Técnico en Electrónica Técnico en Producción Módulo II Mantenimiento a Sistemas Básicos de Electrónica Módulo II Tecnología para la conservación y transformación de la leche Submódulo III Mantenimiento a Circuitos Básicos de Control Eléctrico Submódulo II Efectuar análisis fisicoquímicos a la leche y productos lácteos Versión 1.0 Junio, 2008 Página 1 de 94 Página de Técnico en Electrónica Alberto Caro Espino Baja California Edgar Arturo García Portillo Morelos Francisco Antonio García Ledezma Nuevo León Raul Enrique Lopez Diaz Sonora Venancio Manuel Hernandez San Luis Potosí Página 3 de 94 Página de Al terminar el submódulo serás capaz de aplicar las normas de seguridad y protección al medio ambiente vigentes, así como realizar el mantenimiento a circuitos básicos de control eléctrico, preservando los insumos, información y lugar de trabajo. Las actividades que se desarrollaran tendrán un nivel de competencia 2, efectuando funciones en diferentes contextos, con cierta autonomía y responsabilidad individual, pero formando parte de un equipo de trabajo. Página 4 de 94 Página de Página 5 de 94 Página de Técnico en Electrónica Módulo II Mantenimiento a Sistemas Básicos de Electrónica Submódulo III Mantenimiento a Circuitos Básicos de Control Eléctrico Competencia 1 Competencia 2 Analizar el funcionamiento de los tipos de sistemas de control Diferenciar cada uno de los elementos de un sistema de control Habilidades y destrezas Habilidades y destrezas 9 Elaborar el diagrama de un sistema de control de lazo cerrado 9 Determinar el propósito de los elementos de un sistema de control de lazo cerrado. 9 Implementar diversos tipos de sistemas de control. 9 Analizar el funcionamiento sensores y actuadores 9 Aplicar dispositivos prácticos mando: sensores y actuadores de de Conocimientos: Conocimientos: 9 Tipos de sistemas de control 9 Fundamentos de la teoría de control 9 Diagrama a bloques general de un sistema de control de lazo cerrado 9 Aplicaciones de los tipos de sistemas de control 9 Características de los elementos de un sistema de control. 9 Funcionamiento de sensores y actuadores. 9 Aplicaciones de sensores y actuadores. Actitudes: Actitudes: 9 Orden 9 Responsabilidad 9 Limpieza 9 Orden 9 Responsabilidad 9 Limpieza Página 6 de 94 Página de Módulo II Mantenimiento a Sistemas Básicos de Electrónica Submódulo III Mantenimiento a Circuitos Básicos de Control Eléctrico Competencia 3 Competencia 4 Analizar el funcionamiento de los tipos de transductores Implementar montaje de circuitos básicos de control, utilizando transductores fotoeléctricos Habilidades y destrezas Habilidades y destrezas 9 Analizar el funcionamiento de los distintos tipos de transductores. 9 Aplicar distintos tipos de transductores en circuitos de control Conocimientos: 9 Tipos de transductores 9 Funcionamiento de diferentes tipos de transductores 9 Aplicaciones de los tipos de transductores en sistemas de control Actitudes: 9 Orden 9 Responsabilidad 9 Limpieza 9 Construir circuitos básicos de control utilizando transductores fotoeléctricos. Conocimientos: 9 Características de los transductores fotoeléctricos. 9 Funcionamiento de diferentes tipos de transductores fotoeléctricos. 9 Aplicaciones de los transductores fotoeléctricos. Actitudes: 9 Orden 9 Responsabilidad 9 Limpieza Página 7 de 94 Página de Página 8 de 94 Página de Bienvenido, hoy iniciamos el módulo 2 “Mantenimiento a circuitos básicos de electrónica” de tu carrera de técnico en electrónica, esta guía corresponde al submódulo 3 titulado “Mantenimiento a circuitos básicos de control electrónico” y te servirá de apoyo para que logres desarrollar conocimientos, habilidades, destrezas y actitudes, que te permitirán lograr las competencias laborales propuestas. Al terminar este submódulo lograrás de manera específica realizar el mantenimiento a circuitos básicos de control eléctrico, preservando los insumos, información y lugar de trabajo. Conocerás el funcionamiento de los diversos tipos de sistemas de control: manuales, semiautomáticos y automáticos, así como las características y funcionamiento de los elementos que los conforman. Tendrás la oportunidad de conocer diversos tipos de transductores, de posición, presión, velocidad, etc. Además de implementar circuitos básicos de control empleando transductores fotoeléctricos, para así, obtener los siguientes beneficios: Este submódulo se relaciona directamente con el módulo 4 “Mantenimiento a Sistemas de Control Industrial con PLC’s”. Debes tener presente que para lograr las competencias propuestas, se requiere de todo tu esfuerzo y dedicación, así como de una actitud apropiada. Las competencias serán desarrolladas en el aula, taller y/o industria. A fin de demostrar que has desarrollado las competencias propuestas, deberás entregar una serie de productos que tu maestro te irá solicitando, estos productos consisten en una serie de ejercicios y actividades prácticas que tendrás que ir realizando a lo largo del submódulo. Página 9 de 94 Página de Se propone la visita guiada a una empresa de la localidad donde se lleve a cabo el control automático de un proceso, como una forma de mostrar la aplicación práctica de los diversos tipos de sistemas de control. Al finalizar la conferencia se le aplicará un cuestionario, que se anexa en la parte final de esta guía, para corroborar lo aprendido en esta actividad. Página 10 de 94 Página de Página 11 de 94 Página de Analizar el funcionamiento de los tipos de sistemas de control. 1 1. Charles Gómez 2. ¡Controla a este tipo! 3. Ele - Mental 1. Abriendo y cerrando 2. Controlando Los L-Mentos 1. Viceversa 2. Día: Grama 3. Control L- Mental 1. Contrólate 2. Descontrol Página 12 de 94 Página de Sistemas de Control Un sistema es una red de componentes interdependientes que funcionan juntos tratando de lograr un objetivo. Deming (1993) Si revisamos a nuestro alrededor, basándonos en la anterior definición, entonces veremos que prácticamente todo lo que nos rodea es un sistema. En el mundo actual, es cada vez más frecuente el uso de sistemas automatizados que nos facilitan nuestras vidas. Pero… ¿Por qué es tan importante la automatización? La necesidad de crear procesos de manufactura, bienes de capital y productos cada vez más especializados en el área industrial, así como la creación de productos y sistemas mecánicos de uso cotidiano, ha llevado al hombre a trabajar en forma multidisciplinaria para la creación de dichas tecnologías. Actualmente se reconoce que el futuro en la innovación tecnológica vendrá con la optimización de la unión entre los sistemas electrónicos y los sistemas mecánicos. Esta unión es ya un hecho en algunas aplicaciones de manufactura avanzada, sistemas de producción y en el diseño de productos. Es evidente que el impacto tecnológico que ha producido la combinación de la mecánica de precisión con el control electrónico inteligente en el diseño y manufactura de productos o procesos, ha sido tal que ha dejado obsoletos o rezagados a los sistemas electromecánicos. Estos procesos de transformación serán diseñados y controlados utilizando tecnologías heterogéneas, principalmente las de la mecánica de precisión y el control electrónico inteligente. Página 13 de 94 Página de HABILIDADES RESULTADO DE APRENDIZAJE 9 Elaborar el diagrama de un sistema de control de lazo cerrado 9 Determinar el propósito de los elementos de un sistema de control de lazo cerrado. 9 Implementar diversos tipos de sistemas de control. Al término de esta el alumno será capaz de analizar el funcionamiento de los distintos tipos de sistemas de control. Como primera actividad es muy importante realizar un encuadre grupal para que el alumno comprenda las posibles aplicaciones de los sistemas de control, y su utilidad. El docente emplea fotografías, diapositivas, presentaciones en power point o películas donde se muestre el funcionamiento de distintos tipos de sistemas de control, explicando la diferencia que existe entre ellos, la utilidad de conocerlos y sus aplicaciones. El encuadre grupal ayuda a comprender la importancia de lograr la competencia. Página 14 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno Conocimientos a adquirir Charles Gómez No. 1 Ayuda a Charles Gómez a investigar los siguientes conceptos y elabora una definición de cada uno de estos términos con tus propias palabras. Sistemas de control de lazo abierto y cerrado Manera Didáctica de Lograrlos Investiga y comprende el significado de diversos conceptos que se emplean en el desarrollo de esta competencia. 1. Sistema de control 2. Sistema de control de lazo abierto 3. Sistema de control de lazo cerrado 4. Retroalimentación 5. Variable controlada Recuerda siempre citar la fuente de tu investigación. Página 15 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno Conocimientos a adquirir ¡Controla a este tipo! No. 2 Interpreta el mapa conceptual y establece la diferencia entre un sistema de control de lazo abierto y uno de lazo cerrado Sistemas de control de lazo abierto y cerrado Manera Didáctica de Lograrlos Interpreta el mapa conceptual que se muestra a continuación y determina la diferencia entre un sistema de control de lazo abierto y un sistema de control de lazo cerrado. Página 16 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno Actitudes a formar Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas Abriendo y cerrando No. 1 Analiza los ejemplos que te muestra Juanito y aprenderás a diferenciar los sistemas de lazo abierto y los sistemas de lazo cerrado Orden Manera Didáctica de Lograrlas Juanito te muestra las diferencias existentes entre los sistemas de lazo abierto y los sistemas de lazo cerrado Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva. Analiza, reflexiona y comprende las diferencias existentes entre los sistemas de lazo abierto y los sistemas de lazo cerrado. Recuerda: Los sistemas de control de lazo abierto No comparan la señal de salida con la señal de entrada. Ejemplos de Sistemas de lazo abierto Una lavadora es un ejemplo de sistema de control de lazo abierto, sigue un determinado ciclo de lavado y no identifica si la ropa quedó limpia o sucia. Página 17 de 94 Página de Un semáforo es otro ejemplo de sistema de control de lazo abierto, que cambia de color a un tiempo predeterminado. Recuerda: Los sistemas de control de lazo cerrado Sí comparan la señal de salida con la señal de entrada. Ejemplos de Sistemas de control de lazo cerrado Una cámara fotográfica con flash automático integrado, es un ejemplo de un sistema de sistema de control de lazo cerrado, el flash de la cámara se activa cuando hay poca iluminación. El clima automático de un automóvil, es otro ejemplo de un sistema de control de lazo cerrado, el clima mantiene el interior del coche a una temperatura deseada. Prácticamente todo cuanto nos rodea es un sistema de control. Página 18 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno Viceversa No. 1 Analiza las características que debe reunir un sistema para ser considerado de lazo abierto o de lazo cerrado, identifica los sistemas de control de lazo abierto y lazo cerrado, además, emplea tu imaginación y explica como convertirías los sistemas de control de lazo abierto a cerrado y viceversa. Orden Actitudes a formar Responsabilidad Limpieza Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas Manera Didáctica de Lograrlas El ejercicio propuesto deberá entregarse en tiempo y forma indicados por el maestro. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos Se convierte un sistema de lazo abierto en cerrado y viceversa. Los sistemas de control de lazo cerrado comparan la señal de salida con la señal de entrada, mientras que los sistemas de control de lazo abierto no lo hacen. En base a la afirmación anterior, identifica los sistemas de control de lazo abierto y lazo cerrado, además, emplea tu imaginación y explica como convertirías los sistemas de control de lazo abierto a cerrado y viceversa. Página 19 de 94 Página de Debes tener cuidado de no confundir un sistema de control de lazo abierto con un sistema de control de lazo cerrado o viceversa. Página 20 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno Conocimientos a adquirir Ele- Mental No. 3 Investiga el propósito de los elementos de un sistema de control y ayuda a nuestro amigo Charles Gómez a completar el cuadro de doble entrada, reuniendo los nombres de los distintos elementos de un sistema de control con la descripción de su propósito dentro del sistema. Elementos de un sistema de control Manera Didáctica de Lograrlos Analiza e interpreta la información investigada y comprende la función de los elementos de un sistema de control. Señal de entrada Comparador o detector de error Realimentación Elemento de control o regulador Planta o proceso Transductor Señal de salida Página 21 de 94 Página de Elemento Función Señal de entrada Comparador o detector de error Realimentación Elemento de control o regulador Planta o proceso Transductor Señal de salida Siempre que realices una investigación, recuerda citar la fuente. Página 22 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno Día: Grama 2 No. En equipos de 3 alumnos y empleando las piezas del diagrama que se muestran a continuación, y los conocimientos adquiridos sobre el tema, elaboren el diagrama general a bloques de un sistema de control de lazo cerrado Orden Actitudes a formar Limpieza Responsabilidad Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas Manera Didáctica de Lograrlas Se deberá entregar el ejercicio en tiempo y forma indicados por el maestro. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar el trabajo asignado. Controlador Comparador Señal de salida Realimentación Señal de entrada Planta Transductor Página 23 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno Actitudes a formar Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas Controlando los L-Mentos No. 2 Analiza el ejemplo que se te muestra a continuación y comprenderás la función que realiza cada uno de los elementos dentro de un sistema de control. Orden Manera Didáctica de Lograrlas Observando el ejemplo que te muestra Juanito, comprenderás la función que realiza cada uno de los elementos dentro de un sistema de control. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida Analiza, reflexiona y comprende la función de cada uno de los elementos dentro de un sistema de control. Para comprender la función de cada uno de los elementos de un sistema de control, veamos el ejemplo de un sistema de control de temperatura en una habitación Página 24 de 94 Página de • El diagrama del sistema de control sería como este • La variable de entrada sería la temperatura deseada • La variable de salida sería la temperatura real de la habitación • El interruptor tomaría el papel de controlador • El comparador del sistema sería el termostato • La planta o sistema sería la habitación • La retroalimentación estaría a cargo del dispositivo de medida de la temperatura. Página 25 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno Control L-mental No. Dibuja el diagrama de control del sistema y explica la función que realiza cada uno de los elementos del sistema de control ejemplificado. Orden Actitudes a formar 3 Limpieza Responsabilidad Manera Didáctica de Lograrlas Describir la función de los elementos dentro de un sistema de control. Se deberá entregar el ejercicio en tiempo y forma indicados por el maestro. Competencias Genéricas a Desarrollar Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos. Manera Didáctica de Lograrlas Analizar, Reflexionar y Describir la función de los elementos dentro de un sistema de control. Un error típico se puede presentar si confundes la función de los elementos de control del sistema. Página 26 de 94 Página de Nombre Competencia a Desarrollar Habilidades Instrucciones para el Alumno Instrucciones para el Docente Recursos materiales de apoyo Contrólate Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas 1 Analizar el funcionamiento de los tipos de sistemas de control 9 Elaborar el diagrama de un sistema de control de lazo cerrado 9 Determinar el propósito de los elementos de un sistema de control de lazo cerrado. 9 Implementar diversos tipos de sistemas de control. a) Realiza el diagrama en bloque correspondiente al sistema descrito. b) Identifica las distintas variables del sistema descrito. c) Determina si es un sistema a lazo abierto o a lazo cerrado. Proporcionar la información necesaria para que los alumnos elaboren el trabajo solicitado Formato con descripción del caso a resolver Orden Actitudes a formar No. Limpieza Responsabilidad Manera Didáctica de Lograrlas La práctica propuesta se deberá entregar en tiempo y forma indicados por el maestro. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados. Analiza, reflexiona y aplica los conocimientos adquiridos para la solución del problema planteado. Página 27 de 94 Página de Planteamiento Los seres humanos respiran para poder vivir, la variable a controlar es la adecuada ventilación. La respiración se controla por impulsos nerviosos, que dentro del cerebro, se transmiten a la cavidad torácica y al diafragma para controlar la frecuencia y el volumen de aspiración. Una fuente de señal son receptores situados cerca del centro respiratorio, que son sensibles a las concentraciones de anhídrido carbónico y oxígeno en la sangre que circula por el quimiorreceptor. a) Realiza el diagrama en bloque correspondiente al sistema descrito. b) Identifica las distintas variables del sistema descrito. c) Determina si es un sistema a lazo abierto o a lazo cerrado. Página 28 de 94 Página de Nombre Competencia a Desarrollar Descontrol No. 2 Identificación de los tipos de sistemas de control Habilidades 9 Elaborar el diagrama de un sistema de control de lazo cerrado 9 Determinar el propósito de los elementos de un sistema de control de lazo cerrado. 9 Implementar diversos tipos de sistemas de control. Instrucciones para el Alumno Para que puedas comprender el funcionamiento de un sistema de control, realiza la siguiente práctica en equipo de 3 personas. Instrucciones para el Docente Proporcionar la información necesaria para que los equipos desarrollen la práctica Recursos materiales de apoyo Formato de la práctica a realizar Orden Actitudes a formar Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas Limpieza Responsabilidad Manera Didáctica de Lograrlas La práctica propuesta se deberá entregar en tiempo y forma indicados por el maestro. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar la práctica asignada. Página 29 de 94 Página de Planteamiento La figura siguiente representa al sistema de control de nivel de líquido de un tinaco. Este sistema posee un control automático cuya finalidad es mantener el nivel de líquido comparando el nivel efectivo con el deseado, y corrigiendo cualquier error por medio del ajuste de la apertura de la válvula. a) Realizar un diagrama en bloque de todo el sistema a lazo cerrado. b) Dibuje el diagrama en bloque correspondiente para este mismo sistema de control de nivel de líquido pero operado por un ser humano, como muestra la siguiente figura. Página 30 de 94 Página de Como te habrás dado cuenta saber cómo funcionan los circuitos básicos de control es muy interesante, y será aún más interesante mientras más lo practiques, por lo que seguiremos llevándote por el interesante mundo de la electrónica. Te felicitamos porque si tú llegaste hasta aquí significa que sigues avanzando, y esperamos que nada ni nadie te detenga. Te invitamos a que continúes, pregunta a tu maestro todas las dudas que tengas y verás que el futuro será mucho mejor para ti. Date cuenta ahora, tú sabes analizar el funcionamiento de los tipos de sistemas de control. FELICIDADES!!!! Y TE INVITAMOS A QUE AHORA APRENDAS A DIFERENCIAR CADA UNO DE LOS ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE CONTROL…… Página 31 de 94 Página de Diferenciar cada uno de los elementos de un sistema de control 2 1. Censando 2. Actuando 1. Sensor- Es 2. Actuador- Es 1. ¿Cuál de todos? 2. ¿Fuerza o Posición? 1. Mide tu nivel. 2. Para tu nivel. Página 32 de 94 Página de Elementos de un Sistema de Control Los sistemas de control están constituidos por elementos diversos, cada uno de los cuales poseen sus propias características y funciones dentro del sistema. Para comprender como funciona un sistema, debemos partir de la identificación de los elementos que componen el sistema, las funciones y características de cada elemento y las relaciones de los elementos entre sí y con el ambiente. Cada elemento del sistema mantiene relación, al menos, con otro elemento dentro del sistema; también puede estar relacionado con elementos del ambiente que rodea al sistema. Los sistemas de control emplean normalmente componentes mecánicos, eléctricos, hidráulicos, neumáticos y combinaciones de estos. Página 33 de 94 Página de HABILIDADES RESULTADO DE APRENDIZAJE 9 Analizar el funcionamiento de sensores y actuadores 9 Aplicar dispositivos prácticos de mando: sensores y actuadores A lo largo de esta competencia podremos conocer el funcionamiento y aplicar los dispositivos prácticos de mando de un sistema de control. Como primera actividad es muy importante realizar un encuadre grupal para que el alumno comprenda las posibles aplicaciones de los dispositivos prácticos de mando, y su aplicación en un sistema de control. El docente muestra los elementos que forman un sistema de control explicando a grandes rasgos el funcionamiento de cada uno, su utilidad y sus aplicaciones. Los sistemas de control automático facilitan nuestras vidas. Página 34 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno Sensando 1 Analiza el mapa conceptual y deduce el funcionamiento y aplicaciones de los sensores dentro de un sistema de control. Sensores Conocimientos a adquirir No. Tipo de sensores Aplicación de los sensores Manera Didáctica de Lograrlos Interpreta el mapa conceptual y determina los tipos de sensores que se emplean en un sistema de control y su utilidad. Página 35 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno Sensor- Es No. Observa los ejemplos que se muestran a continuación y comprenderás la aplicación de los diferentes tipos de sensores. Orden Actitudes a formar Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas 2 Responsabilidad Manera Didáctica de Lograrlas Observando los ejemplos que te muestra Juanito, podrás comprender la aplicación de los diversos tipos de sensores. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en diversos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados. Analiza, Reflexiona y Comprende la aplicación de los diversos tipos de sensores Existen diferentes tipos de sensores y estos se usan dependiendo de la aplicación que se les quiera dar. A continuación se muestran una serie de ejemplos. Sensores de Posición En un centro comercial, el sensor detecta que está próxima una persona para que se abra la puerta. Página 36 de 94 Página de Sensores de Presión En las estaciones despachadoras de gas, se emplean los sensores de presión para conocer la presión del gas. Sensores de Temperatura En una caldera, se emplea un sensor de temperatura para conocer la temperatura del líquido. Los sensores son al sistema como los sentidos al cuerpo humano. Página 37 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno ¿Cuál de todos? 1 No. Trabajando en equipos de 3 alumnos, deberán analizar e identificar el tipo de sensor que deberá emplear para cada caso Orden Actitudes a formar Limpieza Responsabilidad Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas Manera Didáctica de Lograrlas El ejercicio propuesto se deberá entregar en tiempo y forma indicados por el maestro. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos Analiza, Reflexiona y deduce en equipo de trabajo, el tipo de sensor que se puede aplicar dependiendo de las necesidades. Caso 1. En una empacadora para detectar si existen cajas presentes en la banda transportadora Caso 2. En el clima de un automóvil Caso 3. En un barco pesquero para detectar si hay peces en el fondo del mar Caso 4. En una pistola de radar Caso 5. Para conocer la cantidad de gas de una caldera Un error típico se puede presentar si confundes la aplicación de los diferentes tipos de sensores. Página 38 de 94 Página de Nombre Mide tu nivel No. Competencia a Desarrollar Diferenciar cada uno de los elementos de un sistema de control. Habilidades 9 Analizar el funcionamiento de sensores y actuadores. 9 Aplicar dispositivos prácticos de mando, sensores y actuadores. Instrucciones para el Alumno Instrucciones para el Docente Recursos materiales de apoyo Para que puedas comprender el funcionamiento de un sensor en un sistema de control, realiza la siguiente práctica en equipo de 3 personas. Proporcionar la información necesaria para que los equipos desarrollen la práctica Formato de la práctica a realizar Orden Actitudes a formar Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas 1 Limpieza Responsabilidad Manera Didáctica de Lograrlas La práctica propuesta se deberá entregar en tiempo y forma indicados por el maestro Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar la práctica asignada. Página 39 de 94 Página de SENSOR DE AGUA Arma el siguiente circuito en tu tablilla de pruebas (protoboard) Material utilizado: 1 Diodo LED D1 5mm cualquier color. 1 Fuente de alimentación de 12 voltios. 2 Resistencias R3 y R1 de 1K Ohms ½ watts. 1 Resistencia R2 de 10K Ohms ½ watts. 1 Transistor Q1 BC547C. Electrodos(cables telefónicos). NOTA: Sumergir los electrodos A Y B en un recipiente con 1 Litro de agua, el electrodo B debe quedar en la parte inferior del recipiente y el A en la parte superior. Escriba sus observaciones.___________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ Página 40 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno Actuando 2 Analiza el mapa conceptual y deduce el funcionamiento y aplicaciones de los actuadores dentro de un sistema de control. Actuadores Conocimientos a adquirir No. Tipo de actuadores Aplicación de los actuadores Manera Didáctica de Lograrlos Interpreta el mapa conceptual y determina los tipos de actuadores que se emplean en un sistema de control y su utilidad. Página 41 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno Actitudes a formar Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas Actuador- Es No. 2 Observa los ejemplos que se muestran a continuación y comprenderás la aplicación de los diferentes tipos de actuadores. Orden Manera Didáctica de Lograrlas Observando los ejemplos que se muestran a continuación, podrás comprender la aplicación de los diversos tipos de actuadores. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva. Analiza, Reflexiona y Comprende la aplicación de los diversos tipos de actuadores Existen diferentes tipos de actuadores y estos se usan dependiendo de la aplicación que se les quiera dar. A continuación se muestran una serie de ejemplos. Actuadores Hidráulicos En un taller mecánico, se emplea un cilindro hidráulico para levantar un automóvil. Página 42 de 94 Página de Actuadores Neumáticos En un paletizador automático, se emplea un actuador neumático para posicionar una pinza que levanta las cajas a paletizar. Actuadores Eléctricos En un brazo robótico se emplea un actuador eléctrico para moverlo. Los actuadores más empleados son los cilindros y los motores. Página 43 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno ¿Fuerza o posición? 2 No. Trabajando en equipos de 3 alumnos, deberán analizar e identificar el tipo de actuador que deberá emplear para cada caso Orden Actitudes a formar Limpieza Responsabilidad Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas Manera Didáctica de Lograrlas El ejercicio propuesto se deberá entregar en tiempo y forma indicados por el maestro. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos Analiza, Reflexiona y deduce en equipo de trabajo, el tipo de actuador que se puede aplicar dependiendo de las necesidades. Caso 1. En una grúa para levantar carros Caso 2. En un mecanismo de precisión Caso 3. En un servomotor de movimientos muy precisos Un error típico se puede presentar si confundes la aplicación de los diferentes tipos de actuadores. Página 44 de 94 Página de Nombre Competencia a Desarrollar Habilidades Para tu nivel No. 2 Diferenciar cada uno de los elementos de un sistema de control. 9 Analizar el funcionamiento de sensores y actuadores. 9 Aplicar dispositivos prácticos de mando. sensores y actuadores. Instrucciones para el Alumno Para que puedas comprender el funcionamiento de un sensor y un actuador en un sistema de control, realiza la siguiente práctica en equipo de 3 personas. Instrucciones para el Docente Proporcionar la información necesaria para que los equipos desarrollen la práctica Recursos materiales de apoyo Formato de la práctica a realizar Orden Actitudes a formar Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas Limpieza Responsabilidad Manera Didáctica de Lograrlas La práctica propuesta se deberá entregar en tiempo y forma indicados por el maestro Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar la práctica asignada. Página 45 de 94 Página de Para tu nivel Arma el siguiente circuito en tu tablilla de pruebas (protoboard). Material utilizado: 1 Diodo LED D1 5mm cualquier color. 1 Fuente de alimentación de 12 voltios. 2 Resistencias R3 y R1 de 1K Ohms ½ watts. 2 Resistencias R2 y R4 de 10K Ohms ½ watts. 2 Transistores Q1 y Q2 BC547C. 1 Relevador RAS1210 1 Motor de 127V c.a. (bomba tipo pecera). Electrodos(cables telefónicos). NOTA: Sumergir los electrodos A Y B en un recipiente con 1 Litro de agua, el electrodo B debe quedar en la parte inferior del recipiente y el A en la parte superior. Escriba sus observaciones.___________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ Página 46 de 94 Página de Como te habrás dado cuenta conocer los tipos de sensores y actuadores es muy interesante, y será aún más interesante mientras más lo practiques, por lo que seguiremos llevándote por el interesante mundo de la electrónica. Te felicitamos porque si tú llegaste hasta aquí significa que sigues avanzando, y esperamos que nada ni nadie te detenga. Te invitamos a que continúes, pregunta a tu maestro todas las dudas que tengas y verás que el futuro será mucho mejor para ti. Date cuenta ahora, tú sabes diferenciar cada uno de los elementos de un sistema de control. FELICIDADES!!!! Y TE INVITAMOS A QUE AHORA APRENDAS A ANALIZAR EL FUNCIONAMIENTO DE LOS DISTINTOS TIPOS DE TRANSDUCTORES… Página 47 de 94 Página de Analizar el funcionamiento de los distintos tipos de transductores 3 1. Se busca 2. Transductor- Es 3. Pa’ todos los gustos 1. ¿Cuál pongo? 1. Transductores Aplicados 1. Transduce 2. Arma tu potencial Página 48 de 94 Página de Transductores Cuando se trabaja con sistemas de control frecuentemente se requiere convertir una forma de energía en otra, este es el propósito de los llamados transductores. Los transductores son dispositivos que permiten transformar una determinada magnitud física en una magnitud eléctrica (tensión, corriente, resistencia, etc.). De esta forma es posible distinguir diferentes tipos de transductores: - Transductor de Fuerza. Transductor de Presión. Transductor de Aceleración y Velocidad. Transductor de Nivel. Transductor de Caudal. Transductor de Temperatura. Transductor de Luz. ¿Cuál es la diferencia entre un sensor y un transductor? En términos estrictos, un sensor es un instrumento que no altera la propiedad censada, mientras que el transductor, siempre absorbe una potencia pequeña. En el terreno de la instrumentación y control se habla de sensores, para englobar tanto transductores como sensores, dándose por sentado que cuando se utilizan transductores, la potencia que se absorberá será mínima. Los transductores y los sensores pueden clasificarse en dos tipos básicos, dependiendo de la forma de la señal convertida: - Transductores analógicos - Transductores digitales Los transductores analógicos proporcionan una señal analógica continua, por ejemplo voltaje o corriente eléctrica. Esta señal puede ser tomada como el valor de la variable física que se mide. Los transductores digitales producen una señal de salida digital, en la forma de un conjunto de bits de estado en paralelo o formando una serie de pulsaciones que pueden ser contadas. Página 49 de 94 Página de HABILIDADES RESULTADO DE APRENDIZAJE 9 Analizar el funcionamiento de los distintos tipos de transductores. 9 Aplicar distintos tipos de transductores en circuitos de control A lo largo de esta competencia podremos conocer y analizar el funcionamiento de los distintos tipos de transductores Como primera actividad es muy importante realizar un encuadre grupal para que el alumno comprenda las posibles aplicaciones de los transductores, y su aplicación en un sistema de control. El docente muestra los diferentes tipos de transductores que se emplean en un sistema de control y el funcionamiento de cada uno, explicando su utilidad y sus aplicaciones. Se recomienda, siempre que sea posible, la visita a alguna empresa de la localidad donde se empleen diversos tipos de transductores en un proceso de control, a fin de que los alumnos comprendan plenamente su utilidad e importancia. Los transductores transforman una forma de energía en otra que puede interpretar el sistema Página 50 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno Conocimientos a adquirir Se busca No. 1 Al trabajar con transductores, es muy importante tener en cuenta ciertos parámetros de los mismos. Ayuda a nuestro amigo Charles Gómez a investigar los siguientes conceptos relacionados con los transductores. Características principales de los transductores. Manera Didáctica de Lograrlos Analiza e interpreta la información investigada y comprende las características principales de los transductores. Exactitud del transductor Precisión del transductor Rango de funcionamiento del transductor Velocidad de respuesta del transductor Calibración del transductor Fiabilidad del transductor Página 51 de 94 Página de Transductor –Es Nombre No. 2 Analiza el cuadro de doble entrada titulado “Transductor -Es” y descubre su función y aplicación dentro de un sistema de control. Instrucciones para el Alumno Transductores Tipos de transductores Conocimientos a adquirir Manera Didáctica de Lograrlos Aplicación de transductores Interpreta la información contenida en el cuadro de doble entrada y comprende la función y aplicación de los transductores dentro de un sistema de control Los transductores son dispositivos que convierten una magnitud física no interpretable por el sistema en otra sí interpretable, por lo general, en los sistemas de control automático los transductores se emplean para convertir una forma de energía distinta en energía eléctrica. Aceleración Fuerza y Par Magnitud física Posición Desplazamiento Temperatura Velocidad Acelerómetro Analógico GalgasTransductor Extensiométricas Analógico Señal de Salida Tubo Bourdon Potenciómetro Analógico Fuelle Encoder Analógico Digital Cristal Piezoeléctrico Transformador Diferencial Analógico Analógico Termopar Galgas Extensiométricas Analógico Analógico Bi metales Tacómetro Todo-Nada Analógico Pirómetro óptico Encoder Digital DetectorInductivos inductivo u óptico Analógico o Todo-Nada Digital Página 52 de 94 Página de Presencia o Proximidad Capacitivos Analógico Ópticos Analógico o Todo- Nada Higrómetro Resistivo Analógico Sicrómetro Analógico Humedad Página 53 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno Pa’ todos los gustos 3 Analiza la siguiente información y elabora un mapa conceptual titulado “Tipos de transductores”. Transductores Conocimientos a adquirir No. Tipos de transductores Aplicación de transductores Manera Didáctica de Lograrlos Interpreta la información contenida y comprende la función y aplicación de los transductores dentro de un sistema de control En la industria, las variables físicas más importantes son: Posición, velocidad, fuerza, presión, temperatura, intensidad luminosa, humedad. Para medir el valor de la variable que se va a controlar, este valor se convierte en señal eléctrica empleando transductores. Transductores de posición Los transductores de posición son dispositivos que convierten una magnitud física de posición en otra magnitud que generalmente es una señal eléctrica. Potenciómetro El transductor eléctrico más común es el potenciómetro se usan solos o con un sensor mecánico para convertir un movimiento mecánico en una variación eléctrica. Página 54 de 94 Página de Transductor diferencial Un transformador diferencial de variación lineal (Lvdt) entrega una señal de VCA de salida proporcional a un desplazamiento físico. Transductor de efecto Hall El efecto Hall relaciona la tensión entre dos puntos de un material conductor o semiconductor con un campo magnético a través del material. Transductores de presión Los transductores de presión son dispositivos detectan la presión medida y la convierten en un movimiento mecánico. El movimiento mecánico, se traduce a una señal eléctrica por un LVDT. Tubo Bourdon Los tubos Bourdon se usan frecuentemente para medir presiones en el rango de 10 a 300 psi. Un tubo Bourdon es un tubo deformable de metal con una sección ovalada, abierto en uno de sus extremos y cerrado del otro. El tubo hueco es elástico debido a la elasticidad del metal utilizado en su construcción. Página 55 de 94 Página de Fuelles Los fuelles son una serie de diafragmas metálicos conectados entre si. Se utilizan por lo general para medir presión en un rango de 0.5 a 20 PSI. Referencias: 1) Conductores de la bobina 2) Resorte 3) Fuelle 4) Núcleo de la bobina Cristal Piezoeléctrico Al someterlo a la acción mecánica de la compresión, las cargas de la materia se separan y esto da lugar a una polarización de la carga. Galgas extensiométricas Las galgas extensiométricas se utilizan en la industria para medir con precisión grandes pesos.Básicamente es un hilo de resistencia adherido a una superficie de un objeto fuerte el cual recibe entonces una fuerza. Cuando es aplicada una fuerza al objeto, este se deforma ligeramente, la deformación cambia la resistencia del hilo la cual es detectada y relacionada al valor de la fuerza. Página 56 de 94 Página de Transductores de velocidad Son dispositivos que miden la velocidad y la convierten en una señal eléctrica. Tacómetro Un tacómetro es un dispositivo que mide la velocidad angular de rotación de un eje. Transductores de temperatura Los transductores eléctricos de temperatura utilizan diversos fenómenos que son influidos por la temperatura, y los convierten en señal eléctrica. Termistores Cuando se unen óxidos metálicos para medir temperatura el material de oxido metálico es moldeado en forma que parecen pequeños capacitores, a este dispositivo moldeado se le llama termistor. Página 57 de 94 Página de Termocupla Una termocupla es un par de conductores metálicos distintos y unidos entre sí formando un bucle. La termocupla es el dispositivo más comúnmente usado para medir temperatura en procesos industriales. Pirómetros ópticos El pirómetro óptico empleado en la determinación de altas temperaturas tales como las temperaturas de fusión del platino, del molibdeno o del tungsteno, miden el brillo de la radiación en una banda muy estrecha de longitudes de onda. Transductores de humedad Los transductores de humedad son dispositivos que miden la cantidad de humedad y la convierten en señal eléctrica. Higrómetros resistivos Un higrómetro resistivo en un elemento cuya resistencia cambia con los cambios en la humedad relativa del aire en contacto con el elemento. Sicrómetros Un sicrómetro es un dispositivo de medida de la humedad relativa (HR) que tiene dos transductores de temperatura (termómetros). Página 58 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno ¿Cuál pongo? Limpieza Responsabilidad Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas 1 Observa los ejemplos que se muestran a continuación y comprenderás la aplicación de los diferentes tipos de transductores. Orden Actitudes a formar No. Manera Didáctica de Lograrlas Observando los ejemplos que se muestran a continuación, podrás comprender la aplicación de los diversos tipos de transductores. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva. Analiza, Reflexiona y Comprende la aplicación de los diversos tipos de transductores Existen diferentes tipos de transductores y estos se usan dependiendo de la aplicación que se les quiera dar. A continuación se muestran una serie de ejemplos. En la industria se emplea un termopar para medir la temperatura de una caldera. El termopar genera una corriente eléctrica proporcional a la temperatura. Página 59 de 94 Página de Una aplicación industrial de un Fuelle es medir la presión de un gas. En la industria se emplea un transductor lineal para medir el desplazamiento de un pistón. El control industrial depende de la habilidad para medir el valor de la variable controlada con exactitud y rapidez. Página 60 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno Transductores Aplicados Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas 1 Investiga y encuentra una aplicación para cada tipo de sensor Orden Actitudes a formar No. Responsabilidad Manera Didáctica de Lograrlas Observar las figuras de los distintos tipos de transductores y encontrarles una buena aplicación. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida Analiza, Reflexiona y Comprende la aplicación de los diversos tipos de transductores. Investiga y encuentra diversas aplicaciones para los transductores. Potenciómetro Tacómetro Foto celda Página 61 de 94 Página de Transductor Diferencial Pirómetro Óptico Termocupla Galga Extensiométrica Higrómetro Sicrómetro Un error típico se puede presentar si confundes la aplicación de los diferentes tipos de transductores. Página 62 de 94 Página de Nombre Competencia a Desarrollar Habilidades Transduce No. 1 Analizar el funcionamiento de los tipos de transductores 9 Analizar el funcionamiento de los distintos tipos de transductores. Instrucciones para el Alumno En equipos de tres alumnos, determina los elementos activos de los diferentes transductores dados. Instrucciones para el Docente Proporcionar la información y material necesarios para que los equipos desarrollen la práctica Recursos materiales de apoyo • Diferentes transductores e instrumentos de medición. Orden Actitudes a formar Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas Limpieza Responsabilidad Manera Didáctica de Lograrlas La práctica propuesta se deberá entregar en tiempo y forma indicados por el maestro. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar la práctica asignada. Página 63 de 94 Página de Nombre Competencia a Desarrollar Habilidades Arma tu potencial No. 2 Analizar el funcionamiento de los tipos de transductores 9 Analizar el funcionamiento de los distintos tipos de transductores. Instrucciones para el Alumno En equipos de tres alumnos, aplicar el principio de puesta a cero para la medición de voltaje con potenciómetro. Instrucciones para el Docente Proporcionar la información y material necesarios para que los equipos desarrollen la práctica Recursos materiales de apoyo • • • • • Fuente de voltaje de corriente directa Multímetro digital Potenciómetro de desplazamiento lineal Medidor Vernier y escuadra Galvanómetro Orden Actitudes a formar Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas Limpieza Responsabilidad Manera Didáctica de Lograrlas La práctica propuesta se deberá entregar en tiempo y forma indicados por el maestro. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar la práctica asignada. Página 64 de 94 Página de Como te habrás dado cuenta conocer el funcionamiento de los distintos tipos de transductores y su aplicación es muy interesante, y será aún más interesante mientras más lo practiques, por lo que seguiremos llevándote por el interesante mundo de la electrónica. Por lo te felicitamos porque si tú llegaste hasta aquí significa que sigues avanzando, y esperamos que nada ni nadie te detengas. Te invitamos a que continúes, pregunta a tu maestro todas las dudas que tengas y verás que el futuro será mucho mejor para ti. Date cuenta ahora, tú sabes analizar el funcionamiento de los distintos tipos de transductores. FELICIDADES!!!! Y TE INVITAMOS A QUE AHORA APRENDAS A IMPLEMENTAR MONTAJE DE CIRCUITOS BÁSICOS DE CONTROL, UTILIZANDO TRANSDUCTORES FOTOELÉCTRICOS… Página 65 de 94 Página de Implementar montaje de circuitos básicos de control, utilizando transductores fotoeléctricos 4 1. Aprovechando la luz 2. Charles Gómez en busca de los símbolos perdidos 1. Aplicación fotónica 4. ¿Quién convierte? 1. Directa o inversa 2. Clara u oscura 3. Enciende mi tono 4. Optoacoplador Página 66 de 94 Página de 1. ¡Aguas con el control! Página 67 de 94 Página de Transductores de Iluminación Los transductores de iluminación son dispositivos capaces de transformar la radiación luminosa en una magnitud eléctrica (resistencia, corriente), y que también pueden ser utilizadas como transductores indirectos de otras magnitudes físicas como posición, velocidad angular, etc. La radiación luminosa, al interactuar con la materia, produce diversos efectos. Entre los más importantes se encuentra el “Efecto Fotoeléctrico” que consiste en la liberación de electrones de una superficie metálica cuando a ésta le llegan radiaciones luminosas y, en el caso de semiconductores, en la generación de pares electrones-huecos. Con relación a los efectos fotoeléctricos semiconductores, se pueden dividir en dos grupos: sobre los 1- Efecto fotoconductor La conductividad de una barra de semiconductor depende de la intensidad de la radiación luminosa que le llega. 2- Efecto fotoeléctrico sobre la unión (Efecto Fotovoltaico) La corriente a través de una unión P-N polarizada depende de la intensidad de la radiación luminosa. Si la unión no está polarizada, en sus extremos se genera una fuerza electromotriz (Efecto Fotovoltaico). Página 68 de 94 Página de HABILIDADES RESULTADO DE APRENDIZAJE 9 Construir circuitos básicos de control utilizando transductores fotoeléctricos. Manipular transductores fotoeléctricos y encontrar diversas aplicaciones en circuitos eléctricos y electrónicos. Como primera actividad es muy importante realizar un encuadre grupal para que el alumno comprenda las posibles aplicaciones de los transductores, y su aplicación en un sistema de control. El docente muestra los diferentes tipos de transductores fotoeléctricos que se emplean en un sistema de control y el funcionamiento de cada uno, explicando su utilidad y sus aplicaciones. Se recomienda, siempre que sea posible, la visita a alguna empresa de la localidad donde se empleen diversos tipos de transductores en un proceso de control, a fin de que los alumnos comprendan plenamente su utilidad e importancia. Los transductores fotoeléctricos responden a la presencia de la luz. Página 69 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno Aprovechando la luz No. 1 Analiza el mapa conceptual y deduce el funcionamiento y aplicaciones de los transductores fotoeléctricos. Celdas fotovoltaicas Celdas fotoconductivas Conocimientos a adquirir Fotodiodos Fototransistores Manera Didáctica de Lograrlos Interpreta la información contenida en el mapa conceptual y comprende la función y aplicación de los transductores fotoeléctricos dentro de un sistema de control Optoacopladores Página 70 de 94 Página de Transductores Fotoeléctricos Transforman la luz en energía eléctrica o viceversa Celdas Fotovoltaicas Celdas Fotoconductivas Fotodiodos Foto transistores Optoacopladores Convierten directamente la luz en electricidad Disminuyen su resistencia al exponerse a la luz Diodo Semiconductor sensible a la luz Transistor Semiconductor sensible a la luz Aparatos de medición Conmutadores ópticos Aislamiento eléctrico Cortinas de luz Sensor claro‐ oscuro Transmisión de datos de alta velocidad Transmisión de datos de baja velocidad Dispositivo emisor y recetor de luz Sistemas de iluminación Telecomunicaci ones Electrificación rural Control de iluminación Retrovisor de automóvil automático Relojes Juguetes Página 71 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno Conocimientos a adquirir Charles Gómez en busca de los símbolos perdidos No. 2 Ayuda a nuestro amigo Charles Gómez a investigar los símbolos de lo siguientes transdcutores fotoeléctricos Simbología de los transductores fotoeléctricos. Manera Didáctica de Lograrlos Investigada y conoce los símbolos de los transductores fotoeléctricos. Foto transistor Foto resistencia (LDR) Foto diodo Página 72 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno Actitudes a formar Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas Aplicación fotónica No. 1 Observa los ejemplos que se muestran a continuación y comprenderás la aplicación de los diferentes tipos de transductores foto electrónicos Orden Responsabilidad Manera Didáctica de Lograrlas Observando los ejemplos que se muestran a continuación, podrás comprender la aplicación de los diversos tipos de transductores fotelectrónicos. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida El alumno analiza, reflexiona y comprende las posibles aplicaciones de los diferentes transductores fotoeléctricos. Modos de censado fotoeléctrico Una forma aparte de definir los sensores es en base a su modo de censado, el método en que un sensor envía y recibe la luz. Los sensores fotoeléctricos se divididen en tres modos básicos de censado: • Modo Opuesto El emisor y receptor del sensor están alojados en dos unidades separadas. El emisor es ubicado en oposición al detector. Un objeto es detectado cuando interrumpe la barrera efectiva. Este modo se conoce también como modo barrera. Página 73 de 94 Página de • Modo Retroreflectivo En el modo retroreflectivo o "reflex", el sensor contiene tanto el elemento emisor y el receptor. La barrera efectiva se establece entre el emisor, el espejo retroreflector y el receptor. Como en el modo opuesto, el objeto es detectado cuando interrumpe la barrera efectiva. • Modo de Proximidad El sensor contiene tanto el elemento emisor como el receptor. En el modo proximidad el sensor detecta el objeto cuando la luz emitida es reflejada por el objeto a detectar y retorna al receptor. Según sus variantes de medición este modo se subdivide en los siguientes modos: - Modo Difuso - Modo Convergente - Modo Divergente - Modo con Supresión de Fondo Página 74 de 94 Página de Modo Opuesto Descripción Retroreflectivo Emisor y receptor van alojados en una misma caja. La luz emitida se refleja por medio de un reflector a la distancia indicada como alcance máximo y es evaluada por el aparato. • Conveniente con espacio limitado • Gran longitud de censado Difuso Lleva el emisor y receptor de luz incorporados en una misma caja. Refleja de vuelta la luz del propio objeto detectado • Conveniente con espacio limitado • Usado en aplicaciones que requieren monitoreo de reflectividad Consta de dos aparatos, emisor y receptor posicionados en forma opuesta. El objeto es detectado cuando interrumpe la barrera luminosa. • Conveniente con espacio limitado • Buen desempeño en detección de materiales claros en rangos cerrados • Usado en aplicaciones que requieren monitoreo de reflectividad • Confiable en la detección de superficies brillantes o vibratorias Divergente Convergente Características • Más confiable para objetos opacos • Gran longitud de censado • Buenas prestaciones en ambientes contaminados • Alta tolerancia al desalineamiento Es similar al modo difuso, su • Usado para posicionamiento Página 75 de 94 Página de diferencia es que utiliza una óptica adicional para producir una pequeña y bien definida área de censado preciso • Excelente desempeño para detección de objetos pequeños o pequeñas marcas de color • Usado para conteo de objetos • Detección de objetos de baja reflectividad Supresión de Fondo Los sensores de campo fijo usan dos receptores y un circuito comparador para cancelar la respuesta del sensor cuando la intensidad de la luz reflejada alcanzada en el rango largo del receptor excede la intensidad de la luz reflejada localizada en el rango cerrado del receptor. Como resultado, cualquier objeto más allá del punto de corte fijo del sensor puede ignorarse fiablemente. Los sensores de campo ajustable usan un arreglo de múltiples receptores que permiten a la circuitería del sensor mover la posición del punto de corte con un simple ajuste. • No es afectado por un objeto de fondo con gran reflexión. • Detección estable de objetos de distintos colores y materiales de distinta reflexión. • Detección de objetos muy pequeños con gran precisión. La mayoría de los sensores fotoeléctricos utilizan LEDs Página 76 de 94 Página de Nombre Instrucciones para el Alumno ¿Quién convierte? Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas 1 De las imágenes mostradas en la parte inferior, marca cuál de ellos es transductor fotoeléctrico. Orden Actitudes a formar No. Responsabilidad Manera Didáctica de Lograrlas Observar las figuras de los distintos tipos de transductores y encontrarles una buena aplicación Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar el trabajo asignado. Recuerda y no te confundas los dispositivos que emiten luz no son necesariamente transductores fotoeléctricos. Página 77 de 94 Página de Nombre Competencia a Desarrollar Directa o Inversa No. 1 Comprender el funcionamiento de un fotodiodo 9 Interpretación de diagramas Habilidades 9 Armar circuitos básicos con foto diodos 9 Usar la tabla proto Instrucciones para el Alumno Instrucciones para el Docente Recursos materiales de apoyo Para que puedas comprender el funcionamiento de un Foto diodo arma el siguiente circuito Proporcionar la información necesaria para que los alumnos armen el circuito Fuente de 5 VCD Resistencia de 47 KΩ Foto diodo Multímetro Orden Actitudes a formar Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas Responsabilidad Limpieza Tabla proto Diagrama Cable telefónico Manera Didáctica de Lograrlas Armar el circuito mostrado para comprobar el funcionamiento de un foto diodo, y entregarlo en tiempo y forma. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida El alumno analiza, reflexiona y comprende el funcionamiento de un fotodiodo. Página 78 de 94 Página de Arma el siguiente circuito y contesta las preguntas: 1. El foto diodo del circuito ¿Se encuentra polarizado directa o indirectamente? 2. ¿Cómo varía el voltaje de salida en función de la cantidad de luz que recibe el foto diodo? 3. Explica ¿cómo funciona el Fotodiodo? Página 79 de 94 Página de Nombre Competencia a Desarrollar ¿Clara u oscura? No. 2 Comprobar la utilidad de los LDR’s y Fototransistores 9 Interpretación de diagramas Habilidades 9 Armar circuitos con LDR’s y Fototransistores 9 Uso de la tabla proto Instrucciones para el Alumno Instrucciones para el Docente Recursos materiales de apoyo Para que puedas comprobar la utilidad de los LDR’s y Fototransistores, arma los siguientes circuitos Proporcionar la información necesaria para que los alumnos armen los circuitos Diagramas Tabla proto LDR Fototransistor Resistencias Transistores Cable telefónico Led Pila de 9 volts Orden Actitudes a formar Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas Responsabilidad Limpieza Manera Didáctica de Lograrlas En equipos de 3 alumnos, armar los circuitos mostrados para comprobar la utilidad de los LDR’s y Fototransistores, y entregarlos en tiempo y forma. Participa y colabora de manera efectiva en equipos de trabajo El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar la práctica asignada. Página 80 de 94 Página de Detectores de luz Detector de luz empleando LDR Detector de luz empleando Foto transistor Página 81 de 94 Página de Detectores de oscuridad Detector de oscuridad empleando LDR Detector de oscuridad empleando Foto transistor Página 82 de 94 Página de Nombre Competencia a Desarrollar Enciende mi tono No. 3 Comprobar la utilidad de las foto resistencias 9 Interpretación de diagramas Habilidades 9 Armar circuitos con Foto resistencias 9 Uso de la tabla proto Instrucciones para el Alumno Instrucciones para el Docente Recursos materiales de apoyo Para que puedas comprobar la utilidad de las Foto resistencias arma el siguiente circuito Proporcionar la información necesaria para que los alumnos armen el circuito Diagrama Resistencia 6.8kΩ Transistor 2N3904 Transistor 2N3906 Bocina 8Ω Capacitor .1µf Foto resistencia Orden Actitudes a formar Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas Responsabilidad Limpieza Tabla Proto Cable telefónico Manera Didáctica de Lograrlas En equipos de tres alumnos, armar el circuito mostrado para comprobar la utilidad de las Foto resistencia, y entregarlo en tiempo y forma. Participa y colabora de manera efectiva en equipos de trabajo El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar la práctica asignada. Página 83 de 94 Página de A medida que aumenta la luz que incide en el foto resistor, aumenta la frecuencia del tono del altavoz. Página 84 de 94 Página de Nombre Competencia a Desarrollar Optoacoplador No. 4 Comprender el funcionamiento de un Optoacoplador 9 Interpretación de diagramas Habilidades 9 Armar circuitos básicos con optoacopladores 9 Usar la tabla proto Instrucciones para el Alumno Instrucciones para el Docente Recursos materiales de apoyo Para que puedas comprender el funcionamiento de un Optoacoplador arma el siguiente circuito Proporcionar la información necesaria para que los alumnos armen el circuito Diagrama Tabla proto Batería de 9 V Optoacoplador OP4N25 Micro interruptor LED Resistencia 220 Ω Cable telefónico Orden Actitudes a formar Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas Responsabilidad Limpieza Manera Didáctica de Lograrlas En equipos de tres personas armar el circuito mostrado para comprobar el funcionamiento de un Optoacoplador, y entregarlo en tiempo y forma Participa y colabora de manera efectiva en equipos de trabajo El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar la práctica asignada. Página 85 de 94 Página de Arma el siguiente circuito, deja abierto el interruptor del optoacoplador y observa que sucede Ahora cierra el interruptor y observa que ocurre Emplea tu imaginación y escribe una aplicación práctica que pudieras darle a este circuito. Página 86 de 94 Página de Nombre Competencia a Desarrollar ¡Aguas con el control! No. 1 Emplear un optoacoplador para controlar el encendido de una bomba de agua 9 Interpretación de diagramas Habilidades 9 Armar circuitos de control con optoacopladores 9 Usar la Tabla proto Instrucciones para el Alumno Para que puedas comprender como se emplea un optoacoplador en un circuito de control, arma el siguiente circuito Instrucciones para el Docente Proporcionar la información necesaria para que los alumnos armen el circuito de control. Recursos materiales de apoyo Diagrama 4 interruptores push boton 1 resistencia R2 10 k Ω 4 resistencias R3, R5, R6 Y R7 1 kΩ 1 resistencia R4 1.2 Kω 1 resistencia R8 0.8 kΩ 1 Capacitor 1000 µF Orden Actitudes a formar Limpieza Responsabilidad Competencias Genéricas a Desarrollar Manera Didáctica de Lograrlas Manera Didáctica de Lograrlas Tabla proto 1 resistencia R1 4.7 KΩ 1 fusible 10 A 1 Led rojo 1 Led verde 1 Comparador LM 311 En equipos de tres personas armar el circuito mostrado para comprobar el funcionamiento de un Optoacoplador, y entregarlo en tiempo y forma Participa y colabora de manera efectiva en equipos de trabajo El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar la práctica asignada. Página 87 de 94 Página de Diagrama de conexión: Como ves, el circuito consta de tres partes básicamente, estas son la alimentación que depende de S1, el circuito de tiempo que depende de S2 y la etapa de potencia. Aquí lo puedes ver en un pequeño diagrama de bloques. Algo importante en el circuito, es colocar un disipador de calor a Q2 ya que si no se realiza, este se podría quemar. Funcionamiento: Si el tinaco llega al límite inferior se cierra S1 con lo cual se cierra el circuito y se enciende la bomba, el timer empieza a contar, si pasados los 5 segundos no se abre S2 quiere decir que la bomba no manda agua y entonces se activa relay1 con lo cual se apaga la bomba, y se encenderá el LED rojo indicando que algo anda mal. Página 88 de 94 Página de Circuito de tiempo. El circuito de tiempo está hecho por medio de un comparador con el integrado LM311. C2 está calculado para que con R2 (puede ser un potenciómetro) se cargue en aproximadamente 10 segundos y llegue a su voltaje de comparación que lo determina el divisor R1 y R4, si llega a este voltaje es que S2 no se abrió señal de que la bomba no envía agua o ya no hay agua en el depósito u otra cosa. Q1 actúa como interruptor. El relevador actúa como compuerta, no se emplea una compuerta AND de circuito integrado para no tener que usar una fuente regulada. Alimentación: Emplea un transformador de entrada 120V AC. y de salida 12V AC la cual se rectifica para obtener 12 V DC y de ahí se toma el voltaje sin regular, ya que el LM311 soporta un rango amplio de voltaje Potencia El optoacoplador aísla el circuito, este activa el triac Q2 que cierra el circuito activando la bomba de agua, S4 es opcional pero es el encendido manual de la bomba y este debe soportar por lo menos 10 Amperes, un interruptor de esos de un cuarto de casa está bien. El cable Se requieren cuatro cables telefónicos (dos para S1 y otros dos para S2). Página 89 de 94 Página de Como te habrás dado cuenta el mantenimiento a los circuitos básicos de control es muy interesante, y será aún más interesante mientras más lo practiques, por lo que seguiremos llevándote por el interesante mundo de la electrónica. Te felicitamos porque si tú llegaste hasta aquí significa que sigues avanzando, y esperamos que nada ni nadie te detenga. Te invitamos a que continúes, pregunta a tu maestro todas las dudas que tengas y verás que el futuro será mucho mejor para ti. Date cuenta ahora, tú sabes analizar el funcionamiento de los tipos de sistemas de control, diferenciar cada uno de sus elementos, analizar el funcionamiento de los distintos tipos de transductores e implementar circuitos básicos de control empleando transductores fotoeléctricos. FELICIDADES!!!! Y TE INVITAMOS A QUE SIGAS CON NOSOTROS…… Página 90 de 94 Página de Esta guía fue concebida como un medio de aprendizaje en la educación técnica de nivel medio superior, y de ninguna manera se pretende que sea un sustituto del docente, por el contrario, se busca que sirva como un medio de apoyo a la dinámica del proceso de enseñanza aprendizaje, al orientar la actividad del alumno en el aprendizaje desarrollador, a través de situaciones problemáticas y tareas que garanticen la apropiación activa, crítico - reflexiva y creadora de los contenidos, con la adecuada dirección y control de sus propios aprendizajes. La guía está integrada por cuatro competencias: 1. 2. 3. 4. Analizar el funcionamiento de los tipos de sistemas de control Diferenciar cada uno de los elementos de un sistema de control Analizar el funcionamiento de los tipos de transductores Implementar montaje de circuitos básicos de control, utilizando transductores fotoeléctricos El desarrollo de estas competencias permite cubrir básicamente con el Resultado de Aprendizaje del Submódulo 3, que es el Realizar el mantenimiento a circuitos básicos de control eléctrico, preservando los insumos, información y lugar de trabajo. La forma de evaluar el presente Submódulo es en primer término considerando los instrumentos de evaluación, los cuales determinan el producto y el desempeño, derivados de cada una de las prácticas plasmadas en la guía. Página 91 de 94 Página de WOLF, Stanley, SMITH Richard, F.M. Guía para mediciones electrónicas prácticas de laboratorio Pretince Halll-Hispano Americana, México 1992 ROSCOE B.M., COUGHLIN R.F. Prácticas de laboratorio con semiconductores. Gustavo Pili, México 1982 BERGTOLD, Fritz Circuitos con Triacs, Diacs y Tiristores Gustavo Pili, Barcelona 1997 BUCK, Engineering, Co, Inc. Electricidad y Electrónica: Prácticas, Volumen 1-6 Edutel, México 1994 BOYLESTAD, Robert L. Electrónica teoría de circuitos Prentice Hall, México 2004 Página 92 de 94 Página de Control Es la medición de la variable controlada del sistema y la aplicación de la variable manipulada al sistema para corregir la desviación del valor medido del valor deseado. Fotoceldas pequeños dispositivos que producen una variación eléctrica en respuesta al cambio en la intensidad luminosa Sensor dispositivo que detecta manifestaciones de cualidades o fenómenos físicos, como la energía, la temperatura, la radiación electromagnética, la velocidad, la aceleración, el tamaño, la cantidad, etc. Sistema es una red de componentes interdependientes que funcionan juntos tratando de lograr un objetivo Sistema de control de lazo abierto Aquel en el cual la acción de control es independiente de la salida Sistema de control de lazo cerrado es aquel en el que la acción de control es en cierto modo dependiente de la salida. Transductor Dispositivo que transforma un tipo de variable física (por ejemplo, fuerza, presión, temperatura, velocidad, etc.) en otro. Transductores analógicos proporcionan una señal analógica continua, por ejemplo voltaje o corriente eléctrica. Transductores digitales producen una señal de salida digital, en la forma de un conjunto de bits de estado en paralelo o formando una serie de pulsaciones que pueden ser contadas. Variable controlada Es la cantidad o condición que es medida y controlada. Variable manipulada Es la cantidad o condición que se cambia por el controlador, de manera que afecta la variable controlada. Página 93 de 94 Página de CUESTIONARIO PARA VISITAS GUIADAS. 1.- ¿Escribe una lista de todos los actuadores observados? 2.- ¿Escribe una lista de todos los sensores observados? 3.- Describe en qué parte del proceso se emplean sensores reflectivos. 4.- Describe en qué parte del proceso se emplean sensores de proximidad. 5.- En que parte del proceso encuentras un sistema de control de lazo abierto. 6.- En que parte del proceso encuentras un sistema de control de lazo cerrado. Página 94 de 94 Página de