Cidead. TIN 1. Tema 14 : Sistemas automáticos. Robótica. Tema 4.- Sistemas Automáticos.

Transcripción

1 Robótica. Tema 4.- Sistemas Automáticos. 1

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3 5.- Transductores.Los transductores son dispositivos que transforman una magnitud de entrada en otra proporcional de salida que sea más fácil de procesar. Pueden ser : a. Desplazamiento lineal, como son los de resistencia, capacitivos, inductivos, finales de carrera. b. Desplazamiento lineal a grandes distancias como son el Radar, el Sonar. c. Desplazamiento lineal a cortas distancias, como son los potenciométricos. d. Transductores de medidas angulares. Pueden ser resistivos, potenciométricos, inductivos o de discos codificados. e. Transductores de velocidad. Los tacómetros. f. Transductores de temperatura. Las termorresistencias, los termistores o los termopares. g. Transductores de alta temperatura. Los pirómetros h. Transductores de presión. i. Transductores resistivos, capacitivos, extensiométricos y piezoeléctricos. j. Transductores luminosos. Resistencias LDR, fotodiodos, fototransistores, etc. 6.- Comparadores.Es un dispositivo que compara la señal de consigna, establecida por el transductor, con la señal de salida del captador, obteniéndose una señal de error. Es un dispositivo que interviene solamente en los sistemas de bucle cerrado. Para obtener la diferencia entre la variable controlada y la de consigna, se recurre a determinados procedimientos: a. Neumáticos. Por la diferencia de presión entre las dos señales. b. Mecánicos. Permite comparar movimientos. c. Electricos. La difernecia de señal se obtiene por variación de tensión. d. Electrónicos. Utilizando circuitos electrónicos comparativos. 7.-Actuadores.Son los elementos finales del control. Pueden ser una válvula, una compuerta, para regular el caudal de un sistema hidáulico o neumático. Para realizar esta actividad se suelen usar relés o contactores que activen una determinada válvula o compuerta. En ocasiones la variable que se regula no es el caudal sino puede ser la temperatura, usándose elementos electrónicos como actuadores. El más utilizado es el SCR ( rectificador controlado de silicio) 8.- El Regulador.El regulador constituye el elemento esencial en un sistema automático de bucle cerrado, ya que determina su comportamiento condicionando la acción del actuador dependiendo de la señal de error que proviene del comparador. La acción de control que realiza el regulador puede ser : Proporcional (P), integral (I) o diferencial (D). Lo normal es que el control se lleve a cabo por combinación de ellas, es decir: - Acción proporcional y diferencial : es un controlador PD. 3

4 - Acción proporcional e integral: es un controlador PI. - Acción combinada de ellas : es un controlador PID. 9.- Captadores.Los captadores son dispositivos de un control de bucle cerrado que toman una determinada información, en forma de magnitud y la adaptan para retroalimentarla en el bucle. Los diferentes transductores utilizados, pueden usarse como captadores de las distintas magnitudes observadas. Entrada Transductor + Regulador - Actuador Realimentación Captador Función de transferencia : + - G(s) H(s) F(s) = G(s ) 1+G ( s). H (s) + F(s) = - G(s) G(s ) 1+G (s) 4 Planta o Proceso Salida

5 10. Sistemas automáticos programados. Un dispositivo es automático, cuando es capaz de desempeñar una tarea determinada sin la intervención del ser humano. Para que una máquina funcione automáticamente, es necesario que disponga de un sistema de control. Un control está formado por una serie de dispositivos que realizan las acciones oportunas en cada momento para conseguir el fin deseado. Los sistemas de control automático poseen tres partes diferenciadas: Las entradas. Son los dispositivos que detectan el estado en que se encuentra el sistema. Están formadas por los sensores. La unidad de control y programación. Son los dispositivos que analizan la señal de entrada y establecen la reacción del sistema. Las salidas. Son los dispositivos que ejecutan las acciones que decide la unidad de control y programación. Las señales, tanto de entrada como de salida, están formadas por impulsos eléctricos, que pueden ser digitales, si toma el valor de 1 (activada) o 0 (desactivada), utilizándose sistemas de relés, para su activación, o señales analógicas, de + o -, cuando la variable puede modificarse continuamente, utilizándose, para ello, circuitos integrados que van a regular, por ejemplo, la velocidad de giro de un motor. 11. Control mediante un ordenador. Por si mismo, un ordenador es un dispositivo de control, que, mediante programas adecuados o drivers, es capaz de configurar automáticamente el funcionamiento de dispositivos tales como la impresora, el escáner, las unidades de almacenamiento, etc. La CPU de un ordenador posee una serie de puertos, serie (COM), USB, VGA, PS/2, Firewire, que permiten comunicarse con el resto de los periféricos y controlarlos, recibiendo y enviando información. Los dispositivos tecnológicos, como son los pulsadores, lámparas, motores, etc, no se deben conectar directamente a los puertos del ordenador, ya que éste envía, a través de ellos, una corriente de determinada tensión e intensidad, aunque ésta sea pequeña, que podrían dañar los circuitos internos. Con el fin de manejar estos circuitos tecnológicos, haciendo que trabajen de forma autónoma, es necesario utilizar una tarjeta controladora; esta tarjeta es un periférico que proporciona una derie de entradas y salidas (analógicas o digitales ) adecuadas. Para manejar la tarjeta controladora, es necesario crear y utilizar un programa determinado, para gestionar la información que llega a las entradas y que permita actuar en consecuencia a las salidas. Algunas tarjetas controladoras, proporciona una fuente de alimentación interna, otras es necesario proporcionarles la tensión adecuada desde el exterior. 5

6 Tarjeta controladora Arduino1 Conexión al ordenador madiante un puerto USB (AB) Si representásemos el diagrama de bloques, sería: Sensores ORDENADOR Tarjeta Controladora Actuadores En las diferentes tiendas de electrónica se pueden encontrar diferentes tarjetas controladoras como son la de Microlog, ya antigua, y las del grupo ARDUINO con diferentes formas de conexión y programación. 12. Lenguajes de programación El ordenador entiende un código determinado formado por el sistema binario de ceros y unos. Este lenguaje recibe el nombre de lenguaje máquina. Para interaccionar con el ordenador, se han creado una serie de lenguajes de programación llamados de alto nivel o lenguaje fuente que tiene por objeto, utilizando una serie de comandos o instrucciones perfectamente ordenadas de acuerdo a un código establecido, poder configurar la actuación del ordenador usando para ello compiladores e interpretes. Un Compilador es una herramienta capaz de traducir un programa en lenguaje de alto nivel a lenguaje máquina, indicándonos los errores si los hay y creando un archivo ejecutable con extensión.exe. 6

7 Un intérprete es una herramienta informática que traduce cada orden del programa de alto nivel a lenguaje máquina, parándose si advierte algún error. No crea ningún archivo ejecutable. Un Programa informático en lenguaje de alto nivel, está formado por una serie de líneas o instrucciones (comandos) ordenadas. Cada instrucción está formado por una orden y un argumento. En la siguiente imagen se pueden observar dos programas en lenguaje WinLogo, El lenguaje Instrucción o comando ensamblador es un lenguaje de bajo nivel que permite traducir el lenguaje máquina a un lenguaje sencillo de instrucciones. Lo define el fabricante del Hardware y esta basado en una serie de codigos de memoria que establecen el orden de procesamiento de los microcontroladores. 13 Proyecto informático. Para resolver un problema informático, el primer paso es definirlo y comprenderlo. Posteriormente se establece el algoritmo del proceso. Se define como algoritmo al conjunto de instrucciones o eventos ordenados que tiene como fin la resolución de un problema. Para representar el algoritmo informátgico se recurre al diagrama de bloques, algunos de cuyos símbolos se representan en el cuadro siguiente: 7

8 Un ejemplo de la utilización del diagrama de flujo podría ser: 8

9 Otro ejemplo es el siguiente : Se va a realizar un programa que calcule la media de una serie de datos que no pasen de 1000 y que la suma no supere de La variable del dato es D y la suma será S = S + D (Acumulador) El diagrama representado es el siguiente: 9

10 14. Lenguaje de programación de alto nivel : C++ Un lenguaje de programación está formado por varios campos de configuración. En el caso del lenguaje C++, los campos son los siguientes : a. Las Directivas del Procesador. Incluye una serie de bibiotecas como son : #include <iostream> #include <cmath> using namespace std;. b. Instruciones del programador o declaraciones del programa. Siempre se colocan dos lineas como apertura //. Ne el caso de que el comentario ocupe mas de una linea física la apertura sera / * y se cerrará al contrario * /. c. Cuerpo o declaración principal. Su estructura será : int main () { Sentencias de programación ( cout, cin, etc ) return 0 ; system ( pause ) ; } 15. Categoría de los números. La declaración de las variables numéricas se determina mediante las siguientes categorías : Número Declaración Entero (Z) int Decimal (coma flotante) float Racional (Q) double o double double (según precisión) 16. Operaciones matemáticas. Las operaciones matemáticas básicas se expresan mediante los siguientes símbolos : 10

11 Operación Símbolo Suma + Diferencia - Producto * Cociente / Resto % 17.- Programas básicos en C++ Programa matemático 1. Entorno de consola. 2. Editor Dev C

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