Fundamentos de Sistemas de Control Automático: Componentes y Sensores Clave

Introducción a los Sistemas de Control

Un sistema de control es un conjunto de elementos que, interconectados, permiten automatizar una máquina o un proceso.

Componentes Fundamentales de un Sistema de Control

Todo sistema de control se compone esencialmente de tres partes:

• Sensor: Elementos que captan información del entorno y se usan para medir magnitudes físicas (velocidad, temperatura, etc.).
• Circuito Controlador: En función de la información proporcionada por el sensor, activa o no una acción. Puede ser desde un sencillo circuito hasta un ordenador.
• Actuador: Elemento encargado de llevar a cabo la acción para la que se ha diseñado el sistema automático.

Flujo de Información

Se define la información dentro del sistema de la siguiente manera:

• Entrada: Información que recibe el sistema.
• Salida: Respuesta del sistema a esa información.

Tipos de Sistemas de Control

Sistema de Control de Lazo Abierto

Se activa sin tener en cuenta el estado de la salida. Es un sistema donde la acción de control no depende de la respuesta del proceso.

Sistema de Control de Lazo Cerrado (Retroalimentado)

Cuando la salida se compara con la entrada con el fin de corregir posibles errores debidos a perturbaciones que afecten al sistema, se habla de sistema de control de lazo cerrado (o retroalimentado).

Clasificación y Funcionamiento de Sensores

Sensores Basados en la Dilatación Térmica

Los cuerpos experimentan un aumento de tamaño con la temperatura. Este fenómeno se ha usado con el termómetro de mercurio para medir la temperatura.

Sensores Basados en Variación de Resistencia Eléctrica

Estos sensores aprovechan cómo la resistencia eléctrica de un material cambia con la temperatura:

Termorresistencia

Se basan en la variación de la resistencia que experimentan los metales en función de la temperatura.

Termistores

Se basan en la variación de la resistencia de un semiconductor en función de la temperatura. Se subdividen en:

• PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo): La resistencia aumenta con la temperatura.
• NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo): Su resistencia disminuye al aumentar la temperatura.

Sensores de Posición

Sirven para conocer la posición de un objeto. Incluyen:

Interruptor Mecánico (Final de Carrera)

Se produce la detención de un objeto por contacto de este con el interruptor, conocido como final de carrera.

Interruptores de Proximidad Magnéticos

Están formados por dos láminas metálicas imantadas que modifican su posición cuando se aproxima un imán. Se usan, por ejemplo, en la apertura de puertas o ventanas.

Sensores de Posición Ópticos

Incluyen componentes como:

• Resistencia LDR (Light Dependent Resistor): Modifica su valor en función de la intensidad lumínica que incide sobre ella.
• Fotodiodos y Fototransistores: Se activan mediante la luz (ejemplo: apertura de puertas automáticas).

Sensores Basados en Variación de Fuerza y Presión

Las básculas utilizan sensores basados en galgas extensiométricas para medir la fuerza o el peso.

Otros Sensores

Existen sensores para medir humedad, gas, humo, sonido y parámetros biológicos.

Control Electromecánico

El interruptor final de carrera se puede usar como controlador de sistemas automáticos para activar o desactivar otros dispositivos.

El Relé

El relé es un componente fundamental en el control electromecánico, formado por:

• Una bobina.
• Una lámina metálica móvil unida por unos contactos.

Cuando hacemos pasar una corriente eléctrica por la bobina, esta se comporta como un imán y atrae la lámina, que a su vez cambia la posición de los contactos, permitiendo la conmutación de circuitos.