Download Manual Teórico Práctico del Módulo Autocontenido Específico

PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Manual Teórico Práctico del
Módulo Autocontenido Específico:
Operación de Controladores Electrónicos
Profesional Técnico-Bachiller en
Electrónica Industrial
Capacitado por:
Electrónica Industrial
1
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
e-cbcc
Educación-Capacitación
Basadas en Competencias
Contextualizadas
Tecnologías de la Información
2
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
PARTICIPANTES
Director General
Secretario Académico
José Efrén Castillo Sarabia
Marco Antonio Norzagaray
Director de Diseño Curricular de la
Formación Ocupacional
Gustavo Flores Fernández
Coordinador de las Áreas de
Automotriz, Electrónica y
Telecomunicaciones e Instalación y
Mantenimiento
Jaime G. Ayala Arellano
Autores
Consultores Formo Internacional, S. C.
Revisor Técnico
Alfonso Cruz Serrano
Revisor Pedagógico
Virginia Morales Cruz
Revisores de Contextualización
Agustín Valerio
Armando Guillermo Prieto Becerril
Electricidad y Electrónica.
Manual Teórico - Práctico del Módulo Autocontenido
Específico para la Carrera de Profesional Técnico Bachiller
en Electrónica Industrial.
D.R. a 2005 CONALEP.
Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra,
incluida la portada, por cualquier medio sin autorización
Electrónica Industrial
3
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por escrito del CONALEP. Lo contrario representa un acto
de piratería intelectual perseguido por la ley Penal.
Av. Conalep N° 5, Col. Lázaro Cárdenas,
C.P. 52140 Metepec, Estado de México.
Electrónica Industrial
4
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
ÍNDICE
Participantes
I.
Mensaje al alumno
6
II.
Como utilizar este manual
7
III.
Propósito del módulo ocupacional
9
IV.
Normas de competencia laboral
10
V.
Especificaciones de evaluación
11
VI.
Mapa curricular del módulo autocontenido específico
12
Capítulo 1 Operación de dispositivos electrónicos de control.
14
Mapa curricular de la unidad de aprendizaje
15
1.1.1. Características de los controladores electrónicos
•
17
Control electrónico
17
- Control analógico
17
- Control digital
18
Configuración básica de un circuito de control electrónico
20
- Características
•
•
17
Tipos de controladores electrónicos
21
- Dispositivos básicos
21
- Funciones
22
- Abreviaturas
24
- Simbología
23
1.1.2. Operación de Flip – flop´s
26
•
Principios de operación
26
•
Aplicaciones de Flip – flop´s
29
•
Normalización IEEE/ANSI
31
•
Detección de fallas
31
1.1.3. Operación de Temporizadores
•
33
Principios de operación
33
•
Aplicaciones de los temporizadores
35
•
Normalización IEEE/ANSI
36
Electrónica Industrial
5
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
•
Detección de fallas
37
1.2.1. Operación de Codificadores
38
Principios de operación
•
Aplicaciones de los codificadores
38
•
Normalización IEEE/ANSI
40
•
•
38
Detección de fallas
40
1.2.2. Operación de Decodificadores
40
•
Principios de operación
40
•
Aplicaciones de los decodificadores
41
- Decodificación de direcciones
41
- Decodificadores de display
42
41
- Decodificación BCD a decimal
•
Normalización IEEE/ANSI
43
1.2.3. Operación de Multiplexores (Selectores de datos)
45
•
Principios de operación.
45
•
Aplicaciones de los multiplexores
46
•
Normalización IEEE/ANSI
48
•
Detección de fallas
49
49
1.2.4. Operación de Demultiplexores (Distribuidores de datos)
•
Principios de operación
•
Aplicaciones de los demultiplexores
49
51
•
Normalización IEEE/ANSI
53
•
Detección de fallas
54
1.3.1. Operación de Contadores
57
•
Principios de operación
57
•
Aplicaciones de contadores
58
•
Normalización IEEE/ANSI
59
•
Detección de fallas
60
1.3.2. Operación de registros de corrimiento
Electrónica Industrial
62
6
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
•
Principios de operación
62
•
Aplicaciones de los registros de corrimiento
63
•
Registros de corrimiento MSI estándar
•
Normalización IEEE/ANSI
64
•
Detección de fallas
66
66
Prácticas y Listas de Cotejo
48
Resumen
68
Autoevaluación de conocimientos del capítulo 1
70
Capítulo 2 Operación de controladores electrónicos de equipos industriales.
54
Mapa curricular de la unidad de aprendizaje
55
2.1.1. Operación de Amplificadores Operacionales
56
•
Principios de operación
•
Aplicaciones de los amplificadores operacionales
56
- Circuito comparador
57
- Circuito amplificador
58
- Circuito convertidor
58
•
Normalización IEEE/ANSI
61
•
Detección de fallas
2.1.2. Operación de Convertidores AD y DA
•
64
Principios de operación
64
•
Aplicaciones de los DAC y ADC:
65
•
Normalización IEEEE/ANSI
65
•
Detección de fallas
66
2.1.3. Operación de transductores y sensores de entrada y salida más
comunes
•
Características de los sistemas de transducción
•
Aplicaciones de los transductores
•
Selección de transductores
•
Sensores de señales
•
Sistema sensor-transductor
Electrónica Industrial
7
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
•
Detección de fallas
2.2.1. Operación de Servomecanismos
69
Principios de operación
•
Aplicaciones de servomecanismos
69
•
Normalización IEEE/ANSI
70
•
•
69
Detección de fallas
70
2.2.2. Operación de Válvulas
76
•
Principios de operación
76
•
Aplicaciones de válvulas
77
•
Normalización IEEE/ANSI
77
•
Detección de fallas
2.2.3. Operación de Relevadores y Contactores
•
Principios de operación
•
Tipos de relevadores y contactores
78
78
- Electromagnéticos
78
- De corriente directa
79
- De retraso
•
Aplicaciones de relevadores y contactores
80
•
Normalización IEEE/ANSI
80
2.2.4. Identificación de controladores electrónicos acoplados a sistemas
83
industriales
•
Diagramas de control
83
•
Diagramas esquemáticos
84
•
Diagramas de conexiones
Prácticas y Listas de Cotejo
Resumen
Autoevaluación de conocimientos del capítulo 2
Respuestas a la autoevaluación de conocimientos
Glosario de Términos E-CBNC
Glosario de Términos E-CBCC
Glosario de Términos Técnicos
Electrónica Industrial
8
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Referencias Documentales
Electrónica Industrial
9
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
I. MENSAJE AL ALUMNO
¡CONALEP TE DA LA BIENVENIDA AL
MÓDULO AUTOCONTENIDO
ESPECÍFICO DE “OPERACIÓN DE
CONTROLADORES ELECTRÓNICOS”!
Este módulo ha sido diseñado bajo la
Modalidad
Educativa
Basada
en
Normas de Competencia, con el fin de
ofrecerte una alternativa efectiva para
el
desarrollo
contribuyan
a
de
habilidades
elevar
tu
que
potencial
productivo, a la vez que satisfagan las
El
conocimiento
y
la
experiencia
adquirida se verán reflejados a corto
plazo
en
el
mejoramiento
de
tu
desempeño de trabajo, lo cual te
permitirá
llegar
tan
lejos
como
quieras en el ámbito profesional y
laboral.
demandas actuales del sector laboral.
Esta
modalidad
requiere
tu
participación e involucramiento activo
en
ejercicios
y
prácticas
con
simuladores, vivencias y casos reales
para propiciar un aprendizaje a través
de experiencias. Durante este proceso
deberás
mostrar
evidencias
que
permitirán evaluar tu aprendizaje y el
desarrollo de la competencia laboral
requerida.
Electrónica Industrial
10
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
II. COMO UTILIZAR ESTE MANUAL
¾
los resultados de aprendizaje de
Las instrucciones generales que a
cada unidad.
continuación se te pide que realices,
tienen la intención de conducirte a
que
vincules
las
¾
competencias
manual
con tu formación de profesional
mencionan:
unidad
Redacta cuales serían tus objetivos
de
que
de
muy
a
claros
los
continuación
se
competencia
laboral,
competencia
(básica,
competencia, criterio de desempeño,
autocontenido específico.
campo de aplicación, evidencias de
Analiza el Propósito del módulo
específico que se
desempeño,
evidencias
de
conocimiento,
evidencias
por
indica al principio del manual y
producto,
norma
institución
claro hacia dónde me dirijo y qué es
ocupacional,
educativa,
estudiar el contenido del manual? si
aprendizaje.
contesta la pregunta ¿Me queda
técnica
módulo
de
formación
ocupacional,
unidad de aprendizaje, y resultado de
lo que voy a aprender a hacer al
Si
desconoces
el
significado de los componentes de la
no lo tienes claro pídele al PSP que
¾
antes
genéricas específicas), elementos de
personales al estudiar este módulo
autocontenido
que
tengas
conceptos
técnico.
¾
fundamental
empezar a abordar los contenidos del
requeridas por el mundo de trabajo
¾
Es
te lo explique.
norma,
Revisa el apartado especificaciones
términos, que encontrarás al final del
durante
módulo
el
estudio
del
autocontenido
curso
-
que
manual.
requisitos que debes cumplir para
las evidencias que debes mostrar
recomendamos
consultes el apartado glosario de
de evaluación son parte de los
aprobar el módulo. En él se indican
te
¾
Analiza el apartado «Normas Técnicas
de
competencia
laboral,
Norma
técnica de institución educativa».
específico
para considerar que has alcanzado
Electrónica Industrial
11
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
¾
Revisa el Mapa curricular del módulo
la responsabilidad del aprendizaje es
autocontenido
tuya, ya que eres el que desarrolla y
específico.
Está
diseñado
para
mostrarte
resultados de
aprendizaje que te
orienta
esquemáticamente las unidades y los
permitirán
llegar
paulatinamente
las
a
desarrollar
competencias
laborales que requiere la ocupación
para la cual te estás formando.
¾
Realiza la lectura del contenido de
sus
conocimientos
y
habilidades hacia el logro de algunas
competencias en particular.
¾
En el desarrollo del contenido de
cada
capítulo,
encontrarás
ayudas
visuales como las siguientes, haz lo
que ellas te sugieren efectuar. Si no
haces no aprendes, no desarrollas
cada capítulo y las actividades de
habilidades, y te será difícil realizar
aprendizaje que se te recomiendan.
los
Recuerda que en la educación basada
conocimientos y los de desempeño.
en normas de competencia laborales
Electrónica Industrial
ejercicios
de
evidencias
12
de
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Imágenes de Referencia
Estudio individual
Investigación documental
Consulta con el PSP
Redacción de trabajo
Comparación de resultados
con otros compañeros
Trabajo en equipo
Realización del ejercicio
Observación
Investigación de campo
Electrónica Industrial
Repetición del ejercicio
Sugerencias o notas
Resumen
Consideraciones sobre
seguridad e higiene
Portafolios de evidencias
13
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III. PROPÓSITO DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO
Al finalizar el módulo, el alumno operará controladores electrónicos de uso común
en los sistemas industriales, identificando sus variantes, para la solución de
problemas básicos sustentados en la teoría del control.
Al mismo tiempo, estas competencias laborales y profesionales se complementarán
con la incorporación de competencias básicas y competencias clave, que le
permitan al alumno comprender los procesos productivos en los que está
involucrado para enriquecerlos, transformarlos, resolver problemas, ejercer la toma
de decisiones y desempeñarse en diferentes ambientes laborales, con una actitud
creadora, crítica, responsable y propositiva; así como, lograr un desarrollo pleno de
su potencial en los ámbitos personal y profesional y convivir de manera armónica
con el medio ambiente y la sociedad.
Electrónica Industrial
14
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
IV. NORMAS DE COMPETENCIA LABORAL
Para
que
analices
la
relación
para que consultes el apartado de la
que
norma requerida.
guardan las partes o componentes de
la NTCL o NIE con el contenido del
•
Visita la página WEB del CONOCER en
programa del módulo autocontenido
www.conocer.org.mx en caso de que
recomendamos consultarla a través de
autocontenido
específico de la carrera que cursas, te
el programa de estudio del módulo
las siguientes opciones:
•
Acércate con el PSP para que te
permita
revisar
su
programa
específico,
diseñado con una NTCL.
•
esté
Consulta la página de Intranet del
de
CONALEP http://intranet/ en caso de
específico de la carrera que cursas,
módulo autocontenido específico esté
estudio del módulo autocontenido
que el programa de estudio del
diseñado con una NIE.
V. ESPECIFICACIONES DE EVALUACIÓN
Durante el desarrollo de las prácticas de
Las autoevaluaciones de conocimientos
ejercicio también se estará evaluando el
correspondientes a cada capítulo además
desempeño.
El
PSP
mediante
la
de ser un medio para reafirmar los
confrontará
el
tratados, son también una forma de
observación directa y con auxilio de una
lista
de
cotejo
cumplimiento de los requisitos en la
ejecución de las actividades y el tiempo
conocimientos
evaluar
y
conocimiento.
sobre
recopilar
los
contenidos
evidencias
de
real en que se realizó. En éstas quedarán
registradas las evidencias de desempeño.
Electrónica Industrial
15
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Al
término
del
módulo
deberás
presentar un Portafolios de Evidencias1,
el cual estará integrado por las listas de
cotejo correspondientes a las prácticas
de ejercicio, las autoevaluaciones de
conocimientos que se encuentran al final
de cada capítulo del manual y muestras
de los trabajos realizados durante el
desarrollo del módulo, con esto se
facilitará la evaluación del aprendizaje
para determinar que se ha obtenido la
competencia laboral.
Deberás asentar datos básicos, tales
como: nombre del alumno, fecha de
evaluación,
nombre
y
firma
evaluador y plan de evaluación.
1
del
1El portafolios de evidencias es una compilación de
documentos que le permiten al evaluador, valorar los
conocimientos, las habilidades y las destrezas con que
cuenta el alumno, y a éste le permite organizar la
documentación que integra los registros y productos de
sus competencias previas y otros materiales que
demuestran su dominio en una función específica
(CONALEP. Metodología para el diseño e instrumentación
de la educación y capacitación basada en competencias,
Pág. 180).
Electrónica Industrial
16
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Electrónica Industrial
17
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
VI. MAPA CURRICULAR DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO
Módulo
Operación de
Controladores
Electrónicos
108 hrs.
Unidades de
Aprendizaje
1. Operación de
dispositivos
2. Operación de
controladores
electrónicos de
control.
electrónicos de
equipos
industriales.
64 hrs.
Resultados de
Aprendizaje
44 hrs.
1.1. Operar dispositivos secuenciales de control de señal,
24 hrs.
1.2. Operar dispositivos de lógica secuencial modular, para
20 hrs.
considerando las especificaciones técnicas del fabricante.
control de señal, considerando las especificaciones
técnicas del fabricante.
1.3 Operar dispositivos de lógica secuencial modular, para
control de señal, considerando las especificaciones
20 hrs.
técnicas del fabricante.
2.1.
Electrónica Industrial
Operar
controladores
electrónicos
de
equipos
20 hrs.
18
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
industriales, considerando las especificaciones técnicas
del fabricante.
2.2. Operar controladores electrónicos acoplados a elementos
24 hrs.
actuadores en sistemas industriales.
Electrónica Industrial
19
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
1
OPERACIÓN DE DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS DE CONTROL
Al finalizar el capítulo, el alumno manejará dispositivos electrónicos de control
mediante la verificación de los parámetros importantes de los mismos.
Electrónica Industrial
20
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
Módulo
Operación de
Controladores
Electrónicos
108 hrs.
Unidades de
1. Operación de
Aprendizaje
dispositivos
2. Operación de
controladores
electrónicos de
control.
electrónicos de
equipos
industriales.
64 hrs.
Resultados de
Aprendizaje
44 hrs.
1.1. Operar dispositivos secuenciales de control de señal,
24 hrs.
1.2. Operar dispositivos de lógica secuencial modular, para
20 hrs.
considerando las especificaciones técnicas del fabricante.
control de señal, considerando las especificaciones
técnicas del fabricante.
1.3 Operar dispositivos de lógica secuencial modular, para
control de señal, considerando las especificaciones
20 hrs.
técnicas del fabricante.
2.1.
Electrónica Industrial
Operar
controladores
electrónicos
de
equipos
industriales, considerando las especificaciones técnicas
20 hrs.
21
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
del fabricante.
2.2. Operar controladores electrónicos acoplados a elementos
actuadores en sistemas industriales.
Electrónica Industrial
24 hrs.
22
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
SUMARIO
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
industrial de finales del siglo XIX y
CARACTERÍSTICAS DE LOS
CONTROLADORES ELECTRÓNICOS.
OPERACIÓN DE FLIP-FLOP´S.
OPERACIÓN DE TEMPORIZADORES.
OPERACIÓN DE CODIFICADORES.
OPERACIÓN DE DECODIFICADORES.
OPERACIÓN DE MULTIPLEXORES.
OPERACIÓN DE DEMULTIPLEXORES.
OPERACIÓN DE CONTADORES.
OPERACIÓN DE REGISTROS DE
CORRIMIENTO.
principios del siglo XX. Al principio, se
basaron
todos
exclusivamente
componentes
en
mecánicos
electromecánicos,
y
básicamente
engranajes, palancas, relés y pequeños
motores, pero a partir de los años
cincuenta
empezaron
semiconductores,
a
que
emplearse
permitían
el
diseño de sistemas de menor tamaño
y consumo más rápidos y con menor
desgaste.
RESULTADO DE APRENDIZAJE
1.1.
Operar dispositivos secuenciales
de control de señal,
considerando las
especificaciones técnicas del
fabricante.
Dentro de un proceso electrónico surge
continuamente
manipular,
la
transformar
diversas
señales
implica
el
tareas.
Así,
específicos
necesidad
y
eléctricas
uso
para
por
de
de
controlar
lo
que
dispositivos
desarrollar
estas
ejemplo,
hay
dispositivos electrónicos capaces de
generar y controlar señales así como,
1.1.1. CARACTERÍSTICAS DE
LOS CONTROLADORES
ELECTRÓNICOS
distribuir,
decodificar,
codificar,
multiplexor y retardar dichas señales.
Por lo tanto se dice que un Sistema de
•
Control electrónico
Control Electrónico es el conjunto de
-
Características
una unidad con el objetivo de llevar
dispositivos electrónicos que forman
Los primeros sistemas de control se
desarrollaron
con
Electrónica Industrial
la
acabo
la
manipulación
de
señales
revolución
23
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
eléctricas para lograr un fin específico
en un proceso.
-
Estos Sistemas de Control Electrónico
pueden clasificarse en dos grandes
grupos
según
se
muestra
en
siguiente cuadro sinóptico.
CONTROL DIGITAL
el
Control analógico
Los Sistemas de Control Analógico
manejan
señales
continuas
en
el
tiempo, es decir, señales que están
definidas en cualquier intervalo y punto
del espaciotiempo. Por ejemplo una señal senoidal
CONTROL
como el voltaje alterno.
ELECTRÓNICO
CONTROL
ANALÓGICO
Electrónica Industrial
En la figura 1.1 se muestra un ejemplo
de sistema de control analógico para
distintas entradas y respuestas.
24
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
FIGURA 1.1
-
Sistema de control con magnitudes y variables de distintos tipos
binarias es decir, aquellas señales que
Control digital
Los Sistemas de Control Digital se
caracterizan
por
Electrónica Industrial
manejar
señales
sólo pueden tomar dos valores en
términos de voltajes, decimos voltaje
25
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
alto y voltaje bajo o dicho de otra
A continuación en la figura 1.2 se
forma, señales binarias. Por ejemplo
muestra
una palabra de computador con ceros y
controlador digital de eventos largos
unos (00110010).
un
ejemplo
de
circuito
(Temporizador).
FIGURA 1.2 Circuito de control digital para eventos
Electrónica Industrial
26
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Podríamos definir el control como la
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Manipulación
indirecta
de
las
magnitudes de un sistema denominado
Resumen
plan a través de otro sistema llamado
sistema de control.
La
Competencia analítica.
™ Realizar el análisis y síntesis del
proceso de control electrónico.
figura
1.3
esquemáticamente
bloques
con
un
los
muestra
diagrama
dos
de
elementos
esenciales: Sistema de control y planta.
a) Terminada la explicación del PSP,
analiza la información más relevante
del proceso de control electrónico.
b) Sintetiza en tu cuaderno las ideas
claves, y realiza un resumen en una
cuartilla.
•
Configuración básica de un circuito
de control electrónico.
El
concepto
de
un
simple
control
es
interruptor
que
gobierna el encendido de una bombilla
o el grifo que regula el paso de agua en
una tubería, hasta el más complejo
ordenador de
proceso
automático de Un avión.
Según
Diagrama de bloques de un
sistema de control básico
se
muestra,
una
señal
es
alimentada al dispositivo de control
extraordinariamente amplio, abarcando
desde
FIGURA
o
el
piloto
siendo esta manipulada mediante un
circuito de control con la finalidad de
tener a la salida una respuesta que
permita
la
interacción
dispositivos o sistemas.
con
otros
Cuando la etapa de control se realiza a
partir
de
un
circuito
con
varios
componentes, se dice que se tiene un
sistema de control.
Electrónica Industrial
27
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
En
la
figura
1.4
se
muestra
los bloques de un diagrama de
control electrónico realimentado y
no realimentado
un
diagrama a bloques básico de un
sistema de control con realimentación.
Aunque el control se puede aplicar a
tareas tan diversas como controlar la
b) Participa comentando tu trabajo.
posición de un vehículo espacial o
controlar la posición de una cabeza de
lectura/escritura
en
un
disco
de
memoria digital, el término planta o
proceso se utiliza normalmente
para
describir la parte del sistema que se
controla.
•
Tipos de controladores electrónicos
-
Dispositivos básicos
Los dispositivos básicos que se utilizan
para controlar y manipular señales son:
Diodo rectificador, Diodo Zener, Diodo
emisor
de
luz,
foto-diodo,
diodo
Shottky, transistor bipolar, JFET, SCR,
TRIAC,
acoplador,
Opto-transistor,
amplificador
reguladores
FIGURA 1.4 diagrama a bloques básico de
un sistema de control con realimentación
de
Opto-
operacional,
voltaje,
compuertas
electrónicas,
codificadores,
decodificadores,
multiplexores,
demultiplexores, contadores, registros
Sugerencias o notas
de
corrimiento,
disparadores,
memorias,
programables.
-
a) En el resumen de la actividad
anterior se recomienda identificar y
explicar la función de cada uno de
Electrónica Industrial
osciladores,
arreglos
Funciones
En la tabla 1.1.1 se muestran las
funciones
elementos
cada
uno
de
los
mencionados
anteriormente
28
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
DISPOSITIVO
FUNCIONES
Diodo rectificador
Recortador de señales
DISPOSITIVO
FUNCIONES
de corriente en ambos
ciclos de una señal
alternas
alterna a través de un
Diodo ZENER
Regulador de voltaje
voltaje y corriente de
Diodo emisor de
Diodo capaz de emitir
llamado puerta
luz
Foto-diodo
luz
control en el Terminal
Opto-transistor
Diodo cuya corriente
Terminal denominado
de luz incidente en él
Transistor TBJ
Diodo rectificador
diseñado para operar en
base
Opto-acoplador
que aísla eléctricamente
Dispositivo amplificador
potencia con otra de
una etapa de baja
de tres terminales
Dispositivo amplificador
de tres terminales
potencia
Amplificador
operacional
controlado por voltaje
Interruptor de
silicio
Controlado por
puerta
permite o anula el paso
de corriente durante el
Circuitos integrados
voltaje integrados
capaces de regular el
Interruptor de
Interruptor de silicio
por puerta TRIAC
permite o anula el paso
controlado por puerta,
Electrónica Industrial
voltaje a su salida con
una entrada con
pérdidas de hasta 3
un voltaje y corriente de
llamado puerta
impedancia de entrada y
Reguladores de
ciclo positivo de una
control en el Terminal
de alta ganancia, baja
salida
Interruptor de silicio
controlado por puerta,
Amplificador diferencial
baja impedancia de
señal alterna a través de
silicio controlado
Dispositivo electrónico
altas frecuencias
controlado por corriente
Transistor JFET
corriente en función de
la luz incidente en el
inversa está en función
Diodo Shottky
Transistor que conduce
volts.
Compuertas
Dispositivos capaces de
electrónicas
realizar operaciones
lógicas en circuitos
electrónicos
29
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
DISPOSITIVO
FUNCIONES
Decodificadores
Arreglos de compuertas
(MSI) que realiza la
función contraria a un
DISPOSITIVO
memoria específicas
Relevadores
dispositivos de potencia
con sistemas
Arreglo lógico que
controladores de baja
canaliza varias entradas
potencia.
hacia una sola salida
(canalizadores de datos)
Contadores
Contactores
Dispositivo secuencial
controladores de baja
conteo de eventos
potencia a diferencia de
establecidos.
Comparadores
Pueden comparar
magnitudes de entrada
con otra previamente
oscilante sin tener una
denominada señal de
generan una señal
alimentada al circuito
señal presente a su
referencia.
Dispositivos
Convertidor
Digital/Analógico
programables que
general un pulso de
duración definida de
tiempo
Memorias
potencias más grandes.
Dispositivos que
entrada
Disparadores
contactores manejan
transmisión de datos en
comunicaciones
Osciladores
los relevadores los
Dispositivos para
un sistema de
que conectan
con sistemas
programado o bien de
corrimiento
Dispositivos de interface
dispositivos de potencia
que puede ser
Registro de
Dispositivos de interface
que conectan
decodificador
Multiplexores
FUNCIONES
Convertidor
Analógico/digital
en localidades de
Electrónica Industrial
digital a señal continua
en el tiempo (Analógica)
Dispositivo que
convierte una señal
continua en el tiempo en
señal digital.
Arreglos lógicos que
almacenen información
Convertidor de señal
Convertidores de
voltaje a corriente
Arreglo de Amp. Op.
Que transforman un
30
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
DISPOSITIVO
FUNCIONES
DISPOSITIVO
voltaje a su entrada en
una corriente a su salida
Válvulas
SÍMBOLO
Transistor TBJ
Dispositivos que
controlan el flujo de una
variable ya sea
neumática o hidráulica.
Transistor JFET
TABLA: Funciones de controladores
electrónicos básicos
-
Interruptor
de
En la tabla 1.1.2 se muestra la
Controlado
por
dispositivos básicos mencionados
Interruptor
de
Simbología
simbología
silicio
de
algunos
de
anteriormente.
DISPOSITIVO
Diodo
los
puerta
silicio controlado
por puerta TRIAC
SÍMBOLO
Foto-transistor
rectificador
Diodo ZENER
Diodo emisor de
Opto-acoplador
luz
Foto-diodo
Amplificador
operacional
Diodo Shottky
Electrónica Industrial
31
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
DISPOSITIVO
Reguladores
voltaje
SÍMBOLO
de
DISPOSITIVO
SÍMBOLO
Disparadores
integrados
Compuertas
electrónicas
Memorias
Codificadores
Relevadores
Decodificadores
Contactores
Multiplexores
Convertidor
Flip-flop
Digital/Analógico
Convertidor
Analógico/digital
Contadores
Convertidores de
voltaje
corriente
a
Osciladores
Tabla: Simbología de controladores
electrónicos básicos.
Electrónica Industrial
32
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
-
Abreviaturas
La
tabla
abreviaturas
DISPOSITIVO
1.1.4
muestra
las
comúnmente
empleadas.
DISPOSITIVO
FUNCIONES
Diodo rectificador
-D
Diodo ZENER
-Z
Diodo emisor de luz
LED
Foto-diodo
Diodo Shottky
Transistor bipolar de juntura
TBJ
Transistor de efecto de campo
JFET
Interruptor de silicio
SCR
Controlado por puerta
Interruptor de silicio controlado
por puerta de ambos sentidos
TRIAC
Opto-transistor
-
Opto-acoplador
MOC
Amplificador operacional
A.O.
Reguladores
integrados
de
Compuertas electrónicas
Electrónica Industrial
voltaje
Regulador
CI
-
FUNCIONES
Decodificadores
DEC
Multiplexores
MUX
Contadores
CONT.
Registro de corrimiento
-
Osciladores
OSC.
Disparadores
-
Memorias
MEM
Relevadores
REL
Contactores
-
Comparadores
COMP.
Convertidor Digital/Analógico
DAC
Convertidor Analógico/digital
ADC
Convertidores
corriente
de
voltaje
a
Válvulas
-
-
Tabla 1.1.4: Abreviaturas de controladores
Electrónicos básicos
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Competencia para la
sustentabilidad
33
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
visita.
Investigación de campo
™ Desarrollar un sentido ecológico
determinando las aportaciones
del control electrónico a la
preservación ambiental y el
control y reducción de agentes
contaminantes.
a) Realiza
una
investigación
de
campo y asiste por ejemplo a una
fábrica de envases plásticos con
el objeto de que identifiques los
agentes contaminantes que se
generan
en
la
inyección
de
plásticos.
Consideraciones
sobre
seguridad e higiene
a) No llevar alimentos ni líquidos al
interior de la fábrica.
b) Hacer
caso
a
todos
las
indicaciones de seguridad que
realicen los guías al iniciar el
recorrido,
por
ejemplo:
tocar
objetos, instrumentos o aparatos
sin
que
se
les
indique
previamente por el guía.
Realización del ejercicio.
b) Pregunta a los encargados de
planta cuáles son las técnicas o
métodos
que
emplean
para
reducir o eliminar los residuos
tóxicos
utilizan
generados,
algún
verifica
si
controlador
Para finalizar, realiza en equipo la
práctica
No.1
“Operación
de
controladores electrónicos” ubicada
en la pág 59.
electrónico a la reducción de los
mismos.
c) Entrega al PSP un reporte de tu
Electrónica Industrial
Portafolios de evidencias
Entrega al PSP tu reporte individual
34
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
del análisis de los dispositivos de
control, así como los materiales que
hayas generado y que formen parte
de tu portafolio de evidencias.
1.1.2. OPERACIÓN DE FLIP-FLOP´S
•
Principios de operación
Un Flip-flop es un dispositivo biestable
síncrono es decir, sus salidas solo
tienen dos estados posibles: Voltaje en
alto y voltaje en bajo (0 ó 1).
Se dice además que es síncrono por
que cambia su estado en presencia de
un pulso de reloj el cual puede ser alto
o bajo.
Si
un
flip-flop
cambia
su
estado
cuando el reloj pasa de alto a bajo
decimos entonces que es disparado
por flanco de bajada, cuando el flip-
flop cambia su estado cuando el reloj
pasa de bajo a alto se dice que es
disparado por flanco de subida.
Los Flip-flop´s más representativos se
enlistan en la figura 1.5:
Electrónica Industrial
35
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
•
Ejercicio
-
Procedimiento para el estudio del
flip-flop.
1. En la figura 1.6 se muestra el
diagrama
esquemático
correspondiente
a
la
verificación
experimental del flip-flop JK. Note
que las dos entradas asíncronas
han sido conectadas a nivel lógico
alto, por lo cual, durante el transcurso
del análisis desactivadas. Energice el
circuito con los dos interruptores S, y
SK en posición cerrada.
2. Independientemente del estado en
que haya entrado el flip-flop a la
energización,
interruptor
utilizando
adecuado,
lleve
el
la
entrada J a nivel alto, y proporcione
con la ayuda de S, un pulso de reloj al
sistema. La salida Q, debe irse a 1
lógico si estaba previamente en cero,
o permanecer en 1 si ya lo estaba.
Concluido el pulso de reloj, devuelva
la entrada J a nivel bajo. Verifique que
aún si se generan pulsos sucesivos
Figura 1.5 Flip-flop´s más comúnmente
empleados con sus tablas de verdad y
símbolos lógicos
Electrónica Industrial
de reloj mediante Sc el estado de la
salida no cambia, indicando que el
36
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
flip-flop se encuentra en condición
de reposo.
Aplicación.
5. Repita el paso 4, excepto que las
3. Lleve la entrada K a cero y
entradas J y K cortocircuitadas entre
proporcione un pulso de reloj al flip-
sí se llevan a OV. De acuerdo a lo
flop, lo cual debe cambiar su salida
establecido para la operación del
a 0.
flip-flop
4. Conecte las entradas J y K entre sí y
llévelas a 5 V, configurando así un
flip-flop tipo T con su entrada a 1
cambiar,
T,
la
salida
no
debe
independientemente
de
cuantos pulsos de reloj se hagan
llegar al circuito.
lógico. Verifique que por cada pulso
de reloj (un ciclo completo de cierre y
apertura de Sc), la salida Q cambia
su
valor.
Es
muy
posible
que
ocasionalmente note que la salida
no cambia con todas y cada una de
las operaciones del interruptor de
reloj. Esto se debe al fenómeno de
rebote en los contactos, lo' que
ocasiona el envío de más de un
pulso de reloj al flip-flop, con lo
cual, el doble cambio en su salida lo
deja otra vez como estaba antes de
los pulsos de reloj. Por tanto, esta
Figura 1.6 Circuito para verificar el
funcionamiento de F-F JK
clase de experimentos requieren
del uso de pulsos libres del efecto
de
rebotes
mecánicos.
en
Para
los
contactos
subsanar
esto,
utilice cualquiera de los circuitos
eliminadores de rebotes sugeridos
en
la
sección
Electrónica Industrial
de
Circuitos
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Observación
de
37
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
deducir la tabla de verdad de los
flip-flop’s.
Competencia analítica.
el
comportamiento
eléctrico de los flip-flop’s a partir
de diagramas de estado.
™ Expresar
oralmente
sus
conclusiones referentes a la
respuesta de los flip-flop’s.
™ Describir
a) Analiza
b) Ahora realiza en tu cuaderno una
tabla
sesRBB/flipflop.html
1/contact/contact.shtml
y
que te proporcione el PSP.
completar la información puedes
www.monografias.com/trabajos1
de
comportamiento de los flip-flops
PSP y anota lo más relevante. Para
http://members.tripod.com/~Moi
ejemplos
configuraciones
a) Observa los ejemplos que da el
consultar la pág:
los
de
verdad
con
dichos
ejemplos.
c) Comparte oralmente con el grupo
los resultados de la tabla que
realizaste
y en
así
como
las
respuestas de los flip-flop’s y sus
www.monografias.com/trabajos3
posibles ventajas en el control
/bcd/bcd.shtml.
del
b) Recurre con el PSP para consultar
comportamiento
circuitos eléctricos.
de
los
cualquier duda que tengas sobre
el comportamiento de los flipflop´s.
Realización del ejercicio
•
Quizá la aplicación más importante de
los
Competencia lógica.
™ Desarrollar su pensamiento al
Electrónica Industrial
Aplicaciones de los Flip-flop´s
Flip-flop´s
contadores
es
digitales
en
circuitos
diseñados
específicamente para las tareas de
conteo, podemos asegurar que casi
38
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
cualquier aplicación digital de mediana
conecta al primero de los flip-flops de la
complejidad contiene al menos un
cascada,
contador que cuantifica el número de
biestables subsiguientes se derivan de
digital.
preceden. De ahí su nombre de contador
eventos
realizados
por
el
sistema
Los circuitos contadores de mayor
y
que
los
relojes
de
los
las salidas de los flip-flops que los
de rizado y su condición de asincrónico.
aplicación son:
1. Contadores de rizado.
2. Contadores
Síncronos
Sincrónicos.
o
Otra aplicación importante de los Flip-
Figura 1.7 Diagrama de un contador rizado
flop´s son los circuitos divisores de
frecuencia y circuitos temporizadores.
En
la
actualidad
existen
diseños
implementados en circuito integrado
como el 74LS193 que es un contador
de cuatro bits en modo ascendente o
descendente.
-
El
Figura 1.8 Diagrama de tiempos del
Contadores de rizado
más
sencillo
de
los
contador de rizado anterior
contadores
digitales es el denominado contador de
rizado, cuyo diagrama electrónico se
ilustra en la figura 1.7 y su diagrama de
tiempos se ilustra en la figura 1.8, este
circuito
nombre
se
de
conoce también con el
contador
de
4
bits
asincrónico. Observe que el reloj se
Electrónica Industrial
39
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Mapa conceptual
Realización del ejercicio
Competencia para la vida.
™ Identificar la aplicación de los
flip-flop´s
a
sistemas
que
impliquen
el
control
de
fenómenos presentes en su
entorno y su contribución a su
vida.
Comparación de resultados con otros
compañeros.
a) Realiza en el siguiente recuadro
un
mapa
conceptual
sobre
la
relación entre la aplicación de los
flip-flop’s
a) Una vez que hayas realizado el
mapa
conceptual
anterior
del
compara
compañeros
sistemas
ejercicio
con
tus
los
resultados
que
en
tu
cuaderno
las
diferencias
y
b) Para
el
ejercicio
físicos
y
comúnmente
mapa
conceptual
anterior
no
del
olvides
utilizar conceptos claves, éstos
deben ir con letras mayúsculas y
similitudes
las
importantes que observaste entre
los mapas conceptuales.
fenómenos
presentes en tu entorno.
obtuvieron.
b) Anota
a
palabras
minúsculas.
•
de
enlace
en
Normalización IEEEE/ANSI
La simbología normalizada empleada
para los diferentes tipos de Flip-flop´s
Electrónica Industrial
40
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
se muestra a continuación en las
con la correcta temporización de los
figuras 1.9 y 1.10:
mismos. Dentro de este campo se
tienen las siguientes fallas que son las
más comunes:
1. Fallos en la frecuencia del reloj
2. Retrasos de propagación
3. Pérdida de sincronía
4. Fallas
en
el
suministro
de
potencia
5. Fallas debido a condiciones
Figura 1.9
Símbolo IEEE/ANSI para el F-F 74HC175
ambientales.
6. Errores de manufactura
7. Cortocircuitos internos
Se
puede
seguir
un
método
muy
sencillo para la solución de problemas
relacionados con flip-flop´s. Resumido
en los siguientes pasos:
a) Verificación del estado inicial del
sistema.
Figura 1.10
Símbolo IEEE/ANSI para el F-F 74LS112
•
Detección de fallas
Las fallas más comunes en circuitos
b) Ubicar
el
dispositivo
sospechoso.
c) Verificar
el
dispositivo
sustituirlo si es necesario.
y
que utilizan Flip-flop´s se relacionan
Electrónica Industrial
41
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
d) Verificar
parámetros
con
el
procedimiento para detección de fallas
nuevo dispositivo.
Las entradas sin conectar o flotantes
de
cualquier
En el siguiente ejemplo se muestra un
circuito
son
Considere el circuito de la figura 1.11 y
la
examine las indicaciones del probador
captación de fluctuaciones espurias de
lógico que se incluyen en la tabla
particularmente
lógico
en un circuito.
susceptibles
a
voltaje llamadas ruido. Si el ruido es
suficientemente intenso en amplitud y
respectiva. Existe un estado BAJO en la
entrada D del FF cuando se aplican
suficientemente largo en duración, la
pulsos a su entrada CLK, pero la salida
cambiar estados como respuesta al
que
salida
del
circuito
lógico
puede
Q no pasa al estado BAJO. El técnico
prueba
este
circuito
deberá
ruido. En una compuerta lógica, la
considerar cada una de las siguientes
salida retornará a su estado original
fallas posibles del circuito:
cuando la señal de ruido disminuya. Sin
embargo,
en
permanecerá
en
un
su
FF
la
nuevo
salida
estado
debido a su característica de memoria.
Así, el efecto de la captación de ruido
en cualquier circuito abierto por lo
general es más crítica para un FF o
latch que para una compuerta lógica.
Las entradas de FF más susceptibles
son las que pueden disparar el FF a un
estado diferente, como CLK, PRESET y
CLEAR. Cada vez que usted observe
que la salida de un FF cambia estados
de
forma
errática,
considere
la
posibilidad de que exista una conexión
abierta en una de estas entradas.
Electrónica Industrial
1. Z2-5 está internamente
cortocircuitada a Vco
2. Zl-4 está internamente
cortocircuitada a Vcc.
3. Z2-5 o Zl-4 está internamente
cortocircuitada a Vcc.
4. Z2-4 está interna o
externamente cortocircuitada a
TIERRA. Esto mantendría PRE
activada y sobrecontrolaría la
entrada CLK.
5. Existe una falla interna en Z2
Q responda
adecuadamente ¿ -m entradas.
que
evita
que
42
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
El técnico, después de efectuar las
tarjeta
pruebas necesarias con el óhmetro
comienza
descarta
cuidadosamente.
las
posibilidades.
primeras
También
cuatro
verifica
los
pines Vcc y la TIERRA de Z2 y encuentra
que
operan
adecuados.
a
El
niveles
de
voltaje
técnico
no
desea
desoldar Z2 del circuito hasta estar
del
circuito,
por
a
lo
que
examinarla
Mientras
lo
hace
detecta un puente de soldadura entre
los pines 6 y 7 de Z2. Remueve y
prueba el circuito y éste funciona
correctamente.
Explique
cómo
esta
falla produjo la operación observada.
seguro de que tiene algún defecto lo
tanto decide examinar la señal de reloj.
Con
un
osciloscopio
verifica
su
amplitud, frecuencia, ancho del pulso y
tiempos de transición. Determina que
se
encuentran
especificaciones
Finalmente,
dentro
para
concluye
de
el
las
74LS74.
que
Z2
está
defectuoso.
Remueve el chip 74LS74 y lo reemplaza
Figura 1.11.
por otro. Para su sorpresa, el circuito
con
el
nuevo
exactamente
de
chip
la
se
Diagrama de un circuito para detectar fallas
comporta
misma
forma.
Después de rascarse la cabeza, decide
cambiar el chip de la compuerta NAND,
-
Solución al ejemplo anterior
El
puente
de
soldadura
estaba
aunque no sabe qué. Como era de
cortocircuitando la salida Q’ a TIERRA.
operación del circuito.
permanentemente clavado en BAJO.
Aún más confundido, recuerda que su
flip-flops, las salidas Q y Q‘ están
esperarse, no observa un cambio en la
maestro de laboratorio de electrónica
recalcó la importancia de realizar una
inspección
visual
minuciosa
Electrónica Industrial
de
la
Esto
significa
que
Q
está
Recuerde que en todos los latches y
internamente cruzadas y acopladas, de
manera que el nivel de uno afectará al
del otro. Por ejemplo, examine de
43
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Entrega al PSP tu reporte individual
del análisis de los circuitos de
control lógico secuencial, así como
los materiales que hayas generado y
que formen parte de tu portafolio de
evidencias.
nuevo la circuitería interna del flip-flop
J-K. Observe que un estado en BAJO
constante en Q mantendría un estado
BAJO en una entrada de la compuerta
NAND 3, de modo que Q tendría que
permanecer en ALTO sin importar las
condiciones en J,K y CLK.
El técnico aprendió una buena lección
1.1.3. OPERACIÓN DE
TEMPORIZADORES
acerca de la detección de fallas en
circuitos con FF. Aprendió que en las
dos salidas se deben buscar fallas,
incluso las que no están conectadas a
otros dispositivos.
•
Principios de operación
Un circuito temporizador es un arreglo
de circuitos básico de combinación
(compuertas
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Realización del ejercicio
básicas)
y
elementos
secuenciales (Flip-flop´s).
Estos
circuitos
son
llamados
comúnmente Monoestables (poseen un
solo estado lógico, generalmente alto).
La función de un monoestable es la de
Para finalizar, realiza en equipo la
práctica No. 2 “Operación de un
circuito de control digital con flipflop’s”.
generar
un
pulso
de
salida
cuya
Portafolio de evidencias.
directamente de un flanco de disparo.
duración esta determinada por las
necesidades de implementación y a
través de circuitos externos al diseño.
El
pulso
de
salida
depende
La figura 1.12 nos muestra el pulso de
salida de un monoestable debido a un
flaco positivo de disparo.
Electrónica Industrial
44
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
La Figura 1.13 muestra al LM555
configurado en su modo Monoestable
mientras
que
la
Figura
1.14,
presenta en su configuración Astable.
lo
Figura 1.12.
Pulso de salida de un monoestable.
El
más
común
temporizadores
de
que
los
circuitos
existe
en
el
mercado y como circuito integrado (CI)
Figura 1.13.
LM555 en configuración monoestable.
es el LM555. Este dispositivo puede
funcionar en dos modalidades:
1. Monoestable
2. Astable (oscilador o reloj)
El
modo
monoestable
ha
sido
ya
explicado por lo que nos centraremos
en el modo Astable.
El LM555 al ser configurado en modo
Figura 1.14.
oscilador genera un tren de pulsos con
una
frecuencia
definida
componentes externos (un resistor RA
y un capacitor C2) variando el valor de
estos componentes se puede también
variar la frecuencia.
Electrónica Industrial
LM555 en configuración astable.
por
Las
ecuaciones
duración
del
que
pulso
describen
en
la
modo
monoestable son:
Tw = 1.1RAC
45
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Donde: Tw es la duración del pulso
y capacitores así mismo, los circuitos
de reloj en sistemas de conteo y de
RA el valor de resistencia
conversión de datos como DAC y ADC
son ampliamente utilizados.
C el valor del capacitor
En su modo Astable u oscilador las
ecuaciones son las siguientes:
generada
para variar la frecuencia.
C el valor del capacitor para
variar la frecuencia.
En cualquiera de los dos casos debe
elegirse un valor de resistencia o de
capacitor de manera arbitraria y cuyo
valor sea comercial para poder efectuar
los cálculos como se muestra en los
siguientes ejemplos.
importantes
aplicaciones
de
los
más
circuitos
temporizadores es en sistemas de
control
ya
que,
circuitos
encuentran
su
digitales
o
bien
como
divisores de frecuencia en diversas
aplicaciones e incluso como sistemas
Ejemplo. 1
•
Diseñe un oscilador de 400Khz
utilizando un LM555.
SOLUCIÓN.
1. Como
se
pide
un
oscilador
debemos utilizar la ecuación que
describe el funcionamiento de un
LM555 en su modo astable. Dicha
ecuación es:
Aplicaciones de los temporizadores
las
los
de control de disparo.
RA es el valor de resistencia
de
temporizadores
sistemas
Donde: f es la frecuencia de la señal
Una
resumen,
aplicación para control de eventos en
f = 144/((RA + 2RB)C1)
•
En
estos
pueden
f = 144/((RA + 2RB)C)
2. Seleccionamos arbitrariamente un
valor de capacitor y que sea comercial
digamos: 0.01 μF,
programarse mediante la configuración
de elementos externos como resistores
Electrónica Industrial
46
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
3. Despejamos ahora la ecuación con
el objeto de obtener los valores de
Realización del ejercicio
los resistores, por lo que tenemos:
(RA + 2RB) = 144/fC; de donde
tenemos que: (RA + 2RB) = 360Ω
4. Ahora seleccionamos un valor
comercial de RA y de manera
arbitraria, así RA = 120Ω; por lo
tanto RB = (360-120)/2 = 120Ω
Así los valores que generan una señal
de 400Khz son:
RA = 120Ω
RB = 120Ω
C = 0.01 μF
5. El Diagrama final con los valores
calculados y la forma de onda de la
señal se muestran en la figura 1.15:
Competencia analítica
™ Utilizar la multiplicación y
división de números enteros y
quebrados, en el cálculo de
parámetros básicos de circuitos
temporizadores implementados a
aplicaciones específicas.
a) Realiza el siguiente ejercicio de
cálculo de parámetros básicos de
circuitos
temporizadores
y
su
implementación en un sistema
controlado
electrónicamente.
Realiza las operaciones en el
espacio en blanco.
b) Planteamiento del problema:
Un sistema de control se activa
con un pulso de voltaje alto. Este
pulso deberá tener una duración
de 60 milisegundos; utilizando
Figura 15. Diagrama de un oscilador de
400Khz utilizando un LM555
un
Electrónica Industrial
555
calcula
los
componentes de tal forma que se
tenga
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
CI
el
pulso
requerido
.El
ejercicio 555 se refiere al modo
monoestable.
47
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
c) Consulta
tus
dudas
comentarios con el PSP.
•
o
Normalización IEEE/ANSI.
En las figuras 1.16(a) y (b) se muestra
la simbología IEEE/ANSI empleada para
el temporizador 74121.
Si después de haber revisado los
resultados que obtuviste con el de
tus compañeros compruebas que tu
ejercicio no era correcto, repite el
ejercicio y anota en un espacio cuál
fue el error que tenías.
Competencia tecnológica.
™ Describir la simbología eléctrica y
electrónica de los elementos
temporizadores presentes en
circuitos de control.
a) De manera individual elabora un
cuadro sinóptico de la simbología
de elementos temporalizadotes
básicos, descrita por el PSP.
Figura 1.16(a) y (b). Símbolo IEEE/ANSI para
el temporizador 74121
b) Para tu cuadro sinóptico puedes
utilizar
Electrónica Industrial
diagramas
o
utilizar una serie de columnas e
hileras.
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Repetición del ejercicio
llaves,
•
Detección de fallas.
48
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Un
circuito
temporizador
tiene
dispositivos que controlan la duración
del
pulso
(modo
monoestable)
y
también dispositivos que controlan la
frecuencia de la señal generada (modo
monoestable).
comunes
Los
son
errores
debido
a
más
estos
dispositivos. Por ejemplo si el resistor
RA se encuentra abierto o en corto no
se tendrá pulso en un monoestable y lo
mismo
ocurrirá
si
el
capacitor
se
4. La forma de onda no es clara
(cuadrada)
Las formas de onda pueden verificarse
perfectamente
utilizando
un
osciloscopio de doble trazo con lo cual
podemos monitorear perfectamente la
salida y verificar la forma de onda,
frecuencia
y
el
nivel
de
voltaje
especificado por el fabricante.
encuentra en corto o abierto.
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Cuando RA y C se encuentran en corto
Realización del ejercicio
o abiertos en un circuito astable u
oscilador
la
señal
de
salida
comúnmente se encuentra en nivel alto
no teniéndose una frecuencia definida.
El caso más crítico se tiene cuando los
dispositivos externos se encuentran en
perfecto estado lo cual nos haría
pensar en un daño en el circuito
integrado
LM555.
Los
fallos
más
comunes de un temporizador como el
Para finalizar, realiza en equipo la
práctica No. 3 “Operación de un
circuito
temporizador
como
controlador de disparo”. pág
Portafolio de evidencias.
555 son los siguientes:
1. Calentamiento del dispositivo
2. No hay pulso de salida
3. No existe tren de pulsos a la
salida
Electrónica Industrial
Entrega al PSP tu reporte individual
del análisis de los circuitos de
control lógico secuencial, así como
los materiales que hayas generado y
49
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
que formen parte de tu portafolio de
evidencias.
El proceso de codificación consiste
básicamente en el monitoreo de un
grupo de líneas o entradas en el
circuito para producir un código en la
salida que corresponde a cada una de
las entradas en el sistema, este código
RESULTADO DE APRENDIZAJE
1.2.
de salida indica cuál de las entradas ha
Operar dispositivos de lógica
combinatoria modular, para
control de señal, considerando
las especificaciones técnicas del
fabricante.
1.2.1. OPERACIÓN DE CODIFICADORES
•
Principios de operación
•
Aplicaciones de los codificadores
Existen numerosas aplicaciones en las
cuales resultan útiles los codificadores
por ejemplo codificación de paridad en
Un Codificador es un circuito lógico
Combinatorio
sido activada.
implementado
con
compuertas básicas (AND, OR y NOT).
sistemas computarizados, codificación
de teclados y la multiplexación de
datos.
La función principal de un Codificador
es la de asignar un código de salida
único (un número binario) a cada uno
de los datos aplicados en su entrada.
La definición de un codificador no es
rigurosa por lo cual podemos decir que
un
Codificador
es
un
dispositivo
combinatorio para el cual el número de
entradas
salidas.
es
mayor
Electrónica Industrial
al
número
de
Figura 1.17.Diagrama
de una aplicación de
codificadores
50
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Un ejemplo muy común es el circuito
Codificador de Decimal a BCD el cual
posee diez líneas de entrada (una por
cada dígito decimal) y 4 salidas que
corresponden
al
código
BCD.
diagrama se ilustra en la figura 1.17.
Por
ejemplo,
si
la
El
entrada
correspondiente al número 3 decimal
se activa tendremos a la salida el
número BCD 001, si ahora se activa la
entrada correspondiente al número 9
™ Utilizar sistema de numeración
binaria y mapas K.
a) Forma equipos de tres o cuatro
personas para planear el diseño e
implementación
codificador
decimales)
de
decimal
a
BCD
un
(entradas
utilizando
mapas de Karnaug.
b) Recuerda que las variables en un
mapa
de
Karnaug
deben
ir
el
ordenadas de acuerdo al código
Uno de los dispositivos codificadores
c) Presenta tu diseño en rotafolio y
decimal
tendremos
a
la
salida
número BCD 1001.
comerciales es el 74LS148 que además
tiene
una
línea
de
selección
denominada Enable. Cuando esta línea
recibe un nivel alto el dispositivo pasa
a
un
estado
de
alta
impedancia
(deshabilitado) y cuando recibe un
nivel bajo el dispositivo estará listo
para operar en condiciones normales.
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Gray.
exponlo a los demás miembros
del grupo.
d) Consulta con el PSP las dudas
que
tengas
para
realizar
tu
diseño.
e) Al finalizar tu diseño pide al PSP
que retroalimente tu trabajo.
Consulta con el PSP.
Trabajo en equipo
Competencia lógica
Competencia analítica
Electrónica Industrial
™ Describir el comportamiento de un
circuito codificador de cuatro a tres
51
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
líneas.
a) Elabora en equipo un diagrama
funcional.
b) Solicita apoyo al PSP para que
construyan el diagrama lógico de un
circuito codificador de cuatro a tres
líneas.
c) Anota aquí la conclusión a la que
llegaron como equipos después de
realizar su diagrama.
Conclusión
•
Normalización IEEE/ANSI
Figura 1.18. Símbolo IEEE/ANSI para un
codificador de M-entradas por N-salidas.
La
simbología
correspondiente
un
codificador de M entradas y N salidas
se muestra en la Figura 1.18
•
Detección de fallas
En este tipo de circuitos las fallas más
comunes se enlista a continuación:
1. Corto circuito en las entradas
2. Línea de habilitación en malas
condiciones
3. Código de salida erróneo
Electrónica Industrial
52
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
4. Conexiones internas en corto
circuito
es un circuito combinatorio que posee
más líneas de entrada que de salida.
Una de las herramientas de mayor uso
Un
al detectar fallas en un dispositivo
además
digital es la denominada punta lógica.
habilitación l que pueden ser activas o
Esta punta lógica permite identificar los
bajas dependiendo de la aplicación y el
niveles de entrada y salida a través de
diseño que se desee.
cuando
•
Aplicaciones de los decodificadores
-
Decodificación de direcciones
un LED indicador el cual encenderá
se
tenga
un
nivel
alto
y
permanecerá apagado cuando se tenga
un nivel bajo.
El
circuito
Decodificador
líneas
circuito
de
auxiliares
posee
o
decodificación
de
mas
ampliamente usado es el denominado
Decodificador de N a 2^N o bien
Decodificador Binario.
1.2.2. OPERACIÓN DE
DECODIFICADORES
•
En la figura 1.19 se muestra el caso de
Principios de operación
Un Decodificador es un circuito lógico
un Dec. De 2 a 4 que consta de dos
líneas de entrada A y B, cuatro líneas
combinacional de múltiples entradas y
de salida Y0, Y1, Y2, Y3, y una línea de
múltiples
habilitación.
salidas.
Las
entradas
generalmente son codificadas en un
cierto
código
y
las
salidas
son
presentadas en un código distinto al
código de entrada.
No
existe
una
regla
general
que
determine cuántas líneas de entrada y
salida deba tener un Decodificador por
lo que decimos que un decodificador
Electrónica Industrial
Figura 1.19. Decodificador con dos líneas
de entrada y cuatro líneas de salida.
53
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Por ejemplo, si la línea de habilitación
se encuentra en alto y además A = 0 y
B = 0 el dispositivo responderá con un
voltaje
alto
en
la
salida
correspondiente a Y0.
En general, para cualquier combinación
de las entradas sólo se activa una y
sólo una línea de salida.
Existen
Figura 1.20. Circuito de un decodificador
decodificadores
por ejemplo el 74LS139 que tiene dos
decodificadores internos de 2 a 4, el
decodificador
74LS138
que
es
un
decodificador de 3 a 8 y por último del
decodificador 74LS 154 que es un
decodificador de 4 a 16. No importa el
número
de
entradas
o
salidas
el
principio de funcionamiento es siempre
el mismo.
-
BCD
comerciales
Decodificación BCD a decimal
Este circuito decodificador tiene cuatro
líneas de entrada que corresponden al
código BCD y posee diez líneas de
Por ejemplo, si en la entrada BCD se
tiene el número 0101 la salida Y5 del
decodificador estará en alto mientras
las demás permanecen apagadas. Si
ahora tenemos el número BCD 1001 la
salida Y9 estará activa.
Uno de los chips comerciales más
comunes
es
el
74LS42.
en
este
dispositivo si se tiene un número BCD
no válido en sus entradas todas las
salidas permanecerán en alto.
-
Decodificador BCD a 7 Segmentos
salida (una por cada dígito decimal).
Uno de los dispositivos de mayor
El circuito de un DEC. BCD a Decimal se
popularidad
y
decodificador
BCD
muestra en la figura 1.20.
(display)
aplicación
a
7
es
el
segmentos
Un display es un arreglo de leds
dispuestos de tal forma que pueden
Electrónica Industrial
54
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
visualizarse en ellos números arábigos.
El
Cada
del
idéntica al 7447 con la diferencia que
decodificador se conectan al display
sus salidas son activas en bajo por lo
binarios
común. En la figura 1.21 ilustramos
una
de
las
salidas
con la finalidad de ver los números
transformados
en
correspondiente número arábigo.
su
7448
funciona
de
manera
casi
que deben usarse displays de cátodo
una conexión típica del 7447 con
display de 7 segmentos.
•
Normalización IEEE/ANSI
La simbología para un decodificador
según las normas IEEE/ANSI para un de
codificador de entradas y m-Salidas
con señal de habilitación se muestra en
las figuras 1.22 y 1.23.
Figura 1.21.
Decodificador con una conexión
Los circuitos integrados de mayor uso
son el 7447 de colector abierto activas
en bajo por lo que deben conectarse
Figura 1.22. Simbología para un decodificador
de n-entradas por m-salidas según las normas
IEEE/ANSI
resistencias limitadoras de corriente en
cada una de las salidas.
Por sus salidas activas en bajo deben
utilizarse displays de ánodo común.
Electrónica Industrial
55
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
otros compañeros.
a) Una vez que hayan realizado su
esquema comparen su trabajo
con el de otros compañeros.
Figura 1.23. Simbología para el decodificador
b) Enriquezcan su esquema si
consideran que le falta
74LS138 según las normas IEEE/ANSI
información que intercambiaron
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
con sus compañeros.
Realización del ejercicio
•
Detección de fallas
A medida que los circuitos y los
Competencia analítica
™
Realizar el esquema funcional de
un dispositivo decodificador.
a) En
tu
cuaderno
de
apuntes
realiza un esquema funcional de
un dispositivo decodificador.
sistemas se hacen más complejos, es
evidente que el número de causas
posibles
de
falla
se
incrementa.
Aunque la manera de proceder para el
aislamiento y la corrección de fallas
continúa
siendo
esencialmente
la
misma, la aplicación del proceso de
observación-análisis
es
muy
b) Recuerda tomar en cuenta que el
importante en el caso de circuitos
salidas y entradas perfectamente
detector de fallas a ubicarlas en un
esquema de un DEC no tiene
complejos, porque ayuda al técnico
definidas
área pequeña del circuito. Esto reduce
Comparación de resultados con
Electrónica Industrial
a una cantidad razonable los pasos de
prueba y los datos que deben ser
56
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
analizados. Si el técnico detector de
innecesario, pero a medida que la
fallas
del
complejidad se incrementa el número
circuito, observa los síntomas de la
de causas posibles también aumenta.
puede predecir las fallas posibles aun
se debe llevar a cabo una prueba que
un
comprende
la
operación
falla, y razona la operación, a menudo
antes de utilizar un probador lógico o
osciloscopio.
Este
observación-análisis
técnicos
sin
es
de
se deben suprimir otras dos y en la
el
que
los
tercera hay que identificar el problema.
dudan
en
experiencia
variedad
de
capacidades
del
equipo de prueba moderno que tienen
a su disposición. Es fácil volverse
dependiente de estas herramientas si
no se utilizan de manera adecuada las
habilidades de razonamiento y análisis
del cerebro humano.
de fallas se conoce como dividir y
Se
usa
En
la
figura
1.24
se
ilustra
procedimiento de detección de fallas.
el
Un técnico conecta las salidas de un
contador
BCD
a
las
entradas
del
decodificador-excitador de la figura
24. Aplica pulsos al contador a una
velocidad
muy
lenta
y
observa
el
visualizador LED, que se muestra a
Otra estrategia vital para la detección
vencer.
elimine cuatro. En la siguiente prueba
proceso
aplicar, probablemente debido a la
gran
Si hay ocho causas posibles, entonces
para
identificar
la
localización del problema después que
el proceso de observación-análisis ha
continuación, a medida que el contador
cuenta hacia arriba de 0000 a 1001.
Examine
cuidadosamente
esta
secuencia y trate de predecir la falla
más probable.
generado un número de posibilidades.
Un
método
menos
eficiente
sería
investigar una por una las causas
posibles. Con el método de dividir y
vencer se encuentra un punto en el
circuito que se puede probar, y por
ende reduce a la mitad el número
posible de causas. En los sistemas
simples
esto
Electrónica Industrial
puede
parecer
Figura 1.24. Detección de fallas
de un decodificador.
Solución
Comparando la visualización observada
con la que se espera para cada conteo,
57
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
se
describen
varios
puntos
interesantes:
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Para los conteos donde la visualización
Realización del ejercicio
observada
es
incorrecta,
dicha
visualización no es ninguno de los
patrones
del
segmento
que
Competencia analítica
corresponde a conteos mayores que
1001.
M
™
Esto
elimina
un
contador
o
alambrado defectuoso del contador al
decodificador-excitador.
•
segmentos (O, 1, 3, 6, 7 y 8) tienen la
común
de
que
los
segmentos e y /están encendidos, o
bien apagados.
*
Los patrones incorrectos de los
segmentos tienen la propiedad común
de que los segmentos e y /están en
estados opuestos, y si se intercambian
los estados de estos segmentos se
obtiene el patrón correcto.
El
análisis
de
estos
probablemente
puntos
debe
"cruzó"
conexiones de los segmentos e y f.
Electrónica Industrial
en
tu
cuaderno
ejercicio
implementación
de
lógicas
el
de
funciones
empleando
decodificadores.
b) Planteamiento del problema:
Se desea controlar un sistema de
cuatro motores de C.D. Se tienen
dos condiciones de entrada de tal
forma que con cada combinación
de las entradas se active uno y
sólo uno de los motores. Diseña
el circuito de control empleando
conducirnos a la conclusión de que el
técnico
a) Realiza
siguiente
Los patrones correctos de los
propiedad
Aplicar los conceptos vistos para
implementar estructuras lógicas.
las
decodificadores.
Repetición del ejercicio
58
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
a) Consulta las dudas que tengas
para realizar el ejercicio de arriba
con el PSP.
b) Cuando termines el ejercicio pide
al
PSP
que
retroalimente
tu
La
multiplexación
consiste
en
la
canalización de información de varias
líneas de entrada hacia una sola línea
de salida. En la figura 1.25 se ilustra
este principio.
trabajo.
c) Con
la
retroalimentación
que
hizo el PSP a tu ejercicio repite o
completa tu trabajo.
Figura 1.25.Operación de un multiplexor
Investigación documental
Según
la
figura,
dependiendo
del
selector rotatorio, la información de
a) Investiga
cualquiera
sobre
las
diversas
aplicaciones de los dispositivos
decodificadores.
b) Esquematiza la información
de
los
seis
canales
es
transferida a la única salida por lo
tanto, no se puede tener a la salida la
información
simultánea
de
dos
entradas distintas.
investigada.
c) Coordínate con el PSP para que
expongas tu esquema.
1.2.3. OPERACIÓN DE MULTIPLEXORES
•
Principios de operación
Electrónica Industrial
59
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
presente en la entrada D5 será la que
se envíe a la salida W.
Por lo tanto las líneas de selección
determinan qué información presente
en las entradas (D0 a D7) debe enviarse
a la única salida W.
En general un Multiplexor tiene 2^N
entradas, en donde N es el número de
líneas de selección.
Figura 1.26. Diagrama de un selector de
datos de 8 a 1 con tres líneas de selección.
Los
multiplexores
digitales
Comúnmente
son
también conocidos como selectores de
datos. En la figura 1.26 se muestra el
diagrama esquemático de un selector
de datos 8 a 1 con tres líneas de
cuentan
estos
también
dispositivos
con
líneas
de
habilitación o Enable.
•
Aplicación de los multiplexores
La aplicación más importante de estos
selección.
dispositivos
Las líneas indicadas como A, B y C son
selección de los mismos así como, la
denominadas líneas selectoras. Estas
tres líneas son suficientes para generar
un total de 2³ = 8 combinaciones que
corresponden a las ocho entradas del
se
encuentra
multicanalización
de
en
datos
y
la
la
multicanalización de comunicaciones y
adquisición de datos.
Supongamos
que
tenemos
que
multiplexor.
monitorear distintos puntos de un
Por ejemplo, si la combinación en las
tenemos varios sensores ubicados en
entradas A, B y C fuera 000 se
selecciona la información presente en
la entrada D0 siendo esta enrutada a la
salida,
si
combinación
ahora
101
Electrónica Industrial
tenemos
la
la
información
sistema de enfriamiento, para lo cual
puntos estratégicos del sistema. Sería
complicado
cableado
tener
para
que
cada
enviar
uno
de
un
los
sensores hasta el procesador central.
60
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Una mejor alternativa sería multiplexar
las salidas de los sensores a un solo
par de líneas con el consiguiente
ahorro de cableado y espacio.
Otra
aplicación
importante
de
los
multiplexores lo vemos en un sistema
de circuito cerrado de televisión el
cual, posee más de una cámara y un
solo monitor, de esta manera podemos
seleccionar cada una de las cámaras
del sistema y ver las imágenes en el
monitor una a la vez según la cámara
que ha sido seleccionada.
Multiplexores
comerciales
son
por
ejemplo: el 72LS151 que es un MUX 8 a
1; el 74LS150 que es un MUX de 16 a
1.
Existen también multiplexores capaces
Figura 27. Circuito de aplicación
de seleccionar palabras completas, por
ejemplo el 74157 que es un MUX
cuádruple de 2 a 1 palabras.
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
A continuación en las figuras 27(a) y
Trabajo en equipo
(b) mostramos un circuito de aplicación
práctico para Multiplexores (MUX).
Competencia analítica
™
Electrónica Industrial
Desarrollar el diseño
multiplexor de 4 a 1.
de
un
61
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
a) En el siguiente esquema identifica
los
conceptos
de
líneas
de
b) Haz hincapié en la conexión en
cascada de las salidas de los
entrada, línea de salida y código
multiplexores
de selección.
anteriores.
b) Anota y realiza el ejercicio en tu
cuaderno de apuntes.
de
etapas
Pueden consultar cualquier recurso
como son: libros, revistas, manuales,
etc. que enriquezca su trabajo.
•
Normalización IEEE/ANSI
La simbología normalizada para este
tipo de dispositivos se muestra en la
figura 1.28 según la norma IEEE/ANSI.
Consulta con el PSP
Competencia analítica
™
Desarrollar el diseño
multiplexor de 16 a 1.
de
un
a) Forma equipos, y conjuntamente
con
el
PSP
realicen
la
configuración de un multiplexor
de
16
a1
implementando
mediante una red de tipo árbol de
Figura 1.28.
Simbología para multiplexores
según la norma IEEE/ANSI.
multiplexores de 4 a 1.
Electrónica Industrial
62
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Cuando
la
línea
selectora
S
se
Los demultíplexores llevan a cabo la
encuentra en bajo tendremos en las
función
salidas 1Y a 4Y la palabra 1A – 4A,
multiplexores,
tendremos en las salidas la palabra 1B
distribuidores de datos, ya que su
cuando la línea S se encuentra en bajo
– 4B.
•
ocasiones,
opuesta
se
por
les
a
la
lo
de
los
cual,
en
conoce
como
función puede resumirse como la de
distribuir datos de una sola línea a
Detección de fallas
varias salidas. En la figura 1.29 se
Cuando un circuito multiplexor falla las
señales de entrada ya no son enrutadas
a la única salida con la consiguiente
muestra un circuito demultiplexor de 1
a 4 líneas. La línea de entrada de datos
se conecta directamente a todas las
pérdida de información.
compuertas AND, mientras que las dos
Por otro lado, si las líneas de selección
compuertas a la vez. Por consiguiente,
no operan correctamente tendremos a
la salida información errónea que no
corresponde
a
lo
que
deseamos
monitorear por ejemplo, supongamos
que en la línea D0 de un MUX 8 a 1
tenemos el dato 010101 y necesitamos
líneas de selección activan una de las
los datos que aparecen en la línea de
entrada pasan a través de la compuerta
habilitada hasta la línea respectiva de
salida del dispositivo distribuidor de
datos.
enviarlo a la salida, sin embargo la
salida muestra el dato 111010 que
corresponde a la entrada D4 lo que nos
hace pensar que las líneas de selección
no están operando adecuadamente.
1.2.4. OPERACIÓN DE
DEMULTIPLEXORES
•
Principios de operación
Electrónica Industrial
63
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
a)
b)
Figura 1.29.Circuito de multiplexorde 1 a
4 líneas, a) Circuito electrónico; b)
Diagrama de bloques
Como un ejemplo complementario de
lo
anterior
mencionaremos
las
características de operación de un
demultiplexores de 1 a 8 líneas. En la
figura
1.30
se
muestra
su
configuración de pines y el diagrama
lógico que lo implementa.
Electrónica Industrial
Figura 1.30. Demultiplexor de 1 a 8
líneas
64
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
multiplexor de 1 a 4 con activación
Como se observa, el dispositivo se
compone, además de sus ocho salidas,
de 3 líneas de habilitación y de 3 líneas
diseñado por el PSP.
b) Es importante que identifiques los
conceptos
de selección de línea de salida. El
líneas
74138 se ha diseñado esencialmente
rotulan como entradas de habilitación.
línea
salida
y
de
entrada,
código
de
selección, elaborando su tabla de
como un decodificador de 3 a 8, por lo
cual las entradas Gl, G2A y G2B se
de
de
verdad correspondiente.
Sugerencias o notas
No obstante, cuando se le utiliza como
demultiplexor, los datos de entrada
pueden introducirse por la línea G2A o
por la G2B.
Para
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
actividad
anterior
el
análisis
diversos
materiales
como:
revistas,
Realización del ejercicio
puedes
manuales,
de
la
consultar
libros,
páginas
de
Internet, etc.
•
Competencia analítica
™
enriquecer
Desarrollar el diseño de un
demultiplexor de 1 a 4 con
activación.
Aplicación de los demultiplexores
Los demultiplexores, por lo general,
complementan o reversan el proceso
llevado a cabo por los dispositivos
multiplexores. Una de las aplicaciones
Analizar el comportamiento de un
multiplexor de 1 a 4 con
activación diseñado por el PSP.
más usuales e interesantes de esta
a) Realiza conjuntamente con el PSP, el
datos en el tiempo. El concepto de
™
análisis
de
la
Electrónica Industrial
operación
del
clase de dispositivos, es aquella en la
cual el par multiplexor/de multiplexor
se utiliza para la multicanalización de
multicanalización hace referencia a la
65
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
técnica por la cual un mismo canal es
utilizado
para
la
transmisión
simultánea de dos o más señales o
mensajes. Una forma de utilización de
un canal con este propósito hace uso
de la denominada multiplexación por
división en el tiempo o TDM (Time
División Multiplexing).
Cuando
un
sistema
utiliza
la
multiplexación en el tiempo en el
extremo de envío de información, debe
complementar
el
proceso
con
la
demultiplexación de los datos en el
extremo de recepción del canal de
transmisión.
El circuito de la figura 1.31 ilustra el
principio de funcionamiento de un
sistema multicanalizado en el tiempo.
Observe la línea que va del multiplexor
al demultiplexor. Si ésta es corta,
pueden no ser necesario el esquema,
Figura 1.31. Funcionamiento de un
sistema multicanalizado en el tiempo
No obstante, si la línea es larga, tal vez
unos cuantos kilómetros o más, el
circuito
permite
economizar
en
cantidad de líneas de comunicación.
Tal
podría
terminales
ser
de
el
caso
de
computadora
la
varios
en
un
ya que las entradas podrían conectarse
cierto sitio de una ciudad cuyos datos
uso de líneas o canales adicionales.
principal o mainframe localizada a una
directamente a las salidas mediante el
deben ser enviados a una computadora
distancia considerable dentro de la
misma ciudad o incluso en una ciudad
diferente
En
este
terminales
Electrónica Industrial
caso,
los
deben
datos
de
los
multiplexarse,
66
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
transmitirse hasta el mainframe por
una
línea,
sola
y
finalmente
demultiplexarse al llegar al sitio donde
se encuentra la computadora principal
El circuito de la figura muestra como
los 8 terminales pueden multiplexarse
haciendo
uso
transmitirse
a
posteriormente
de
su
ser
un
74151
destino
y
para
demultiplexados
por un 74138 que actúa en este caso
como un demultiplexor de división en
el tiempo.
Para efectos de la ilustración, en el
diagrama se muestra el caso en que el
dato correspondiente a la línea 4 está
siendo transmitido.
Figura 1.32. Símbolo IEEE/ANSI para un DEMUX
1 a 16.
•
La
Normalización IEEE/ANSI
simbología
empleada
según
la
norma IEEE/ANSI se muestra en la
figura 1.32
•
Detección de fallas
El análisis y detección de fallas en un
DEMUX se observa en el siguiente
ejemplo.
-
Electrónica Industrial
Sistema síncrono de transmisión de
datos
67
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
En
la
figura
diagrama
1.33
lógico
Se
de
muestra
un
el
sistema
conectadas
como
registros
de
desplazamiento recirculantes con una
síncrono de transmisión de datos que
entrada común de
palabras de datos de
exactamente en la TPN de los pulsos
se usa para transmitir en serie cuatro
(reloj).
Cada
DESPLAZAMIENTO
registro
desplazará
de DESPLAZAMIENTO de la compuerta
2 AND. El LSB de cada registro se
conecta como entrada de datos para el
multiplexor de cuatro entradas.
Los dos contadores MOD-4 controlan
la
transmisión
del
contenido
del
registro de datos a la salida Z del
multiplexor. El contador de palabras
selecciona los datos del registro que
aparecerán en Z. A medida que este
contador va de 00 a 11, los datos de
cada
registro
aparecerán
secuencialmente en Z. El contador de
bits se asegura que cuatro bits de
datos de cada registro se transmitan a
través del multiplexor antes de avanzar
Figura 1.33. Diagrama de un sistema síncrono
de transmisión de datos.
al siguiente registro. El contador de
bits avanza un conteo por cada pulso
de DESPLAZAMIENTO, de manera que
después
cuatro bits, de un transmisor a un
receptor. Veamos primero la circuitería
del transmisor.
Las palabras de datos se almacenan en
los registros A, B, C y D que están
Electrónica Industrial
de
cuatro
pulsos
de
DESPLAZAMIENTO se recicla a 00. La
TPN en la salida Q1 del contador de bits
causará que el contador de palabras se
incremente al próximo conteo para
seleccionar el siguiente registro de
datos para su transmisión.
68
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
De esta manera, el conteo de cada uno
constante. Suponga que el circuito
de los registros de datos se transmitirá
está soldado a una tarjeta de PC sin
a Z, un bit a la vez, iniciando con el
receptáculos de CI.
registro
A
S1 S0
(para
=
00)
y
continuando a través de cada registro,
a medida que el contador avance un
conteo por cada cuatro pulsos de
DESPLAZAMIENTO.
datos en serie, 4 bits de cada registro.
dice
que
multiplexanpor
porque están
estos
división
datos
de
apareciendo
se
tiempo
cuatro
conjuntos diferentes de datos en la
misma línea de salida en tiempos
diferentes.
los dos flip-flops D, las compuertas
AND 1 y 2, y el MV monoestable. La
operación de esta lógica de control se
describe en otro párrafo más adelante.
Suponga que el sistema síncrono de
transmisión de datos de la figura
no
funciona
de
manera
adecuada: la forma de onda de Z es
correcta, pero la forma de onda de O0
es idéntica a la forma de onda de Z en
todo momento, en tanto que las otras
salidas
son
observación-análisis para determinar
de dividir y vencer para aislar el
problema.
La
causa
más
probable
parece ser que S1 y So del DEMUX
siempre
son
BAJAS
cuando
se
transmiten datos. Si este no es el caso,
entonces el DEMUX debe tener algún
defecto.
Primero tenemos que eliminar esta
El proceso de transmisión lo controlan
anterior
Se deben emplear tanto el método de
las causas probables, como la técnica
Así, la señal Z contendrá 16 bits de
Se
Solución
BAJAS
Electrónica Industrial
de
manera
posibilidad, usando un probador lógico
puesto que es una prueba simple que
podría aislar el problema del resto de
la
circuitería.
Suponiendo
que
determinamos que 1i y So siempre
están en BAJO hay muchas causas
posibles para este síntoma. Una lista
de éstas sería:
1. SO del MUX o bien Qo del
contador de palabras podría
estar cortocircuitado a tierra,
evitando que el contador se
incremente.
69
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
2. El contador de palabras podría
CLK
cortocircuitada bien abierta, MR
estar
defectuoso
7. La línea transmitida de reloj
(línea
quizá
esté
abierta
entre
el
transmisor y el receptor
cortocircuitada a tierra, o bien
fallas internas).
3. El contador de bits podría estar
(CLK
o
Q1
cortocircuitada o abierta, MR
defectuoso
cortocircuitada a tierra, o fallas
internas).
4. El INVERSOR o la compuerta
Como
el
reemplazo
componentes
significa
de
todos
desoldar
los
los
pines 14 y 16 de los chips del CI, no es
conveniente emplear el enfoque de "la
escopeta” para la detección de fallas.
Debemos encontrar una forma para
eliminar las fallas posibles mediante el
AND podrían ser defectuosas
planteamiento
cortocircuitadas o abiertas, o
decidimos que, o el reloj no está
(salidas
o
entradas
fallas internas).
5. El FF Y podría estar defectuoso
(D, CLR o Y cortocircuitada a
tierra, o fallas internas).
(disparo
cortocircuitado.
dividir
y
vencer.
Iniciando en el contador de palabras,
pulsando, o el pin de MR está fijado en
BAJO.
Si
podemos
probar
que
cualquiera de estas dos suposiciones
es falsa ¡entonces eliminamos la mitad
de los CIs de la lista de sospechosos!
6. El MV monoestable podría estar
defectuoso
de
o
quizá
Colocamos el probador lógico en MR
del contador de palabras para ver si
pasa
a
ALTO.
Si
es
ALTO,
abierto, QO cortocircuitada a
probablemente la línea de transmisión
y no hay razón para sospechar del MV
tierra, circuito RC defectuoso
de reloj no está abierta, el FF funciona
conectado
a
monoestable,
o
monoestable.
internas).
la
MV
bien
fallas
Todo se podría verificar poniendo un
probador lógico en MR e inyectando un
pulso hacia la entrada T del MV
Electrónica Industrial
70
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
monoestable. Si detectamos un pulso
negativo en MR (aproximadamente del
ancho de un ciclo de reloj), entonces
eliminamos las causas 5, 6. En este
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Trabajo en equipo
diagrama no se cubre cada falla que
pueda
ocurrir
en
este
circuito,
y
cuando se concluye componente es
defectuoso,
quizá
se
requiera
de
alguna detección de fallas local para
confirmar que el chip es defectuoso
antes de reemplazarlo. Sin embargo al
lógica no muestra qué debe emplear
un buen técnico detector de fallas para
aislar el problema. Un buen técnico
Para finalizar, realiza en equipo la
práctica
No.4
“Operación
de
multiplexores y demultiplexores como
circuitos de control”. pág.
Portafolio de evidencias
detector de fallas es como un detective
eficiente siempre está buscando pistas
y haciendo deducciones inteligentes a
partir de los hechos.
Entrega al PSP tu reporte individual del
análisis
del
funcionamiento
de
los
multiplexores y demultiplexores, así
como
los
materiales
que
hayas
generado y que formen parte de tu
portafolio de evidencias.
Electrónica Industrial
71
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
RESULTADO DE APRENDIZAJE
1.3.
Operar dispositivos de lógica
secuencial modular para control
de señal, considerando las
especificaciones técnicas del
fabricante.
Figura 1.34.Contador digital o contador
de rizado (asíncrono)
A veces a este contador se le conoce
1.3.1. OPERACIÓN DE CONTADORES
•
también como contador de cuatro bits.
Podemos observar en el diagrama que
Principios de operación síncronos
Los
contadores
son
circuitos
de
propósito específico construido a partir
de
flip-flop´s
especialmente
para
y
las
diseñados
tareas
de
la señal de reloj se conecta al primero
de los Flip-flop´s y que los relojes de
los F-F siguientes se derivan de las
salidas de los F-F que los preceden.
conteo de eventos en un sistema
digital.
Los leds colocados en las salidas de los
Los contadores pueden clasificarse en
dos tipos importantes:
F-F indican de manera visual el conteo
ascendente.
1. Contadores asíncronos
Debido a que los relojes de los F-F
2. Contadores síncronos
anteriores
El más sencillo de los contadores
digitales es el conocido como contador
de rizado que se muestra en la figura
1.34.
dependen de las salidas de los F-F
este
contador
opera
de
manera asincrónica siendo un buen
ejemplo de la primer clasificación de
contadores.
Para que un contador opere de manera
síncrona la señal de reloj debe llegar al
Electrónica Industrial
72
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
mismo tiempo a los F-F que componen
el circuito según se muestra en la
figura 1.35.
asíncrono.
b) Para
ello
puedes
recurrir
a
distintas fuentes de información
como
son:
libros,
manuales,
revistas, páginas de internet, etc.
Trabajo en equipo
Figura 1.35.
Contador Módulo 16 (síncrono)
Observa que el contador es semejante
al anterior pero con la diferencia de
que la señal de reloj esta conectado a
a) Reúnanse en equipo de 3 o 4
integrantes.
b) Junten
añadido dos compuertas AND.
información
recabaron.
todos y cada uno de los F-F, es decir,
el reloj es común a los F-F y se han
la
que
c) Comenta con tus compañeros de
equipo como funciona contador
binario síncrono (SN74163) y un
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
asíncrono (SN74293) así como
también
Investigación documental
cuál
comportamiento
es
de
ellos
el
de
acuerdo a un diagrama lógico.
Competencia lógica
•
Aplicaciones de contadores
Deducir la tabla de verdad de
un contador.
Existen en la actualidad contadores
a) Consulten información acerca de
cuales permiten el ahorro de espacio ya
™
la función y comportamiento de
los contadores binario síncrono y
Electrónica Industrial
digitales
que
en
circuito
eliminan
las
integrado
necesidad
los
de
73
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
implementar contadores con F-F y
cumplido doce pulsos de reloj. Estos
compuertas básicas.
circuitos son la base de tiempo en
circuitos de reloj.
Ejemplos de estos contadores son:
1. 74LS93 que es un contador
síncrono
de
4
bits
con
la
capacidad de contar desde 0 a
Mostramos en la figura 1.36 un circuito
de aplicación de contadores: Reloj
Digital.
15.
2. 74LS193
es
un
contador
ascendente/descendente
binario de cuatro bits además
puede ser reinicializado con
una línea denominada CLEAR o
bien programado para contar a
partir
de
un
número
en
específico mediante la función
LOAD.
3. 74LS92 es un contador decadal
es decir, pasa de 9 a 0 cuando
se
encuentra
en
Figura 1.36. Circuito de aplicación de
modo
contadores
ascendente y de 0 a 9 cuando
se
encuentra
descendente.
Una
de
las
en
su
modo
aplicaciones
más
importantes de los circuitos contadores
es
como divisores de tiempo por
ejemplo, si tenemos un circuito divisor
por 12 significa que cambiará su
estado
siempre
y
Electrónica Industrial
cuando
se
han
•
Normalización IEEE/ANSI
La simbología IEEE/ANSI para diversos
contadores se presenta de manera
similar a los dispositivos anteriores.
•
Ya
Detección de fallas
analizamos
los
efectos
de
los
retardos de propagaría flip-flops en
74
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
contadores de rizo. Como observamos,
los
retardos
de
propagación
acumulados sirven esencialmente para
limitar la respuesta de frecuencia de
contadores de rizo. Los retardos entre
transiciones
de
flip-flops;
también
pueden causar problemas cuando se
decodifica un contador de rizo. El
problema se presenta en forma de
fallas o mal funcionamiento en la
decodificación
(glitches)
o
picos
(impulsos) en las salidas de algunas de
las compuertas de decodificación,
lo
cual se ilustra en la figura 1.38 para
un contador de rizo MOD-4
Figura 1.38.Contador de rizo
MOD-4
En la figura 1.38 también se muestran
las formas de onda en las salidas de
cada
FF
y
la
compuerta
de
decodificación. Note el retardo cíe
propagación entre la forma de onda de
Electrónica Industrial
75
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
reloj y la forma de onda de la salida A.
y entre la forma de onda A y la forma
de onda B. Las fallas en las formas de
onda de decodificación Xo y X2 se
deben al retardo entre las formas de
onda A y B. XO es la salida de la
compuerta
AND
que
decodifica
el
conteo normal 00. La condición 00
también
ocurre
momentáneamente
cuando el contador pasa del conteo 01
al 10, como se muestra mediante las
formas de onda.
Esto se debe a que B no puede cambiar
estados hasta que A pasa a BAJO. Este
estado
momentáneo
00
sólo
dura
algunos nanosegundos (dependiendo
nuevo, esto se debe al retardo de la
respuesta del flip-flop B después que A
ha pasado a BAJO.
Aunque la situación se ilustra para un
contador MOD-4, lo mismo puede
suceder con cualquier contador de
rizo. Esto se debe a que los contadores
de rizo funcionan con el principio de
"reacción en cadena", en el que cada FF
dispara
el
siguiente
y
así
sucesivamente.
Los
picos
en
las
salidas
del
decodificador pueden o no presentar
un problema, dependiendo de cómo se
use el contador.
del tpd del flip-flop B), pero se puede
detectar mediante la compuerta de
decodificación si la respuesta de la
compuerta es suficientemente rápida.
De ahí, el pico o impulso en la salida
XO.
Una
situación
similar
produce
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Observación
un
estado transitorio en la salida X2. X2 es
Competencia lógica
la decodificación para la condición 10,
y
esta
condición
ocurre
pasa del estado 11 al 00 en respuesta
Desarrollar
el
pensamiento
predictivo en la inspección de
circuitos contadores.
muestra en las formas de onda. De
a) Después de que el PSP realice una
momentáneamente cuando el contador
al cuarto pulso de reloj, como se
Electrónica Industrial
™
76
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
explicación sobre los circuitos
Un registro de desplazamiento es un
predecir
que cada uno transfiere su bit de
contadores
y
en
la
manera
ellos
fallas
de
que
pueden suceder.
grupo de F-F conectados de tal manera
información
al
siguiente
F-F
más
significativo del registro en presencia
b) Resume lo observado
de un pulso adecuado del reloj.
c) Analiza las fallas encontradas.
Los registros de desplazamiento se
clasifican por la forma de recibir y
Comparación de resultados con
entregar los datos como se indica a
otros compañeros
continuación.
1. Registro SISO (Serial In – Serial
Out).- este registro recibe datos en
a) Las observaciones que obtengas
compáralas con tus compañeros.
b) Después de comparar con tus
compañeros, si consideras que es
necesario
complementa
tu
consideres
retroalimentará
tu
observación con información que
trabajo.
forma serial es decir, el primer F-F
esta conectado a una fuente de
datos binarios de tal forma que a
cada pulso de reloj cada uno de
estos datos son transportados a lo
largo de toda la cadena de F-F. el
principio de operación se muestra
en la figura 1.39.
Figura 1.39. Principio de operación del
registro SISO
1.3.2. OPERACIÓN DE REGISTROS DE
CORRIMIENTO
•
Principios de operación
Electrónica Industrial
2. Registro SIPO (Serial In- Parallel
Out).- este registro acepta entradas
en forma serial pero la salida de
información
se
hace
en
forma
77
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
paralela según se muestra en la
que puede hacer las funciones de
figura1. 40.
todos los anteriores. El principio de
funcionamiento se muestra en la
figura 1.42.
Figura 1.40. Principio de operación del
registro SIPO
3. Registro PISO (Parallel In – Serial
Out).- en ests registro los datos se
cargan todos a la vez y se entregan
en forma serial a cada pulso de reloj
hasta completar la descarga. El
principio de operación se ilustra en
la figura 1.41.
Figura 1.42. Principio de operación de registro
PIPO.
•
Aplicaciones de los registros de
corrimiento
Los registros de corrimiento tienen
gran
aplicación
aritméticas
ya
que
en
se
operaciones
usan
para
desplazar los operandos al multiplicar
o dividir.
Figura 1.41. Principio de operación del
registro PISO.
4. Registro PIPO (Parallel in – Parellel
Out).- permite la carga como la
lectura en forma paralela además a
este
registro
se
le
asigna
la
posibilidad de ingresar y leer datos
en forma serial por lo que se le
conoce como registro universal ya
Electrónica Industrial
78
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Otra aplicación importante se ilustra en
la figura 1.43 para producir retardos
de tiempo, por ejemplo si deseamos
retardar un bit durante cuatro pulsos
de reloj bastará hacerlo recorrer un
arreglo de 4 F-F conectados en serie
de tal forma que el dato deseado
Figura 1.44. Registro 74LS174
aparezca después de los cuatro pulso
de reloj.
La conversión de datos en sistemas
digitales es quizá la aplicación más
importante
de
los
registros
de
desplazamiento ya que se utiliza para
reducir
el
número
de
conductores
necesarios en equipos de transmisión
de datos.
•
Registros
de
corrimiento
2. Los 74LS299 y el 74LS323 son
las
versiones
modernas
del
74LS198 puesto que permiten
el
desplazamiento
hacia
la
derecha y hacia la izquierda de
los
datos.
Su
diagrama
se
muestra en la figura 1.45
MSI
estándar.
Algunos de los registros comerciales
más
comunes
se
enlista
a
continuación:
1. 74LS174 que son registros que
permiten la carga y lectura en
paralelo de datos de 8 bits y
que requieren de más de 16
pines para su implementación y
Figura 1.45. Registro 74LS198
se usan para la transferencia
síncrona de datos según se
muestra en la figura 1.44
Electrónica Industrial
79
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
3. El 74LS165 que es un registro de
entrada en paralelo y salida serial
Consulta con el PSP
de 8 bits según se ve en la figura
1.46
Competencia Científico-teórica.
™ Identificar
la influencia de la
impedancia en el comportamiento
de los registros de corrimiento.
a) El
PSP
te
mostrará
diferentes
componentes de un circuito
Figura 1.46. Registro 74LS165
4. El
74LS164
se
trata
de
b) Identifica la relación de impedancias
un
registro de desplazamiento de
ocho bits con entrada serial y
salida en paralelo. Lo anterior se
ilustra en la figura 1.47
presentes
en
los
diferentes
componentes y su influencia en
circuitos
con
registros
de
corrimiento
c) Anota tus observaciones en hojas de
rotafolio y coordínate con el PSP
para exponer frente el grupo.
Realización del ejercicio
Figura 1.47. Registro 74LS764
Competencia analítica
™ Aplicar
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Electrónica Industrial
las
operaciones
fundamentales y números binarios
para analizar circuitos con registros
80
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de corrimiento.
b) Realiza previamente una guía de
observación para que puedas
a) Realiza el siguiente ejercicio:
Efectúa la suma de dos números
binarios de tal forma que el último
llevarla el día de la visita
c) Con base en esta guía elabora un
reporte de las actividades
dígito tenga un acarreo igual a uno.
b) Observa como este acarreo puede
verse como un desplazamiento
dentro de un registro de
identificadas
Consideraciones
sobre
seguridad
e
higiene
corrimiento (siendo un
desplazamiento hacia la izquierda)
c) Anota los resultados en tu cuaderno
y comenta tus conclusiones en
equipos de trabajo
a) Recuerda no llevar alimentos o
bebidas al interior de la industria
que visiten.
Investigación de campo
b) Hacer caso a todas las
indicaciones sobre seguridad que
mencione el guía
Competencia emprendedora
™ Identificar las actividades
productivas en las que se utilizan
registros de corrimiento
a) Organiza con tus compañeros una
•
Normalización IEEE/ANSI
salida para asistir a alguna industria
en las que se empleen equipos
estructurados con registros de
corrimiento
Electrónica Industrial
81
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
actuales y de las que ocurrieron antes.
Aunque
los
sistemas
lógicos
secuenciales por lo general son más
complejos que los sistemas lógicos
combinacionales, los procedimientos
esenciales para la detección de fallas
se aplican bien a ambos tipos de
sistemas.
Los sistemas secuenciales padecen de
los mismos tipos de fallas (circuitos
abiertos, cortocircuitos, fallas internas
del CI y otras similares) que los
Figura 1.48. (a)Símbolo según IEEE/ANSI para
el 74174(PIPO); (b) símbolo IEEE/ANSI para el
74164 (SIPO)
registros de desplazamiento 74164 y
74174 se muestran en las Figuras 1.48
(a) y (b).
combinacionales se pueden aplicar a
los sistemas secuenciales. Una de las
técnicas de detección de fallas más
eficaz comienza cuando el técnico
detector de fallas observa la operación
Detección de fallas
del sistema y, mediante razonamiento
Los flip-flops, los contadores y los
registros
Muchos de los mismos pasos que se
siguen para aislar fallas en sistemas
La simbología correspondiente a los
•
sistemas combinacionales.
son
los
componentes
principales de los sistemas lógicos
secuenciales. Debido a sus dispositivos
de almacenamiento, un sistema lógico
analítico, determina las causas posibles
del mal funcionamiento del sistema.
Luego el técnico usa los instrumentos
de prueba disponibles para aislar esa
falla específica.
secuencial tiene la característica de que
sus
salidas
y
la
secuencia
de
operaciones dependen de las entradas
Electrónica Industrial
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
82
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
d) Anota
las
conclusiones
cuaderno de apuntes.
Competencia lógica
en la identificación de fallas en los
registros de corrimiento.
equipos
de
3
ó
4
integrantes
b) Realicen
el
características
diagramas
análisis
básicas
de
los
de
de
tu
Investigación documental
™ Aplicar el pensamiento deductivo
a) Forma
en
las
los
registros:
Entradas en paralelo, salida en
paralelo, pulso de corrimiento o
clock, entrada serial, salida serial,
control clear y control preset.
c) Con base a esto identifiquen las
fallas que pueden presentarse en
Competencia para la vida
™ Desarrollar el hábito de lectura
relativa a textos tecnológicos como
son el origen y diversos usos de
los registros de corrimiento.
a) Realicen una búsqueda bibliográfica
sobre
el
origen
y
uso
registros de corrimiento.
b) Reúnan
la
de
información
los
más
importante y preséntenla al grupo
c) Intercambien
los
trabajos
para
enriquecer su bibliografía.
los registros de corrimiento.
Electrónica Industrial
83
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PRÁCTICAS DE EJERCICIOS Y LISTAS DE COTEJO
Unidad de
aprendizaje
1
Práctica número:
1
Nombre de la
práctica:
Operación de controladores electrónicos
Propósito de la
Práctica
Al finalizar la práctica el alumno identificará la estructura de diferentes
Escenario
Taller
Duración
4 hrs.
tipos de controladores electrónicos digitales y analógicos según las
características de operación en manuales de fabricantes.
Materiales
• Manuales
de controladores
electrónicos de varios
fabricantes (Texas
Maquinaria y Equipo
•
Mesas de trabajo
•
Pulsera antiestática
Herramienta
Instruments, Motorola,
etcétera)
• Diagramas
control
de dispositivos de
• Dispositivos
de control digital
y analógico propuestos
Electrónica Industrial
84
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Procedimiento
­ Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo
de la práctica.
­ Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
4 Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
• Reciclar los materiales utilizados en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e
inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9 EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9 EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9 El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9 EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para
su correcta ejecución.
9 Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los
aspectos importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer,
las recomendaciones del fabricante.
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
1. Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
2. Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Electrónica Industrial
85
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Electrónica Industrial
86
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Desarrollo
1. Identifica la estructura de un dispositivo de control
2. Explica la estructura de un dispositivo de control digital a través de diagramas de bloques
3. Explica la estructura de un dispositivo de control analógico a través de diagramas de
bloques
4. Realiza un esquema de los dispositivos de control analizados mostrando las partes que
corresponden según el diagrama de bloques
5. Realiza un cuadro sinóptico anotando las características eléctricas principales de un
dispositivo de control según el manual del fabricante
6. Discute con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas de manera particular
7. Anota las conclusiones que considere más relevantes.
8. Presenta sus conclusiones y discútelas en grupo.
9. Elabora algunos comentarios sobre la estructura de un dispositivo de control.
10. Guarda los dispositivos de control utilizados
11. Guarda los manuales de fabricante utilizados
12. Limpia tu área de trabajo
13. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electrónica Industrial
incluyendo los
87
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Electrónica Industrial
88
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Lista de cotejo de la práctica
número 1:
Operación de controladores electrónicos
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista
marque
con
una
9 aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Si
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Identificó los dispositivos y circuitos de control a utilizar
2. Alistó los manuales de dispositivos y circuitos
3. Identificó la estructura de un dispositivo de control
4. Explicó la estructura de un dispositivo de control digital a través de
diagramas de bloques
5. Explicar la estructura de un dispositivo de control analógico a
través de diagramas de bloques
6. Realizó un esquema de los dispositivos de control analizados
7. Realizó un cuadro sinóptico anotando las características eléctricas
principales de un dispositivo de control según el manual del fabricante
8. Discutió con sus compañeros de equipo sus anotaciones
9. Anotó las conclusiones más relevantes
10. Discutió sus conclusiones en grupo
11. Elaboró comentarios sobre la estructura de un dispositivo de
control.
12. Guardó los dispositivos de control utilizados
13. Guardó los manuales de fabricante utilizados
Electrónica Industrial
89
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
14. Limpió su área de trabajo
15. Separó los residuos recuperables
16.
Realizó
un
reporte
individual
con
las
conclusiones
y
el
procedimiento empleado.
Observaciones:
PSP:
Hora de inicio:
Unidad
aprendizaje
Hora de
término:
de
Práctica número:
Nombre
práctica:
Propósito
Práctica
de
de
Evaluación:
1
2
la
Operación de un circuito de control digital con flip-flop´s.
la
Al finalizar la práctica el alumno identificará el punto de operación de un
circuito de control lógico secuencial con flip-flop´s observando su
concordancia con los diagramas de tiempo y manuales de fabricante.
Escenario
Taller
Duración
4 hrs.
Materiales
Electrónica Industrial
Maquinaria y Equipo
Herramienta
90
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
• Manuales
de controladores
electrónicos de varios
fabricantes (Texas
Instruments, Motorola,
etcétera)
• Diagramas
•
Fuente de voltaje 5V fijos
•
Pinzas de corte
•
Protoboard
•
Pinzas de punta
•
Pinzas pela cable
o 4 cables caimán-caimán
de tiempo de
dispositivos electrónicos
•2
CI 74LS76
•4
LED
•4
resistor de 330 Ω
Electrónica Industrial
91
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Procedimiento
­ Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo
de la práctica.
­ Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
4 Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
• Reciclar los materiales utilizados en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e
inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9 EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9 EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9 El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9 EL PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9 Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
Electrónica Industrial
92
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
1. Identificar los dispositivos y circuitos de control a utilizar
2. Tener listos los manuales de dispositivos y circuitos
Electrónica Industrial
93
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
1. Arma, en protoboard, el circuito de la Figura 1 que se muestra utilizando los manuales del
fabricante
2. Verifica todas y cada una de las conexiones del circuito antes de energizar
3. Energiza el circuito con al fuente de 5V con la debida precaución
4. Con ayuda de un Multímetro digital mide los voltajes de cada salida del circuito (QA, QB,
QC y QD)
5. Toma nota del estado inicial de cada salida QA, QB, QC y QD del sistema.
6. Alimenta la señal del reloj a través de un circuito oscilador tal como un LM555 y un arreglo
de compuertas NAND. NOTA. La frecuencia debe ser aprox. De 60 pulsos por minuto.
7. Observa detenidamente el funcionamiento del sistema
8. Anota tus observaciones en un diagrama de tiempos
9. Propón ante tus compañeros de equipo una posible aplicación de este circuito como
circuito de control
10. Consulta los manuales del fabricante y verifica el funcionamiento del sistema
11. Verifica todos y cada uno de los estados según el diagrama de tiempo del circuito
12. Discute con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas de manera particular
13. Anota las conclusiones que considere más relevantes
14. Presenta sus conclusiones y discútelas en grupo.
15. Desarma el circuito según las normas de seguridad aplicables
16. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
17. Guarda los manuales de fabricante utilizados
Electrónica Industrial
94
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Electrónica Industrial
95
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Lista de cotejo de la práctica
número 2:
Operación de un circuito de control digital con flip-flop´s
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista
marque
con
una
9aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Si
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Identificó los dispositivos y circuitos de control a utilizar
2. Alistó los manuales de dispositivos y circuitos
3. Armó en protoboard el circuito propuesto
4. Manipuló correctamente los manuales de fabricante
5. Verificó las conexiones del circuito propuesto
6. Energizó el circuito con las medidas de seguridad necesarias
7. Midió los voltajes de cada salida del circuito
8. Manipuló correctamente el Multímetro
Electrónica Industrial
96
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
Si
No
No
aplica
9. Anotó el estado inicial de cada salida del circuito
10. Alimentó el circuito con una señal de reloj de características
específicas
11. Observó detenidamente el funcionamiento del circuito
12. Anotó sus observaciones en una diagrama de tiempos
13. Propuso ante su equipo posibles aplicaciones del circuito
14. Verificó en manuales de fabricante el funcionamiento del sistema
15. Verificó el circuito según los diagramas de tiempo
16. Discutió con sus compañeros de equipo sus anotaciones
17. Anotó las conclusiones más relevantes
18. Discutió sus conclusiones en grupo
19. Desarmó el circuito tomando las medidas de seguridad necesarias
20. Guardó los dispositivos de control utilizados
21. Guardó los manuales de fabricante utilizados
22. Limpió su área de trabajo
23.Realizó
un
reporte
individual
procedimiento empleado.
con
las
conclusiones
y
el
Observaciones:
Electrónica Industrial
97
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
Si
PSP:
Hora de
inicio:
Electrónica Industrial
Hora de
término:
No
No
aplica
Evaluación:
98
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Unidad
aprendizaje
de
Práctica número:
Nombre
práctica:
Propósito
Práctica
de
de
1
3
la
Operación de un circuito temporizador como controlador de
la
Al finalizar la práctica el alumno identificará el punto de operación de un
disparo.
circuito temporizador como circuito de control de acuerdo a los diagramas
y ecuaciones características de operación.
Escenario
Taller
Duración
4 hrs.
Materiales
Maquinaria y Equipo
Herramienta
•
1 CI LM555
•
Fuente de voltaje 5V fijos
•
Pinzas de corte
•
1 Resistor de 10KΩ
•
Osciloscopio de doble trazo
•
Pinzas de punta
•
1 Resistor de 1KΩ
•
Protoboard
•
Pinzas pela cable
•
1 Resistor de 330 Ω
•
1 Capacitor de 0.01μF
•
1 Capacitor de 100μF
•
1 led
Electrónica Industrial
•
4 cables caimán-caimán
99
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Procedimiento
­ Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo
de la práctica.
­ Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
4 Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
• Reciclar los materiales utilizados en la práctica
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e
inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9 EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9 EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9 El
PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9 El PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9 Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
Electrónica Industrial
100
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
1. Identificar los dispositivos TTL y herramientas a utilizar
2. Tener listos los manuales de dispositivos TTL
Electrónica Industrial
101
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
1. Para el circuito de la figura 1 determina en forma teórica la duración del pulso a la salida con
ayuda de la ecuación: Tw = 1.1 (RA) ©, donde Tw es la duración del pulso en segundos
cuando se da el disparo, RA es la resistencia conectada entre el pin 6 y 5V; C es al capacitor
conectado entre el pin 7 y tierra.
2. Arma, en protoboard, el circuito de la Figura 1 que se muestra utilizando los manuales del
fabricante.
3. Verifica todas y cada una de las conexiones del circuito antes de energizar
4. Energiza el circuito con al fuente de 5V con la debida precaución
5. Observa la salida con el LED conectado a ella.
6. Anota tus observaciones
7. Manda ahora un voltaje en alto (5V) al pin indicado como disparo en el circuito
8. Observa la salida con el LED conectado a ella.
9. Anota tus observaciones
10.
Conecta ahora el osciloscopio en la salida con la escala de tiempo adecuada (segundos)
11.
Activa nuevamente el disparo del circuito
12.
Mide con ayuda del osciloscopio la duración del pulso
13.
Compara el valor de tus mediciones con el obtenido con la ayuda de la ecuación en el punto
14.
Si hay diferencias explícalas con tus compañeros de equipo
15.
Propón ante tus compañeros de equipo una posible aplicación de este circuito como
16.
Consulta los manuales del fabricante y verifica los parámetros de funcionamiento del
1.
circuito de control
Electrónica Industrial
102
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
LM555
17.
Discute con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas de manera particular
18.
Elabora conclusiones del funcionamiento del circuito
19.
Presenta tus conclusiones y discútelas en grupo.
20.
Desarma el circuito según las normas de seguridad aplicables
21.
Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
24.
Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electrónica Industrial
incluyendo los
103
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Lista de cotejo de la práctica
número 3:
Operación de un circuito temporizador como controlador
de disparo.
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque
con una
9 aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Si
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Identificó los dispositivos y circuitos de control a utilizar
2. Alistó los manuales de dispositivos y circuitos
3. Determinó las características de operación del circuito de acuerdo a
su ecuación característica
4. Armó en protoboard el circuito propuesto
5. Manipuló correctamente los manuales de fabricante
6. Verificó las conexiones del circuito propuesto
7. Energizó el circuito con las medidas de seguridad necesarias
8. Observó el funcionamiento del circuito
Electrónica Industrial
104
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
Si
No
No
aplica
9. Anotó el estado inicial a la salida del circuito
10. Excitó el circuito enviando un voltaje alto al terminal indicado como
disparo
11. Observó detenidamente el funcionamiento del circuito con la señal
de disparo
12. Anotó sus observaciones
13. Disparó nuevamente el circuito
14. Observó en un osciloscopio la respuesta del circuito
15. Comparó la respuesta del circuito con el valor obtenido en el punto
1.
16. Explicó las posibles diferencias en equipos
17. Propuso ante su equipo posibles aplicaciones del circuito
18. Verificó en manuales de fabricante el funcionamiento del sistema
19. Discutió con sus compañeros de equipo sus anotaciones
20. Anotó las conclusiones más relevantes
21. Discutió sus conclusiones en grupo
22. Desarmó el circuito tomando las medidas de seguridad necesarias
23. Guardó los dispositivos de control utilizados
24. Guardó los manuales de fabricante utilizados
25. Limpió su área de trabajo
26.
Realizó
un
reporte
Electrónica Industrial
individual
con
las
conclusiones
y
el
105
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
Si
No
No
aplica
procedimiento empleado.
Observaciones:
PSP:
Hora de
inicio:
Electrónica Industrial
Hora de
término:
Evaluación:
106
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Unidad
aprendizaje
de
Práctica número:
Nombre
práctica:
Propósito
Práctica
de
de
1
4
la
Operación de multiplexores y demultiplexores como circuitos de control.
la
Al finalizar la práctica el alumno manejará circuitos de lógica digital tales
como multiplexores y demultiplexores
varias señales en un sistema a través de sus tablas de verdad.
Escenario
Taller
Duración
4 hrs.
Materiales
• CI 74LS151
• 1 CI 74LS08
• 1 CI 74LS04
como circuitos de control para
Maquinaria y Equipo
•
•
Fuente de voltaje 5V fijos
Protoboard
Herramienta
•
Pinzas de corte
•
Pinzas de punta
•
Pinzas pela cable
• 4 led
• 4 resistor de 1K Ω
• 4 resistor de 330 Ω
• 1m de cable 24 AWG
Electrónica Industrial
107
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Procedimiento
­ Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo
de la práctica.
­ Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
4 Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
• Reciclar los materiales utilizados en la práctica cuando esto sea posible
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e
inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9 EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9 EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9 El
PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9 El PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9 Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
Electrónica Industrial
108
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
1. Identificar los dispositivos TTL y herramientas a utilizar
2. Tener listos los manuales de dispositivos TTL
Electrónica Industrial
109
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
Electrónica Industrial
110
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Multiplexor.
1. Para el circuito de la figura 1 determina la tabla de verdad que describe su funcionamiento,
tomando en cuenta que es un circuito MUX 3X8
2. Arma, en protoboard, el circuito de la Figura 1 que se muestra utilizando los manuales del
fabricante.
3. Verifica todas y cada una de las conexiones del circuito antes de energizar
4. Energiza el circuito con al fuente de 5V con la debida precaución
5. Alimenta la entrada del reloj donde corresponde. Nota: el reloj deberá tener una frecuencia
de 60 pulsos por minuto.
6. manda un cero lógico a todas y cada una de las entradas de selección (S1, S2 y S3)
7. Observa la salida con el LED conectado a ella.
8. Anota tus observaciones
9. Ingresa las combinaciones de manera secuencial en las entradas de selección (000, 001, 010,
etc)
10. Observa la salida con el LED conectado a ella
11. Anota tus observaciones
12. Obtén una tabla de verdad del comportamiento del circuito y compárala con la obtenida en el
punto 1.
13. Si hay diferencias explícalas con tus compañeros de equipo
Electrónica
Industrial
111
14. Consulta
los manuales del fabricante y verifica los parámetros de funcionamiento del
74LS151
15. Discute con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas de manera particular
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Electrónica Industrial
112
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Lista de cotejo de la práctica
número 4:
Operación
de
multiplexores
circuitos de control
y
demultiplexores
como
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De
la
siguiente
lista
marque
con
una
9
aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
Si
No
No
aplica
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Identificó los dispositivos TTL y herramientas a utilizar
2. Tuvo listos los manuales de dispositivos TTL
3. Determinó la tabla de verdad para el circuito de la figura 1 que
describe su funcionamiento, tomando en cuenta que es un circuito
MUX 3X8
4. Armó, en protoboard, el circuito de la Figura 1, utilizando los
manuales del fabricante.
5. Verificó cada una de las conexiones del circuito antes de energizar
6. Energizó el circuito con al fuente de 5V con la debida precaución
7. Alimentó la entrada del reloj (con una frecuencia de 60 pulsos por
minuto) donde correspondiente
8. Mandó un cero lógico a cada una de las entradas de selección (S1, S2
y S3)
9. Observó la salida con el LED conectado a ella
10. Anotó tus observaciones
11. Ingresó las combinaciones de manera secuencial en las entradas de
selección (000, 001, 010, etc)
Electrónica Industrial
113
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
Si
No
Si
No
No
aplica
12. Observó la salida con el LED conectado
13. Anotó tus observaciones
14. Obtuvo una tabla de verdad del comportamiento del circuito y la
comparó con la obtenida en el punto 1.
15. Explicó a sus compañeros las diferencias si se presentaron
16. Consultó los manuales del fabricante y verifica los parámetros de
funcionamiento del 74LS151
17. Discutió con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas de
manera particular.
18. Elaboró conclusiones del funcionamiento del circuito
19. Diseñó e implementó en protoboard un circuito demultiplexor de
2 a 4.
20. Elaboró la tabla de verdad de un Demux 2 a 4 donde la entrada se
presenta como E.
Desarrollo
No
aplica
21. Verificó cada una de las conexiones del circuito antes de energizar
22. Energizó el circuito con al fuente de 5V con la debida precaución
23. Alimentó la entrada del reloj (frecuencia de 60 pulsos por minuto)
donde corresponde.
24. Mandó un cero lógico a cada una de las entradas de selección (S1,
S2)
25. Observó la salida con el LED conectado a ella.
26. Anotó las observaciones
27. Ingresó las combinaciones de manera secuencial en las entradas
de selección (00, 01, etc.)
28. Observó la salida con el LED conectado a ella
29. Anotó tus observaciones
30. Obtuvo una tabla de verdad del comportamiento del circuito y
compárala con la obtenida en el punto 1
Electrónica Industrial
114
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
31. Explicó las diferencias si existieron a con tus compañeros de
equipo
32. Describió el funcionamiento de un DEMUX, de acuerdo a la tabla
de verdad
33. Consultó los manuales del fabricante y verificó los parámetros de
funcionamiento de un DEMUX 2 a
34. Discutió con sus compañeros de equipo las anotaciones hechas de
manera particular
35. Elaboró conclusiones del funcionamiento del circuito
36. Presentó las conclusiones y las discutió en grupo.
37. Desarmó los circuitos, según las normas de seguridad aplicables
38. Guardó los dispositivos, los materiales y los equipos utilizados
39. Guardó los manuales de fabricante utilizados
40. Limpió su área de trabajo
41. Elaboró un reporte individual del análisis de los dispositivos de
control,
incluyendo
los
procedimientos
realizados,
las
observaciones y las conclusiones.
Observaciones:
PSP:
Hora de
inicio:
Electrónica Industrial
Hora de
término:
Evaluación:
115
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
RESUMEN
En este capítulo hemos estudiados las
parte
bases teóricas y fundamentos de la
electrónico que requiera de control de
teoría
tiempos
de control sobre las que se
sustentan
todos
los
sistemas
de
fundamental
en
circuitos
en
procesos
un
sistema
aunque
temporizadores
se
los
han
Control ya sean Automáticos o no
estudiado en dos modalidades: como
Automáticos y según sean del tipo
controladores de disparo o bien como
hincapié
ejemplos de diseño para familiarizar al
analógico
control
o
en
digital.
las
analógico
Se
ha
hecho
características
y
digital
del
para
osciladores. Se han incluido algunos
alumno con el cálculo de parámetros
establecer así mismo las diferencias
en este tipo de circuitos.
cruciales entre uno y otro.
En los temas 1.1.4 y 1.1.5 hemos
Como
parte
introductoria
hemos
estudiado las características de los
básicos y que conforman los sistemas
codificadores y decodificadores como
funciones que realizan y abreviaturas
electrónico
más comúnmente utilizadas.
información binaria codificada en otro
mencionado
algunos
dispositivos
de control así como, cada una de las
A partir del tema 1.1.2, empezamos a
estudiar
elementos
de
control
elementos
conocidos
como
elementos de un sistema de control
capaces
de
transformar
código de nuestro interés y según la
necesidad
de
cada
problema
real,
electrónico biestables tales como lo
siendo las funciones de cada elemento
flip-flop´s
complementarias entre sí.
fundamental
y
en
que
son
todo
parte
sistema
Así
mismo
lo
Multiplexores
y
electrónico con necesidad de memoria
Demultiplexores son elementos que
elemento básico de memoria.
entre sí, aunque tienen semejanza:
En el tema 1.1.3 se han visto las
ambos
características de operación de los
direccionar diferente información
ya que como hemos visto, el F-F es el
realizan
funciones
son
complementarias
elementos
capaces
de
elementos temporizadores ya que son
Electrónica Industrial
116
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Los
elementos
contadores
estudiado
por
su
controlar
eventos
se
han
diagnóstico
capacidad
de
posteriores.
en
diferentes
procesos de control electrónico, se
destacaron
elementos
identificaron
los
en
cursos
de
controle
dispositivos
electrónicos de control digital así como
asíncrono así como, algunos ejemplos
se analizaron además fallas comunes
de aplicación.
de
Por
del
último,
características
los
fallas
entre
contadores
las
de
de
se
tipo
y
sus parámetros,
valores nominales y
funcionamiento
como:
estudiado
las
temporización,
registros
de
etc. para determinar su funcionamiento
elementos transmisores de datos en
En el siguiente apartado se analizaran
paralela o bien serie.
controladores electrónicos analógicos
Para todos y cada uno de los elementos
de equipos industriales tales como
tratados se han incluido ejemplos de
sensores,
diseño,
servomecanismos para posteriormente
características
corrimiento
han
síncrono
de
los
y su importancia como
diferentes modos ya sea transmisión
simbología
ANSI/IEEE,
y
métodos de detección de fallas con la
intención
de
complementar
respuestas
erróneas,
en sistemas de control.
los principios y aplicaciones de los
transductores
y
ser operados.
el
aprendizaje y fomentar en el alumno el
análisis de circuitos para el posible
Electrónica Industrial
117
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL CAPÍTULO 1
1. ¿Cuáles son los requerimientos de un componente electrónico de un dispositivo
de control?
2. ¿Cómo identificaría los requerimientos de un componente electrónico de un
dispositivo de control?
3. Explique que es un sistema de control
4. ¿Qué significado tienen las siglas BCD/DEC?
5. ¿Qué significado tienen las siglas HPRI?
6. Realice un esquema de los componentes básicos de un sistema de control.
7. ¿Cuáles son los pasos que se siguen en procedimiento de diseño de un
controlador electrónico implementado con circuitos lógicos digitales?
8. Explique cuales son los pasos que se siguen para la detección de fallas en
sistemas controlados mediante electrónica digital.
9. Explique como opera un flip – flop.
10.
¿Como se detectaría la falla en un circuito con flip – flop’s en el que la
condición es
que Q permanece en BAJO?
11.
Mencione los dos tipos de multivibradores monoestables y su característica
12.
¿Puede activarse al mismo tiempo más de una salida de un decodificador?
13.
¿Cuál es la diferencia entre un 7445 y un 7442?
14.
¿En que difiere un codificador de un decodificador?
15.
Explique el funcionamiento de un ADC.
16.
Explique el funcionamiento de un DAC
17.
¿Cuál es la función de las entradas de selección de un multiplexor?
principal.
Electrónica Industrial
118
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
18.
¿Cuáles son las aplicaciones más importantes de los multiplexores?
19.
Explique la diferencia entre un MUX y un DEMUX.
Electrónica Industrial
119
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
RESPUESTAS A LA AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS
Capítulo 1
1. Son referidos a sus valores nominales de voltaje corriente y potencia, tamaño,
precio, tolerancia, confiabilidad etc.
2. Por su nomenclatura, estructura y medición
3. Un sistema de control es un conjunto de elementos sistematizados que
permiten regular el funcionamiento y operación de un sistema.
4. Decodificador de BCD a decimal.
5. Alta prioridad.
6. Diagrama de un sistema de control.
7. El procedimiento a seguir es el siguiente:
a. a). Establecer la tabla de verdad.
b. b). Escribir el término lógico deseado para cada caso en el que sea
valido.
c. c). Escribir la expresión matemática ha obtener en la salida.
d. d). Simplificar la expresión de salida.
e. Implementar el circuito obtenido y verificar su funcionamiento.
Electrónica Industrial
120
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8. Detección de la falla: Se observa la operación del sistema o circuito que presenta
la falla. Aislamiento de la falla: Se realizan pruebas y se llevan a cabo
mediciones para aislar la falla. Corrección de la falla: Se reemplaza el
componente defectuoso, se repara la conexión, se remueve el corto, etc.
9. Un flip – flop está formado por un ensamble de compuertas lógicas que puede
tener una o más entradas y dos salidas: una salida normal con un estado alto o
de establecer y una salida invertida o de estado bajo o de borrado.
10. Cuando la salida permanece en Bajo , esto podría ser a causa de:
a. a): Z1-3 está en corto circuito interno con tierra.
b. b): Z1-4 está en corto circuito interno con tierra.
c. c): Z2-2 está en corto circuito interno con tierra.
d. d): El nodo Q esta en corto circuito externo con tierra.
11. No reactivable: La duración del pulso de salida siempre es la misma,
independientemente de la duración de los pulsos de entrada.
Reactivable:
Opera de manera muy similar al no reactivable, su principal diferencia es que
puede volver a dispararse mientras se encuentra en su estado casi estable
dando origen a un nuevo intervalo tp.
12. No
13. El 7445 tiene salidas de colector abierto capaces de manejar hasta 30V y 80
mA.
14. Un codificador produce como salida el código correspondiente a la entrada
que fue activada. Un decodificador activa una salida.
Electrónica Industrial
121
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
15. Un ADC o convertidor analógico Digital es un sistema electrónico que se
encarga de cuantificar y cualificar una señal analógica representándola en forma
de pulsos digitales o palabras binaria octales o hexadecimales.
16. Un DAC (convertidor Digital/analógico) es un arreglo de componentes
eléctricos y electrónicos que convierten un conjunto de pulsos o valores binarios
en una señal analógica continua.
17. El número binario que se aplica en las entradas de selección determina que
datos de entrada serán trasladados hacia la salida.
18. Conversión de paralelo a serial, enrutado de datos, generación de funciones
lógicas, secuenciación de operaciones.
19. Un MUX selecciona una de entre varias señales de entrada para trasladarla a la
salida; un DEMUX selecciona una de varias señales de salida para recibir la
señal de entrada.
Electrónica Industrial
122
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
2
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
DE EQUIPOS INDUSTRIALES
Al finalizar la unidad, el alumno operará controladores electrónicos de equipos
industriales empleando transistores de propósito general, para amplificar o
conmutar señales eléctricas.
Electrónica Industrial
123
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MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
Módulo
Operación de
Controladores
Electrónicos
108 hrs.
Unidades de
Aprendizaje
1. Operación de
dispositivos
2. Operación de
controladores
electrónicos de
control.
electrónicos de
equipos
industriales.
64 hrs.
Resultados de
Aprendizaje
44 hrs.
1.1. Operar dispositivos secuenciales de control de señal,
24 hrs.
1.2. Operar dispositivos de lógica secuencial modular, para
20 hrs.
considerando las especificaciones técnicas del fabricante.
control de señal, considerando las especificaciones
técnicas del fabricante.
1.3 Operar dispositivos de lógica secuencial modular, para
control de señal, considerando las especificaciones
20 hrs.
técnicas del fabricante.
2.1.
Electrónica Industrial
Operar
controladores
electrónicos
de
equipos
industriales, considerando las especificaciones técnicas
20 hrs.
124
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del fabricante.
2.2. Operar controladores electrónicos acoplados a elementos
actuadores en sistemas industriales.
Electrónica Industrial
24 hrs.
125
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SUMARIO
¾ OPERACIÓN DE
AMPLIFICADORES
OPERACIONALES.
¾ OPERACIÓN DE CONVERTIDORES
A/D Y D/A.
¾ OPERACIÓN DE
TRANSDUCTORES Y SENSORES
DE ENTRADA Y SALIDA MÁS
COMUNES.
¾ OPERACIÓN DE
SERVOMECANISMOS.
¾ OPERACIÓN DE VÁLVULAS.
¾ OPERACIÓN DE RELEVADORES Y
CONTACTORES.
¾ IDENTIFICACIÓN DE
CONTROLADORES
ELECTRÓNICOS ACOPLADOS A
SISTEMAS INDUSTRIALES.
El término amplificador operacional (A.
O.) se refiere a un amplificador que
realiza operaciones matemáticas. Los
primeros amplificadores operacionales
se
utilizaron
en
analógicos en las que se realizaban
operaciones
de
2.1. Operar controladores electrónicos
de equipo industriales,
considerando las especificaciones
técnicas del fabricante.
2.1.1. OPERACIÓN DE AMPLIFICADORES
OPERACIONALES.
•
suma,
multiplicación, etc.
El
amplificador
operacional
resta,
es
un
dispositivo lineal de propósito general
el cual tiene capacidad de manejo de
señal
desde
f=0
Hz
hasta
una
frecuencia definida por el fabricante;
tiene además límites de señal que van
desde el orden de los nV, hasta unas
docenas
de
voltio
(especificación
también definida por el fabricante). Los
amplificadores
RESULTADO DE APRENDIZAJE
computadores
operacionales
se
caracterizan por su entrada diferencial
y una ganancia muy alta, generalmente
mayor que 105 equivalentes a 100dB.
Un A. O. es un bloque funcional con
terminales
externos
(pines).
Conectando estos terminales a fuentes
de
tensión
componentes
y
se
a
unos
pueden
cuantos
construir
rápidamente todo tipo de circuitos
útiles.
Principios de operación.
Electrónica Industrial
126
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La figura 2.1 presenta el diagrama de
de
referencia
presente
en
la
otra
bloques de un A. O.
entrada. El amplificador operacional de
propósito general se ha utilizado como
sustituto
de
los
CI
diseñados
específicamente para aplicaciones de
comparación.
Figura 2.1 Diagrama de bloques de un A. O.
La etapa de entrada es un Amplificador
diferencial seguido de más etapas de
ganancia y un seguidor de emisor en
contratase. El amplificador diferencial
determina
las
características
de
entrada del A. O.
Por desgracia, el voltaje de salida del
amplificador operacional no cambia
con
mucha
velocidad.
Además,
su
salida se modifica dentro de los límites
fijados por los voltajes de saturación,
+
Vsat
y
-Vsatt
los
cuales
están
comprendidos entre ±13 V. Por lo
tanto, su salida no puede servir para
Los A. O. tampoco son tan simples
alimentar dispositivos (como es el caso
interno de un A. O. utiliza docenas de
requieren
como sugiere dicha figura. El diseño
transistores como espejos de corriente,
cargas activas, etc. Pero en general
contiene
dos
características
importantes:
•
de los CI de lógica digital TTL) que
niveles
Se han eliminado estas desventajas,
utilizando
diseñado
un
2. Salida de un terminal
comparador 311.
Un comparador analiza una señal de
voltaje en una entrada, con el voltaje
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circuito
como
dispositivo
integrado
específicamente
funcionar
- Circuito comparador.
voltaje
comprendidos entre O y +5 V.
1. Entrada diferencial
Principios de operación.
de
de
comparador.
este
tipo
es
para
Un
el
Tanto el amplificador operacional de
propósito
general,
comparador,
adecuadamente
como
no
si
el
funcionan
hay
ruido
en
cualquier entrada. Para resolver este
127
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problema se mostrará que, agregando
retroalimentadón
una
positiva,
se
resuelve el problema del ruido.
Hay que tomar en cuenta que la
retroalimentación positiva no elimina el
ruido,
sino
que
logra
que
el
el
signo
de
Ed
es
positivo.
consecuencia, V0 es positivo.
En
La polaridad de V0 indica si E, está
arriba o abajo de Vref. La transición de
V0 señala cuándo Ei cruza la referencia
y
en
qué
dirección
lo
hace.
Por
responda
ejemplo, cuando V0 cambia de — Vsat
cómo obtener mejores detectores de
por O en la dirección positiva. El
permitirán
detector no inversor por cruce de cero.
amplificador
operacional
menos a él. Estos circuitos mostrarán
nivel
de
voltaje
y
también
comprender
nos
cómo
a +Vsat, indica que E¡ acaba de cruzar
circuito de la figura es, pues, un
funcionan los generadores de onda
cuadrada (multivibradores), así como
los
generadores
de
pulso
único
(multivibradores monoestables).
A continuación te presentamos un
ejemplo que ilustra un comparador con
A.O. Figura 2.2. Detector de cruce por
cero.
Ejemplo: El amplificador operacional de
la
figura
2.2
funciona
como
comparador. Su entrada (+) contrasta
el
voltaje
E¡
con
un
voltaje
de
referencia de O V (Vref = O V). Cuando
E¡ es mayor que Vref, V0 es igual a +
Vsat. Esto se debe a que el voltaje en la
entrada (+) es más positivo que el
voltaje en la entrada (—). Por lo tanto,
Electrónica Industrial
128
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Figura 2.2 Amplificador Operacional configurado como detector de Cruce por Cero.
(a) Inversor;
(b) No-inversor
Electrónica Industrial
129
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Electrónica Industrial
130
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-
Circuito amplificador
Esta configuración es una de las más
empleadas para A.O. y existen diversas
variantes
continuación.
1.
como
veremos
a
Amplificador Inversor.
La figura 2.3, muestra un A. O.
configurado
como
Amplificador
Inversor de señales.
Figura 2.3 Amplificador Operacional
configurado como Amplificador Inversor
de señales
El factor de amplificación o ganancia
en lazo cerrado para el circuito anterior
está
determinado
por
la
ecuación
siguiente: ACL = Vo/ Ei = -Rf/Ri; el
signo menos en la ecuación muestra
que la polaridad de la salida Vo está
invertida con respecto a Ei.
2. Amplificador no inversor.
Este amplificador no invierte la señal
de entrada es decir, el voltaje de salida
es igual en fase al voltaje de entrada
sin embargo aparece con magnitud
diferente
debido
al
factor
de
amplificación que está determinado
por
la
ecuación
siguiente:
ACL=
de
(1+
lazo
cerrado
(Rf/R1)).
circuito se muestra en la figura 2.4.
Electrónica Industrial
El
131
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Figura 2.5. Ecuación que describe
la salida de un A. O. como sumador
La
red
generalizada
del
circuito
sumador se muestra en la figura 2.6.
Note que el número de entradas es
desde V1 hasta VK.
Figura 2.4 Circuito
amplificador no inversor.
3. Amplificador sumador
Es probable que el más utilizado de los
circuitos sea el amplificador sumador;
en éste, la salida está dada por una
combinación lineal de cada una de las
entradas. Mediante este circuito es
posible
sumar
algebraicamente
los
voltajes de cada una de las entradas,
multiplicado por un factor de ganancia
constante dado por Rf/RK. En la figura
2.5
se
generalizada
entradas.
muestra
para
el
la
caso
ecuación
de
K-
Figura 2.6. Red generalizada de un A.
O. como sumador
- El A.O. como Convertidor
1. Voltaje a Corriente.
A veces es necesario, en circuitos de
control, entregar una corriente que es
proporcional a un voltaje aún cuando la
resistencia de carga puede variar. En la
figura 2.7 se muestra el circuito que
puede realizar esta tarea.
Electrónica Industrial
132
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condición
de
resistencia
de
carga
(dentro de límites).
Otra ventaja es que el circuito puede
manejar una fuente de voltaje que en sí
misma no proporciona la corriente que
circula por la carga ya que, la corriente
Figura 2.7 Convertidor de voltaje corriente.
Este circuito es capaz de convertir el
voltaje en corriente debido al cero
virtual de las entradas diferenciales.
Esto es, si Vent. Aparece en la entrada
de la carga la proporciona el mismo
amplificador operacional.
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Investigación de campo
+ , entonces un voltaje virtualmente
igual a Vent. Debe aparecer en la
entrada - . la corriente a través de R1
está determinada por la Ley de Ohm:
Competencia de
información
I = (Vent. )/ R1; por lo que IR1 nunca
cambiará
mientras
R1
no
cambie.
Debido a que en apariencia no hay
flujo de corriente entre la entrada
inversora y la entrada no inversora,
podemos decir que:
IR1 = Icarga; por lo tanto: Icarga =
Vent./ R1.
La
ecuación
anterior
se
mantiene
de carga. Esta garantizado que la
corriente de carga es proporcional al
de
selección
de
operacionales.
amplificadores
a) En equipo, acudan con diversos
fabricantes
de
operacionales,
amplificadores
soliciten
revisar
sus distintos manuales técnicos.
verdadera sin considerar la resistencia
voltaje
™ Manejar manuales técnicos para
entrada
Electrónica Industrial
bajo
cualquier
Consulta al PSP para que te guíe
en tu búsqueda.
b) Revisen los manuales y elaboren
un cuadro
donde escribirán el
133
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nombre
del
amplificador
operacional y la aplicación que
este tiene, recuerda que toda la
información debe ir de acuerdo a
los
manuales
fabricante,
técnicos
pregunten
a
del
los
fabricantes sus dudas.
La necesidad de utilizar la misma
notación y simbología para A.O´s. ha
llevado
al
siguiente
estándar
que
establece IEEE/ANSI para este tipo de
dispositivos.
El
amplificador
Operacional como regla debe contar
con al menos cinco terminales que
correspondan
a:
polarización
(2),
entradas (2) y una salida; como se ve
Redacción de trabajo
en la figura 2.8.
Competencia lógica
™ Realizar la toma de decisiones de
acuerdo al funcionamiento, para el
uso
de
amplificadores
operacionales.
Elabora
un
resumen
con
una
extensión máxima de 3 cuartillas, en
el
que
especifiques
las
características que debe reunir un
amplificador
operacional
para
su
selección, de acuerdo a la aplicación
que se le pretende dar. Entrega al
PSP
tu
trabajo
retroalimentación.
•
para
Normalización IEEE/ANSI
Electrónica Industrial
Figura 2.7 Símbolo estandarizado para un A. O.
su
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
134
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5. Resistencia
Consulta con el PSP
de
realimentación
abierta
6. Salida Del A. O. en corto circuito
Competencia tecnológica.
Por ejemplo, si un A. O. presenta
resistencia de realimentación en corto
simbología
estandarizada
de
los
amplificadores operacionales.
su salida será de nivel cero puesto que
Escucha y observa con atención la
información que el PSP explicará
acerca de la simbología del
amplificador operacional según la
norma IEEE/ANSI. Realiza en tu
cuaderno de apuntes algunas
anotaciones
que
consideres
importantes y consulta con el PSP las
dudas que tengas al respecto.
de señal se tenga presente en la
™ Describir
•
la
la
ecuación
de
ganancia
vista
anteriormente será: ACL = 0/R1 = 0,
por tanto no importa que nivel o tipo
entrada del A. O., su salida será
siempre cero si, por el contrario, el
resistor Rf se encuentra abierto, la
salida del circuito aparecerá saturada
debido
a
que
la
resistencia
que
representa es infinita por lo tanto la
ganancia del A. O. tenderá a infinito.
Para algún otro caso el análisis de un
A. O. es muy simple ya que puede
Detección de fallas
utilizarse un multímetro para verificar
Los circuitos de control implementados
voltajes de entrada y salida o bien un
siguientes fallas:
de onda tanto a las entradas como a
1. Voltajes a la entrada nulos (Ei)
formas de onda esperadas para el
con
A.
O.
pueden
presentar
las
2. Resistencias de entrada en corto
3. Resistencias a la entrada abiertas
4. Resistencia de realimentación en
osciloscopio para verificar las formas
las salidas y cotejar estas con las
circuito.
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
corto
Electrónica Industrial
135
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Realización del ejercicio
Entrega al PSP las evidencias generadas
Realiza la práctica No.5 :O Operación
de
registros
de
corrimiento
en la práctica No. 6.
como
retardador de datos.
2.1.2 OPERACIÓN DE CONVERTIDORES
AD Y DA.
Portafolio de evidencias
•
Principios de operación
DAC (Digital Analog Converter)
En el mundo real las señales analógicas
Entrega al PSP las evidencias generadas
en la práctica No. 5.
varían constantemente, pueden variar
lentamente como la temperatura o muy
rápidamente como una señal de audio.
Lo
Realización del ejercicio
que
sucede
con
las
señales
analógicas es que son muy difíciles de
manipular,
guardar
y
después
recuperar con exactitud.
Si
esta
convierte
Realiza la práctica No.6: Simulación
y detección de fallas en un circuito
de control de ganancia.
Portafolio de evidencias
información
a
analógica
información
podría manipular
digital,
se
se
sin problema. La
información manipulada puede volver a
tomar su valor analógico si se desea
con un DAC (Convertidor Digital a
Analógico)
Hay que definir que tan exacta será la
conversión entre la señal analógica y la
Electrónica Industrial
136
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digital, para lo cual se define
la
resolución que tendrá.
Plantearemos
tres
preguntas
cuya
respuesta permita saber cuáles son las
características más importantes de un
2.
También se define la resolución
en
la
como la relación del cambio de voltaje
sálica
se
produce
como
consecuencia de un cambio de 1 LSB
en las entradas digitales.
DAC. Primera: ¿cuántos valores de
Para calcular la resolución de acuerdo
salida es posible obtener con un DAC?
con esta última definición, se necesita
voltaje
al
que pueden obtenerse en hojas de
digital, al cambiar ésta en un bit menos
escala total, VOFs, y la cantidad de
(En la siguiente sección se da respuesta
como el voltaje que obtiene cuando
"Resolución".)
lo tanto, la resolución es:
Segunda: ¿en qué magnitud cambia el
de
salida
en
respuesta
cambio en la palabra de entrada
significativo (least significant bit, LSB)?
a estas preguntas, dentro del tema
Tercera:
¿cuál
es
la
ecuación de entrada-salida del DAC
contar con dos tipos de información
información: el voltaje de salida a
entradas digitales, n. Se define a V0fs
todas las entradas digitales son 1. Por
mediante la cual se calcula el voltaje de
salida cuando se conoce la palabra de
entrada digital?
tanto, Vo tendrá 24 = 16 valores de
Resolución
La
resolución
Si hay n = 4 entradas digitales, por lo
salida, del O al 15. Observe que V0rx =
se
define
de
dos
15 V cuando la palabra de entrada
maneras:
digital es 1111. El valor decimal del
1.
— 1 = 15. Por lo tanto, la resolución es
La resolución es la cantidad de
valores de salida analógicos que se
puede obtener un DAC. En el caso de
un DAC de n bits:
número binario 1111 es (24 - 1) = 16
igual a 15 V/15 = 1 V/LSB.
EJEMPLO.
resolución = 2"
Electrónica Industrial
137
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Un DAC de 8 bits tiene un rango de
voltaje de salida de 0-2.55V. Defina de
dos maneras su resolución.
V0 = resolución X D
en la que V0 es el voltaje de salida
analógico, la resolución está expresada
Solución.
en la ecuación vista anteriormente y D
Se puede determinar de la siguiente
digital.
forma:
Por lo tanto el voltaje puede tomar 256
valores distintos incluido el cero.
Otra forma sería:
es el valor decimal de la entrada
EJEMPLO.
Un DAC de 8 bits tiene una resolución
de 10mV/LSB. Determina:
a) VOFS
b) Vo
Considerando que en ambos casos el
Es decir, un cambio en la entrada de 1
LSB provoca un cambio en la salida de
10mV.
En el caso de un DAC, mediante una
función de transferencia o ecuación de
entrada-salida se da respuesta a la
pregunta: ¿en qué medida se modifica
el voltaje de salida analógico como
respuesta a un cambio en una palabra
digital de entrada? Para obtener esta
ecuación se multiplica la resolución por
el cambio que se produce en los LSB.
código de entrada es 10000000.
Solución.
a) El VOFS (voltaje de over-flow) se
presenta en el DAC cuando la
palabra digital tiene el valor:
11111111; transformando este
valor a su correspondiente valor
decimal tenemos que: 11111111
= 255; por lo tanto: D = 255.
Entonces:
Expresado lo anterior en forma de
ecuación:
Electrónica Industrial
138
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b) El valor decimal equivalente para
La
expresión
más
sencilla
de
la
10000000 es 128, pro lo tanto D
ecuación de entrada-salida de un ADC
= 128, así:
es la siguiente: código de salida digital
= equivalente binario de D en la cual D
es el valor decimal de la salida digital;
o bien, D es igual a la cantidad de bits
ADC (Analog Digital Converter)
presentes en la salida digital; D se
En la figura 56 se grafica la salida
digital de un ADC ideal de 4 bits en
función
de
un
voltaje
de
entrada
analógico. Al igual que en el caso de
los DAC, la resolución de un ADC
define de dos maneras. Primera: la
resolución es la cantidad máxima de
códigos
digitales
de
salida.
Esta
manera de definir la resolución del
ADC es similar a la del DAC y a
continuación se repite: resolución = 2"
calcula mediante la expresión:
D = Vi/resolución
Por ejemplo, observe la figura 2.8
siguiente en la cual n = 4 y Vin = 15 V.
La resolución =15 V/(24 - 1)= 1 V/LSB.
Si V¡ = 5 V, entonces D=5 V/(l V/LSB)
= 5 LSB.
El código digital de D = 5 es 0101.
La resolución también se define como
la relación del cambio necesario en el
valor del voltaje
de entrada, Vi, para
producir un cambio en la salida digital
de 1 LSB. Si se conoce como el valor
del voltaje de entrada a escala total,
Vifs , necesario para producir una
salida digital que todas los dígitos sean
1,
la
resolución
siguiente manera:
se
calcula
de
resolución = Vifs/ ((2^n)-1)
Electrónica Industrial
la
Figura 2.8 características de entrada-salida
de un DAC de 4 Bits.
139
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En la figura 2.8 se puede observar que
asociadas
la salida binaria es 0101 para todos
obtienen por lo general mediante el
aquellos valores de Vi que estén entre
4.5 y 5.5 V. Es inevitable que haya
incertidumbre sobre el valor exacto de
V¡ cuando la salida es de 0101. A esta
incertidumbre se la conoce como error
de cuantización. Tiene un valor de
±1/2 LSB. Se logra una mejor
resolución aumentando la cantidad de
bits,
con
lo
que
el
error
de
a
tales
fenómenos,
se
uso de transductores, los cuales se
encargan de sensar al fenómeno o variable de interés, para entregar a su
salida un voltaje o una corriente cuya
variación
fenómeno
sea
análoga
sensado.
La
a
la
del
figura
2.9
muestra una de las aplicaciones más
importantes de los ADC y DAC en
sistemas computarizados.
cuantización disminuye.
•
Aplicaciones de los DAC y ADC
Para que la electrónica digital pueda
interactuar con el mundo real exterior,
es necesario disponer de circuitos de
interface
adecuados.
construyen
a
partir
Estos
se
de
los
denominados convertidores de análogo
a digital y de digital a análogo.
Figura 2.9 Aplicaciones de los ADC y DAC en
sistemas computarizados.
En el mundo real, los fenómenos se
suceden de manera analógica.
Para su procesamiento digital, tales
Es decir, los valores asociados con
estos
fenómenos,
temperatura,
o
la
por
ejemplo
distancia,
o
la
la
velocidad, varían de manera continua y
gradual,
pudiendo
asumir
uno
voltajes, o corrientes, análogos, deben
ser convertidos a cantidades numéricas
binarias que puedan ser asimiladas por
los dispositivos digitales a los cuales se
dirigen.
cualquiera de un número infinito de
valores.
Las
variables
Electrónica Industrial
análogas,
140
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
El proceso de conversión requiere de
En un automóvil, por ejemplo, tales
dos
comandos
pasos
a
saber:
primero,
es
necesario obtener muestras de los
valores de la variable a ser convertida
y,
posteriormente,
llevar
estas
muestras, de corriente o de voltaje, a la
entrada
encargará
del
de
dispositivo
convertir
que
el
se
dato
analógico a un dato binario.
No obstante, puesto que es necesario
sostener
constante
el
valor
de
podrían
controlar
el
momento de disparo de la chispa o el
flujo de gasolina a los inyectores.
Los
comandos
emitidos
por
la
computadora son igualmente digitales;
en ocasiones pueden ser muy sencillos,
ordenando simplemente el cierre o
apertura
de
un
interruptor.
la
muestra mientras el convertidor de
análogo a digital desarrolla su labor de
conversión, se requiere de un elemento
adicional conocido como un retenedor,
el cual se coloca entre el circuito de
muestreo
y
el
convertidor.
En
ocasiones, cuando la señal que se
desea convertir varía lentamente, es
posible prescindir del elemento de
retención.
En
sistemas
computadora,
controlados
una
vez
por
que
la
información de los sensores, o de los
transductores,
ha
ingresado
a
la
máquina, ésta opera sobre los datos
recibidos
emitiendo
los
comandos
necesarios para que el sistema se
comporte de acuerdo a lo deseado.
Electrónica Industrial
141
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Figura 2.10 El convertidor AD7705 utilizado como medidor de presión
Electrónica Industrial
142
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
generación de dispositivos
convertidores.
No obstante, algunos de los comandos
deberán, por ejemplo,
regular el flujo de gasolina, lo que
requiere de un voltaje análogo que
a) Después de la explicación del
PSP acerca de las características
controle qué tanto debe abrir o cerrar
eléctricas
una válvula particular.
medidor de
para
materiales
se generan los convertidores,
describe en tu cuaderno de
aplicación en la cual un convertidor AD
utilizado
los
semiconductores con los cuales
En la figura 2.10 se muestra una
es
de
implementar
presión,
un
en donde
el
apuntes
esos
elabora
sus
materiales
dibujos
y
para
complementar la información.
sensor se coloca en configuración de
puente de Wheatstone.
El segundo canal
del convertidor
puede utilizarse, como lo sugiere el
Redacción de trabajo
esquema, para adquirir la temperatura
del ambiente y llevar a cabo las
correcciones necesarias, si es el caso.
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Consulta con el PSP
Competencia científicoteórica
™ Identificar la tecnología de
materiales utilizados en la
Electrónica Industrial
Competencia
para
la
vida.
™
Desarrollar la habilidad de
redacción
de
informes
técnicos
relativos
a
las
condiciones y parámetros de
operación de un circuito
convertidor de señal.
a) Realiza
un
análisis
de
las
condiciones y parámetros de
operación
en
las
que
se
143
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
encuentra
el
cuadro
circuito
convertidores
indique el PSP.
matrículas.
b) Redacta un informe técnico de
estado,
terminología
adecuadas.
utilizando
y
de
las
características de operación de
convertidor de señal que te
su
comparativo
la
diversas
Normalización IEEE/ANSI
•
redacción
de
Los
símbolos
empleados
para
representar tanto un ADC como un
c) Entrega el informe al PSP para
DAC se muestra en las figuras 2.11 y
que lo retroalimente.
2.12.
Consulta con el PSP
información
Competencia
de
Figura 2.11 Simbología estandarizada para un
convertidor Analógico-Digital
™ Manejar manuales técnicos de
operación de convertidores AD
y DA de diversas matrículas.
a) Escucha y observa con atención la
explicación del PSP acerca de la
operación de los convertidores
AD y DA, indicados en diferentes
manuales técnicos.
b) Con la información que el PSP te
presentó y de acuerdo a los
manuales técnicos, elabora un
Electrónica Industrial
Figura 2.12 Simbología estandarizada para un
convertidor lógico
•
Detección de fallas
Los DACs son tanto digitales como
analógicos. Los probadores lógicos y
los pulsadores se pueden usar en las
144
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
entradas digitales, pero en la salida
difícil de detectar cuando la falla se
analógica se debe usar un medidor o
presenta
un osciloscopio. Básicamente existen
significativas.
dos formas r. operación de un DAC: la
prueba de exactitud estática y la
prueba de escalera. La prueba estática
implica configurar la entrada binaria a
un valor y medir la salida analógica con
un medidor de alta precisión. Esta
prueba se usa
para verificar que el
valor de salida se encuentre en el
rango esperado de acuerdo con la
precisión especificada del DAC. Si no
es así, pueden existir varias causas
posibles, algunas de las cuales son:
­ Desviaciones
en los valores de los
componentes internos del DAC
(por
ejemplo valores de las resistencias)
causadas
por
envejecimiento
factores.
Esto
temperatura,
o
algunos
fácilmente
otros
puede
producir valores de salida fuera del
rango de exactitud esperado.
de
las
entrada-podría
impedir que una entrada agregara su
factor
de
ponderación a
la
salida
analógica, o podría causar que dicho
factor estuviera siempre presente en la
salida. Esta situación es especialmente
Electrónica Industrial
las
entradas
menos
­ Un voltaje de referencia defectuoso.
Como la salida analógica depende de
manera directa de VREF, esto podría
producir resultados muy exagerados.
Para los DAC’s en los que se usan
fuentes
externas
de
referencia,
el
voltaje de referencia se puede verificar
fácilmente con un voltímetro digital.
Muchos DACs tienen voltajes internos
de
referencia
que
no
se
pueden
verificar, excepto en algunos DACs que
lo llevan hacia afuera a un pin del CI.
­ Error
de
provocado
temperatura
produciría
desplazamiento
por
del
excesivo
envejecimiento
componente.
salidas
que
o
Esto
estarían
desviadas de su valor esperado en una
cantidad fija. Si el DAC tiene capacidad
externa de ajuste del desplazamiento,
este tipo de error, inicialrnente, se
­ Circuitos abiertos o cortocircuitos de
cualquiera
en
podría eliminar, pero cambios en la
temperatura
de
operación
pueden
causar que el error de desplazamiento
aparezca nuevamente.
La prueba de escalera se usa para
verificar la monotonicidad del DAC; es
145
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
decir,
verifica
incremente
medida
que
escalón
que
la
por
aumente
salida
se
escalón
la
a
entrada
binaria, como se ilustra en la figura 61
los escalones en la escalera deben ser
del mismo tamaño y no se debe omitir
ninguno, ni debe haber escalones hacia
abajo hasta que se alcance el límite de
escala. Esta prueba puede ayudar a
detectar fallas internas o externas que
causan que una entrada no tenga
contribución, o tenga una contribución
permanente a la salida analógica.
¿Cómo aparecería la forma de onda de
escalera si la entrada C hacia el DAC de
la figura 2.13 estuviera en circuito
abierto? Suponga que las entradas DAC
son compatibles con TTL.
Solución:
El DAC interpretará un circuito abierto
en C como un 1 lógico por el DAC. Esto
proporcionará un voltaje constante de
4 V a la salida del DAC, de modo que la
forma de onda del DAC aparecerá
como se muestra en la figura 2.14. Las
líneas punteadas son la forma de la
escalera como aparecería si el DAC
estuviera
funcionando
de
manera
adecuada. Note que la forma de onda
de la salida defectuosa es igual a la
correcta durante los tiempos cuando la
entrada C del bit normalmente es
ALTA.
Figura 2.13. Formas de onda de salida de un
DAC cuando las entradas se proporcionan
mediante un contador
En el siguiente EJEMPLO se ilustra lo
anterior:
Figura 2.14 Prueba de escalera
Electrónica Industrial
146
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Realización del ejercicio
Realiza la práctica No.7: Operación
de un convertidor D/A en circuitos
Competencia lógica
de control.
™ Desarrollar
la capacidad de
deducción en la identificación de
las fallas más comunes que
presentan
los
circuitos
convertidores.
a) En
equipo
trabajarán
con
el
ejemplo del convertidor de señal
eléctrica que les proporcione el
PSP.
Portafolio de evidencias
Entrega
PSP
las
evidencias
generadas en la práctica No. 7.
2.1.3 OPERACIÓN DE
TRANSDUCTORES Y SENSORES DE
b) Realizarán un reporte en el que
ENTRADA Y SALIDA MÁS
determinen cuáles son las fallas
que
al
muestra
el
explicando la sintomatología que
presentó.
c) Entreguen el reporte al PSP para
su retroalimentación.
Realización del ejercicio
COMUNES.
convertidor,
Todo el control industrial depende de
la capacidad de medir con rapidez y
exactitud
el
valor
de
la
variable
controlada. De modo general, se ha
encontrado que la mejor manera de
medir
el
valor
de
una
variable
controlada es convertirla en una señal
eléctrica de algún tipo y detectar la
Electrónica Industrial
147
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
señal eléctrica con algún dispositivo
eléctrico de medición
Los dispositivos que convierten el valor
convertir el valor de una magnitud
física en una señal eléctrica codificada,
ya sea en forma analógica o digital».
de una variable controlada en una
No todos los transductores tienen por
señal
qué dar una salida en forma de señal
eléctrica
son
llamados
Transductores eléctricos. El número de
eléctrica. Como ejemplo puede valer el
transductores es muy grande, se han
caso de un termómetro basado en la
cualquier variable física.
bimetálica, donde la temperatura se
inventado
transductores
casi
para
Industrialmente, las variables físicas
más
importantes
son:
posición,
velocidad, aceleración, fuerza, presión,
diferencia de dilatación de una lámina
convierte
directamente
desplazamiento
de
en
una
un
aguja
indicadora.
razón de flujo, temperatura, intensidad
Sin embargo, el término transductor
de luz y humedad.
suele asociarse bastante a dispositivos
•
Características de los Sistemas de
Transducción
se suelen aceptar como sinónimos,
aunque, si hubiera que hacer alguna
distinción, el término transductor es
quizás más amplio, incluyendo una
sensible
o
«captador»
propiamente dicho y algún tipo de
circuito de acondicionamiento de la
señal detectada. Si nos centramos en el
estudio
de
los
transductores
cuya
salida es una señal eléctrica, podemos
«Un
transductor es un dispositivo capaz de
dar
la
salida
es
alguna
magnitud
eléctrica o magnética y, por otro lado,
nos interesan aquí sólo este tipo de
Los términos «sensor» y «transductor»
parte
cuya
siguiente
Electrónica Industrial
definición:
transductores, en la medida que son
elementos conectables a autómatas
programables a través de las interfaces
adecuadas.
Limitándonos,
transductores
pues,
basados
a
los
fenómenos
eléctricos o magnéticos, éstos suelen
tener una estructura general, en la cual
podemos
distinguir
las
siguientes
partes:
­
Elemento sensor o captador. Con-
vierte las variaciones de una magnitud
148
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
física en variaciones de una magnitud
Para citar un ejemplo consideremos un
eléctrica
manómetro de tubo de Bourdon como
o
magnética,
que
denominaremos habitualmente señal.
Bloque de tratamiento de señal. Si
­
existe,
suele
filtrar,
amplificar,
linealizar y, en general, modificar la
señal obtenida en el captador, por
regla
general
utilizando
circuitos
electrónicos.
Etapa
­
comprende
de
salida.
los
Esta
etapa
amplificadores,
interruptores, conversores de código,
transmisores
y,
en
general,
todas
aquellas partes que adaptan la señal a
las necesidades de la carga exterior.
se muestra en la figura 2.16; éste
medidor ofrece un ejemplo de un
sistema generalizado de medición . En
éste caso el tubo de Bourdon es la
etapa detectora-transductora porque
convierte la señal de presión en un
desplazamiento mecánico del tubo.
La etapa intermedia consiste en un
sistema de relojería el cual amplifica el
desplazamiento de la parte final del
tubo,
que
es
un
desplazamiento
relativamente pequeño, de manera que
se convierte en un movimiento de
aproximadamente
tres
cuartos
de
revolución en el engrane central.
La etapa final indicadora consiste de
una carátula y una aguja, las cuáles
cuando
se
calibra
el
aparato
con
entradas de presión conocidas, dan
Figura 2.15 Estructura genérica
de un transductor
una indicación de la señal de presión
ejercida en el tubo de Bourdon.
La figura 2.15 muestra la estructura
genérica de un transductor y donde se
distinguen cada una de las partes
mencionadas anteriormente.
•
Aplicaciones de los transductores
Electrónica Industrial
149
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
fluido, el actuador debe ser una válvula
localizada en el sistema de flujo. Si el
gasto medido es alto, el controlador
ocasionaría que la válvula se cerrara,
reduciendo
consecuentemente
el
gasto. Si el gasto fuese muy bajo, la
válvula se abriría. Seguirá es que la
operación cesaría
cuando el
gasto
deseado se alcanzara.
Figura 2.16 Tubo de Bourdon
Otro ejemplo de aplicación los
Cuando se utiliza un aparato de control
podemos ver en el diagrama de la
necesario
medición con un elemento transductor
en la etapa final de medición, es
aplicar
alguna
señal
de
retroalimentación a la señal de entrada
figura 2.17; que es un circuito de
denominado: Galga Extensiométrica.
para cumplir los objetivos del control.
La etapa de control compara la señal
que representa la variable medida con
alguna otra señal de la misma forma
que represente el valor asignado que
debería tener la variable medida.
Si la señal medida concuerda con el
valor
predeterminado
en
el
controlador, éste último no actúa; si
por
el
contrario
las
señales
no
concuerdan, el controlador envía una
señal a un aparato que actúa para
Figura 2.17 Puente de medición para galgas
extensiométricas.
Las
galgas
extensiométricas
son
alterar el valor de la variable medida.
sensores de deformaciones basados en
que se vaya a controlar; es decir, si la
conductor
Este aparato depende de la variable
la variación de resistencia de un hilo
calibrado
o,
más
variable medida es el gasto de un
Electrónica Industrial
150
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
recientemente, resistencias construidas
a base de pistas de semiconductor.
Se utilizan generalmente combinadas
con muelles o piezas deformables,
para
detectar
esfuerzos
de
de
forma
tracción,
indirecta
compresión,
4. Alcance.
5. Resolución.
A continuación describiremos a detalle
los criterios 1 y 2 para la selección de
dispositivos transductores.
torsión, etc. En definitiva, más que
1. Identificar el tipo de señal de salida
usan como transductores indirectos de
Atendiendo a la forma de codificar la
como transductores indirectos en otros
una clasificación en:
como sensores de desplazamiento se
fuerza o de par. También se aplican
tipos de sensores como acelerómetros,
detectores
pesaje, etc.
de
presión,
células
de
básicos
de
galgas
extensiométricas: las de hilo y las de
semiconductor.
•
Para
un valor de ten: o corriente variable en
correcta
selección
de
transductores es necesarios establecer
distintos criterios de selección de los
cuales podemos enlistar los siguientes:
1. Identificar el tipo de señal de salida.
2. Seleccionar según el tipo de señal o
magnitud física a detectar.
3. Principios de medición.
Electrónica Industrial
medida. Es frecuente para este de
transductores que incluyan etapa de
salida
para
suministrar
señales
normalizadas de 0-10 4-20 mA.
- Digitales. Son aquellos que como
Selección de transductores.
la
- Analógicos. Aquellos que como salida
forma continua dentro del campo de
Se describen a continuación los dos
tipos
magnitud medida podemos establecer
salida una señal codificada en forma de
pulsos o en forma de una palabra
digital codificada binario, BCD u otro
sistema cualquiera.
- Todo-nada.
Indican
únicamente
cuándo la variable detectada rebasa un
cierto
umbral
o
límite.
Pueden
considerarse como caso límite de los
sensores
digitales
en
el
que
se
codifican sólo dos estados.
151
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
2. Selección según el tipo de señal o
magnitud física a detectar
En
cuanto
a
la
naturaleza
de
la
magnitud física a detectar, existe una
gran
variedad
de
sensores
en
la
industria. En la tabla 2.1 se da un
resumen
utilizados
de
en
industriales.
columna
los
los
más
frecuentes
automatismos
Obsérvese
que
encabezada
en
la
como
«TRANSDUCTOR» aparece a veces el
nombre
del
elemento
captador
de
dicho transductor, sobre todo en casos
de
medición
indirecta.
Así,
por
ejemplo, para fuerza y par se utilizan
captadores de deformación unidos a
piezas mecánicas elásticas.
En general, los principios físicos en los
que
suelen
estar
basados
los
elementos sensores son: cambios de
resistividad,
electromagnetismo,
piezoelectricidad, efecto fotovoltaico y
Tabla 2.1 Diversos transductores según el tipo
de magnitud física a detectar.
termo-electricidad.
Podemos mencionar otros criterios de
selección,
exclusivamente
para
detectores de proximidad y que se
muestran en la figura Tabla 2.2.
•
Electrónica Industrial
Sensores de señales
152
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
El estudio de los sensores no es más
sería un instrumento tal que no agrega
que el aprovechamiento de las señales
ni cede calor a la masa sensada, es
ocasionadas por los fenómenos físicos
decir,
sistemas capaces de manifestarse ante
contacta la masa a la que se debe
decir,
la
de radiación infrarroja, p.e.), Mientras
temperatura sólo basta pensar en que
que el transductor es un dispositivo
materiales cambian sus características
compuesto de un sensor del que se
físicas, pude ser un gas o un alambre
toma una señal generalmente dinámica
desplazamiento
principios
y químicos mediante mecanismos o
cualquier alteración del sistema, es
que
si
se
yo
quiero
dilata
sensar
ocasionando
proporcional
al
un
del
efecto térmico. Para hablar de cómo
sensar necesariamente se necesitan
en
concreto,
sería
un
instrumento de masa cero o que no
medir la temperatura (un termómetro
que se aprovecha con los diferentes
de
transducción
para
determinar una salida por variación del
medio físico.
establecer grandes vínculos entre el
factor
variante
y
la
composición
mecánica y física del dispositivo que se
utilizará para sensar, haciendo cuadros
comparativos de acuerdo a cada una de
sus
propiedades
intensivas
extensivas
e
en
respuesta
a
la
a
diferencia
de
un
lineabilidad por parámetros en común.
Un
sensor
transductor es un dispositivo diseñado
específicamente para las magnitudes
de la variable a evaluar de acuerdo a
las compatibilidades físicas de lo que
se desea medir. En términos estrictos,
un sensor es un instrumento que no
altera la propiedad
sensada. Por
ejemplo, un sensor de temperatura
Electrónica Industrial
Tabla 2.2. Criterios de selección de detectores
de proximidad
Los sensores primarios o elementos
primarios de medida más comunes son
153
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
los
fuelles,
resortes,
flotadores,
bulbos, platinas dúctiles, membranas
- Resolución. Indica la capacidad del
sensor para discernir entre valores muy
entre otros que generalmente trabajan
próximos de la variable de entrada. Se
conllevan
dos valores próximos que el sensor es
bajo
los
siguientes
principios
cambios
que
indirectos
aprovechados en los transductores:
- Características
estáticas,
que
describen la actuación del sensor en
régimen permanente o con cambios
muy lentos de la variable a medir.
- Características
dinámicas,
que
describen la actuación del sensor en
régimen transitorio, a base de dar su
respuesta temporal ante determinados
estímulos
identificar
estándar
el
o
a
base
comportamiento
de
del
transductor con sistemas estándar.
mide por la mínima diferencia entre
capaz de distinguir. Se puede indicar
en términos de valor absoluto de la
variable física medida o en porcentaje
respecto al fondo de escala de la
salida.
- Precisión. La precisión define la
máxima desviación entre la salida real
obtenida
de
un
sensor
en
determinadas condiciones de entorno y
el valor teórico de dicha salida que
correspondería,
en
idénticas
condiciones, según el modelo ideal
especificado como patrón. Se suele
indicar en valor absoluto de la variable
A continuación describiremos cada una
de las características estáticas de los
de entrada o en porcentaje sobre Ei
fondo de escala de la salida.
sensores.
-
- Campo de medida. El campo de
valores de salida obtenidos al medir
medida, es el rango de valores de la
magnitud
entre
el
de
entrada
máximo
y
comprendido
el
mínimo
detectables por un sensor, con una
tolerancia de error aceptable.
Repetibilidad.
indica
varias
la
máxima
veces
un
Característica
desviación
mismo
que
entre
valor
de
entrada, con el mismo sensor y en
idénticas condiciones ambientales. Se
suele expresar en porcentaje referido
al fondo de escala y da una indicación
del error aleatorio del sensor. Algunas
Electrónica Industrial
154
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
veces
se
suministran
repetibilidad
datos
variando
condiciones
ambientales,
de
todo el campo de medida, mientras
ciertas
que en un transductor de respuesta no
cual
lineal depende del punto en que se
lo
permite obtener las derivas ante dichos
cambios.
-
Linealidad.
Se
dice
que
un
mida.
-
Ruido.
Se
entiende
por
ruido
cualquier perturbación aleatoria del
transductor es lineal, si existe una
propio transductor o del sistema de
que relaciona los incrementos de señal
de la salida con respecto al valor
constante de proporcionalidad única
de salida con los correspondientes
incrementos de señal de entrada, en
todo el campo de medida.
La no linealidad se mide por la máxima
medida, que produce una desviación
teórico.
-
Histéresis.
Se
dice
que
un
transductor presenta histéresis cuando,
a igualdad de la magnitud de entrada,
desviación entre la respuesta real y la
la salida depende de si dicha entrada
característica
se alcanzó con aumentos en sentido
puramente
lineal,
referida al fondo de escala.
creciente o en sentido decreciente. Se
- Sensibilidad. Característica que indica
la mayor o menor variación de la salida
por unidad de la magnitud de entrada.
Un
sensor
es
tanto
más
sensible
cuanto mayor sea la variación de la
salida producida por una determinada
suele medir en términos de valor
absoluto de la variable física o en
porcentaje sobre el fondo de escala.
Obsérvese que la histéresis puede no
ser constante en todo el campo de
medida.
variación de entrada. La sensibilidad se
En el caso de sensores todo-nada se
mide, pues, por la relación:
denomina histéresis a la diferencia
Sensibilidad = ∆ magnitud de salida/
∆ magnitud de entrada
Obsérvese
que
para
entre el valor de entrada que provoca
el basculamiento de 0
1 y aquel que
provoca el basculamiento inverso de 1
transductores
0.
lineales esta relación es constante en
Electrónica Industrial
155
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Obsérvese la clara diferencia entre los
términos
resolución,
precisión,
repetibilidad y sensibilidad, términos
que suelen confundirse muchas veces,
incluso en alguna bibliografía.
La mayor parte de transductores tienen
un comportamiento dinámico que se
cuantificar este parámetro es a base de
una o más constantes de tiempo, que
suelen obtenerse de la respuesta al
escalón.
Los
parámetros
más
relevantes empleados en la definición
de la velocidad de respuesta son los
siguientes:
Tiempo de retardo. Es el tiempo
puede asimilar a un sistema de primer
à
o segundo orden, es decir, con una o,
transcurrido desde la aplicación del
tiempo dominantes (véase el concepto
alcanza el 10% de su valor permanente.
como
máximo,
dos
constantes
de
de constante de tiempo en el capítulo
3). Los principales parámetros que
caracterizan
el
comportamiento
dinámico de un transductor serán,
pues, los que se definieron para estos
tipos de sistemas. Sólo cabe destacar
que los transductores que responden a
modelos de segundo orden suelen ser
sistemas sobreamortiguados, es decir,
sistemas
en
rebasamiento
los
en
que
la
no
respuesta
hay
al
escalón. A continuación damos un
resumen
de
las
características
dinámicas más importantes:
de respuesta mide la capacidad de un
transductor para que la señal de salida
siga sin retraso las variaciones de la
de
entrada.
Electrónica Industrial
La
à
forma
de
Tiempo de subida. Es el tiempo
transcurrido
desde
que
la
salida
alcanza el 10% de su valor permanente
hasta que llega por primera vez al 90%
de dicho valor.
à
Tiempo de establecimiento al 99%. Es
el
tiempo
transcurrido
desde
la
aplicación de un escalón de entrada
hasta que la respuesta alcanza el
régimen
permanente,
con
una
tolerancia de ±1%.
à
- Velocidad de respuesta. La velocidad
señal
escalón de entrada hasta que la salida
Constante
de
tiempo.
Para
un
transductor con respuesta de primer
orden (una sola constante de tiempo
dominante) se puede determinar la
constante de tiempo a base de medir el
tiempo empleado para que la salida
alcance el 63% de su valor de régimen
156
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
permanente, cuando a la entrada se le
de señal lo constituye un amplificador
aplica un cambio en escalón.
de instrumentación, en este caso el
- Respuesta frecuencial. Relación entre
AD620.
la sensibilidad y la frecuencia cuando
la entrada es una excitación senoidal.
Se suele indicar gráficamente mediante
un gráfico de Bode.
- Estabilidad y derivas. Características
que indican la desviación de salida del
sensor al variar ciertos parámetros
exteriores
distintos
del
pretende
medir,
tales
que
se
como
condiciones ambientales, alimentación,
u otras perturbaciones.
Figura 2.18. SISTEMA SENSOR-TRANSDUCTOR.
Cuatro Sensores de Deformación amplificados
con el A. O. AD620
•
Sistema Sensor- transductor
Como ya se ha visto, un sensor y un
transductor son muy parecidos y en un
sistema no pueden subsistir el uno sin
el otro lo cual genera un bloque
Como se aprecia en la figura 2.18, se
conecta
un
amplificador
de
instrumentación (AI) AD620 (Analog
Devices) con un puente de cuatro
sensores de deformación. Los sensores
denominado Sensor-transductor.
de deformación son de 120 Ohms,
Se muestra a continuación en la figura
montados en una barra de acero.
2.18, un sistema que ejemplifica lo
anterior, en este sistema el bloque
sensor esta compuesto por cuatro
sensores de deformación y la parte
transductora o de acondicionamiento
Electrónica Industrial
SR4,
tipo
cinta.
Se
encuentran
También está conectado un circuito de
balanceo al puente de sensores de
deformación. RB2 se eligió, después de
experimentar, con un valor de 100
kOhms. Los sensores de deformación
157
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
se montaron siguiendo fielmente las
(BHL
Electronics, Inc.). Se elige el valor de RG
instrucciones
del
fabricante
Comparación
de
resultados
con
otros compañeros
correspondiente a una ganancia de
1,000 para efectos prácticos.
Competencia
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
de
información
Observación
™ Manejar manuales técnicos de
dispositivos
sensores
transductores de señales.
Competencia lógica
a) Escucha
™ Aplicar el pensamiento deductivo
en la identificación del principio de
operación de diversos sensores y
transductores.
a) Observa
con
atención
la
explicación del PSP acerca del
principio
diversos
de
operación
sensores
de
y
transductores.
un diagrama esquemático de los
y
explicando
con
atención
transductores,
tus
propias
palabras cómo es que operan.
información que presenta el PSP
acerca de las diferencias entre los
sensores
y
transductores
de
acuerdo a las características que
muestran
diferentes
manuales
técnicos.
b) En una hoja blanca escribe las
principales ideas que captaste de
la información que presentó el
hoja.
c) Revisa rápidamente las hojas de
tus compañeros y compara tu
información,
datos
que
anota
te
hagan
consideres importantes.
Electrónica Industrial
la
PSP, pega en la pared del salón tu
b) En base a lo observado, realiza
sensores
con
y
aquellos
falta
y
158
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
•
bastante significativo debido a
Detección de fallas
Para
detectar
fallas
tanto
en
transductores como sensores de tipo
industrial
debemos
ser
muy
cuidadosos y buscar la manera de
aislar los dispositivos dudosos ya que,
por su naturaleza, los voltajes que
manejan estos dispositivos son muy
susceptibles al ruido, es decir, los
las
señales tan bajas que se manejan, no
es
recomendable
medir
corrientes
directamente de los circuitos sensores
o
transductores
para
esto,
deberá
calcularse mediante la Ley de Ohm
cualquier corriente que sea necesaria
para determinar el funcionamiento del
circuito.
voltajes operados generalmente son
Por último para analizar un dispositivo
del orden de los milivolts.
sensor o transductor debemos contar
Los instrumentos empleados ya hemos
estudiado y analizado en sistemas
anteriores por ejemplo, es posible
utilizar
osciloscopios
para
observar
formas de onda pero las puntas para el
análisis deberán estar perfectamente
apantalladas y aisladas con la intención
de evitar y reducir al máximo las
con
hojas
de
especificaciones
que
describan el funcionamiento normal
del dispositivo y que contengan: curvas
características, voltajes y corrientes
nominales, temperaturas de operación,
límites de voltaje y corriente a la
entrada, límites de voltaje y corriente a
la salida, etc.
influencias de señales no deseadas
Otro aspecto importante es observar
(ruido).
las medidas de seguridad especificadas
Es posible utilizar multímetros para
medir
diferencias
de
potencial
en
terminales de entrada y salida de los
transductores y sensores pero estos
deben
tener
una
impedancia
por el fabricante ya que muchos de
estos
dispositivos
son
sumamente
delicados y sensibles al momento de
ser manipulados.
de
entrada lo suficientemente grande para
evitar
fugas
dentro
del
mismo
instrumento de medición los cual sería
Electrónica Industrial
Realización del ejercicio
159
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Entrega
al
PSP
las
evidencias
generadas en la práctica No. 9.
Realiza la práctica No.8: Operación
de un sensor de deformaciones.
RESULTADO DE APRENDIZAJE
Portafolio de evidencias
Entrega
al
PSP
las
2.2.
Operar
consoladores
electrónicos acoplados a elementos
actuadores en sistemas industriales.
evidencias
generadas en la práctica No. 8.
Realización del ejercicio
2.2.1 OPERACIÓN DE
SERVOMECANISMOS
•
Principios de operación.
Dícese
servomecanismo
al
sistema
electromecánico que se regula por sí
mismo
al
detectar
el
error
o
la
diferencia entre su propia actuación
Realiza la práctica No. 9: Operación
de un transductor de temperatura.
Portafolio de evidencias
real y la deseada.
En todos los servomecanismos., uno de
los más importantes componentes es
el sensor de posición. Este mide la
posición del servomotor y la convierte
en una señal eléctrica que el sistema
de control puede interpretar y usar.
Electrónica Industrial
160
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Los sistemas de control de posición
son un componente importante de
muchos
productos
industriales.
Ejemplos son encontrados en robótica,
procesos de control y muchos otros.
Para entender mejor el principio de
operación
de
un
servomecanismo
explicaremos un ejemplo de control de
Figura 2.19 Sistema de control de posición
posición.
Un sistema de control de posición
básico
consta
de
un
servomotor,
sensor de posición y controles como
los mostrados en la Figura 2.19. Este
diagrama de bloques está redibujado
en la Figura 2.20 para mostrar cómo el
sistema de control de posición es
implementado con variables digitales
con sólo dos niveles, alto y bajo. El eje
Figura 2.20 Sistema de control de posición con
variables digitales binarias
codificador entrega la posición del eje
El sumador está localizado en modo
binario usando un decodificador. Un
sumador es un número de 4 bits
en código Gray. Este es convertido a
sumador de cuatro bits es usado para
comparar la medición de la posición
del eje con la posición de referencia. La
entrada a el sumador son números de
cuatro bits en binario.
restador. Por lo tanto, la salida del
representando la posición de error.
Algo lógico es usado para decidir
cuándo el motor debe ser encendido y
en qué dirección debe ir. Cuando el
error es cero, el motor se apaga. Por lo
tanto, la señal de control del motor es
también apagada. Esto es llamado
control bang-bang en la literatura de
control porque el tamaño de la señal
Electrónica Industrial
161
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
de control es independiente de la
magnitud del error.
Competencia lógica
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
™ Desarrollar
la habilidad de
observación al diferenciar las
señales
generadas
en
las
diferentes etapas de operación de
un servomecanismo.
Consulta con el PSP
Competencias Científico-teórica
™ Explicar las características de
a) Escucha y observa con atención la
información que el PSP expone
las señales mecánicas y
eléctricas
en
un
servomecanismo.
Escucha
con
atención
acerca
mecánicas
de
y
las
las
eléctricas
que
Elabora
b) En
tu
en las
operación
de
cuaderno
diferentes
etapas
explique,
cuestionario con las principales
los
de
apuntes
que
el
PSP
identificando
e
indicando las señales que se
dudas que tengas acerca del
generan en cada etapa.
tema, para que el PSP te conteste.
explique el PSP.
de
generadas
realiza un diagrama acerca de las
un
Toma nota de la información que
principales
servomecanismos.
intervienen en la operación de un
servomecanismo.
señales
etapas
la
señales
las
características y diferencias de
explicación del PSP acerca de las
características
de
•
Aplicaciones de Servomecanismos.
Un tipo de motores que cumplen las
Observación
características
servomecanismos,
bastante
Electrónica Industrial
anteriores
en
que
son
se
los
utilizan
aplicaciones
de
162
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
aeromodelismo
para
alerones,
y
subir
mover
bajar
trenes
los
El centro se corresponde con una
de
anchura de 1.3 mseg, los extremos con
aterrizaje, orientar hélices, acelerar o
decelerar
motores
aplicaciones
más.
y
un
Entre
sinfín
de
todos
los
modelos que existen, sobresale una
marca por su calidad y prestigio, son
los servomecanismos FUTABA. Dentro
de la familia hay bastantes tipos con
diferentes
prestaciones,
mayor
o
menor tamaño, velocidad o fuerza,
pero todos ellos se controlan de la
misma forma.
Estos servos de posición son muy
útiles
para
través de tres cables, uno para la masa
(cable negro), otro para la tensión de
alimentación de 6v (cable rojo) y el
último lleva la señal de control de
(cable
blanco).
El
servomotor internamente realiza un
control de posición en bucle cerrado,
para lo que utiliza un potenciómetro y
un circuito de control.
realizar
accesorios
de
robots, como son los manipuladores,
pinzas,
brazos,
aquello
en
movimiento
continua.
En
en
resumen
donde
no
habrá
el
necesite
aplicaciones
continuo
La conexión al exterior se realiza a
movimiento
anchuras de 0,3 mseg y de 2,3 mseg.
de
que
rango
todo
de
revolución
movimiento
desmontar
el
servomotor para configurarlo como un
simple motor de corriente continua con
caja reductora incorporada.
Al desmontarlo, se podrá optar por
diferentes alternativas, cada una de
ellas
tendrá
adecuada.
su
aplicación
más
En la figura 2.21 se pueden ver las
distintas partes del servomotor.
La señal que espera recibir dicho
circuito es un tren de pulsos, estos
pulsos se repetirán con un periodo de
20 mseg. La anchura de los pulsos
indicará en qué posición se deberá
quedar el eje.
Electrónica Industrial
163
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
El potenciómetro se encarga de cerrar
el bucle de control, es el que examina
la posición del motor. El circuito de
control recibe la información del tren
de pulsos y del potenciómetro y sitúa
al eje del motor en su nueva posición.
La caja reductora aumenta la fuerza de
salida del eje y reduce la velocidad del
mismo.
También existen un par de topes
mecánicos, uno esta en el engranaje de
salida del servomotor y el otro es el
potenciómetro del circuito de control.
El circuito puente es el controlador, y la
señal de salida del controlador es el
voltaje
aplicado
a
la
entrada
del
amplificador.
Figura 2.21 Servomotor FUTUBA S3003
El motor con el arreglo de piñón y
Empezando por la parte superior se
tiene: La rueda del eje de salida, la tapa
de la caja reductora, los engranajes
que forman la caja reductora, la caja
del servomotor, la tarjeta de control
(enumerados de izquierda a derecha:
potenciómetro, circuito de control y
motor)
y
por
último
la
tapa
del
cremallera representa el dispositivo
corrector final.
Mostraremos
ahora
un
sistema
industrial para cortar perfiles el cual
“copia una pieza” siguiendo la forma
de
ésta
y
reproduciéndola
bloque nuevo.
en
un
servomotor junto con los tornillos de
sujeción.
Electrónica Industrial
164
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Se sujeta una pieza patrón, o modelo al
soporte de montura, al igual que la
pieza sin cortar.
El soporte de montura entonces es
movido con lentitud a la izquierda.
Al moverse, la herramienta de corte
manejada por un motor corta perfil
idéntico en la pieza de trabajo. El
sistema se muestra en la Figura 2.22.
En este sistema realimentado, el punto
de ajuste es la profundidad del patrón,
o la posición del seguidor.
La variable controlada es la posición de
la herramienta de corte o, de manera
equivalente, la aposición del armazón
móvil.
Figura 2.22 Diagrama de una máquina
cortadora de perfiles con un
servomecanismo para posicionar el
cortador.
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Investigación documental
Competencia
Electrónica Industrial
de
165
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
información
presentar
™ Consultar
servomecanismos, de acuerdo a
funcionamiento
y
manejar
documentación técnica, relativa a
servomecanismos
de
propósito
general.
en libros y manuales técnicos: las
características,
aplicaciones
función
de
y
b) El
elabora un cuadro conceptual.
olvides
preguntar
al
PSP
cualquier duda que tengas.
y
de
reporte
deberá
tener
una
como máximo, con espacio a 1.5.
c) Entrega al PSP tu reporte para su
retroalimentación.
•
b) Con la información que obtuviste
operación
extensión de 2 a 3 cuartillas
diversos
servomecanismos.
la
su aplicación.
a) Acude a la biblioteca e investiga
c) No
en
En
Normalización IEEE/ANSI
general
para
este
tipo
de
dispositivos hay diversas formas de
representación no normalizada que
es establecida por cada fabricante,
aunque con elementos comunes.
Redacción de trabajo
•
Detección de fallas
Tomado como ejemplo el sistema
Competencia de calidad
mostrado en la figura 2.22 para el
cortador de perfiles podemos analizar
algunas de la fallas posibles en la
la
ortografía
y
gramática en la elaboración de
reportes escritos relativos a la
operación de servomecanismos.
etapa
a) Elabora un reporte acerca de las
servomotor que tiene la función de
™ Desarrollar
variantes
que
Electrónica Industrial
se
pueden
compuesto
del
por
servomecanismo
el
arreglo
de
resistores que no es más que un
circuito puente, la polea móvil que
funge como sensor y por último el
166
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
actuar
como
posicionador
de
la
herramienta de corte.
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Supongamos que el arreglo puente
Trabajo en equipo
presenta
un
desbalanceo
de
resistencias que, como es sabido, si
esto ocurre, la señal de error que será
captada por el servomecanismo no
estará perfectamente medida y por
consiguiente la comparación entre la
señal medida y la retroalimentada
generará un movimiento erróneo en
el servomotor, de esta forma, la pieza
será cortada de manera aleatoria y sin
seguir en lo más mínimo la pieza
original resultando una pieza que
nada tiene que ver con lo que se
desea.
presenta un mal funcionamiento lo
cual conduce a una mala actuación
el
eje
herramienta
posicionador
de
corte
de
aunque
la
el
circuito puente realiza de manera
correcta la comparación de la señal
medida
emprendedora
™ Aplicar
el
pensamiento
empresarial en el registro y
evaluación
de
los
servomecanismos.
a) En equipo y con ayuda del PSP
elaboren una hoja de verificación
con
la
cual
evaluarán
el
procedimiento de respuestas de
Supongamos que ahora el servomotor
sobre
Competencia
y
la
retroalimentación
al
momento de ejecutar el movimiento
los servomecanismos.
b) Evalúen el servomecanismo que
indique el PSP.
c) Entreguen al PSP su evaluación
para que la retroalimente.
Realización del ejercicio
sobre la pieza a ser cortada resultará
nuevamente que la pieza obtenida
dista mucho de la original deseada.
Electrónica Industrial
167
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Realiza la práctica No.10: Operación
de un circuito servoamplificador
como elemento de control.
(pulsador), hidráulico o neumático. La
figura
2.23
muestra
la
forma
constructiva de una válvula con mando
eléctrico y manual de 2 vías y 2
posiciones.
Portafolio de evidencias
Entrega
al
PSP
las
evidencias
generadas en la práctica No. 10.
2.2.2. OPERACIÓN DE VÁLVULAS
•
Principios de operación
Una válvula es un dispositivo que
Figura 2.23 Electro-válvula de 2 vías/2
permite establecer o cortar la conexión
posiciones
hidráulica o neumática entre dos o más
conductos o vías. En cualquier válvula
hay que distinguir dos partes:
y/o salida del circuito de potencia en
conmutar la conexión hidráulica o
neumática entre conductos del circuito
de potencia. El mando puede ser de
Electrónica Industrial
clasificarse
mando y al número de vías de entrada
El elemento de mando se encarga de
(electroimán),
suelen
distintas que permite el circuito de
- Circuito de potencia.
eléctrico
válvulas
atendiendo al número de posiciones
- Elemento de mando.
tipo
Las
manual
cada posición. Así, por ejemplo, una
válvula 4/2 indica una válvula de 4 vías
y 2 posiciones.
Las válvulas de 2 posiciones pueden
clasificarse, además, en monoestables
168
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
o biestables. Las primeras tienden, en
por tanto, permiten realizar cualquier
ausencia de mando, a una posición fija
circuito neumático o hidráulico de tipo
de reposo (generalmente obligada por
combinacional. Las biestables permiten
ausencia
tanto, cualquier circuito secuencial.
un
muelle).
Las
de
biestables
mando,
y
en
pueden
permanecer en cualquiera de las dos
posiciones (permanecen en la última
posición que les ha llevado el mando).
realizar la función memoria y, por
•
En
Aplicación de válvulas
muchos
casos,
el
dispositivo
corrector final en un sistema de lazo
cerrado es una válvula o un dispositivo
tipo válvula que varía el flujo de un
fluido en el proceso.
Generalmente este es el caso en los
procesos de control de temperatura
donde la entrada de calor al proceso se
regula
ajustando
una
válvula
que
controla el flujo de aire de combustión,
o de combustible gaseoso o líquido. De
la misma manera, en los procesos de
control
de
presión,
la
presión
generalmente se corrige cambiando la
apertura de una válvula, ya sea en la
Figura 2.24 Válvula reguladora de presión de
aire como parte de un sistema industrial
Desde un punto de vista lógico, las
válvulas
monoestables
permiten
realizar funciones de tipo Y, O y NO y,
Electrónica Industrial
entrada o en la salida del proceso.
Por ejemplo, para elevar la presión en
una cámara de proceso, la válvula que
regula el flujo de entrada puede abrirse
más, o la válvula que regula el flujo de
escape puede cerrarse más. En general,
169
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
las válvulas y los dispositivos tipo
mantener la válvula en una posición
válvula como los amortiguadores, las
estable debido a las grandes fuerzas
celosías, las compuertas corredizas,
irregulares ejercidas por el fluido en
finales más comunes en los procesos
posicionador hidráulico.
etc; son los dispositivos correctores
industriales.
También, si la válvula rara vez se
mueve, puede atascarse en una cierta
- Válvulas electro-neumáticas
Para
movimiento, el mejor actuador es el
válvulas
grandes,
pudiera
no
posición.
resultar práctico su manejo mediante
Un
un motor eléctrico. La inercia y la
con su tremenda capacidad de fuerza,
de la válvula puede imposibilitar el uso
este problema.
fricción de movimiento del ensamble
de un motor eléctrico como dispositivo
posicionador. En tales situaciones, la
válvula
es
movida
por
presión
neumática o presión hidráulica.
Operador
electromagnético
posicionador
electro-hidráulico,
puede ser lo requerido para manejar
Un posicionador electro-neumático de
válvula común, fácilmente adaptable a
un
controlador
proporcional
se
muestra en la figura 2.24.
de
la
válvula.- en la figura siguiente se
muestra
La posición final de la válvula es
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Trabajo en equipo
determinada por la magnitud de la
corriente eléctrica de entrada.
Competencia Científicoteórica
- Válvulas Electro-hidráulicas
En situaciones de control en las que
una válvula o amortiguador son muy
grandes o pesados, o cuando es difícil
Electrónica Industrial
™ Aplicar los principios científicos
de operación y funcionamiento de
los diferentes tipos de válvulas.
170
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
a) Observa
con
atención
los
ejemplos que el PSP te muestra
acerca
de
los
principios
científicos involucrados en las
características de los tipos de
válvulas.
b) En equipo elaboren un cuadro
comparativo en un rotafolio, que
contenga
columnas:
las
Tipo
siguientes
de
válvula,
principio científico que aplica y
forma
de
la
aplicación
del
los fabricantes de válvulas
b) Identifica
óptimas
en
las
funcionar
las
condiciones
que
las
válvulas.
deben
diferentes
c) Con la información que recabes
elabora un resumen de 2 a 3
cuartillas
olvides
como
máximo,
incluir
no
algunos
diagramas que complementen
la información.
principio.
c) Compartan su trabajo con el
grupo.
Investigación documental
Resumen
Competencia
de
información
Competencia analítica
™ Analizar información técnica, con
base en las recomendaciones de
fabricantes de válvulas.
a) Investiga en manuales técnicos
acerca de las recomendaciones
de funcionamiento que indican
™ Realizar
la
lectura
de
documentación técnica relativa a los
diferentes tipos de válvulas.
a) En equipo acudan a bibliotecas
y
recopilen
manuales
de
diversos fabricantes de válvulas.
b) Revisen
los
manuales
que
recaben y elaboren en un mapa
Electrónica Industrial
171
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
conceptual con la información
que obtuvieron.
c) Presenten su mapa al grupo y
comparen su información con la
de los otros equipos.
d) Recuerden
preguntar
al
PSP
Ambiente.
b) Realiza
las
consideres
anotaciones
pertinentes
en
que
tu
cuaderno de apuntes..
Estudio individual
cualquier duda que tengan.
Competencia lógica
Consulta con el PSP
™ Describir
el funcionamiento e
interrelación de los tipos de
válvulas más empleados.
Competencia para la
sustentabilidad
a) Escucha
™ Describir las características de la
norma ISO 14000 de Ecología y
Medio Ambiente, relativas a
equipos con dispositivos de
control que involucran el uso de
válvulas.
a) Escucha y observa con atención la
explicación del PSP acerca de las
características que deben tener
los equipos con dispositivos de
control que involucran el uso de
válvulas
14000
según
de
la
Ecología
norma
y
ISO
Medio
con
atención
la
explicación del PSP acerca del
funcionamiento de los diferentes
tipos de válvulas, sus ventajas y
desventajas.
b) Investiga en internet y en la
biblioteca
más
información
acerca del tema.
c) En forma individual realiza un
reporte en el que analices y
describas
las
ventajas
y
desventajas que tienen distintos
tipos de válvulas.
d) Entrega al PSP el reporte para que
Electrónica Industrial
172
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
lo retroalimente.
Competencia de calidad
Investigación de campo
™ Determinar
la calidad de los
sistemas y procesos controlados por
válvulas.
Competencia para la vida
™ Identificar aparatos y equipos de
a) Escucha
donde vendan equipos y aparatos
de las válvulas al instrumentar
procesos de control.
b) Escribe tus conclusiones en tu
cuaderno,
de uso doméstico y comercial
que
utilicen
el
control
una
lista
de
y
todos
características
mencionadas.
c) Posteriormente
muestren
la
procesos
controlados
por
válvulas?
antes
al
grupo su lista y compárenla con
la de los otros equipos.
a
cuidar la calidad de los sistemas
aquellos aparatos y equipos con
las
respondiendo
pregunta: ¿por qué es importante
con
válvulas.
b) Realicen
la
importancia que tiene la calidad
a) En equipo, acudan a diferentes
comerciales
atención
explicación del PSP acerca de la
uso doméstico y comercial que
utilizan control con válvulas.
establecimientos
con
•
En
Normalización IEEE/ANSI
la
industria
se
han
manejado
diferentes tipos de válvulas tanto para
variables hidráulicas como neumáticas
Consulta con el PSP
y además de diferentes fabricantes.
Esto
ha
creado
la
necesidad
de
estandarizar la simbología para cada
Electrónica Industrial
173
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
tipo
de
válvulas
que
las
haga
independientes del tipo de fabricante.
Nuevamente la sociedad encargada de
establecer estos estándares ha sido
IEEE/ANSI por lo cual a continuación
mostramos
algunos
símbolos
para
válvulas que corresponden a dicha
estandarización.
En la Tabla 2.3, se muestran los
diferentes
símbolos
para
tipos de mando de válvulas.
distintos
Tabla 2.3 Símbolos IEEE/ANSI para
distintos tipos de mando en válvulas.
Así mismo, en la Tabla 2.4 se muestra
la
simbología
AIEEE/ANSI
para
diferentes válvulas que desempeñan
funciones lógicas.
Electrónica Industrial
174
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
En primer lugar debe conocerse el
funcionamiento total del sistema para
poder realizar un análisis que implique
el cotejo de las condiciones deseadas y
las obtenidas por observación o bien
por medición de parámetros.
Una vez que se tiene comprendido el
funcionamiento del sistema se procede
al análisis de la operación de la válvula
tomando en cuenta el tipo, parámetros
de funcionamiento y la acción que
desempeña dentro del sistema y de
qué manera se está desempeñando es
decir,
si
cumple
con
las
especificaciones para las cuales fue
creada e instalada en el sistema.
Los estados de una válvula son fáciles
de analizar ya que, tomando en cuenta
que su trabajo es el de regular el paso
de una variable nos daremos cuenta si
el paso de la misma está siendo
Tabla 2.4 Símbolos IEEE/ANSI para diferentes
válvulas lógicas
•
En
sistema
deducimos
un
de
la
figura
procedimiento
2.24
de
análisis para detectar fallas en un
sistema que implica el uso de válvulas.
Electrónica Industrial
en el momento en que el flujo o
variable
no
controlada
Detección de fallas
el
regulado por la válvula de esta manera
esté
se
perfectamente
sospechará
funcionamiento de la válvula.
del
Otro caso puede presentarse cuando la
válvula
tiene fugas
ya que
puede
disminuir considerablemente la presión
175
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
de trabajo o bien la velocidad del flujo
la entrada a la salida. Las válvulas
de la variable.
solenoide
Otro ejemplo será analizado tomando
en cuenta la figura 2.25 donde se
muestra una vista de corte específico
de una válvula eléctrica operada por
solenoide.
En la ausencia de corriente a través de
la bobina del solenoide, no habrá un
campo
magnético
para
jalar
hacia
son
inherentemente
dispositivos de dos posiciones. Esto es,
o
están
abiertas
por
completo
o
completamente cerradas. Por tanto, se
prestan para ser usadas en el modo de
control encendido-apagado.
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Realización del ejercicio
arriba la armadura, por lo que el
resorte de compresión la empujará
hacia abajo. El vástago de la válvula
Competencia para la vida
está conectado a la armadura, por lo
que también se mueve hacia abajo y
empuja fuertemente el tapón de la
™ Desarrollar
la capacidad de
elección en la utilización de
válvulas.
válvula contra el asiento de la válvula.
Esto bloquea el flujo de fluido entre los
puertos de entrada y de salida. Cuando
la bobina del solenoide es energizada y
a)
En
equipo,
analicen
los
diferentes
ejemplos
de
circuitos que les presente el
PSP.
b)
Determinen
qué
válvula
seleccionarían para cada uno
de los circuitos de acuerdo a
las
características
y
necesidades del mismo.
c)
Presenten sus conclusiones al
los conductores de la bobina llevan
corriente,
se
establece
un
campo
magnético que jala hacia arriba la
armadura. La armadura debe vencer la
fuerza del resorte que tiende a empujar
hacia abajo, a fin de colocarse a la
mitad de la bobina. A medida que se
mueve
hacia
arriba
la
armadura,
levanta el tapón de la válvula del
asiento de la válvula y abre el paso de
Electrónica Industrial
176
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
grupo.
mando, que trabaja con tensiones y
corrientes débiles, de la parte de
potencia, con tensiones y corrientes
más elevadas. Las características más
2.2.3. OPERACIÓN DE RELEVADORES Y
CONTACTORES
•
- Tensión de mando: Tensión de
aumentación de la bobina de mando.
Principios de operación
Los relés y contactores son dispositivos
electromagnéticos
que
conectan
o
desconectan un circuito eléctrico de
potencia al excitar un electroimán o
bobina de mando. La diferencia entre
relé y contactor está precisamente en
la potencia que es capaz de seccionar
cada uno. Los relés están previstos
para
accionar
generalmente
pequeñas
inferiores
relevantes de relés y contactores son:
potencias,
a
1
kW,
mientras que los contactores pueden
-
Potencia
- Tensión de aislamiento, U¡: Tensión
de prueba entre circuito de mando y
contactos.
- Tensión de empleo, Ue: Tensión de
trabajo de los contactos de potencia.
- Corriente
son capaces de manejar grandes
corrientes,
mientras
que
los
relevadores son capaces de manejar
corrientes relativamente pequeñas.
sobrepasar
Los relés se suelen emplear como
interrumpir
mas
potentes
como
los
propios
contactores, electro-válvulas u otros. El
relé separa en general la parte de
Electrónica Industrial
Potencia
mando.
máxima
etapa previa para accionar dispositivos
mando:
recesaría para accionar la bobina de
accionar grandes potencias (centenares
de kilovatios). Es decir, los contactores
de
térmica, ITH:
que
contactos
una
pueden
vez
los
corriente
soportar
cerrados
límites
los
sin
de
calentamiento. No debe confundirse
con Ie corriente de empleo. Corriente
de empleo, Ie: Es la corriente que el
dispositivo es capaz de accionar e
para
cada
tensión
empleo y con carga resistiva.
de
- Poder de corte: Se define por la
corriente que el relé es capaz de
177
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
accionar e interrumpir para cada tipo
prácticamente la única resistencia es el
de
conductor
carga
(inductiva,
capacitiva,
motores, etc.) y para un número de
maniobras determinado.
La tabla 2.5 da un breve resumen de
las características más relevantes de
relés y contactores de baja tensión.
con
que
está
hacha
la
bobina. En estas condiciones, el Cos ⎞
es alto (0,8 a 0,9) y la reactancia
inductiva muy baja por existir mucho
entrehierro
entre
el
núcleo
y
la
armadura.
Una vez cerrado el circuito magnético
la impedancia de la bobina aumenta,
de manera tal que la corriente de
llamada se reduce considerablemente.
La corriente formada se la denomina
de mantenimiento o trabajo. Ésta es
mucho más baja - de 6 a 10 veces-
con un Cos ⎞ más bajo, pero con
capacidad para mantener el circuito
cerrado.
Tabla 2.5 Características eléctricas para relés y
contactores de baja tensión
contactor
material
ferromagnético
y
generalmente en forma de E, y que va
Contactores
El
2- El núcleo es una parte metálica, de
es
un
interruptor
accionado o gobernado a distancia por
fija a la carcaza.
Su función es concentrar y aumentar el
un electroimán.
flujo magnético que genera la bobina -
Partes constitutivas:
núcleo
1- Se denomina corriente de llamada a
la corriente que acciona el electroimán.
La corriente absorbida por la bobina es
relativamente elevada debido a que
Electrónica Industrial
colocada en la columna central del
-
para
atraer
con
mayor
eficiencia la armadura. Se construye
con una serie de láminas delgadas, de
acero al silicio con la finalidad de
reducir
al
máximo
las
corrientes
178
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
parásitas, aisladas entre sí pero unidas
transporta la corriente desde la red a la
fuertemente
carga,
por
remaches.
magnetismo
remanente
inserción
de
completamente
por
paramagnético,
se
medio
un
El
elimina
de
la
material
complementando
al
pequeño entrehierro.
debe
llevar
un
elemento
adicional llamado espira de sombra o
anillo de desfasaje. Este elemento, al
estar desfasado de la onda principal,
suministra al circuito magnético un
flujo adicional creando una especie de
CC. Esto evita ruidos y vibraciones,
evitando la elevación la corriente de
mantenimiento.
Los
son
elementos
conductores que tienen por objeto
establecer o interrumpir el paso de la
corriente, ya sea en el circuito de
potencia o en el de mando, tan pronto
como se energice la bobina.
deben
estar
calibrados
y
dimensionados para permitir el paso
de intensidades requeridas por la carga
sin peligro de deteriorarse. Por su
son
contactos
únicamente
abiertos. Cuando un contactor bajo
carga se desenergiza produce una
chispa, de manera que aunque la parte
móvil se haya separado de la fija, el
circuito
no
se
interrumpe
inmediatamente. Por eso, y más al
trabajar con intensidades muy altas, se
necesita
de
una
cámara
apaga
-
chispas, la cual tiene como función
evitar
la
formación
de
arco
o
la
principales y contactos auxiliares:
a) Contactos Principales: Son contactos
instantáneos cuya función específica es
establecer o interrumpir el circuito
través
Electrónica Industrial
del
sistemas.
Soplado por autoventilación: la cámara
se
construye
cual
se
de
tal
manera
que
presenta una abertura grande un la
parte inferior y una pequeña en la
parte
Éstos se pueden dividir en contactos
a
cual
propagación del mismo de distintos
contactos
principal,
el
debidamente
función,
Cuando se alimenta a la bobina con, el
núcleo
por
superior,
produciendo
una
especie de chimenea, la cual enfría el
aire alrededor de la chispa, apagándola
rápidamente.
Soplo magnético: se canaliza el campo
eléctrico formado para aumentar el
arco y así poder aumentar también la
179
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
resistencia, evitando que la corriente
también instantáneos de cierre, cuya
pase.
función es cerrar un circuito cuando se
Baño de aceite: si la chispa no se
extingue se produce el arco, por eso,
en este sistema se sumerge la cámara
apaga- chispas en un baño de aceite
dieléctrico
que
absorbe
el
evitando la formación del arco.
calor,
Cámara desionizadora: son cámaras en
donde sus paredes se recubren con
láminas metálicas para que absorban el
calor
producido
actuando
como
disipadores, de esta manera el aire no
se ioniza y no forma el arco.
arco: consiste en dividir el arco en
muchos arcos más pequeños, de tal
manera que su extinción sea más
rápida y sencilla.
Auxiliares:
son
aquellos
permitir o interrumpir el paso de
corriente a las bobinas de los contactos
o a los elementos de señalización, por
cual
están
diseñados
para
intensidades débiles. Éstos actúan tan
pronto
se
energiza
la
bobina
a
excepción de los retardados. Existen
dos clases: contactos NA, llamados
Electrónica Industrial
también de instantáneos de apertura,
cuya
función
es
abrir
un
circuito
cuando se energiza la bobina del
contactor al cual pertenecen.
Un
contactor
debe
llevar
necesariamente un contacto auxiliar
instantáneo NA. Uno de los contactos
auxiliares NA debe cumplir la función
de asegurar la autoalimentación de la
bobina, por lo cual recibe el nombre
o retención.
Existen
contactores
que
tienen
únicamente contactos auxiliares, ya
sean NA, NC o NA y NC. Estos se les
llama contactores auxiliares o relés.
contactos cuya función específica es
lo
pertenecen y; contactos NC, llamados
específico de auxiliar de sostenimiento
Transferencia y fraccionamiento del
Contactos
energiza la bobina del contactor al cual
Cuando
número
un
contactor
suficiente
no
de
tiene
el
contactos
auxiliares se puede optar por Bloques
aditivos o Contactores auxiliares. Para
identificar a un contacto auxiliar, a
pesar de las marcas del fabricante se
utiliza un sistema de números:
Si son NC, la entrada es (11, 21, 31,
41...) y la salida (12, 22, 32, 42...)
180
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Si son NA, la entrada es (13, 23, 33,
desenergizar el circuito que se este
43...) y la salida (14, 24, 34, 44...)
controlando.
Funcionamiento:
Las partes que componen un relevador
Cuando la bobina es recorrida por la
corriente eléctrica, genera un campo
electromagnético se muestra en la
figura 2.25.
magnético intenso, de manera que
el núcleo atrae con un movimiento muy
rápido. Al producirse este movimiento,
todos
(tanto
los
contactos
principales
del
como
contactor
auxiliares)
cambien de posición solidariamente:
Los contactos cerrados se abren y los
abiertos se cierran. Para volver los
contactos a su posición inicial reposo
basta con desenergizar la bobina.
•
-
Figura 2.25 Partes esenciales de un
relevador electromagnético
Tipos de relevadores y contactores
-
Electromagnéticos
Estos dispositivos funcionan haciendo
circular una corriente eléctrica a través
de una bobina que por el principio de
inducción
se
ejerce
un
campo
magnético en todas y cada una de las
espiras del la bobina loa cual hace que
un elemento móvil, generalmente un
núcleo, se desplace hacia delante o
hacia atrás, derecha o izquierda. Esta
parte móvil se encarga de energizar o
Electrónica Industrial
Relevadores de Corriente Directa
El relevador de corriente directa, es un
dispositivo
electromecánico
muy
utilizado en aplicaciones de control.
Está constituido de manera similar a
los
relevadores
anteriormente,
bobina
y
lo
varios
estudiados
constituyen
contactos,
una
unos
normalmente abiertos (NA) y otros
normalmente cerrados (NC). Cuando se
aplica un voltaje a la bobina, circula
181
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
por ella una corriente que origina un
disparo, ofrecen otro tipo de funciones
campo magnético que cambia el estado
que son propias para el disparo de
original de los contactos, cuando el
sistemas bifásicos o trifásicos tales
núcleo
de
la
bobina
atrae
a
los
contactos móviles del mismo. Así, los
contactos que antes estaban abiertos
ahora se cierran, y los que antes
estaban cerrados, ahora se abren. Al
suspenderse la corriente, los contactos
vuelven a su posición original. Los
relevadores
de
la
figura
2.26
pertenecen al modelo G3DZ de Omron
y poseen un solo juego de contactos
conmutables,
incluyen
dos
pero
o
muchos
más
relevos
juegos
de
contactos como estos.
como motores, etc.
Algunos ejemplos de este tipo de
relevadores y contactores se muestran
a continuación
Por
ejemplo
los
contactores
de
corriente alterna tripulares 3TB/3TF de
Siemens
se
emplean
para
mandos
eléctricos o como aparatos de control
remoto, especialmente en el caso en
que
sea
necesaria
una
elevada
frecuencia de operaciones.
La aplicación más adecuada es la
conexión desconexión y control de
motores trifásicos hasta 500 C.P. 440V,
60Hz, o de circuitos eléctricos de
corriente
alterna
hasta
630
A
de
intensidad de corriente permanente a
660V y 60Hz. Un contactor de este tipo
se muestra en la figura 2.27.
Figura 2.26 Relevador de CD Mod. G3DZ
de Omron con un juego de contactos.
Otro
tipo
de
relevadores
son
los
denominados relevadores industriales
que si bien son de baja tensión para
Electrónica Industrial
182
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Por ejemplo el relevador 312TDR SS de
ATC
cuenta
con
cinco
rangos
seleccionables: 1, 10 y 100 seg; 10 y
100
min. El ciclo de temporizado puede ser
ajustado de dos formas: usando el
ensamble de dial remoto opcional,
cualquier
rango
es
totalmente
ajustable; o con una resistencia fija
instalada
alterna trifásico 3TF50 de hasta 110A,
desde
500V
megohms
Los relevadores de sobrecarga, disparo
o bien de cortocircuito pueden incluso
ser programados mediante circuitería
interna o bien a través de sistemas
electrónicos.
sistemas
0.025
minutos.
Relevadores de retraso
Estos
electrónicos
las
terminales
apropiadas, el 312 puede ajustarse
Figura 2.27 Contactor de corriente
-
entre
son
segundos
Una
hasta
resistencia
provee
el
de
rango
100
100
total
seleccionado; cero ohms provee el
ajuste mínimo del rango seleccionado.
La repetibilidad del 312 se mantiene
independiente de las variaciones del
tiempo de reset, asumiendo que por lo
menos existe 0.05 seg. entre ciclos.
totalmente programables en intervalos
A pesar de amplias variaciones de
los segundos e incluso minutos y, en
una excelente repetibilidad y precisión.
que van desde los milisegundos hasta
algunos
casos,
pueden
programados
diferidamente
requieran
un
para
en
ser
operar
sistemas
funcionamiento
intervalos muy largos (Hrs).
Electrónica Industrial
que
a
voltaje y temperatura, el 312 mantiene
El
con
relevador
electromecánico
contactos
con
capacidad
DPDT,
para
manejar 5 A @ 120 VCA ó 240 VCA
resistivos, tiene una vida esperada de
50,000,000 de operaciones (sin carga).
183
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Las características más importantes de
este relevador son las siguientes:
· Relevador de Tiempo Multi-Rango
con Dial Remoto
Figura 2.29 Relé de tiempo configurable ATC
Mod. 312 TDRSS de 5A hasta 240V y 2A hasta
30VCD.
Algunos relevadores de tiempo son aún
más sofisticados ya que, presentan un
· 5 Rangos: 0 - 1.0 seg
control electrónico y display digital
0 - 10 seg
Siemens.
0 - 100 seg
0 - 10 min
(LCD)
como
el
3RP1
se
usan
· Ajuste de tiempo por medio de dial
requerimientos
cambios de voltaje y temperatura
· Relevador de salida DPDT de 5 A @
120 VCA ó 240 VCA
de
para
todas
las
operaciones de retardo de tiempo en
control,
· Excelente repetibilidad a pesar de
3RP1
Los reles de tiempo de estado sólido
0 - 100 min
remoto o resistencia
modelo
arranque.
precisión,
seguridad
protección
Cumplen
y
con
en
resistencia
y
circuitos
todos
términos
operación
al
así
de
los
de
golpe,
como
estándares de resistencia al ruido y
radiación de ruido.
Un relevador de este tipo se muestra a
continuación en la figura 2.30.
· Instalación opcional en tablero
La figura 2.29 muestra físicamente un
relevador de este tipo.
Electrónica Industrial
184
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Figura 2.30 Relevador de tiempo Mca. Siemens
Mod. 3RP1 con control electrónico y pantalla
LCD.
Competencia analítica
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
™ Resolver funciones matemáticas
que representen el comportamiento
de dispositivos reveladores en
términos de tiempo.
Trabajo en equipo
Competencias Científico-
teórica
a) Escuchen
calcular los intervalos de tiempo
de
™ Describir el ruido eléctrico y su
influencia en
reveladores.
a) Resuelve las operaciones para
los
contactores
y
diferentes
reveladores
mediante funciones.
b) Posteriormente compara tus
resultados con los de los demás
con
atención
la
explicación del PSP acerca de los
diferentes
tipos
de
ruido
miembros del grupo.
Trabajo en equipo
electrónico.
b) En equipos, traten de identificar
los
ruidos
que
el
PSP
ejemplifique, señalen cuáles son
sus características e influencia en
los contactores y reveladores.
c) El equipo ganador será el que
más ruidos identifique y describa.
Competencia lógica
™ Aplicar el razonamiento en el
análisis de las gráficas de respuesta
para identificar el comportamiento
de los contactores y reveladores.
a) Escucha
Realización del ejercicio
Electrónica Industrial
con
atención
la
explicación del PSP acerca de las
diferencias en el funcionamiento
185
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
de los reveladores y contactores,
pueden ser utilizados en elevada
gráficas de señal de salida.
con fuertes condensaciones. Son
a
partir
b) Por
del
equipo,
análisis
en
un
de
humedad del aire ambiental y
sus
utilizados
rotafolio
remoto;
medio del análisis de una gráfica
mediante
aparatos
instalados por separado, como
de salida.
pulsadores
o
interruptores
termostatos.
c) Expongan su trabajo al resto del
grupo.
b) Algunos relevadores AC/DC de
Omron
Aplicaciones de relevadores y
Generalmente tanto relevadores como
contactores de baja tensión y potencia
empleados
como
circuitos
de
disparo en equipos de potencias más
algunos
relevadores
son
utilizados
interface
entre
potencia.
Por
como
sistemas
de
ejemplo
los
lógica digital TTL y circuitos de
contactores.
grandes;
general
conectan y desconectan a control
los contactores y reveladores, por
son
manera
para todo tipo de control, se
describan el comportamiento de
•
de
modelos de la serie G3TB pueden
ser conectado como se ve en la
figura 2.31.
de
corriente directa son usados incluso
como circuitos de interface entre lógica
TTL y circuitos de potencia. Como se
muestra a continuación.
a) Los
contactores
auxiliares
de
Siemens serie 3TH se emplean
para
maniobras
auxiliares
hasta
de
circuitos
660V
en
corriente alterna, son adecuados
para climas tropicales, es decir,
Electrónica Industrial
Figura 2.31 Interface a un circuito
secuencial empleando el relevador G3TB-1
de Omron.
186
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
•
Normalización IEEE/ANSI
Existe
un
esfuerzo
constante
por
establecer estándares que conlleven a
una correcta aplicación y control de
dispositivos
que
configuración
cuenten
con
en
su
relevadores
y
contactores. Algunos estándares han
sido establecidos por ANS/IEEE par
lograr este objetivo por ejemplo la
Norma
ANSI/IEEE
establece
las
C.
57-15.
1986
condiciones
para
determinar la precisión de un relevador
de control basando el porcentaje de
error en las siguientes condiciones:
Figura 2.32 Símbolo ANSI para
un interruptor termomagnético
• Temperatura ambiente 25°C
• Frecuencia de placa
• El regulador en una posición neutral
de entrega marcara un voltaje de salida
y una carga de corriente cero
• Formas de onda de voltaje y corriente
sinusoidales.
Así mismo presentamos la simbología
aprobada por ANSI/IEEE para algunos
interruptores
y
relevadores
en
las
Figura 2.33 Símbolo ANSI para
un relevador de corriente
figuras 2.32 y 2.33
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Electrónica Industrial
187
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Según se ha indicado, el objetivo de un
Investigación documental
sistema de control es el de gobernar la
respuesta de una planta, sin que el
Competencia
de
información
selección
de
reveladores
y
contactores de diversas matrículas.
a) Investiga en internet y acude a la
biblioteca para recabar manuales
relevadores
de
y
selección
de
contactores
de
diversas matrículas.
b) Identifica
sus
principales
características de operación.
acerca de las características de
y
contactores
directamente
manipula
únicamente
las
magnitudes denominadas de consigna
y el sistema de control se encarga de
gobernar dicha salida a través de los
accionamientos.
El concepto lleva de alguna forma
implícito que el sistema de control
opera, en general, con magnitudes de
baja potencia, llamadas genéricamente
señales,
y
que
son
realmente
modulan
la
accionamientos
gobierna
los
unos
que
potencia
entregada a la planta.
c) Elabora un cuadro comparativo
relevadores
intervenga
sobre sus elementos de salida. Dicho
operador
™ Manejar manuales técnicos de
técnicos
operador
de
distintas matrículas.
Según
la
definición
anterior,
el
conjunto de sistema de control y
accionamientos se limitaría a ser un
convertidor amplificador de potencia
que ejecuta las órdenes dadas a través
de las magnitudes de consigna. Este
2.2.4 IDENTIFICACIÓN DE
CONTROLADORES
ELECTRÓNICOS ACOPLADOS A
SISTEMAS INDUSTRIALES.
Electrónica Industrial
tipo de sistema de control se denomina
en lazo abierto, por el hecho que no
recibe ningún tipo de información del
comportamiento de la planta.
188
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Lo habitual, sin embargo, es que el
Figura 2.34 Diagrama de bloques que muestra
la unidad de control en un sistema
sistema de control se encargue de la
toma
de
ciertas
decisiones
retroalimentado
ante
determinados comportamientos de la
planta,
hablándose
entonces
de
Diagramas de control.
•
sistemas automáticos de control Para
Existen diversas formas de representar
sensores
un sistema industrial de procesos sin
ello se requiere la existencia de unos
que
detecten
el
comportamiento de dicha planta y de
unas
interfaces
para
adaptar
las
señales de los sensores a las entradas
del sistema de control.
un dispositivo controlador dentro de
embargo, a veces no es necesario
incluir todo el sistema industrial en sí,
basta con señalar el controlador e
indicar hacia donde se conecta la salida
de este en el sistema general del
proceso.
Uno de los diagramas utilizados al
representar
en
controladores
sistemas
acoplados
industriales
es
el
denominado Diagrama de control. Este
tipo de diagrama puede presentarse en
forma de bloques, eléctrico, etc. Por
ejemplo si se tiene un diagrama de
bloques de un sistema en general se
puede
representar
controlador
la
simplemente
parte
como
del
un
bloque de control como se muestra en
las figuras 2.34 y 2.35.
Electrónica Industrial
189
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Figura 2.34 Que muestra un Diagrama electrónico de control para una bomba de recirculación
en un sistema de control de temperatura de aceite templado
Figura 2.35 diagrama esquemático de un controlador de temperatura de aceite de templado
mostrando la distribución física del tanque de templado y el aparato de enfriamiento
Electrónica Industrial
190
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
•
Diagramas esquemáticos
Este tipo de diagramas muestran
todas y cada una de las partes de un
sistema incluyendo la parte de los
controladores de dicho sistema con
la diferencia que, como su nombre
lo indica, se presenta en forma de
esquema, es decir, se indican las
partes que componen el sistema
con una pequeña indicación de las
variables y partes de cada uno de
los
elementos,
señalando
con
flechas u otro tipo de señalización
las partes importantes del mismo
como se ve en la figuras 2.35 y 2.36
Figura 2.36 diagrama esquemático de un proceso
control según la norm
Electrónica Industrial
191
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
control en un sistema, además se
indica con un símbolo o número cada
terminal y hacia donde van conectados
o bien dirigidos. Según se muestra en
las figuras 2.37 y 2.38
•
Diagramas de conexiones
Este tipo de diagramas muestra cómo
Figura 2.37 Diagrama de conexiones para un
control secuencial de arranque de motores
utilizando un arrancador 3RW22 de Siemens
van conectados los terminales de todos
y cada uno de los dispositivo de
Electrónica Industrial
192
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
controladores electrónicos.
b) Elabora
en
tu
cuaderno
de
apuntes, un breve resumen de la
información presentada por el
PSP e incluye dibujos de los
materiales que explicó.
Realización del ejercicio
Figura 2.38 Diagrama de conexiones
para un control de motor a través de
lógica TTL y relevador.
PARA CONTEXTUALIZAR CON:
Competencia analítica
™ Realizar operaciones básicas de
números enteros y quebrados para
determinar los parámetros de
operación de los controladores
Resumen
electrónicos.
Competencia
Científico-
teórica
™ Identificar materiales empleados
en la fabricación de los distintos
controladores electrónicos.
a) Observa y escucha con atención
la explicación del PSP acerca de
los materiales que se emplean en
la fabricación de los distintos
Electrónica Industrial
a) Resuelve las operaciones para
calcular
los
parámetros
de
operación de los ejemplos de
controladores electrónicos que te
proporcione el PSP.
b) Posteriormente
compara
tus
resultados con los de los demás
miembros del grupo.
Consulta con el PSP
193
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
información
Competencia lógica
™ Manejar manuales técnicos de
™ Aplicar
el pensamiento lógico
explicando el comportamiento de
los
sistemas
de
control
electrónico y sus variantes.
a) Escucha
con
atención
selección
de
controladores
electrónicos de diversas matrículas.
a) Realiza
una
distintos
investigación
manuales
en
técnicos
y
páginas de internet para obtener
información
la
acerca
de
las
explicación del PSP acerca del
características de operación de
de
diversas matrículas.
controladores
comportamiento de los sistemas
control
manipular
y
el
componentes.
b) En
tu
su variación
vapor
cuaderno
de
al
sus
electrónicos
b) Posteriormente,
elabora
de
un
reporte de la información que
de
obtuviste,
apuntes
gráficas
escribe algunas preguntas que le
recordando
e
incluir
ilustraciones
que
apoyen la información.
plantearás al PSP.
c) Anexa las direcciones de internet
c) Toma notas de las respuestas.
y
d) Posteriormente realiza un reporte
en el que expliques cuál es el
comportamiento de los sistemas
manuales
técnicos
que
consultaste.
d) Te recomendamos que consultes
las siguientes páginas:
de control electrónico.
Investigación documental
los
ƒ
http://www.national.com
ƒ
http://www.semiconductor.agilen
t.com
Competencia
Electrónica Industrial
de
ƒ
http://www.jameco.com
194
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
ƒ
http://www.ti.com
electrónicos.
e) Comenta con el grupo los datos
recabados y entrega el reporte al
PSP para su retroalimentación.
c) Compartan
información
compárenla
equipos.
con
que
el
grupo
obtuvieron
con
los
la
y
demás
Investigación de campo
Realización del ejercicio
Competencia
emprendedora
™ Identificar
trabajos
de
mantenimiento donde se requiere de
la verificación de circuitos de control
implementados con controladores
electrónicos, para darle un enfoque
laboral.
Realiza la práctica No.11: Identificación
de sistemas de control.
Portafolio de evidencias
a) En equipo, acudan con distintos
técnicos
o
profesionistas
que
laboren en un departamento de
mantenimiento
industriales.
de
empresas
Entrega al PSP las evidencias generadas
en la práctica No. 11.
b) Elaboren un cuestionario, que
contenga preguntas acerca de la
verificación de la respuesta de
equipos y sistemas en los que se
tengan
Electrónica Industrial
controladores
195
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
PRÁCTICAS DE EJERCICIOS Y LISTAS DE COTEJO
Unidad de
aprendizaje
2
Práctica número:
5
Nombre de la
práctica:
Operación de registros de corrimiento como retardador de
Propósito de la
Práctica
Al finalizar la práctica el alumno manejará circuitos de corrimiento para
Escenario
Taller
Duración
2 hrs.
datos
retardar la información en circuitos de control de tiempos.
Materiales
• CI 74LS74
• 2 led
• 1 resistor de 1K Ω
Maquinaria y Equipo
•
Fuente de voltaje 5V
fijos
•
Protoboard
Herramienta
•
Pinzas de corte
•
Pinzas de punta
•
Pinzas pela cable
• 2 resistor de 330 Ω
• 1m de cable 24 AWG
Electrónica Industrial
196
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Procedimiento
Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo
­
de la práctica.
­
Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
4
Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
• Reciclar los materiales utilizados en la práctica cuando esto sea posible
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9
EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9
EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9
El
PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9
El PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9
Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten durante
la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
1. Identificar los dispositivos TTL y herramientas a utilizar
2. Tener listos los manuales de dispositivos TTL
Electrónica Industrial
197
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Lista de cotejo de la práctica
número 5:
Operación de registros de corrimiento como retardador de
datos
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una
9
aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Si
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Armó en protoboard, el circuito de la Figura 1 que se muestra
utilizando los manuales del fabricante.
2. Verificó cada una de las conexiones del circuito antes de
energizar
3. Energizó el circuito con al fuente de 5V con precaución
4. Anotó el estado inicial de tu sistema (sin señal de reloj)
5. Alimentó la entrada del reloj (con una frecuencia de 40 pulsos
por minuto).donde corresponde. Nota: el reloj deberá tener
6. Mandó un cero lógico a la entrada IN cerrando el switch 1.
7. Observó las salidas QA y QD (deberán ser cero)
8. Anotó sus observaciones
9. Ingresó un uno lógico abriendo el switch S1
10.
Observó la salida QA (deberá ser uno con el primer pulso
11.
Observó la salida QD
12.
Anotó el número de pulsos de reloj necesarios para que
13.
Explicó el funcionamiento del retardador de datos con
de reloj)
“aparezca” el uno que ingresaste en el punto 9.
Electrónica Industrial
198
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
Si
No
No
aplica
tus compañeros de equipo
14.
Anotó las conclusiones del funcionamiento del circuito
15.
Discutió con sus compañeros de grupo tus conclusiones
16.
Desarmó los circuitos, según las normas de seguridad
17.
Guardó los dispositivos, los materiales y los equipos
aplicables
utilizados
18. Guardó los manuales de fabricante utilizados
Limpió el área de trabajo
Observaciones:
PSP:
Hora
inicio:
de
Electrónica Industrial
Hora
de
término:
Evaluación:
199
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Unidad de
aprendizaje
2
Práctica número:
6
Nombre de la
práctica:
Simulación y detección de fallas en un circuito de control de
Propósito de la
Práctica
Al finalizar la práctica el alumno realizará trazos en piezas metálicas previo
Escenario
Taller
Duración
2 hrs.
ganancia.
a la realización de un trabajo de ajuste de banco realizando el trabajo con
un buen desempeño de seguridad.
Materiales
• CI uA741
• 1 resistor de 3.3K Ω
• 1 resistor de 4.7 Ω
• 1 resistor de 5.6 Ω
• 1m de cable 24 AWG
Maquinaria y Equipo
•
Fuente
de
regulable doble
voltaje
•
Generador de señales
•
Osciloscopio de doble
Herramienta
•
Pinzas de corte
•
Pinzas de punta
•
Pinzas pela cable
trazo
•
Protoboard
• Manual de Amp. Op.
Electrónica Industrial
200
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Procedimiento
­ Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
­ Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
4 Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
• Reciclar los materiales utilizados en la práctica cuando esto sea posible
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9 EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9 EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9 El
PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9 El PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9 Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten durante
la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
1. Identificar los Amplificadores operacionales y herramientas a utilizar
2. Tener listos los manuales de Amplificadores Operacionales
Electrónica Industrial
201
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
1. Arma, en protoboard, el circuito de la Figura 1 que se muestra utilizando los manuales del
fabricante.
2. Verifica todas y cada una de las conexiones del circuito antes de energizar
CONDICIONES NORMALES DE OPERACIÓN
3. Energiza el circuito con las fuentes configuradas en forma simétrica
4. Selecciona cada uno de los resistores de realimentación de manera secuencial
5. Elabora una tabla indicando las ganancias para cada resistor seleccionado.
6. Con ayuda de un osciloscopio de doble trazo observa las señales para cada resistor
7. Elabora un esquema de cada señal observada
SIMULACIÓN Y DETECCIÓN DE FALLAS
8. Seleccione R2 y cortocircuite R1 ¿Qué tipo de señal se ve a la salida? ¿Por qué? Haga un dibujo.
9. Con el selector en R2, cortocircuite R2 y ponga R1 en “condiciones normales” ¿Qué tipo de señal
es Vo? Haz un dibujo.
10. Seleccione ahora R3 y ponga en circuito abierto R1 ¿Cómo es la señal de salida? Haz un dibujo.
11. Sin seleccionar ningún resistor vea la señal de salida ¿Qué forma tiene? Elabora un dibujo
12. Ahora seleccione R4 y cortocircuite ésta junto con R1 ¿Qué señal se observa a la salida? Haz un
dibujo.
13. Discute con sus compañeros de grupo tus conclusiones
14. Desarma los circuitos según las normas de seguridad aplicables
15. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
16. Guarda los manuales de fabricante utilizados
17. Limpia tu área de trabajo.
18. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control, incluyendo los
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electrónica Industrial
202
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Lista de cotejo de la práctica
número 6:
Simulación y detección de fallas en un circuito de control
de ganancia.
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De
la
siguiente
lista
marque
con
una
9aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Si
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Identificó los Amplificadores operacionales y herramientas a utilizar
3. Tuvo listos los manuales de Amplificadores Operacionales
2. Armó en protoboard, el circuito de la Figura 1 que se muestra
utilizando los manuales del fabricante
3. Verificó cada una de las conexiones del circuito antes de energizar
4. Energizó el circuito con las fuentes configuradas en forma simétrica
5. Seleccionó cada uno de los resistores de realimentación de manera
secuencial
6. Elaboró una tabla indicando las ganancias para cada resistor
seleccionado.
7. Observó las señales para cada resistor con ayuda de un osciloscopio
de doble trazo
8. Elaboró un esquema de cada señal observada
9. Seleccionó R2 y cortocircuite R1 ¿Qué tipo de señal se ve a la salida?
¿Por qué? Haga un dibujo.
10. Sin seleccionar ningún resistor observó la forma de la señal de salida
y elaboró un dibujo
11. Seleccionó que R4 y cortocircuite están junto con R1 y observó la
Electrónica Industrial
203
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
Si
No
No
aplica
señal de la salida y elaboró un dibujo.
12. Discutió con sus compañeros de grupo tus conclusiones
Observaciones:
PSP:
Hora de
inicio:
Electrónica Industrial
Hora de
término:
Evaluación:
204
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Unidad de
aprendizaje
2
Práctica número:
7
Nombre de la
práctica:
Operación de un convertidor D/A en circuitos de control
Propósito de la
Práctica
Al finalizar la práctica el alumno identificará los principios de operación de
Escenario
Taller
Duración
2 hrs.
un convertidor D/A como elemento de acondicionamiento de señal en un
sistema electrónico de control.
Materiales
Maquinaria y Equipo
• 1 Tablero de Lógica
Avanzada.
• 1 Multímetro Digital.
• 1 Tablero de Lógica
Básica.
• 1 Manual ECG.
Electrónica Industrial
• 1 Fuente de 5 Vcd.
Herramienta
• 20 Puntas con mini
conector.
• 1 pinza de punta.
• 1 pinza de corte.
205
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Procedimiento
­ Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
­ Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
4 Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
• Reciclar los materiales utilizados en la práctica cuando esto sea posible
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9 EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9 EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9 El
PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9 El PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9 Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten durante
la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
4. Identificar los módulos de lógica digital
5. Tener listos los manuales de convertidores D/A y A/D
Electrónica Industrial
206
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
CONVERTIDOR DIGITAL ANALÓGICO D/A.
1. Utiliza tu tablero de lógica avanzada y alambra, el circuito de la Figura 1 que se muestra
utilizando los conectores correspondientes
2. Verifica todas y cada una de las conexiones del circuito antes de energizar
3. Gira el potenciómetro del reloj variable completamente en el sentido horario, y el
interruptor FAST-SLOW (rápido-lento) a FAST (rápido).
4. Ajusta el período de barrido horizontal del osciloscopio a 0,1 milisegundos y la
sensibilidad vertical a 0,01 volt (10 mV.). La pantalla debe ser acoplada a la ca para estos
pasos del procedimiento. Si está empleando una punta de prueba de pantalla ajustable,
colócala en la posición X1. Asegúrese que el gancho de tierra está conectado a GND.
5. Enciende la alimentación del circuito y observa la forma de la onda en el osciloscopio.
6.
Describe la forma de la onda y explica.
7. Determina cuál es la resolución o el tamaño de cuantificación, del convertidor D/A.
8. Cuántos “pasos” existen en la forma de onda total.
Electrónica Industrial
207
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
9. Explica porqué la señal de escalera tiene el número de pasos observado en el punto8
10. Elabora conclusiones respecto al funcionamiento de un convertidor D/A
11. Discute con sus compañeros de grupo tus conclusiones
12. Desarma los circuitos según las normas de seguridad aplicables
13. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
14. Guarda los manuales de fabricante utilizados
15. Limpia tu área de trabajo
16. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electrónica Industrial
incluyendo los
208
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Lista de cotejo de la
práctica número 7:
Operación de un convertidor D/A en circuitos de control
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser verificados
en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una
9aquellas observaciones que
hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño.
Desarrollo
Si
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Aplicó las medidas ecológicas
2. Identifico los módulos de lógica dígital
3. Tuvo preparados los manuales de convertidores D/A y A/D
4. Utilizó el tablero de lógica avanzada y alambra, el circuito de
analógico D/A, utilizando los conectores correspondiente
5. Verifico todas y cada una de las conexiones del circuito antes de
energizar
6. Giró el potenciómetro del reloj variable completamente en el
sentido horario, y el interruptor FAST-SLOW (rápido-lento) a FAST
(rápido).
7. Ajustó el período de barrido horizontal del osciloscopio a 0,1
milisegundos y la sensibilidad vertical a 0,01 volt (10 mV.). Acopló la
pantalla ca y colocó en la posición X1 la punta de prueba de pantalla
ajustable, asegurándose que el gancho de tierra está conectado a
GND.
8. Encendió la alimentación del circuito y observó la forma de la onda
en el osciloscopio
9. Describe la forma de la onda.
10. Determinó la resolución o el tamaño de cuantificación, del
convertidor D/A.
Electrónica Industrial
209
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
Si
No
No
aplica
11. Determinó el número de “pasos” que existen en la forma de onda
total.
12. Explicó porqué la señal de escalera tiene el número de pasos
observado en el punto8
13. Elaboró las conclusiones respecto al funcionamiento de un
convertidor D/A
14. Discutió las conclusiones con sus compañeros de grupo
15. Desarmó los circuitos, de acuerdo a las normas de seguridad
establecidas
Observaciones:
PSP:
Hora de inicio:
Electrónica Industrial
Hora de término:
Evaluación:
210
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Unidad de
aprendizaje
2
Práctica número:
8
Nombre de la
práctica:
Operación de un sensor de deformaciones
Propósito de la
Práctica
Al finalizar la práctica el alumno identificará los principios de operación de
Escenario
Taller
Duración
2 hrs.
un sensor de deformaciones del tipo cinta como elemento principal en un
sistema de control.
Materiales
• 1 sensor de nicromo tipo
cinta
• Resistores varios según
diseño
Maquinaria y Equipo
Herramienta
• 1 Multímetro Digital.
• 1 pinza de punta.
• 1 Fuente de cd variable
• 1 pinza de corte.
• 1 pinza pelacable
• Manual de sensores
diferentes fabricantes
Electrónica Industrial
211
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Procedimiento
­
Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo
de la práctica.
­
Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
4
Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
• Reciclar los materiales utilizados en la práctica cuando esto sea posible
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9 EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9 EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9 El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9 El PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9 Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
1. Identificar el sensor de película de nicromo
2. Tener listos los manuales de sensores
Electrónica Industrial
212
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
1. Arma, en protoboard, el circuito de la Figura 1que se muestra utilizando los manuales del
fabricante.
2. Verifica todas y cada una de las conexiones del circuito antes de energizar
3. Mide la diferencia de potencial del puente
medición en E1 y E2, (de esta forma medirás E1-E2)
con un Multímetro colocando las puntas de
4. Determina el cambio en la resistencia del sensor (∆R) debido a la compresión que sufre
utilizando la ecuación: (E1-E2) = E(∆R/4R)
5. Determina según lo anterior el cambio o incremento de voltaje que produce el sensor por cada
incremento de su resistencia ∆R.
6. Aplica una leve deformación a tu sensor y determina el voltaje diferencial midiendo con un
Multímetro.
7. Determina ahora el cambio en la resistencia del sensor mediante la ecuación del punto 4.
8. Determina la sensibilidad del sensor expresada como: Volts/Ohms
Electrónica Industrial
213
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
9. Identifica en manuales del fabricante el tipo de sensor utilizado
10. Compara tus resultados de ∆R y la sensibilidad con los datos del fabricante
11. Explica las posibles diferencias
12. Elabora conclusiones describiendo el funcionamiento de tu elemento sensor
13. Discute con sus compañeros de grupo tus conclusiones
14. Desarma los circuitos según las normas de seguridad aplicables
15. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
16. Guarda los manuales de fabricante utilizados
17. Limpia tu área de trabajo
18. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electrónica Industrial
incluyendo los
214
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Lista de cotejo de la
práctica número 8:
Operación de un sensor de deformaciones
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser verificados
en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una
9aquellas observaciones que
hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño.
Desarrollo
Si
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica.
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo.
1. Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
2. Identificó el sensor de película de nicromo.
3. Tuvo listos los manuales de sensores.
4. Armó, en protoboard, el circuito de la Figura 1 que se muestra
utilizando los manuales del fabricante.
5. Verificó todas las conexiones del circuito antes de energizar.
6. Midió la diferencia de potencial del puente con el multímetro,
colocando las puntas de medición en E1 y E2 (de esta forma midió
E1-E”.
7. Determinó el cambio en la resistencia del sensor (∆R) debido a la
compresión que sufre utilizando la ecuación: (E1-E2) = E(∆R/4R).
8. Determinó, según el paso anterior, el cambio o incremento de
voltaje que produce el sensor por cada incremento de su resistencia
∆R.
9. Aplicó una leve deformación al sensor y determinó el voltaje
diferencial, midiéndolo con un multímetro.
10. Determinó el cambio en la resistencia del sensor, aplicando la
ecuación del punto 4.
11. Determinó la sensibilidad del sensor expresada como Volts/Ohms.
12. Identificó en los manuales del fabricante el tipo de sensor
Electrónica Industrial
215
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
Si
No
No
aplica
utilizado.
13. Comparó los resultados de ∆R y la sensibilidad con los datos del
fabricante.
14. Explicó las posibles diferencias.
15. Elaboró conclusiones, describiendo el funcionamiento del sensor
16. Discutió la conclusión con los compañeros de grupo.
17. Desarmó los circuitos, según las normas de seguridad aplicables.
Observaciones:
PSP:
Hora de inicio:
Electrónica Industrial
Hora de término:
Evaluación:
216
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Unidad de
aprendizaje
2
Práctica número:
9
Nombre de la
práctica:
Operación de un transductor de temperatura
Propósito de la
Práctica
Al finalizar la práctica el alumno identificará los principios de operación de
Escenario
Taller
Duración
2 hrs.
un transductor de temperatura como elemento de un sistema de control.
Materiales
• 1
CI
Devices)
AD590
Maquinaria y Equipo
(Analog
• 1 CI Amp. Op. De propósito
general
• 1 Multímetro Digital.
• 1 Fuente simétrica de
15V de cd
Herramienta
• 1 pinza de punta.
• 1 pinza de corte.
• 1 pinza pelacable
• 2 resistor de 10 KΩ
• 1 potenciómetro de 50 KΩ
• Manual Analog Devices
• manual de Amp. Op.
Electrónica Industrial
217
PT-Bachiller
Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Procedimiento
­ Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo de la
práctica.
­ Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
4 Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
• Reciclar los materiales utilizados en la práctica cuando esto sea posible
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9 EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9 EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9 El
PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9 El PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9 Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten durante
la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
1. Identificar el elemento transductor AD590.
2. Tener listos los manuales de transductores y sensores.
Electrónica Industrial
218
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
1.
Arma, en protoboard, el circuito de la Figura 1que se muestra utilizando los manuales del
2.
Verifica todas y cada una de las conexiones del circuito antes de energizar
3.
Energiza el circuito
4.
Con ayuda de un Multímetro mide la corriente IT
5.
Determina la función del Amp. Op en el circuito
6.
Con ayuda de un Multímetro mide el voltaje a la salida el operacional
7.
Según las mediciones realizadas revisa en un manual los datos del fabricante y compáralos
8.
Explica por que el AD590 se representa como una fuente de corriente en el circuito
9.
Según el resistor de retroalimentación (Rf), determina el cambio en voltaje que produce una
fabricante para ver la configuración de pines tanto del AD590 como del Amp. Op.
con los obtenidos
corriente de 1 μA de acuerdo a la expresión: ∆V = (1 μA)(Rf). Lo que significa que si IT cambia en
1 μA se produce una alteración de 10mV en la salida Vo.
10. De acuerdo a lo dicho en el punto 9 determina la sensibilidad del transductor AD590
Electrónica Industrial
219
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
expresada en mV/ºC.
11. Consulta el dato de sensibilidad del transductor en el manual del fabricante y compara tus
resultados.
12. Explica las posibles diferencias
13. Elabora conclusiones describiendo el funcionamiento de tu elemento sensor
14. Discute con sus compañeros de grupo tus conclusiones
15. Desarma los circuitos según las normas de seguridad aplicables
16. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
17. Guarda los manuales de fabricante utilizados
18. Limpia tu área de trabajo
19. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control, incluyendo los
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electrónica Industrial
220
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Lista de cotejo de la práctica
número 9:
Operación de un transductor de temperatura
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De
la
siguiente
lista
marque
con
una
9aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Si
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Aplicó las medidas ecológicas durante la realización de la práctica
2. Armó en protoboard, el circuito de la figura 1, utilizando los
manuales del fabricante para ver la configuración de pines del
AD590 como del Amp. Op.
3. Verificó todas las conexiones del circuito antes de energizar
4. Energizó el circuito
5. Midió la corriente IT con ayuda del Multímetro.
6. Determinó la función del Amp. Op en el circuito
7. Midió el voltaje a la salida el operacional con ayuda del Multímetro
8. Revisó en el manual del fabricante los datos obtenidos y los
comparó con los obtenidos, Según las mediciones realizadas.
9. Explicó por qué el AD590 se representa como una fuente de
corriente en el circuito
10. Determinó el cambio en voltaje que produce una corriente de 1
μA de acuerdo a la expresión: ∆V = (1 μA)(Rf). Lo que significa que si
IT cambia en 1 μA se produce una alteración de 10mV en la salida
Vo, según el resistor de retroalimentación (Rf)
11. Determinó la sensibilidad del transductor AD590 expresada en
Electrónica Industrial
221
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
Si
No
No
aplica
mV/ºC, de acuerdo con los dicho en el punto 9.
12 Consultó el dato de sensibilidad del transductor en el manual del
fabricante y comparó los resultados
13 Explicó las posibles diferencias
14 Elaboró conclusiones describiendo el funcionamiento del sensor
Observaciones:
PSP:
Hora de inicio:
Electrónica Industrial
Hora de
término:
Evaluación:
222
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Unidad de
aprendizaje
2
Práctica número:
10
Nombre de la
práctica:
Operación de un circuito servoamplificador como elemento de
Propósito de la
Práctica
Al finalizar la práctica el alumno identificará los principios de operación de
Escenario
Taller
Duración
2 hrs.
control
un
servoamplificador
funcionamiento.
Materiales
mediante
las
ecuaciones
que
describen
Maquinaria y Equipo
Herramienta
• 2 CI Amp. Op. LM741
• 1 Multímetro Digital.
• 1 pinza de punta.
• 4 resistor de 10 KΩ
• 1 Fuente simétrica de
• 1 pinza de corte.
• 1 resistor de 100 KΩ
• 1 Capacitor de 1 μF
15V de cd
•1
Fuente
variable
de
15Vcd
su
• 1 pinza pelacable
• Manual de Amp. Op.
Electrónica Industrial
223
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Procedimiento
­
Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del desarrollo
de la práctica.
­
Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
4
Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
• Reciclar los materiales utilizados en la práctica cuando esto sea posible
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9 EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9 EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9 El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9 El PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su
correcta ejecución.
9 Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos
importantes que deben cuidar,
recomendaciones del fabricante.
los errores más frecuentes que se suelen cometer, las
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
1. Identificar Los elementos a utilizar como Amp. Op. Y resistores
2. Tener listos los manuales de Amp.Op..
Electrónica Industrial
224
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
1. Arma, en protoboard, el circuito de la Figura 1que se muestra utilizando los manuales del
fabricante para ver la configuración de pines de los Amp. Op.
2. Verifica todas y cada una de las conexiones del circuito antes de energizar
3. Calcula las condiciones de equilibrio(los valores de Vf, Vo, VR y Vcap) para el servomecanismo
anterior con las ecuaciones siguientes:
Vo = 2Vf = 2Ei = -VR
Vcap = Ei – VR = 3Ei
4. Energiza el circuito
5. Con ayuda de la fuente variable alimenta la entrada Ei con un voltaje de 2V como se muestra
en la figura
6. Utiliza tu Multímetro y mide las condiciones de equilibrio de tu circuito.
7. Compara tus mediciones con las obtenidas en el punto 3.
8. Aumenta el voltaje Ei hasta 4V
Electrónica Industrial
225
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
9. Repite los puntos 3 y 6 para estas nuevas condiciones.
10. Determina el tiempo que necesita el servoamplificador para alcanzar el equilibrio respecto de
la señal de entrada con la ecuación: T = 3RiC, donde T es el tiempo necesario para el equilibrio.
11. Compara tus mediciones con las obtenidas en el punto 3
12. Explica las posibles diferencias de tus comparaciones
13. Elabora conclusiones describiendo el funcionamiento de tu servomecanismo
14. Discute con sus compañeros de grupo tus conclusiones
15. Desarma los circuitos según las normas de seguridad aplicables
16. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
17. Guarda los manuales de fabricante utilizados
18. Limpia tu área de trabajo
19. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control, incluyendo los
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electrónica Industrial
226
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Lista de cotejo de la práctica
número 10:
Operación
de
un
elemento de control
circuito
servoamplificador
como
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De la siguiente lista marque con una
9aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Si
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Identificó Los elementos a utilizar como Amp. Op. Y resistores
2. Tuvo listos los manuales de Amp.Op
3. Armó en protoboard, el circuito de la Figura 1que se muestra
utilizando los manuales del fabricante para ver la configuración de
pines de los Amp. Op.
4. Verificó cada una de las conexiones del circuito antes de energizar
5. Calculó las condiciones de equilibrio(los valores de Vf, Vo, VR y
Vcap)
para
siguientes:
el
servomecanismo
anterior
Vo = 2Vf = 2Ei = -VR
con
las
ecuaciones
Vcap = Ei – VR = 3Ei
6. Energizó el circuito
7. Alimentó la entrada
8. Energiza el circuito Ei con un voltaje de 2V como se muestra en la
figura, con ayuda de la fuente variables
9. Midió las condiciones de equilibrio del circuito, utilizando el
multímetro
10. Comparó las mediciones con las obtenidas en el punto 3
11. Aumentó el voltaje Ei hasta 4V
Electrónica Industrial
227
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
Si
No
No
aplica
11. Repitió los puntos 3 y 6 para nuevas condiciones
13. Determinó el tiempo que necesita el servoamplificador para
alcanzar el equilibrio respecto de la señal de entrada con la
ecuación: T = 3RiC, donde T es el tiempo necesario para el
equilibrio.
14. Comparó las mediciones con las obtenidas en el punto 3
15. Explicó las posibles diferencias ante los compañeros
Observaciones:
PSP:
Hora de
inicio:
Electrónica Industrial
Hora de
término:
Evaluación:
228
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Unidad
aprendizaje
de
2
Práctica número:
Nombre
práctica:
Propósito
Práctica
de
de
11
la
Identificación de sistemas de control
la
Al finalizar la práctica el alumno identificará los tipos de sistemas de
control electrónicos utilizados en la industria así como todos y cada uno
de sus componentes.
Escenario
Taller
Duración
2 hrs.
Materiales
Maquinaria y Equipo
Herramienta
• Diagramas de sistemas
de control.
• Circuitos de sistemas de
control
Electrónica Industrial
229
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Procedimiento
­
Aplicar las medidas de seguridad e higiene vigentes en el aula o taller a través del
desarrollo de la práctica.
­
Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar.
4
Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica.
• Reciclar los materiales utilizados en la práctica cuando esto sea posible
• Colocar los desechos en los recipientes correspondientes separando en orgánicos e
inorgánicos
• Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso.
• Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas.
• No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas.
9 EL PSP organizará al grupo en equipos de 3 alumnos con un máximo de 6 participantes
9 EL PSP hará hincapié en los procedimientos de importancia en la práctica
9 El PSP realizará de manera adicional a la conducción la supervisión de las actividades de la
práctica.
9 El PSP realizará la corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para
su correcta ejecución.
9 Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica:
• Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los
aspectos importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer,
las recomendaciones del fabricante.
• Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten
durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos.
Electrónica Industrial
230
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
1.
Determina las características de un sistema de control en lazo abierto
2.
Determina las características de un sistema en lazo cerrado
3.
Elabora un cuadro sinóptico de las ventajas y desventajas de cada uno de ellos
4.
Compara ambos tipos de sistemas
5.
Para el sistema de la figura 1. identifica cada una de las características enlistadas en el
6.
Determina que tipo de sistema es (lazo cerrado o abierto).
7.
Identifica cada una de las partes que componen el sistema y describe la función de cada
punto 3
una de ellas
Electrónica Industrial
231
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
8. La figura 2 muestra el circuito de control para el flujo de agua para el control de humedad de
la bodega anterior. Repite los puntos 6 y 7 para este sistema.
9. Elabora conclusiones personales de ambos sistemas
10. Discute con sus compañeros de grupo tus conclusiones
11. Desarma los circuitos según las normas de seguridad aplicables
12. Guarda los dispositivos, materiales y equipos utilizados
13. Guarda los manuales de fabricante utilizados
14. Limpia tu área de trabajo
15. Elabora un reporte individual del análisis de los dispositivos de control,
procedimientos realizados, las observaciones y las conclusiones.
Electrónica Industrial
incluyendo los
232
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Lista de cotejo de la práctica
número 11:
Identificación de sistemas de control
Nombre del alumno:
Instrucciones:
A continuación se presentan los criterios que van a ser
verificados en el desempeño del alumno mediante la
observación del mismo.
De
la
siguiente
lista
marque
con
una
9aquellas
observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno
durante su desempeño.
Desarrollo
Si
No
No
aplica
+ Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la
práctica
+ Utilizó la ropa y el equipo de trabajo
1. Aplico las medidas ecológicas durante la realización de la
práctica
2. Determinó las características de un sistema de control en lazo
abierto
3. Determinó las características de un sistema en lazo cerrado
4. Elaboró un cuadro sinóptico de las ventajas y desventajas de
cada uno de ellos
5. Comparó ambos tipos de sistemas
6. Elaboró conclusiones de ambos sistemas
7. Discutió las conclusiones con los compañeros de grupo
8. Desarmó los circuitos, según las normas de seguridad aplicables
9. Guardó en el lugar correspondiente los dispositivos, los
materiales y los equipos utilizados
10. Guardó en el lugar indicado los manuales de fabricante
utilizados
11. Limpió el área de trabajo
12. Elaboró un reporte del análisis de los dispositivos de control,
incluyendo los procedimientos realizados, las observaciones y las
Electrónica Industrial
233
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Desarrollo
Si
No
No
aplica
conclusiones
Observaciones:
PSP:
Hora de inicio:
Electrónica Industrial
Hora de
término:
Evaluación:
234
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
RESUMEN
En este capítulo 2 hemos estudiado
En el tema 2.1.2 se han visto las
otro tipo de controladores que, a
características de operación de otros
elementos
conocidos
capítulo
convertidores
Analógico-Digital
diferencia de los controladores del
analógico.
Para
1,
estos
comenzar
son
Digital-Analógico tomando como base
controladores del tipo analógico hemos
Principio de los convertidores DAC y
dispositivos
como
características de los DAC y ADC con el
Estos
objeto de determinar su aplicación
dispositivos son de suma importancia
como parte de sistemas de control o
elementos acondicionadores de señal
de señal en elementos sensores y
elementos
fueron
industrial ya que, como es bien sabido,
Las
una señal digital es más fácil de
el
que
2.1.1.,
conocidos
Amplificadores
ya
tema
de
y
al A. O. como parte fundamental y
en
estudio
tipo
los
estudiado,
el
del
como
Operacionales.
pueden
funcionar
los
como
por medio de la amplificación en
sensores
estudiados
que
posteriormente.
configuraciones
del
A.O.
han
sido
ADC. Nuevamente se han estudiado las
bien como elementos acondicionadores
procesamiento de datos en u sistema
manipular que una señal analógica.
estudiadas con la intención de deducir
Como parte importante de un sistema
las posibles aplicaciones en elementos
de
de control de sistemas industriales.
mencionar que han sido estudiados los
Nuevamente,
como
anterior,
han
industrial
debemos
el
capítulo
elementos captadores de variables para
incluido
algunos
llevar a cabo dicho proceso ,es decir,
para este tipo de dispositivos y una
sensores de señal y sus principios de
parte que habla de detección de fallas
operación. Como parte complementaria
para
de
se
en
proceso
aspectos de la normalización ANSI/IEEE
que
el
alumno
vaya
han
sido
un
estudiados
sensor
lo
hemos
elementos
a
su
vez,
familiarizándose y desarrollando su
estudiado los elementos transductores
capacidad de análisis en circuitos con
que transforman la señal recibida por
A. O.
el
Electrónica Industrial
elemento
sensor
en
una
señal
235
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
manipulable y perfectamente medible
y contactores que son necesarios como
tal como, una señal eléctrica.
elementos de interface entre sistemas
Los criterios para selección de un
de baja potencia que requieren activar
estudiados de tal forma, que el alumno
Para todos los temas de actuadores se
transductor que requiera un sistema
establecidas
según el tipo de señal, resolución, etc.
objeto
En los temas siguientes se comienza el
seleccionar
estudio de los elementos finales o
tomando
Comenzamos
los mismos.
transductor
también
has
sido
pueda a su vez determinar el tipo de
actuadores en un sistema industrial.
con
servomecanismos
como
posicionadores
en
los
elementos
elementos de potencias más grandes.
han incluidos algunas normas técnicas
de
por
que
ANSI/IEEE
el
alumno
elementos
en
con
cuenta
el
pueda
actuadores
las
normas
necesarias que rigen en la selección de
Se incluyeron así mismo, temas de
sistemas
detección de fallas de tal forma que el
automáticos ya que por ser sistema
alumno pueda desarrollar su capacidad
retroalimentados
de análisis en diversos casos en los
se
gobiernan
de
manera autónoma.
Los
elementos
denominados
que
siguientes
válvulas
son
que
los
pueden
malfuncionar
los
elementos actuadores.
son
Para finalizar el capítulo 2 se desarrolló
de esta forma pueden ser de dos tipos:
hidráulicos
y
tipos de diagramas en los que puede
elementos
son
tipo
industrial de tal forma, que el alumno
actuador ya que regulando el flujo
sea capaz de identificar os elementos
permiten el control de una variable
de
elementos controladores de flujo y que
neumáticos.
también
del
Estos
física.
una breve explicación de los distintos
ser representado un sistema de control
control
dentro
de
un
sistema
generalizado de proceso industrial.
Por último, los elementos actuadores
finales estudiados son los relevadores
Electrónica Industrial
236
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL CAPÍTULO 2
1.
Describa un procedimiento para poder reconocer si un controlador es análogo
o digital
2.
Defina que es un servomecanismo y cuales son los elementos que lo
conforman
3.
Explique las diferencias básicas que existen entre un sistema de control y un
servosistema
4.
Defina el concepto de actuador neumático
5.
Escriba las diferencias y similitudes entre actuadores neumáticos, eléctricos e
hidráulicos
6.
Indique cuales son las funciones de los servomecanismos en un robot.
7.
Explique que es y como funciona un resolver
8.
Defina que es una servo válvula
9.
Haga una clasificación de los DRIVERS.
10.
Describa el funcionamiento de un Encoder
Electrónica Industrial
237
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
RESPUESTAS A LA AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS
Capítulo 2
1.
Se debe conectar la salida del controlador a un osciloscopio, para
observar el tipo de señal proporcionado por el controlador si esta es continua
entonces se asume que es un dispositivo analógico, de lo contrario es digital.
2.
Un servomecanismo es un sistema de control retroalimentado que se
encarga de gobernar la posición, velocidad o aceleración de un sistema.
También esta conformado de un actuador, sensor, planta y controlador
adecuados a el tipo de variable que se desea controlar.
3.
Un servosistema es un sistema de control, la única diferencia es que un
servosistema solo controla velocidad, posición y aceleración. Y un sistema de
control se refiere al control de cualquier tipo de planta.
4.
Un neumático es el que se encarga de proporcionar la fuerza necesaria
en un sistema de control para mantener la variable controlada dentro de un
valor preestablecido, lo referente a un actuador neumático, es únicamente el
tipo de energía que el actuador utiliza para modificar la variable manipulada.
5.
Como todos son actuadores son los que proporcionan la fuerza al
sistema, pero el tipo de energía que utilizan difiere en cada uno y el actuador
recibe su nombre de acuerdo a ese tipo de energía, muchas veces los
actuadores neumáticos e hidráulicos proporcionan movimientos lineales,
mientras que los eléctricos proporcionan movimientos circulares.
6.
Los servomecanismos en un robot son los que se encargan de
proporcionar el movimiento a cada una de las articulaciones del mismo, para
esto se pueden usar motores a pasos, motores de c.d. o motores de c.a.
controlados por drives concordantes con el tipo de motor.
Electrónica Industrial
238
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
7.
Los resolver son sensores de velocidad angular los cuales tienen dos
bobinas alojadas una en el rotor y otra en el rotor, donde los devanados del
estator generan un voltaje estacionario y este se induce con un determinado
ángulo en el estator lo cual provoca señales de voltaje que son obtenidas como
un valor proporcional a la velocidad del motor.
8.
Una servo válvula es una válvula con control de apertura eléctrico. Este
control se puede realizar con diferentes servomecanismos basaos en sensores
de presión flujo y/o posición.
9.
Los drivers son controladores de velocidad, posición y aceleración para
máquinas eléctricas existen básicamente dos tipos, uno de c.d. y otro de c.a.
estos elementos pueden programarse y conseguir una curva de velocidad, es
decir alcanzar su velocidad nominal en un tiempo dado y poder frenar el motor
en un tiempo preestablecido.
10.
Existen dos tipos de encoder los absolutos y los incrementales, estos
están formados por un rotor con una o varias bandas opacas y traslucidas
alternadas y por una serie de detectores ópticos alojados en el estator que
detectan la presencia o no de una banda opaca frente de ellos, algunos
encoders dan un número de pulsos por vuelta y requiere de un contador para
poder determinar la posición a partir de la referencia. Otros proporcionan un
código digital completo que indica la posición en la que se encuentran.
Electrónica Industrial
239
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
GLOSARIO DE TÉRMINOS DE E-CBNC
Campo de aplicación
Parte constitutiva de una Norma Técnica de Competencia
Laboral que describe el conjunto de circunstancias laborales
posibles en las que una persona debe ser capaz de
demostrar dominio sobre el elemento de competencia. Es
decir, el campo de aplicación describe el ambiente laboral
donde el individuo aplica el elemento de competencia y
ofrece indicadores para juzgar que las demostraciones del
desempeño son suficientes para validarlo.
Competencia laboral
Aptitud de un individuo para desempeñar una misma
función productiva en diferentes contextos y con base en
los requerimientos de calidad esperados por el sector
productivo. Esta aptitud se logra con la adquisición y
desarrollo de conocimientos, habilidades y capacidades que
son expresados en el saber, el hacer y el saber-hacer.
Criterio de desempeño Parte constitutiva de una Norma Técnica de Competencia
Laboral que se refiere al conjunto de atributos que deberán
presentar
tanto
los
resultados
obtenidos,
como
el
desempeño mismo de un elemento de competencia; es
decir, el cómo y el qué se espera del desempeño. Los
criterios de desempeño se asocian a los elementos de
competencia. Son una descripción de los requisitos de
calidad para el resultado obtenido en el desempeño laboral;
permiten establecer si se alcanza o no el resultado descrito
en el elemento de competencia.
Elemento de
Es
la
descripción de la realización que debe ser lograda
por
competencia
Electrónica Industrial
una persona en al ámbito de su ocupación. Se refiere a una
acción, un comportamiento o un resultado que se debe
240
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
demostrar por lo tanto es una función realizada por un
individuo. La desagregación de funciones realizada a lo
largo del proceso de análisis funcional usualmente no
sobrepasa de cuatro a cinco niveles. Estas diferentes
funciones, cuando ya pueden ser ejecutadas por personas y
describen acciones que se pueden lograr y resumir, reciben
el nombre de elementos de competencia.
Evidencia de
conocimiento
Parte
constitutiva
de
una
Norma
Técnica
de
Competencia
Laboral que hace referencia al conocimiento y comprensión
necesarios para lograr el desempeño competente.
Puede referirse a los conocimientos teóricos y de principios
de base científica que el alumno y el trabajador deben
dominar, así como a sus habilidades cognitivas en relación
con el elemento de competencia al que pertenecen.
Evidencia por producto Hacen referencia a los objetos que pueden usarse como
prueba de que la persona realizó lo establecido en la Norma
Técnica
de
Competencia
Laboral.
Las
evidencias
por
producto son pruebas reales, observables y tangibles de las
consecuencias del desempeño.
Evidencia por
Parte
constitutiva
de
una
Norma
Técnica
de
desempeño
Competencia Laboral, que hace referencia a una serie de
resultados y/o productos, requeridos por el criterio de
desempeño y delimitados por el campo de aplicación, que
permite probar y evaluar la competencia del trabajador.
Cabe hacer notar que en este apartado se incluirán las
manifestaciones que correspondan a las denominadas
habilidades sociales del trabajador. Son descripciones sobre
Electrónica Industrial
241
PT-Bachiller
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
variables o condiciones cuyo estado permite inferir que el
desempeño fue efectivamente logrado. Las evidencias
directas tienen que ver con la técnica utilizada en el ejercicio
de una competencia y se verifican mediante la observación.
La evidencia por desempeño se refiere a las situaciones que
pueden usarse como pruebas de que el individuo cumple
con
los
requerimientos
de
la
Norma
Técnicas
de
Competencia Laboral.
Evidencia de actitud
Las Normas Técnicas de Competencia Laboral incluyen
también la referencia a las actitudes subyacentes en el
desempeño evaluado.
Formación ocupacional Proceso por medio del cual se construye un desarrollo
individual referido a un grupo común de competencias para
el desempeño relevante de diversas ocupaciones en el
medio laboral.
Módulo ocupacional
Unidad autónoma integrada por unidades de aprendizaje
con
la
finalidad
de
combinar
diversos
propósitos
y
experiencias de aprendizaje en una secuencia integral de
manera que cada una de ellas se complementa hasta lograr
el dominio y desarrollo de una función productiva.
Norma Técnica de
Competencia Laboral
Documento
en
el
que
se
registran
las
especificaciones
con base en las cuales se espera sea desempeñada una
función productiva. Cada Norma Técnica de Competencia
Laboral esta constituida por unidades y elementos de
competencia, criterios de desempeño, campo de aplicación y
evidencias de desempeño y conocimiento.
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
GLOSARIO DE TÉRMINOS DE E-CBCC
Competencias
contextualizadas
Metodología que refuerza el aprendizaje, lo integra y lo hace
significativo.
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Competencias
Se definen como la aptitud del individuo para desempeñar una
Laborales
misma función productiva en diferentes contextos y con base en
los
requerimientos
de
calidad
esperados
por
el
sector
productivo. Esta aptitud se logra con la adquisición y desarrollo
de
conocimientos,
habilidades
y
capacidades
que
son
expresadas en el saber, el saber hacer, el saber ser y el saber
estar.
Competencias
Son las que identifican el saber y el saber hacer en los contextos
básicas
científico teórico, tecnológico, analítico y lógico.
Competencias
Estas hacen referencia a los procesos cognitivos internos
Analíticas
necesarios
para
simbolizar,
representar
ideas,
imágenes,
conceptos u otras abstracciones. Dotan al alumno de habilidades
para inferir, predecir e interpretar resultados.
Competencias
Son las que le confieren a los alumnos habilidades para la
Científico –
conceptualización
Teóricas
comprensión y aplicación a procesos productivos; y propician la
Competencias
Se refieren a las habilidades de razonamiento que le permiten
Lógicas
analizar la validez de teorías, principios y argumentos, así
de
principios,
leyes
y
teorías,
para
la
transferencia del conocimiento.
mismo, le facilitan la comunicación oral y escrita. Estas
habilidades del pensamiento le permiten pasar del sentido
común a la lógica propia de las ciencias. En estas competencias
se encuentra también el manejo de los idiomas.
Competencias
Hacen referencia a las habilidades, destrezas y conocimientos
Tecnológicas
para la comprensión de las tecnologías en un sentido amplio,
que permite desarrollar la capacidad de adaptación en un mundo
de continuos cambios tecnológicos.
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Competencias
Son las que identifican el saber, el saber hacer, el saber ser y el
clave
saber hacer; en los contextos de información,
sustentabilidad, de calidad, emprendedor y para la vida.
Electrónica Industrial
para la
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Competencias
Se
para la
procedimientos relacionados con el medio ambiente, para el
Competencias de
Se refieren a la aplicación de conceptos y herramientas de las
Calidad
teorías de calidad total y de aseguramiento de la calidad, y su
Competencias
Son aquellas que se asocian al desarrollo de la creatividad,
Emprendedoras
fomento del autoempleo y fortalecimiento de la capacidad de
sustentabilidad
refieren
a
la
aplicación
de
conceptos,
principios
y
desarrollo autosustentable.
relación con el ser humano.
autogestoría.
Competencias de
Se refieren a las habilidades para la búsqueda y utilización de
información
diversas fuentes de información, y capacidad de uso de la
informática y las telecomunicaciones.
Competencias
para la vida
Competencias referidas al desarrollo de habilidades y actitudes
sustentadas en los valores éticos y sociales. Permiten fomentar
la responsabilidad individual, la colaboración, el pensamiento
crítico y propositivo y la convivencia armónica en sociedad.
Contextualización
Puede ser entendida como la forma en que, al darse el proceso
de aprendizaje, el sujeto establece una relación activa del
conocimiento y sus habilidades sobre el objeto desde un
contexto científico, tecnológico, social, cultural e histórico que le
permite hacer significativo su aprendizaje, es decir, el sujeto
aprende durante la interacción social, haciendo del conocimiento
un acto individual y social. Esta contextualización de las
competencias le permite al educando establecer una relación
entre lo que aprende y su realidad, reconstruyéndola.
Matriz de
Describe las competencias laborales, básicas y claves que se
competencias
contextualizan como parte de la metodología que refuerza el
Electrónica Industrial
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
aprendizaje, lo integra y lo hace significativo.
Matriz de
contextualización
Presenta de manera concentrada, las estrategias sugeridas a
realizar a lo largo del módulo para la contextualización de las
competencias básicas y claves con lo cual, al desarrollarse el
proceso de aprendizaje, se promueve que el sujeto establezca
una relación activa del conocimiento sobre el objeto desde
situaciones
científicas,
tecnológicas,
políticas, sociales y económicas.
laborales,
culturales,
Módulo
Es una estructura integral multidisciplinaria y autosuficiente de
autocontenido
actividades de enseñanza-aprendizaje, que permite alcanzar
objetivos educacionales a través de la interacción del alumno con
el objeto de conocimiento.
Módulos
autocontenidos
Están diseñados para atender la formación vocacional genérica
en un área disciplinaria que agrupa varias carreras.
específicoes
Módulos
Están
diseñados
para
atender
la
autocontenidos
disciplinaria en una carrera específica.
formación
vocacional
y
específicos
Módulos
Están diseñados con la finalidad de atender las necesidades
autocontenidos
regionales de la formación vocacional.
optativos
A través de ellos también es posible que el alumno tenga la
posibilidad de cursar un módulo de otra especialidad que le sea
compatible y acreditarlo como un módulo optativo.
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Módulos
Conforman
una
estructura
ecléctica
que
proporciona
los
integradores
conocimientos disciplinarios científicos, humanísticos y sociales
orientados a alcanzar las competencias de formación genérica.
Apoyan el proceso de integrac ión de la formación vocacional u
ocupacional, proporcionando a los alumnos los conocimientos
científicos,
humanísticos
y
sociales
de
carácter
básico
y
propedéutico, que los formen para la vida en el nivel de
educación media superior, y los preparen para tener la opción de
cursar estudios en el nivel de educación superior. Con ello, se
avala la formación de bachiller, de naturaleza especializada y
relacionada con su formación profesional.
Unidades de
aprendizaje
Especifican los contenidos a enseñar, proponen estrategias tanto
para la enseñanza como para el aprendizaje y la
contextualización, así como los recursos necesarios para apoyar
el proceso de enseñanza-aprendizaje y finalmente el tiempo
requerido para su desarrollo.
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS
Señal Analógica
Es un señal continua en el tiempo es decir, está definida todo
Actuador
Elemento final de un sistema que realiza la corrección final
un intervalo de tiempo dado.
de la señal.
ADC
Analog Digital Converter.
AMP. OP.
Amplificador Operacional.
Astable
Circuito oscilador.
BCD
Binary Counter Decade.
Circuito combinatorio Se elabora con compuertas básicas y sus salidas dependen
de sus entradas en el tiempo presente.
Circuito secuencial
Es aquel circuito digital donde sus salidas dependen de sus
entradas presentes y también de las anteriores.
Codificador
Circuito combinacional que asigna a cada combinación de
entrada una y solo una combinación de salida.
Contactor
Dispositivo actuador que consta de un embobinado de alta
corriente.
Contador asíncrono
Aquel contador en el cual la señal de reloj se va desplazando
a la etapa siguiente es decir, la salida de la primera etapa
funciona como señal de reloj para la etapa siguiente.
Contador Síncrono
Es aquel contador que cambia su estado debido a la
presencia de un pulso de reloj.
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DAC
Digital Analog Converter.
Demultiplexor
Distribuidor de datos.
DEMUX
Demultiplexor.
Hidráulico
Que opera con un fluido incompresible.
Multiplexor
Circuito combinacional que enruta varias señales de entrada
a una sola salida.
MUX
Circuito multiplexor.
Neumático
Que opera con aire.
PIPO
Parallel in – Parellel Out.
PISO
Parallel In – Serial Out.
Registro
Circuito secuencial capaz de almacenar información binaria.
Relevador
Dispositivo actuador que consta de un embobinado de baja
corriente.
Resolución DAC
Número máximo de bits de salida (la salida digital).
Sensor
Dispositivo diseñado específicamente para las magnitudes
de la variable a evaluar de acuerdo a las compatibilidades
físicas de lo que se desea medir y no altera la variable
sensada.
Señal binaria
Es un señal digital que posee dos valores, es decir, se define
con sólo dos niveles de voltaje denominados Alto y bajo.
Servomecanismo
Sistema de lazo cerrado capaz de seguir y ajustar su
respuesta hacia una señal de entrada.
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
SIPO
Serial In- Parallel Out.
SISO
Serial In – Serial Out.
Sistema
en
Lazo Sistema automático retroalimentado.
cerrado
Temporizador
Circuito controlador de eventos y tiempos de disparo.
Transductor
Dispositivo que convierte el valor de una variable controlada
Válvula
Dispositivo que varía el flujo de un fluido en el proceso.
Variable
Magnitud de una señal que no permanece constante en el
AMP. OP.
en una señal eléctrica.
tiempo.
Amplificador Operacional
ADC
Analog Digital Converter
Resolución DAC
Número máximo de bits de salida (la salida digital).
DAC
Transductor
Sensor
Servomecanismo
Digital Analog Converter
Dispositivo que convierte el valor de una variable controlada en una
señal eléctrica
dispositivo diseñado específicamente para las magnitudes de la
variable a evaluar de acuerdo a las compatibilidades físicas de lo
que se desea medir y no altera la variable sensada
Sistema de lazo cerrado capaz de seguir y ajustar su respuesta
hacia una señal de entrada
Sistema en Lazo
Sistema automático retroalimentado
Válvula
Dispositivo que varía el flujo de un fluido en el proceso.
Neumático
Que opera con aire
cerrado
Solenoide
Hidráulico
Bobina
Que opera con un fluido incompresible
Relevador
Dispositivo actuador que consta de un embobinado de baja
Contactor
Dispositivo actuador que consta de un embobinado de alta
corriente
corriente
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OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS
Actuador
Electrónica Industrial
Elemento final de un sistema que realiza la corrección final de la
señal
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REFERENCIAS DOCUMENTALES
•
Cughlin, Robert F. Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales.
México, Pearson Educación. 1999.
•
Boylestad, Robert y Louis Nashelsky. Fundamentos de Electrónica. México,
Prentice – Hall.1995
•
Maloney, Timothy J. Electrónica Industrial Moderna. Tercera edición; México,
Prentice – may, 1997.
•
Mileaf, Harry. Electrónica, serie 1-7. Editorial Limusa, México 1995.
•
Rodríguez V., Luis Alfonso. Electrónica Digital Moderna. Tomo 2. Compañía
Editorial Tecnológica (CEKIT), Colombia 1999.
Páginas Web:
·
·
·
·
·
http://www.national.com/
www.semiconductor.agilent.com
http://www.motorola.com/
http://users.otenet.gr/~athsam/
http://www.comunidadelectronicos.com
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