INDICE 1. Mecatrónica 2. Sensores y Transductores 3. Acondicionamientos de señales 4. Sistema de Presentación de Datos

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1 INDICE Prefacio Xi 1. Mecatrónica 1.1. Que es la mecatrónica? Sistemas Sistemas de medición Sistemas de control Controladores basados en un microprocesador Enfoque de la mecatrónica Sensores y Transductores 2.1. Sensores y traductores Terminología del funcionamiento Desplazamiento, posición y proximidad Velocidad y movimiento Fuerza Presión de fluidos Flujo de líquidos Nivel de líquidos Temperatura Sensores de luz Selección de Sensores Introducción de datos mediante interruptores 49 Problemas Acondicionamientos de señales 3.1. Acondicionamientos de señales El amplificador operacional Protección Filtrado El puente de Wheatstone Señales digitales Multiplexores Adquisición de datos Procesamientos de señales digitales Modulación de pulsos 88 Problemas Sistema de Presentación de Datos 4.1. Dispositivos para la presentación visual Elementos para la presentación de datos Grabación magnética Visualizadores Sistemas de adquisición de datos Sistemas de medición Prueba y calibración 117 Problemas Sistemas de actuadotes neumáticos e hidráulicos 5.1. Sistemas de actuadores Sistema neumático e hidráulico válvulas para control de dirección 124

2 5.4. Válvulas de control de presión Cilindros Válvulas para el control del procesos Actuadores giratorios 138 Problemas Sistemas de actuación mecánica 6.1. Sistemas mecánicos Tipos de movimiento Cadenas cimétricas Levas Trenes de engranes Rueda dentada y trinquete transmisión por correa y cadena Chumaceras Aspectos mecánicos de la selección de un motor 157 Problemas Sistema de actuación eléctrica 7.1. Sistemas eléctricos Interruptores mecánicos Interruptores de estados sólidos Solenoides Motores de cd Motores de ca Motores paso a paso 178 Problemas Modelos de Sistemas Básicos 8.1. Modelos matemáticos Elementos básicos de sistemas mecánicos Elementos básicos de sistemas electrónicos Elementos básicos en sistemas de fluidos Elementos básicos de los sistemas térmicos 205 Problemas Modelado de Sistemas 9.1. Sistemas de ingeniería Sistemas de giro traslación Sistemas electromagnéticos Sistemas hidráulicos mecánicos 217 Problemas Respuestas Dinámicas de Sistemas Modelado de sistema dinámicas Sistemas de primer orden Sistemas de segundo orden Formas de medir el comportamiento de los sistemas de 236 segundo orden Problemas Funciones de Transferencia de Sistemas La función de transferencia Sistemas de primer orden 245

3 11.3. Sistemas de segundo orden Sistemas en serie Sistemas con lazos de retroalimentación Efecto de la ubicación de los polos en la respuesta transitoria MATLAB y SIMULINK 254 Problemas Respuestas en Frecuencia Entrada senoidal Fasores Respuestas en frecuencia Graficas de Bode Especificaciones de comportamiento Estabilidad 276 Problemas Controladores en Lazo Cerrado Procesos continuos y discretos Modelos de control Modo de dos posiciones Modo proporcional Control derivativo Control integral Controlador PID Controladores digitales Comportamiento de los sistemas de control Sintonizador Control de velocidad Control adaptable 300 Problemas Lógica Digital 14.1 Lógica digital Sistemas numéricos Compuertas lógicas Álgebra booleana Mapas de Karnaugh Aplicaciones de las compuertas lógicas Lógica secuencial 332 Problemas Microprocesadores Control Estructura de una microcomputadoras Microcontroladores Aplicaciones Programación 359 Problemas Lenguaje Ensamblador Lenguajes Conjuntos de instrucciones Programas en lenguaje ensamblador 372

4 16.4. Subrutinas 378 Problemas Lenguaje C Por qué el lenguaje C? Estructuras de un programa Control de flujo y ciclos Arreglos Apuntadores Diseño de programas Ejemplos de programas 398 Problemas Sistemas de Entrada/ Salida Interfaces Puertos de entradas/salidas Requisitos de una interfaz Adaptador de interfaz para dispositivos periféricos Interfaz para comunicaciones en serie Ejemplos de acoplamiento mediante interfaz 418 Problemas Controladores Lógicos programables Controladores lógicos programables Estructuras básicas Procesamiento de la entrad/salida Programación Mnemónicos Temporizadores, relevadores y contadores internos Registro de corrimiento Controles maestros y de salto Manejo de datos Entrad / salida analógica Selección de un PLC 447 Problemas Sistemas de comunicación Comunicaciones digitales Control centralizado, jerárquico y distribuido Redes Protocolo Modelo de comunicación de interconexión de sistemas abiertos Interfaces de comunicación 459 Problemas Localización de fallas Técnicas para detención de fallas Temporizador vigilante Verificación de parida y de codificación de errores Fallas comunes en el hardware Sistemas de microprocesadores Emulación y simulación Sistemas PLC 482

5 22. Diseño y mecatrónica Diseño Posibles soluciones e diseño Estudios de casos de sistemas mecatrónicos 493 Apéndice: la transformada de Laplace A.1. La Transformada de Laplace 509 A.2. Escalones y pulsos unitarios 510 A.3. Transformada Laplace de funciones estándar 512 A.4. Transformada inversa 516 Información adicional 519 respuestas 523 Índice 537