Componentes Esenciales de Sistemas de Control Automatizado

Componentes Fundamentales de Sistemas de Control

Los sistemas de control automatizado se componen de varios elementos interconectados que trabajan en conjunto para detectar, procesar y actuar sobre magnitudes físicas. A continuación, se detallan los componentes clave:

1. Sensor

El sensor es el componente encargado de detectar el valor de una magnitud física específica que se desea controlar. Su función principal es convertir esta magnitud física en una señal, usualmente eléctrica, que pueda ser interpretada y procesada por el controlador del sistema.

2. Generador de Consigna

El generador de consigna es la interfaz a través de la cual el usuario o el sistema define el nivel deseado o el punto de referencia para la magnitud física a regular. Indica al controlador el valor objetivo que debe alcanzarse.

3. Acondicionador de Señal

En ocasiones, la señal eléctrica generada por el sensor no es directamente compatible con el controlador. El acondicionador de señal se encarga de modificar esta señal, ya sea amplificándola, atenuándola o transformándola a un formato adecuado para su posterior procesamiento.

4. Fuente de Alimentación

La mayoría de los sistemas de control, especialmente en aplicaciones domóticas, operan con circuitos electrónicos que requieren baja tensión y corriente continua (ej. 48Vcc, 24Vcc, 12Vcc). Dado que la red eléctrica doméstica suele ser de 220Vca, la fuente de alimentación es crucial para reducir la tensión y convertir la corriente alterna en continua, proporcionando la energía necesaria para el funcionamiento del sistema.

5. Controlador

Considerado el elemento más importante del sistema, el controlador es el cerebro de la operación. Su misión es gestionar los actuadores basándose en un programa interno predefinido y en las señales recibidas tanto del sensor como del generador de consigna. Los controladores varían en complejidad, desde termostatos electromecánicos simples hasta sofisticados ordenadores de control.

6. Indicador del Valor de la Magnitud Física

Este componente proporciona información en tiempo real sobre el valor instantáneo de la magnitud física que está siendo controlada. Permite al usuario o a otros sistemas monitorizar el estado actual.

7. Actuador

El actuador es el componente que ejecuta las acciones para modificar la magnitud física a controlar, siguiendo las órdenes del controlador. Por ejemplo, en un sistema de calefacción, el actuador podría ser un radiador o una estufa que se enciende o apaga.

Procesos y Tipos de Sensores

Transducción

La transducción es el proceso fundamental de transformación de magnitudes. En el contexto de los sensores, se refiere específicamente a la conversión de magnitudes físicas en magnitudes eléctricas.

• Diagrama Sensor Activo: MAGNITUD FÍSICA → TRANSDUCCIÓN → SEÑAL ELÉCTRICA
• Diagrama Sensor Pasivo: MAGNITUD FÍSICA → TRANSDUCCIÓN (y FUENTE DE ALIMENTACIÓN de excitación) → SEÑAL ELÉCTRICA

Clasificación de Sensores

• Sensores Activos: Incluyen tipos como Electromagnéticos, Piezoeléctricos, Termoeléctricos y Fotoeléctricos.
• Sensores Pasivos: Comprenden Resistivos, Inductivos, Potenciométricos, Termoresistivos, Capacitivos y Fotoresistivos.
• Sensores Discretos (Todo-Nada / ON-OFF): Estos sensores no proporcionan una señal continua, sino que activan o desactivan un contacto eléctrico. Indican si una magnitud ha alcanzado un punto de consigna específico, abriendo o cerrando un circuito. Son comúnmente utilizados para detectar posición, presión y temperatura.

Características Clave para la Selección de un Sensor

Al elegir un sensor, es fundamental considerar los siguientes aspectos:

• Magnitud Física a Controlar: Identificar claramente qué se medirá (ej. temperatura, humedad, luminosidad).
• Campo de Medida: Definir el rango de valores (mínimo y máximo) dentro del cual se operará el control.
• Tensión de Alimentación del Sensor: Debe ser compatible con la instalación existente. Si no, se requerirá una fuente de alimentación adicional.
• Intensidad de Consumo: Generalmente bajo, pero relevante si se emplean un gran número de sensores.
• Características del Elemento de Salida: Usualmente un relé (electromecánico o electrónico). Es importante conocer:
  • Características de los Contactos: Estado (abierto, cerrado, conmutado).
  • Tensión e Intensidad Máximas de Conmutación: Deben ser superiores a las del dispositivo controlado.
• Histéresis: En sensores discretos, es la diferencia entre los puntos de conexión y desconexión. Una histéresis pequeña resulta en alta precisión pero potencial inestabilidad; una histéresis mayor ofrece mayor estabilidad a costa de menor precisión. Por ejemplo, un termostato con consigna de 20°C puede desconectar a 20.5°C y reconectar a 19°C, resultando en una histéresis de 1.5°C.