CRITERIOS DE EVALUACION

CRITERIOS A EVALUAR:

Investigación                          40%

Prácticas                                30%

Exámen                                  20%

                                                                           
Participación/Asistencia       10%
                                              ___

                                 Unidad                                    100%

UNIDAD 2.2

ACTUADORES MECANICOS

 

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.

 

Algunas de las ventajas que nos ofrecen los actuadores mecánicos son: Alta fiabilidad, simplicidad de utilización, mínima manutención, seguridad y precisión de posicionamiento; irreversivilidad según el modelo de aplicación, sincronismo de movimiento.Dentro del campo de los actuadores mecánicos encontramos dos tipos de movimiento:

 

A) Actuadores mecánicos/ lineales con husillo traslante ( Serie ST, M tipo1) (B2 tipo1)

 

B) Actuadores mecánicos/ lineales con husillo rotante. ( Serie SR, Serie M tipo2) ( Serie BL tipo2)

 

PMZ Comatrans, S.A. tiene la exclusividad de ofrecer los 2 posibles sistemas de actuación mecánica:

 

- Actuadores mecánicos sin fin corona; ( Series M/ST y SR)
( Aplicaciones standard- donde se precise precisión de parada, irreversibilidad.

 

- Actuadores mecánicos engranajes cónicos: aplicaciones para altas cargas y alta velocidad de traslación o rotación. ( Serie BL)

 

 

FUNCIONAMIENTO DE ACTUADORES MECANICOS

 

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 maquinas coma las lavadoras tienen programadores y las ordenes que proporcionan se llaman programas.

 

Tipos de Automatizado

 

Eléctricos: son aquellos que funcionan mediante corriente eléctrica. Ej: vídeo.

 

Hidraulicos: son aquellos que se transmiten a través de líquidos cuando son presionados. Ej: grúa.

 

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

 

Generalmente la mayoría de las máquinas automáticas utilizan combinaciones de mecanismos. Así pues existen automatismos electroneumaticos, automatismos electrohidraulicos y hidroneumaticos.

 

Automatización a pequeña escala

 

Automatización de proceso: es la automatización en la cual intervienen diferentes maquinas para obtener un fin, por ejemplo un proceso de envasado.

 

Sistemas de automatismos programables: Representan el grado mas elevado de la automatización y en ellos intervienen equipos informáticos y robotizados.

 

 

CARACTERISTICAS DE ACTUADORES MECANICOS

En el funcionamiento de los automatismos se caracteriza por tres fases:

1. Entrada de datos u ordenes.
2. Control de los datos.
3. Realización de tareas concretas.

Una serie de dispositivos o periféricos de entrada envían señales a la unidad de control de procesos y esta pone en marcha y controla los dispositivos o periféricos de salida, los cuales realizan tareas concretas.

 

Perifericos de entrada———CPU———PERIFERICOS DE SALIDA.

 

Periféricos de entrada:

 

Son aquellos que proporcionan a la unidad de control del automatismo la información que necesita para activar, desactivar o regular el funcionamiento de los periféricos de salida. Estos dispositivos transmiten información mediante señales que pueden ser de diferente naturaleza:

• Luz.
• Eléctrica: interruptor.
• Neumáticos: botón hidráulico.
• Magnético.

Todos los botones que intervienen en la puesta en marcha y los mandos a distancia son dispositivos de entrada. También hay periféricos de entrada capaces de detectar la variación de diferentes magnitudes (presión, volumen, temperatura etc.) y comunicarlas a la unidad de control. Estos dispositivos se llaman censores.

 

Control de Automatismos:

 

Los dispositivos de control de automatismos reciben las señale que proporcionan los periféricos de entrada y en función de estas señales utilizan los periféricos de salida o actuadores. Los controles pueden ser manuales, automáticos, programables e informatizados.

 

Control manual: se utiliza para controlar manualmente de los dispositivos de un automatismo cuando varían las condiciones de trabajo.

 

Controles automáticos: funcionan continuamente de la misma manera sin tener en cuenta las variaciones que se puedan producir en su entorno de trabajo. Ej: control temporizado de la calefacción.

 

Controles programables: son dispositivos que modifican los programas de funcionamiento de sus periféricos de salida según las variaciones que se producen en las condiciones de su entorno de trabajo. Estas variaciones son detectadas a partir de información que reciben a través de sensores que tienen conectados. Ej: los controles programables de ventilación. Los controles programables utilizados en los procesos industriales son los llamados autómatas programables (PLC). Los PLC son maquinas electrónicas diseñada para controlar en tiempo real procesos industriales repetitivos. No es necesario tener conocimientos informáticos.

 

Controles informatizados: son los que utilizan una unidad informática para analizar los datos que reciben los periféricos de entrada y dirigir y controlar los periféricos de salida.

 

Periféricos de salida:

 

Los periféricos de salida o actuadores de un automatismo son dispositivos que realizan las funciones y tareas concretas cuando se reciben del sistema de control.

 

Actuadores mecánicos: son dispositivos que utilizan energía mecánica para su funcionamiento. En función de la fuente de energía utilizada pueden ser neumáticos o hidráulicos.

 

Actuadores neumáticos: funcionan mediante la energía mecánica que les proporcionan el aire comprimido. Los actuadores neumáticos se utilizan para transmitir pequeños esfuerzos a altas velocidades.
Actuadores hidráulicos: aprovechan la propiedad que tienen los líquidos de transmitir presión de manera uniforme a lo largo de todo el fluido cuando son comprimidos. Si colocamos un líquido en el interior de dos cilindros comunicados entre ellos y cerrados por dos émbolos tal como muestra la presión ejercida sobre cualquier punto de la superficie del embolo1 del cilindro, ha de ser igual que la superficie del embolo2 del cilindro. Teniendo en cuenta que la presión es la fuerza ejercida por unidad de superficie: P= F/S.

 

Inconvenientes de los actuadores hidráulicos: son muy lentos.

 

Actuadores eléctricos: son dispositivos de salida de un automatismo que utilizan la energía eléctrica para su funcionamiento. Ej: la luz de un semáforo.

 

Las máquinas de control numérico (CNC): son maquinas automáticas que controlan los desplazamientos de sus elementos de trabajo con una precisión de micras. Las más importantes se utilizan en la fabricación de piezas mecánicas aunque también se utilizan en piezas de madera y en tejidos bordados.

 

Toda la información necesaria para la fabricación de piezas con CNC se consigue mediante una serie de ordenes que constituyen un programa.

 

Los programas de control numérico se introducen en las maquinas a través de un teclado. En las maquinas herramientas es control numérico automatiza y controla todas las acciones. Estas máquinas permiten controlar los movimientos, el valor y sentido de las velocidades de avance y de corte, cambio de herramientas y otras condiciones como por ejemplo la refrigeración.

 

También suelen estar dotadas de detectores para controlar el desgaste de las herramientas o averías.
Programas de control numérico: permiten la introducción de las ordenes necesarias para realizar la construcción de una pieza determinada. Estas ordenes se codifican como el de Siemens, el Fagor, etc. El programa se puede introducir a la maquina desde un ordenador conectado por un cable.
Energía neumática: proviene de la palabra griega “pneuma” que significa soplido. En nuestro entorno podemos encontrar muchos objetos que utilizan aire. Llamamos instalaciones neumáticas al conjunto de máquinas y aparatos que funcionan utilizando la energía que les proporciona el aire comprimido. El aire es un gas y por los tanto a diferencia de los líquidos y los sólidos se puede reducir el volumen que ocupa comprimiéndolo.

 

MODO DE COMUNICACION DE ACTUADORES MECANICOS

 

 

Cuando aplicamos una fuerza sobre una superficie determinada decimos que ejercemos presión. Cuando mas grande sea la superficie sobre la cual aplicamos la fuerza mas 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.

 

Kp/cm²: 1Kp = 1Kg.
PSI: libra por pulgada.
mm de mercurio.

 

Equivalencias entre ellas

 

1 bar = 1Kg/cm² = 105 pas = 760 mm de Hg = 14,3 PSI.
1 atmósfera 1,0131 bares.

 

Aparatos de medida

 

Para medir la presión atmosférica se utilizan los barómetros. En los equipos neumáticos se utilizan los manómetros.

 

Producción del aire comprimido:

 

Un comprimido es una máquina de aire comprimido, es capaz de comprimir aire a partir de fuentes de energía tan diversas como la fuerza muscular, la electricidad (la gasolina) o la energía proporcionada por motores de combustión. Todos los compresores de las instalaciones neumáticas disponen de dispositivos de seguridad y control del aire comprimido.

 

Estos son:

 

Presostato: es un manómetro con un regulador calibrado para soportar una determinada presión.
La válvula de seguridad del deposito: calibrado para soportar una determinada presión.
El regulador de presión: es un elemento cuya misión es controlar la presión del aire que se envían al circuito.

 

Tipos de compresores

1. Fijos.
2. Portátiles.

Otro tipo de clasificación según el sistema que utilizan para comprimir el aire es:

1. Alternativa: entra el aire atmosférico
2. Rotativo:Ej: secador.

Preparación del aire comprimido

 

La preparación del aire comprimido que consumen los dispositivos neumáticos conectado a diferentes puntos den utilización se realiza mediante la unidad de mantenimiento.

 

La unidad de mantenimiento está formada por:

 

Filtro: tiene la misión de dejar libre de impurezas y de vapor de agua el aire comprimido.
Regulador: es una maquina reguladora de presión. Tiene la misión de mantener constante la presión del aire utilizado.
Lubrificador: el aire comprimido una vez se ha filtrado y regulado se lubrifica mediante una fina niebla de aceite que llega a todas las partes del circuito neumático reduciendo el desgaste y la fricción.
Conducciones y Conexiones

 

Para llevar el aire comprimido a los diferentes puntos de utilizaciíon se utilizan tubos que pueden ser rígidos y flexibles. Llamamos racord al elemento de unión colocado entre tubos y los componentes de la instalación.

 

Deben ser estancos. Sus características son:

• Facilidad y rapidez de montaje.
• Seguridad de fijación.
• Buena fijación.
• Buena estanqueidad.
• Facilidad de desmontaje.

Tipos de racords.

• Racord de anillo: dos tuercas con un anillo en medio.
• Racords rápidos: se quitan y se ponen con la mano.
• Racords instantáneos: es ese que tiene un tubo y para sacarlo se aprieta un botón y se saca.
• Modelos según su aplicación:
• Empalmes: sirve para unir.
• Reducciones.
• Derivación.
• Orientables.
• Enchufes rápidos o tapones ciegos.

Circuitos Neumáticos

Es un circuito de elementos que utilizan la fuerza del aire comprimido para realizar un trabajo.

En los circuitos neumáticos además del compresor, los tubos, los racords y la unidad de mantenimiento hay:

Los receptores o elementos de trabajo: utilizan el aire comprimido para realizar un trabajo. Existen dos tipos:

1. Motores neumáticos: al darle aire gira.
2. Cilindros neumáticos.

Elementos de mando: sirven para dirigir y controlar la circulación del aire comprimido y reciben el nombre de válvulas.

Cilindros Neumáticos

Llamamos cilindros neumáticos a aquellos dispositivos que producen trabajo al transformar la energía del aire comprimido en movimiento rectilíneo:

Simple efecto: pueden ser:

1. De embolo.
2. De membrana.
3. De membrana enrollada.

Doble efecto:

1. Valvulas neumáticas: se utilizan para controlar y regular los elementos de trabajo.
2. Válvulas de vías: son dispositivos de mando que dirigen el aire comprimido. Pueden adoptar diferentes posiciones(1, 2 o 3).

Interpretación de la simbología

Cada posición es un recuadro.

En cada recuadro se dibujan las líneas de conducción del aire que tienen flechas indicando su dirección.

Válvulas 2/2: tienen 2 posiciones y 2 salidas.
Válvulas 3/2: 3 vías y 2 posiciones.
Válvula 4/2: 4 vías y 2 posiciones.
Válvula 5/2: 5 vías 2 posiciones.

Accionamiento de las vávulas

Accionamiento musculares:

• Pedal.
• Palanca.
• Pedal vasculante.
• Pulsador de seta.
• Pulsador de tracción.

Accionamientos mecánicos:

• Muelles.
• Pulsador.
• Rodillo.
• Rodillo vasculante.

Accionamientos neumáticos:

Otros tipos de válvulas:

• Antiretorno.
• Selector.
• Válvula de simultaneidad.
• Válvula estranguladora.

UNIDAD 2.1

ACTUADORES

Se denominan actuadores a aquellos elementos que pueden provocar un efecto sobre un proceso automatizado.

Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas.


ACTUADORES ELECTRONICOS

Dentro de los actuadores eléctricos pueden distinguirse tres tipos diferentes:

Motores de corriente continua (DC):
Controlados por inducción
Controlados por excitación

Motores de corriente alterna (AC):
Síncronos
Asíncronos
Motores paso a paso.

Motores de corriente continua.

Son los mas 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.

Para que se pueda dar la conversión de energía eléctrica en energía mecánica de forma continua es necesario que los campos magnéticos de estator y del rotor permanezcan estáticos entre sí. Esta transformación es máxima cuando se encuentran en cuadratura. El colector de delgas es n 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 maquina, 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.

MOTORES C.D.

Han caído en desuso en nuestro país por la gran difusión de los inversores electrónicos como medio para variar la velocidad de motores, lo que anteriormente fue reino del motor de c.d. en su totalidad.

Pero, con la llegada de los motores de imán permanente en potencias menores a 3 HP y, de nuevos y baratos controles de velocidad en c.d., los motores de corriente directa no han podido ser reemplazados de potencias pequeñas.

Motores paso a paso.

Se puede controlar posicionamiento sin recurrir a costosos servosistemas. Invariablemente requieren un control especial para su funcionamiento.


FUNCIONAMIENTO DE ACTUADORES

La estructura de un actuador eléctrico es simple en comparación con la de los actuadores hidráulicos y neumáticos, ya que sólo se requieren de energía eléctrica como fuente de poder. 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. Utilización de un pistón eléctrico para el accionamiento de una válvula pequeña. La forma mas sencilla para el accionamiento con un pistón, seria la instalación de una palanca solidaria a una bisagra adherida a una superficie paralela al eje del pistón de accionamiento y a las entradas roscadas.

El pistón eléctrico puede ser accionado por una corriente, con lo cual para su accionamiento, solo hará falta utilizar un simple relé. En caso que se decidiera alimentarlo con cc, la corriente deberá ser del mismo valor pudiendo ser activado por una salida a transistor de un PLC. Accionamiento con Alambres Musculares Los Alambres Musculares , también son actuadores. Tienen una apariencia semejante a la de un pelo, con la gran diferencia que al activarlos con corriente eléctrica estos se contraen generando fuerzas desde los 20 a los 2000 gramos, dependiendo de su diámetro. Podría construirse un sistema semejante al utilizado con el pistón, lográndose aun una mayor rapidez para el accionamiento del mecanismo. También podrían implementase montajes mas sencillos, como el de una alambre en V invertida que posea los dos terminales del alambre solidarios a un chasis montado por debajo de la base de la válvula, de tal manera que el vértice de la V invertida este sobre el mecanismo de cierre de la válvula.


CARACTERISTICAS DE ACTUADORES

Los actuadores tienen como misión general el movimiento de los elementos del robot según las ordenes dadas por la unidad de control. Los actuadores utilizados en la robótica pueden emplear energía neumática, hidráulica o eléctrica.

Las características a considerar son entre otras:

• Potencia.
• Controlabilidad
• Peso y volumen.
• Precisión.
• Velocidad.
• Mantenimiento.
• Coste.

Se clasifican en tres grandes grupos, según la energía que utilizan:

1. Electronicos
2. Hidráulicos
3. Neumáticos
4. Eléctricos

Los actuadores hidráulicos, neumáticos y eléctricos son usados para manejar aparatos mecatrónicos. 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 mucho 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.

Actuadores Electronicos

Los actuadores electrónicos también son muy utilizados en los aparatos mecatrónicos, como por ejemplo, en los robots. 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.

Actuadores 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. Existen tres grandes grupos:

Actuadores neumáticos


A los mecanismos que convierten la energía del aire comprimido en trabajo mecánico se les denomina actuadores neumáticos. Aunque en esencia son idénticos a los actuadores hidráulicos, el rango de compresión es mayor en este caso, además de que hay una pequeña diferencia en cuanto al uso y en lo que se refiere a la estructura, debido a que estos tienen poca viscosidad.

En esta clasificación aparecen los fuelles y diafragmas, que utilizan aire comprimido y también los músculos artificiales de hule, que últimamente han recibido mucha atención.

• De efecto simple
• Cilindro neumático
• Actuador neumático de efecto doble
• Con engranaje
• Motor neumático con veleta
• Con pistón
• Con una veleta a la vez
• Multiveleta
• Motor rotatorio con pistón
• De ranura vertical
• De émbolo
• Fuelles, diafragma y músculo artificial

Actuadores eléctricos

La estructura de un actuador eléctrico es simple en comparación con la de los actuadores hidráulicos y neumáticos, ya que sólo se requieren de energía eléctrica como fuente de poder. Como se utilizan cables eléctricos para transmitir electricidad y las señales, es altamente versátil y prácticamente no hay restricciones respecto a la distancia entre 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.

Utilización de un pistón eléctrico para el accionamiento de una válvula pequeña.

La forma más sencilla para el accionamiento con un pistón, seria la instalación de una palanca solidaria a una bisagra adherida a una superficie paralela al eje del pistón de accionamiento y a las entradas roscadas.

Existen Alambres Musculares®, los cuales permiten realizar movimientos silenciosos sin motores. Es la tecnología más innovadora para robótica y automática, como así también para la implementación de pequeños actuadores.

MODO DE COMUNICACION DE ACTUADORES

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 esta sujeta todo resorte; para una verdadera confianza en caso de falla en el suministro de aire.

UNIDAD 1.2

APROXIMACION

Varios métodos pueden ser utilizados para medir distancia, proximidad o presencia en aplicaciones que no tienen que ver con el contacto físico aparte de radares o sonares. Lo más común en este caso es el uso de sensores para medir señal ultrasónica o infrarroja. El diseño de éstos está basado en la generación y transmisión de una alborada de sonido ultrasónico o de luz infrarroja que se apuntan hacia un blanco. El sonido o la luz rebotan y regresan de nuevo al sensor. Subsecuente-mente el sistema del sensor mide el retardo en tiempo de la señal en regresar a la fuente o eco y calcula la distancia al blanco, utilizando la velocidad del sonido en el caso del ultrasonido, o el factor de reflexión y luminosidad en la señal de luz.

Los sensores de proximidad utilizan un campo electromagnético para detectar cuando un objeto está cerca. No existe contacto físico entre el objeto y el sensor. Los sensores de proximidad inductivos detectan solamente objetos metálicos. Los sensores de proximidad capacitivos pueden detectar tanto objetos metálicos como objetos no metálicos.


TIPOS DE APROXIMACION

El sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que se encuentran cerca del elemento sensor. Existen varios tipos de sensores de proximidad, los más comunes son los capacitivos, los inductivos y los infrarrojos.

Sensores capacitivos.

Los sensores de proximidad capacitivos, aunque también detectan materiales conductores, están especialmente indicados para la detección de materiales aislantes, tales como papel, plástico, madera, etc.

Sensores inductivos.

Los sensores de proximidad inductivos son detectores de posición electrónicos, que dan una señal de salida sin contacto mecánico directo, estos sensores detectan todo tipo de objetos metálicos.

Sensores infrarrojos.

Los sensores de proximidad infrarrojos detectan la radiación emitida por los materiales calientes y la transforman en una señal eléctrica.

Sensor de aproximación, óptico; Sensor de aproximación, inductivo; Sensor de aproximación, capacitivo
Algunos kits están diseñados para deshabilitar automáticamente la luz antiniebla trasera del automóvil así como los sensores de aproximación traseros (PDC).

Parking Sensor, funciona por la emisión y recepción de ultrasonidos, a partir de los rebotes en los obstáculos dentro de su campo de acción. Estos ultrasonidos son generados por un circuito electrónico que es el encargado de recibir, procesar los rebotes y calcular la distancia a la que se encuentra el vehiculo del obstáculo, indicándole al conductor de su aproximación mediante un dispositivo acústico y visible instalado dentro del vehículo.


FUNCIONAMIENTO DE APROXIMACION

El principio de funcionamiento de un sensor de proximidad capacitivo , está basado en la medición de los cambios de capacitancia eléctrica de un condensador en un circuito resonante RC, ante la aproximación de cualquier material.

Los sensores de proximidad inductivos y capacitivos están basados en el uso de osciladores, en los que la amplitud de oscilación varía al aproximar un objeto.

Entre un electrodo "activo" y uno puesto a tierra , se crea un campo electrostático disperso. Para contrarrestar las influencias que pueda ocasionar la humedad, se suele disponer un tercer electrodo que lo conpense.

Si un objeto o un medio (metal, plástico, vidrio, madera, agua) irrumpe en la zona activa de conmutación, la capacitancia del circuito resonante se altera. Al aumentar la capacidad, la corriente en el circuito oscilador también aumenta (que es el que suministra la alta frecuencia). El rectificador simplemente convierte la señal alterna en continua. Cuando esta señal alcance un determinado valor, actuará el circuito disparador (Trigger) que controla si la señal proveniente del rectificador corresponde al nivel de referencia necesario para conmutar el dispositivo de salida.

La distancia de conmutación es una función resultante del tipo, longitud lateral y grosor del material utilizado. Muchos metales producen aproximadamente el mismo valor .

Circuito Disparador

Este circuito (trigger o switching circuit) compara la señal que le proporciona el rectificador con una señal umbral que cambia ligeramente dependiendo del estado de activación, creando así la histérisis del sensor de proximidad.

Circuito Oscilador

Etapa de Salida

La etapa de salida acondiciona la señal proporcionada por el circuito comparador a los valores de tensión o corriente normalizados, activando o desactivando la salida según corresponda.

Circuito Rectificador

La señal alterna recibida del oscilador es convertida por medio del circuito rectificador, de manera que la aproximación del objeto al sensor se traducirá en una variación de una señal de corriente continua.

Potenciometro

La sensibilidad ( distancia de detección ) de la mayoría de los sensores de proximidad capacitivos puede ajustarse por medio de un potenciómetro (resistencia variable ). De esta forma es posible eliminar la detección de ciertos medios ( por ejemplo , es posible determinar el nivel de un líquido a través de la pared de vidrio de su recipiente) .

Entre un electrodo “activo” y uno puesto a tierra , se crea un campo electrostático disperso. Para contrarrestar las influencias que pueda ocasionar la humedad, se sueledisponer un tercer electrodo que lo conpense .

Si un objeto o un medio (metal, plástico, vidrio, madera, agua) irrumpe en la zona activa de conmutación, la capacitancia del circuito resonante se altera. Al aumentar la capacidad, la corriente en el circuito oscilador también aumenta (que es el que suministra la alta frecuencia). El rectificador simplemente convierte la señal alterna en continua. Cuando esta señal alcance un determinado valor, actuará el circuito disparador (Trigger) que controla si la señal proveniente del rectificador corresponde al nivel de referencia necesario para conmutar el dispositivo de salida.



CARACTERISITCAS DE APROXIMACION

La tensión de alimentación es de 5 voltios de continua. Podrá alimentarse directamente de la salida de 5V para sensores de la controladora ENCONOR.

• La salida es de tipo todo-nada y se conectará directamente a alguna entrada digital de las controladoras ENCONOR.

• La distancia a la cual se detectará un objeto dependerá de varios factores, entre ellos podemos destacar los siguientes:

a) Si el objeto detectado es más o menos claro.
b) Si el color del objeto es brillante o mate.
c) Del valor de la resistencia ajustable o potenciómetro de ajuste (sensibilidad).

Si establecemos unas situaciones extremas de color del objeto y recorrido del potenciómetro de ajuste, tendríamos aproximadamente los siguientes valores:

   Pared Blanca

- Girando al máximo el potenciómetro hacia la derecha (tomando como referencia el sentido del foco emisor).
- Cuando nos aproximamos (o se aproxima el objeto), a unos 15 cm, se detecta el objeto y se enciende el diodo verde del sensor.
- Cuando nos alejamos (o se aleja el objeto), a unos 16 cm, ya no se detecta y se apaga el diodo verde del sensor.

De esto, se deduce que tiene una zona muerta o de retardo aproximadamente de 1 cm, entre la activación y desactivación del sensor.

- Girando al máximo el potenciómetro hacia la izquierda (tomando como referencia el sentido del foco emisor).
- Cuando nos aproximamos (o se aproxima el objeto), a unos 9 cm, se detecta el objeto y se enciende el diodo verde del sensor.
- Cuando nos alejamos (o se aleja el objeto), a unos 11 cm, ya no se detecta y se apaga el diodo verde del sensor.

   Pared negra

- Girando al máximo el potenciómetro hacia la derecha (tomando como referencia el sentido del foco emisor).
- Cuando nos aproximamos (o se aproxima el objeto), a unos 4 cm, se detecta el objeto y se enciende el diodo verde del sensor.
- Cuando nos alejamos (o se aleja el objeto), a unos 4,5 cm, ya no se detecta y se apaga el diodo verde del sensor.
- Girando al máximo el potenciómetro hacia la izquierda (tomando como referencia el sentido del foco emisor).
- Cuando nos aproximamos (o se aproxima el objeto), a unos 1,5 cm, se detecta el objeto y se enciende el diodo verde del sensor.
- Cuando nos alejamos (o se aleja el objeto), a unos 2,5 cm, ya no se detecta y se apaga el diodo verde del sensor.

UNIDAD 1.1

SENSORES

Un sensor o captador, como prefiera llamársele, no es más que un dispositivo diseñado para recibir información de una magnitud del exterior y transformarla en otra magnitud, normalmente eléctrica, que seamos capaces de cuantificar y manipular.

Normalmente estos dispositivos se encuentran realizados mediante la utilización de componentes pasivos (resistencias variables, PTC, NTC, LDR, etc... todos aquellos componentes que varían su magnitud en función de alguna variable), y la utilización de componentes activos.

Los sensores son tan diversos como los principios físicos en los que se basan.

En la actualidad para medir cualquier variable física tenemos diversos tipos de sensores, con sus ventajas y desventajas.

Los sensores más comunes y conocidos son los de proximidad física y, con ellos comenzamos estas notas.

En ciertas aplicaciones peligrosas, los microinterruptores que eran a prueba de explosión han sido reemplazados con gran éxito con los sensores electrónicos de seguridad intrínseca.
La calidad de Seguro Intrínsecamente es para aquel sensor que por potencia disipada o por la corriente eléctrica que emplea, no puede iniciar un incendio.


TIPOS DE SENSORES

Porque los sensores son un tipo de transductor, cambian una forma de energía en otra. Por esta razón, los sensores se pueden clasificar según el tipo de transferencia de energía que detectaron.

Termal

• temperatura sensores: termómetros, termopares, resistores termosensibles (termistores y detectores de la temperatura de la resistencia), bimetal termómetros y termóstatos.
• calor sensores: bolómetro, calorímetro, sensor del flujo del calor.

Electromágnetico

• eléctrico sensores de la resistencia: ohmímetro, conductometr, multímetro.
• eléctrico sensores actuales: galvanómetro, amperímetro.
• eléctrico sensores del voltaje: electroscopio de la hoja, voltímetro.
• eléctrico sensores de la energía: metros del vatio-hora.
• magnetismo sensores: compás magnético, compás de la válvula de flujo, magnetómetro, Dispositivo del efecto de pasillo.
• detectores de metales.
• RADAR.

Mecánico

• presión sensores: altímetro, barómetro, barógrafo, galga de presión, indicador de la velocidad del aire, tarifa-de-suba el indicador, variómetro.
• gas y líquido sensores de flujo: sensor de flujo, anemómetro, metro de flujo, metro del gas, contador del agua, sensor de flujo total.
• gas y líquido viscosidad y densidad: viscometer, aerómetro, tubo en forma de "u" oscilante.
• mecánico sensores: sensor de la aceleración, sensor de posición, selsyn, interruptor, galga de tensión.
• humedad sensores: higrómetro.

Producto químico

• Producto químico sensores de la proporción: sensores del oxígeno, electrodos ion-selective, electrodos del cristal del pH, electrodos redox, y detectores del monóxido de carbono.
• Sensores del olor: sensores del gas del Lata-óxido, y sensores de la microbalanza del cuarzo.

Radiación óptica

• tiempo-de-vuelo ligero. Utilizado en el equipo que examina moderno, un pulso de luz corto es emitido y vuelto por un retroreflector. La época de vuelta del pulso es proporcional a la distancia y se relaciona con la densidad atmosférica de una manera fiable.
• luz sensores, o fotodetectores, incluyendo semiconductor dispositivos por ejemplo fotocélulas, fotodiodos, fototransistores, CCDs, y Sensores de la imagen; tubo de vacío los dispositivos tienen gusto fotoeléctrico tubos, photomultiplier tubos; e instrumentos mecánicos tales como Radiómetro de Nichols.
• infrarrojo sensor, usado especialmente como sensor de la ocupación para iluminación y controles del medio ambiente.
• sensor de proximidad- Un tipo de distancia sensor pero menos sofisticado. Detecta solamente una proximidad específica. Puede ser óptica - la combinación de una fotocélula y un LED o un laser. Usos en teléfonos de la célula, el detector de papel en fotocopiadoras, el recurso seguro auto de la energía/el modo de la parada en cuadernos y otros dispositivos. Puede emplear un imán y una a Efecto de pasillo dispositivo.
• el haz de luz láser estrecho del laser A de la exploración es explorado sobre la escena por un espejo. Un sensor de la fotocélula situado en una compensación responde cuando la viga se refleja de un objeto al sensor, de dónde la distancia se calcula cerca triangulación.
• foco. Una lente grande de la abertura se puede enfocar por un servo sistema. La distancia a un elemento de la escena del en-foco se puede determinar por el ajuste de la lente.
• binocular. Dos imágenes recolectadas en una línea de fondo sabida son traídas en coincidencia por un sistema de espejos y de prismas. El ajuste se utiliza para determinar distancia. Utilizado en algunas cámaras fotográficas (llamadas cámaras fotográficas del telémetro) y en una escala más grande en telémetros tempranos del acorazado.
• interferometría. Interferencia franjas entre las ondas luminosas transmitidas y reflejadas produjo por a coherente fuente tal como a laser se cuentan y se calcula la distancia. Capaz de la precisión extremadamente alta.
• scintillometers disturbios ópticos atmosféricos de la medida.
• fibra óptica sensores.
• interceptación óptica de la trayectoria corta - el dispositivo de la detección consiste en a diodo electroluminoso a que ilumina fototransistor, con la posición de final de un dispositivo mecánico detectado por una bandera móvil que intercepta la trayectoria óptica, útil para determinar una posición inicial para los mecanismos conducidos cerca motores de pasos.

Radiación de ionización

• radiación sensores: Contador de Geiger, dosímetro, Contador del centelleo, Detección del neutrón.
• partícula subatomic sensores: Detector de la partícula, scintillator, Compartimiento del alambre, compartimiento de nube, compartimiento de burbuja. Vea Categoría: Detectores de la partícula.

Acústico

• acústico : aplicaciones ultrasonido vuelta del eco del tiempo-de-vuelo. Utilizado en cámaras fotográficas polaroid del vigésimo siglo mediados de y aplicado también a la robótica. Incluso más viejos sistemas tienen gusto de los Fathometers (y pesque los buscadores) y del otro “activo táctico” Sonar (Tanund Navigation And R) sistemas anging en los usos navales que utilizan sobre todo frecuencias sanas audibles.
• sonido sensores: micrófonos, hidrófonos, seismometers.

Otros tipos

• movimiento sensores: arma del radar, velocímetro, tacómetro, odómetro, sensor de la ocupación, dé vuelta al coordinador.
• orientación sensores: giroscopio, horizonte artificial, giroscopio del laser del anillo.
• distancia el sensor (sin impacto) varias tecnologías se puede aplicar a la distancia del sentido: magnetoestricción.

Sistemas no inicializados

• Código gris pele o ruede un número de fotodetectores puede detectar un patrón, creando un número binario. El código gris es un patrón transformado que asegura que solamente un pedacito de información cambie con cada paso medido, así de evitar ambigüedades.

Sistemas inicializados

• Éstos requieren a partir de una distancia sabida y acumulan cambios incrementales en medidas.
• La máscara óptica en forma de disco de la rueda A de la cuadratura es conducida por un tren de engranaje. Dos fotocélulas que detectan la luz el pasar a través de la máscara pueden determinar una revolución parcial de la máscara y la dirección de esa rotación.
• barba tipo del sensor A de sensor del tacto y de sensor de proximidad.

FUNCIONAMIENTO DE SENSORES

El emisor y el receptor suelen ser elementos separados. El primero suele ser un diodo emisor de luz (LED), por general rojo que ilumina una pequeña área al frente del receptor, y el receptor un fotodiodo.

El sensor de luz mide la cantidad de luz que recibe. Le entrega al RCX un número que varía entre 0 (oscuridad total) y 100 (muy brillante). Este sensor es muy útil; puede ser usado como un simple detector para ver si las luces han sido encendidas o no, o puede ser usado para que el robot siga una línea negra en una superficie blanca (o viceversa).

El sensor de luz puede determinar si esta viendo un trozo de papel blanco o negro. Cuando el sensor de luz está sobre papel blanco, lee un valor de 50. Cuando está sobre el papel Negro, mide un valor de 33 (valores aproximados).

El sensor de luz detecta luz en ángulo muy amplio. Para disminuir el campo de visión se puede colocar una barra de 1×2 con un agujero frente al sensor. De ese modo el sensor solo detectará la luz directamente al frente de él.

FUNCIONAMIENTO DE SENSORES

Una red de sensores (del inglés sensor network) es una red de ordenadores pequeñísimos («nodos»), equipados con sensores, que colaboran en una tarea común.

Las redes de sensores están formadas por un grupo de sensores con ciertas capacidades sensitivas y de comunicación inalámbrica los cuales permiten formar redes ad hoc sin infraestructura física preestablecida ni administración central.

Las redes de sensores es un concepto relativamente nuevo en adquisición y tratamiento de datos con múltiples aplicaciones en distintos campos tales como entornos industriales, domótica, entornos militares, detección ambiental.

Esta clase de redes se caracterizan por su facilidad de despliegue y por ser autoconfigurables, pudiendo convertirse en todo momento en emisor, receptor, ofrecer servicios de encaminamiento entre nodos sin visión directa, así como registrar datos referentes a los sensores locales de cada nodo. Otra de sus características es su gestión eficiente de la energía, que les permite obtener una alta tasa de autonomía que las hacen plenamente operativas.

La miniaturización de ordenadores creciente dio a luz la idea de desarrollar computadoras extremadamente pequeñas y baratas que se comunican de forma inalámbrica y se organizan autónomamente. La idea de estas redes es repartir aleatoriamente estos nodos en un territorio grande, el cual los nodos observan hasta que sus recursos energéticos se agoten. Los atributos «pequeño», «barato» y «autónomo» dieron a conocer la idea como polvo inteligente (smart dust).

CARACTERÍSTICAS DE SENSORES

Las redes de sensores tienen una serie de características propias y otras adaptadas de las redes Ad-Hoc:
Topología Dinámica: En una red de sensores, la topología siempre es cambiante y éstos tienen que adaptarse para poder comunicar nuevos datos adquiridos.

Variabilidad del canal: El canal radio es un canal muy variable en el que existen una serie de fenómenos como pueden ser la atenuación, desvanecimientos rápidos, desvanecimientos lentos e interferencias que puede producir errores en los datos.

No se utiliza infraestructura de red: Una red sensora no tiene necesidad alguna de infraestructura para poder operar, ya que sus nodos pueden actuar de emisores, receptores o enrutadores de la información. Sin embargo, hay que destacar en el concepto de red sensora la figura del nodo recolector (también denominados sink node), que es el nodo que recolecta la información y por el cual se recoge la información generada normalmente en tiempo discreto. Esta información generalmente es adquirida por un ordenador conectado a este nodo y es sobre el ordenador que recae la posibilidad de transmitir los datos por tecnologías inalámbricas o cableadas según sea el caso.

Tolerancia a errores: Un dispositivo sensor dentro de una red sensora tiene que ser capaz de seguir funcionando a pesar de tener errores en el sistema propio.

Comunicaciones multisalto o broadcast: En aplicaciones sensoras siempre es característico el uso de algún protocolo que permita comunicaciones multi-hop, léase AODV, DSDV, EWMA u otras, aunque también es muy común utilizar mensajería basada en broadcast.

Consumo energético: Es uno de los factores más sensibles debido a que tienen que conjugar autonomía con capacidad de proceso, ya que actualmente cuentan con una unidad de energía limitada. Un nodo sensor tiene que contar con un procesador de consumo ultra bajo así como de un transceptor radio con la misma característica, a esto hay que agregar un software que también conjugue esta característica haciendo el consumo aún más restrictivo.

Limitaciones hardware: Para poder conseguir un consumo ajustado, se hace indispensable que el hardware sea lo más sencillo posible, así como su transceptor radio, esto nos deja una capacidad de proceso limitada.
Costes de producción: Dada que la naturaleza de una red de sensores tiene que ser en número muy elevada, para poder obtener datos con fiabilidad, los nodos sensores una vez definida su aplicación, son económicos de hacer si son fabricados en grandes cantidades.

Para las interfaces de recolección de datos

1. Buen diseño - resistente, seguro y confiable
2. Sensores precisos
3. Software de calidad - fácil de utilizar con buenos medios de análisis
4. Compatibilidad con los computadores del colegio – los que ya existen y los que se pueden adquirir.
5. Sensores que se auto identifican
6. Periodo de garantía, acuerdos sobre reparación y devolución
7. Una línea telefónica de servicio al cliente

Para recolectores de datos

1. Duración de la batería
2. Tiempo máximo de registro con baterías
3. Memoria Interna - ¿Cuántos conjuntos de datos se pueden almacenar?
4. Tamaño y facilidad de transporte

MODO DE COMUNICACION DE SENSORES

Interfaz es la conexión entre dos ordenadores o máquinas de cualquier tipo dando una comunicación entre distintos niveles.

Además, la palabra interfaz se utiliza en distintos contextos:

Interfaz como instrumento: desde esta perspectiva la interfaz es una "prótesis" o "extensión" (McLuhan) de nuestro cuerpo. El mouse es un instrumento que extiende las funciones de nuestra mano y las lleva a la pantalla bajo forma de cursor. Así, por ejemplo, la pantalla de una computadora es una interfaz entre el usuario y el disco duro de la misma.

Interfaz como superficie: algunos consideran que la interfaz nos trasmite instrucciones ("affordances") que nos informan sobre su uso. La superficie de un objeto (real o virtual) nos habla por medio de sus formas, texturas, colores, etc.

Interfaz como espacio: desde esta perspectiva la interfaz es el lugar de la interacción, el espacio donde se desarrollan los intercambios y sus manualidades.

TEMARIO

Unidad 1 Sensores

1.1 Sensores Opticos
1.1.1 Tipos Sensores
1.1.2 Funcionamiento Sensores
1.1.3 Caracteristicas Sensores
1.1.4 Modo de Comunicacion Sensores

1.2 Aproximacion
1.2.1 Tipos Aproximacion
1.2.2 Funcionamiento Aproximación
1.2.3 Caracteristicas Aproximacion
1.2.4 Modo de comunicación Aproximacion

Unidad 2 Actuadores

2.1 Actuadores Electronicos
2.1.1 Funcionamiento Actuadores
2.1.2 Caracteristicas Actuadores
2.1.3 Modo De Comunicacion Actuadores

2.2 Actuadores Mecanicos
2.2.1 Funcionamiento Actuadores Mecanicos
2.2.2 Caracteristicas Actuadores Mecanicos
2.2.3 Modo de Comunicacion Actuadores Mecanicos

Unidad 3 Perifericos Estandarizados

3.1 Tipos Perifericos Estandarizados
3.1.1 Serial Perifericos Estandarizados
3.1.2 Paralelo Perifericos Estandarizados

3.2 Aplicaciones con Lenguaje Programacion Hibrida

3.3 Aplicaciones con Lenguaje de Programacion Hibrida

Unidad 4 Perifericos no estandarizados

4.1 A través de puertos
4.1.1 Diseño
4.1.2 Programación
4.1.3 Aplicación

4.2 A través de interfaz
4.2.1 Diseño
4.2.2 Programación

4.2.3 Aplicación

Unidad 5 Interfaces

5.1 Conceptos Basicos

5.2 Clasificacion Interfaces

5.3 Programación de bajo nivel

5.4 Aplicaciones