son, básicamente, interruptores que se
accionan cuando un elemento móvil alcanza determinado punto de su recorrido, que no
se desea sobrepasar. También se usan como elementos de seguridad: todos los
ascensores tienen estos sensores en los pisos más bajos y más altos, que desconectan y
bloquean el sistema de movimiento ante cualquier desperfecto. Son excelentes ejemplos
de sensores digitales. Mientras el objeto no llegue al final del recorrido, la salida se encuentra,
por ejemplo, en "bajo". Cuando el objeto acciona el sensor, la salida cambia
inmediatamente a "alto".
Según su principio de funcionamiento, los sensores de final de carrera se clasifican en
sensores : inductivos o capacitivos.
Los sensores inductivos
utilizan un campo magnético que se modifica según la distancia a la que se encuentra un objeto metálico.
Los sensores capacitivos Emplean un campo eléctrico que se modifica según la
distancia a la que se encuentra el objeto. Pueden reaccionar ante cualquier tipo de sólidos
suficientemente densos, y también líquidos.
Los Sensores de Temperatura
El sensor de temperatura (que muchas veces es mal llamado también termostato) es un
sensor graduado con un rango de operación.
Los Sensores de Humedad
se basan en que el agua no es un material aislante como el
aire sino que tiene una conductividad eléctrica, por lo tanto un par de cables eléctricos
desnudos (sin cinta aislante recubriéndolos) van a conducir una pequeña cantidad de
corriente si el ambiente es húmedo; si colocamos un transistor en zona activa que
amplifique esta corriente tenemos un detector de humedad.
Mide la humedad del suelo↦
Observa el siguiente : VIDEO
ACTIVIDADES
1- REALIZA UN RESUMEN DE LO APRENDIDO EN EN BLOG .
2- EN BASE AL VIDEO RESPONDE :
1- REALIZA UN RESUMEN DE LO APRENDIDO EN EN BLOG .
2- EN BASE AL VIDEO RESPONDE :
- ¿Cuáles son las ventajas de la automatización?'
- ¿Qué incorporan los sitemas automáticos de lazo cerrado?
- ¿Qué es un controlador?
- ¿Qué es un actuador?
- De ejemplos de sistemas de control que incluya los dos ,sistema de control de lazo abierto y cerrado.(mixto).
El trabajo práctico debe ser presentado de forma individual .
- A mano o en computadora.
- Su contenido debe contener ilustraciones con ejemplos sobre los temas
- Prolijidad en caso de realizarlo a mano
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