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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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS e-cbcc Educación-Capacitación Basadas en Competencias Contextualizadas Tecnologías de la Información 2 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS Referencias Documentales Electrónica Industrial 9 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS Electrónica Industrial 17 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS del fabricante. 2.2. Operar controladores electrónicos acoplados a elementos actuadores en sistemas industriales. Electrónica Industrial 24 hrs. 22 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 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, 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS Electrónica Industrial 86 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS del fabricante. 2.2. Operar controladores electrónicos acoplados a elementos actuadores en sistemas industriales. Electrónica Industrial 24 hrs. 125 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 Electrónica Industrial 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS Figura 2.2 Amplificador Operacional configurado como detector de Cruce por Cero. (a) Inversor; (b) No-inversor Electrónica Industrial 129 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS Electrónica Industrial 130 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS - 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS Figura 2.10 El convertidor AD7705 utilizado como medidor de presión Electrónica Industrial 142 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 http://www.national.com http://www.semiconductor.agilen t.com Competencia Electrónica Industrial de http://www.jameco.com 194 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 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 los dispositivos TTL y herramientas a utilizar 2. Tener listos los manuales de dispositivos TTL Electrónica Industrial 197 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 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 los Amplificadores operacionales y herramientas a utilizar 2. Tener listos los manuales de Amplificadores Operacionales Electrónica Industrial 201 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 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 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. 4. Identificar los módulos de lógica digital 5. Tener listos los manuales de convertidores D/A y A/D Electrónica Industrial 206 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 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 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 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 Los elementos a utilizar como Amp. Op. Y resistores 2. Tener listos los manuales de Amp.Op.. Electrónica Industrial 224 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 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 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, 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS Desarrollo Si No No aplica conclusiones Observaciones: PSP: Hora de inicio: Electrónica Industrial Hora de término: Evaluación: 234 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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. Electrónica Industrial 242 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS GLOSARIO DE TÉRMINOS DE E-CBCC Competencias contextualizadas Metodología que refuerza el aprendizaje, lo integra y lo hace significativo. Electrónica Industrial 243 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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. Electrónica Industrial 244 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 245 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 246 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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. Electrónica Industrial 247 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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. Electrónica Industrial 248 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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. Electrónica Industrial 249 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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. Electrónica Industrial 250 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica 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 Electrónica Industrial 251 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS Actuador Electrónica Industrial Elemento final de un sistema que realiza la corrección final de la señal 252 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica OPERACIÓN DE CONTROLADORES ELECTRÓNICOS 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 Electrónica Industrial 253