Control y robótica - oupe.es · La controladora Arduino posee 13 pines o patillas que pueden configurarse como entradas o salidas digitales, 6 entradas analógicas y una conexión

Control y robótica51. Sistemas de control 50

2. Sensores 52

3. Control electromecánico y electrónico 55

4. Control programado. Robots 58

5. Evaluación 62

0S4TE_ADAP CURRIC_05 31/1/12 09:06 Página 49

5 1. Sistemas de control (I)

Actividades � Completa la siguiente tabla con los elementos que forman un sistema de control (fíjate en el diagrama

anterior). En la sopa de letras encontrarás dichos elementos.

50 Tecnología 4.º ESO

Los automatismos utilizan sistemas de control formados por sensores, controlador yactuadores. Pueden ser de lazo abierto o de lazo cerrado. La realimentación consiste encomprobar si la salida del sistema es la que habíamos previsto. A continuación se mues-tran los distintos elementos de un sistema de control:

procesoactuadorcontrolador

sensor

SE

realimentación

comparador

relojprogramador

humedadde la tierra humedad

humedad

informa al sistemadel estado de

salida

E C O N T R L L A D O R A A

P A R O C E N S C A M I E C

R E A L I M E N T A C I O N

O C O A C T U A U D R P C S

E N C O M P A R A D O R E D

C O N T R O L A D O R N O N

S S E N N S A C O T S A D R

A E P R E A L P R O C E S O

D O R P R O C E R S A D R A

Elemento Definición

Conjunto de acciones y cambios que modifican el sistema a controlar (temperatura de una habitación, humedad del suelo, velocidad de un motor, etc.).

Encargado de llevar a cabo la acción para la que se ha diseñado el sistema automático(radiador, válvula, bomba de agua, motor, etc.).

Envío de información sobre el estado de salida al de entrada.

Controla todo el sistema activando o desactivando el actuador a partir de los datos que recibe del sensor.

Elemento que capta información del entorno.

Compara la entrada con la información que proporciona el sensor.


5 1. Sistemas de control (II)

� A partir de los siguientes elementos, dibuja el esquema de un sistema de control de la temperatura de una habitación.

51Tecnología 4.º ESO

controladoractuador

radiador

proceso

temperaturade la

habitación

sensor20 0C

E


2. Sensores (I)

Un sensor es un dispositivo que capta información de magnitudes físicas como velocidad,temperatura, humedad del ambiente, presión, intensidad de luz, posición, etc.

Sensor Tiene el siguiente aspecto…

LDR

Sirve para medir…

Nivel de iluminación

Una posible aplicaciónsería…

Iluminación automáticade calles

Termistor TemperaturaMantener latemperatura de unahabitación constante

Sensor deultrasonidos

Distancias

Usarlo en un robot paramedir las distancias alas que se encuentranlos obstáculos y poderevitarlos

Final de carrerao recorrido

La posición de un objeto

Comprobar si unascensor ha llegado al piso de destino

Sensor dehumedad

Nivel de humedadRiego automático de un jardín

Láminabimetálica

Temperatura

Control de latemperatura depequeñoselectrodomésticos(plancha, secador,tostadora)

Interruptor de proximidadmagnético

La posición de un objeto

En un sistema de alarmacomprobar si se hanabierto las puertas y ventanas

calor

se dilata

5



2. Sensores (II)

Actividades � Completa la siguiente tabla sobre distintos sensores:

Nombre del sensor y su imagen Mide

Nivel de iluminación

Se aplica

Termistor

Distancias

Sensor de humedad

Lámina bimetálica

Interruptor de proximidad magnético

5



2. Sensores (III)

� Indica si los siguientes aparatos de uso cotidiano usan sensores y, en caso afirmativo, nombra uno de ellos.

a) Secador de pelo:

b) Lavadora:

c) Ascensor:

d) Reloj:

e) Teléfono móvil:

f) Teléfono fijo:

g) Frigorífico:

h) Horno microondas:

i) Ventilador:

� ¿Qué tipo de sensor utilizarías en unos servicios públicos para reducir el consumo de agua?

5



3. Control electromecánico y electrónico (I)

Actividades � Indica si las siguientes afirmaciones se refieren a levas, finales de carrera o relés:

a) Componente electromagnético formado por una bobina y unas láminas metálicas móviles.

b) En los sistemas de control, pueden formar parte de un bote programado.

c) Sirven para detectar cuando un objeto ha alcanzado una determinada posición.

d) No poseen partes móviles.

e) Solo pueden activarse mediante electricidad.

f) Se activan ejerciendo presión sobre los mismos.

g) En los sistemas de control están en continuo movimiento, activando y desactivando otras partes del mismo.

h) Pueden utilizarse para detectar cuando un depósito está lleno en un sistema de control del nivel de líquido.

� El siguiente circuito permite controlar el sentido de giro de un motor mediante un relé. Dibuja el circuitocon los cambios que ocurren en el mismo cuando accionamos el pulsador, indicando el sentido de lacorriente eléctrica mediante flechas y el sentido de giro del motor. (Dato: cuando accionamos el pulsadorlas láminas del relé son atraídas hacia la bobina.)

Los sistemas electromecánicos se basan en la activación de dispositivos mediante el des-plazamiento de piezas móviles. Los elementos más empleados en los mismos son levas,finales de carrera y relés.El control electrónico permite utilizar sensores más complejos. Se basa en el uso de tran-sistores y circuitos integrados.

�

�

�� 3 V

6 Vbobinade relé

M

5



3. Control electromecánico y electrónico (II)

� Responde verdadero (V) o falso (F) a las siguientes frases sobre el circuito anterior:

a) Un relé permite controlar un dispositivo que funciona a una tensión (motor de 3 V) mediante una tensión diferente (pila de 6 V).

b) Por la razón anterior, usando el mismo circuito podríamos controlar cualquier dispositivo (lámpara, radiador, motor) que funcione a 230 V.

c) La velocidad de giro del motor depende de si el relé está o no activado.

d) La bobina del relé actúa como un electroimán.

e) Todos los relés tienen dos láminas metálicas móviles.

f) En el circuito anterior el motor está siempre en movimiento.

g) No se puede añadir ningún componente al circuito para solucionar el problema anterior.

� Indica alguna aplicación del circuito de la actividad 2.

5



3. Control electromecánico y electrónico (III)

� a) En el siguiente sistema de control mediante transistores dibuja un recuadro sobre el sensor, otrorecuadro sobre el circuito de control y uno más sobre el actuador:

b) Completa la explicación sobre el funcionamiento del sistema de control anterior usando los siguientestérminos:

motor – temperatura – disminuye – base – transistor – NTC

Cuando aumenta la la resistencia de la disminuye y comienza a entrarcorriente eléctrica por la base del primer . La corriente que sale por el emisor del primertransistor entra en la del segundo transistor que también se activa. La activación de lostransistores pone en marcha el . Cuando la temperatura deja de circularcorriente por los transistores y el motor se detiene.

c) Vuelve a dibujar el sistema de control anterior sustituyendo el sensor por uno de los mostrados en la ilustración (presión, luz, humedad). Sustituye también el actuador por una bombilla, un timbre o un LED. (No olvides que un LED siempre debe ir en serie con una resistencia limitadora de corriente.)

d) Explica cómo funciona el nuevo sistema de control utilizando el mismo párrafo de la actividad b) conlas modificaciones que creas conveniente realizar.

NTC

�

�

2,2 k�

M

4,5 V

BC548B

12,7 k�

10 k�

�t°

BC548B

presión

bombilla

luz

LED

calor

humedad

timbre

motor

CIRCUITODE CONTROL

5



4. Control programado. Robots (I)

Actividades � La controladora Arduino posee 13 pines o patillas que pueden configurarse como entradas o salidas

digitales, 6 entradas analógicas y una conexión USB al PC. La alimentación puede ser externa o a travésdel propio puerto del ordenador. Mediante recuadros, indica sobre la foto dónde se encuentran lasentradas/salidas digitales, entradas analógicas, alimentación y conexión al PC.

� Indica a qué parte de la controladora (entrada digital: ED, salida digital: SD o entrada analógica: EA)conectarías los siguientes dispositivos:

a) Sensor de temperatura.

b) Motor.

c) Final de carrera.

d) Pulsador.

e) Timbre.

f) Sensor de sonido.

g) Interruptor.

Para realizar un sistema de control programado se necesita un ordenador, un programade control y una tarjeta controladora. La tarjeta controladora dispone de entradas paracaptar información del exterior y salidas para activar dispositivos.Los robots son automatismos que captan información del entorno y se pueden progra-mar para realizar distintas tareas.

5



4. Control programado. Robots (II)

� A continuación se presenta el esquema de sistema de control de un semáforo mediante tarjetacontroladora. Deseamos que la luz roja esté encendida 5 segundos, la luz verde 4 segundos y la amarilla 1 segundo. Completa el programa de control utilizando las siguientes órdenes:

� Activar pin_x � Activa (pone a 5 voltios) el pin x de la controladora (x debe ser un número)

� Desactivar pin_x � Desctiva (pone a 0 voltios) el pin x de la controladora (x debe ser un número)

� Esperar n � Detiene la controladora n milisegundos

Programa de control:

Configurar los pines 10, 11 y 12 como salidas

Esperar 5000

Activar pin_11Desactivar pin_10

Encender luz rojaA

pagar luz amarilla

Encender luz verdeA

pagar luz rojaEncender luz am

arillaA

pagar luz verde

LEDrojo

LEDamarillo

LEDverde

5



4. Control programado. Robots (III)

� María quiere diseñar un robot que sea capaz de recorrer toda su casa sin detenerse ante ningún obstáculo.Para ello ha decidido colocar al robot dos antenas en su parte delantera que detecten cualquier obstáculo y provoquen un cambio de dirección en el robot.

a) Observando el siguiente circuito elabora una lista de todos los materiales necesarios:

b) Dibuja nuevamente el circuito anterior pero en el caso en que la antena izquierda haya sido accionada.No olvides dibujar el sentido de la corriente (mediante flechas) y el sentido de giro de los dos motores.

c) Responde verdadero (V) o falso (F) a las siguientes afirmaciones:

1. Al accionar la antena izquierda el motor izquierdo cambia su sentido de giro.

2. Si se accionan las dos antenas simultáneamente ninguno de los motores cambia su sentido de giro.

3. Al accionar la antena derecha el motor izquierdo cambia su sentido de giro y el motor derecho continúa girando en el mismo sentido.

4. Los cambios en el sentido de giro de los motores son momentáneos, pues los finales de carrera vuelven a su posición original al dejar de presionarlos.

5. Si el robot choca por su parte delantera derecha, retrocede, gira a la izquierda y continúa avanzando.

�

�

�

�1,5 V

1,5 V

antena izquierda

antena derecha

motor derecho

motor izquierdo

M

M

5



4. Control programado. Robots (IV)

d) Los dos motores siempre están en funcionamiento, ¿dónde colocarías un interruptor para poderdetener el motor?

e) Explica dónde conectarías los motores y los finales de carrera para controlar el robot mediante la controladora Arduino.

5



5. Evaluación (I)

� El siguiente esquema representa un sistema de control con realimentación.

a) Complétalo con los siguientes términos: proceso, actuador, sensor, controlador, E (entrada), S (salida) y comparador.

b) Indica qué sensor y qué actuador utilizarías si se tratara de controlar la temperatura de una habitación.

� Completa la siguiente tabla:

Sensor Sirven para medir… Aplicación

HornoTermopar

Luz

Alarma contra intrusosSensor magnético de proximidad

Deformación, presiónGalga extensiométrica

5



5. Evaluación (II)

� Un grupo de Tecnología está diseñando un robot capaz de esquivar obstáculos mediante unas antenascolocadas en la parte delantera del mismo. Disponen de los siguientes componentes:

a) Sabiendo que ya han realizado la mitad del circuito, completa lo que falta del mismo con los componentes de la lista anterior. Indica sobre el dibujo dónde colocarías cada motor(izquierda/derecha) y las antenas del robot.

b) Explica cómo funciona el robot.

�

�1,5 V

�

�1,5 V

MC

R

A

CR

A

M

�

�

�

�1,5 V

1,5 V

M

5



5. Evaluación (III)

� A continuación se presenta el esquema de un sistema de control programado cuyo objetivo es emitir un destello luminoso dos veces por segundo.

a) Observa el dibujo del circuito e indica todos los componentes necesarios para llevarlo a cabo.

b) Completa el programa de control con las siguientes órdenes, repitiendo alguna si fuera necesario:

� Configurar el pin 13 como salida

� Esperar 250 ms

� Desactivar el pin 13

Activar el pin 13

5



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