Fundamentos de Sistemas de Control y Robótica: Sensores y Actuadores

1. Sistemas de Control

Un sensor es un dispositivo que capta información en forma de magnitudes. Un circuito eléctrico activa un motor y un mecanismo; estos elementos interconectados entre sí permiten automatizar una máquina o un proceso y reciben el nombre de sistema de control.

2. Tipos de Sistemas de Control

Existen dos tipos principales:

• Lazo abierto: No se tiene en cuenta el estado de la salida para la acción de control.
• Lazo cerrado: La salida se compara con la entrada a fin de corregir posibles errores.

2.1. Clasificación según su tecnología

• Electromagnéticos: Se basan en la activación de dispositivos por medio del desplazamiento de piezas móviles.
• Electrónicos: Se basan en el empleo de transistores y de circuitos integrados que operan como controladores.

3. Sensores

Los sensores permiten obtener información del entorno y se clasifican en:

• 3.1. Digitales: Estos pueden estar en dos estados. Cuando se activan, dejan pasar la corriente eléctrica y, desactivados, se comportan como un circuito abierto. Estos necesitan estar conectados a circuitos auxiliares.
• 3.2. Analógicos: Incluyen dispositivos como termistores, resistencias LDR y sensores de humedad.

4. Control Programado

Utilizan dispositivos que pueden almacenar un programa en su interior. Así, para cambiar su funcionamiento no es necesario alterar ningún circuito, basta con cambiar las instrucciones del programa. Para ello se necesita:

• Tarjeta controladora: Permite comunicar el ordenador con el robot.
• Programa: Determina el funcionamiento del sistema.

5. Entradas del Sistema

• 5.1. Entrada digital: Permiten obtener datos del exterior. A estas conectaremos sensores digitales que responden únicamente con 1 o 0.
• 5.2. Entradas analógicas: Su funcionamiento es idéntico a la entrada digital, con la diferencia de que ahora leeremos un valor comprendido entre 0 y 1023.

6. Arquitectura de un Robot

El robot recibe información de su entorno mediante sensores: los que miden el estado interno y los que recogen información sobre el entorno exterior.

• Actuadores: Reciben como entrada las órdenes desde el controlador y como salida proporcionan movimiento.
• Alimentación: Facilita la energía para el trabajo de todo el sistema.
• Controlador: Su función es dirigir el trabajo de los actuadores del robot.
• Entrada: Es la información recibida de los sensores.
• Salida: Consta de órdenes eléctricas que se envían a los actuadores.

7. Actuadores

• Motores paso a paso: Es un motor eléctrico que gira un ángulo determinado.
• Motores de corriente continua (DC): Giran a gran velocidad.
• Servomotores: Son motores de corriente continua con un sistema de engranajes, un controlador y un sensor de posición.
• Ultrasonidos: Se emite sonido y calcula el tiempo que tarda en recibir el eco.