Los elementos básicos que
se utiliza para representar sistemas mecánicos son los resortes (representan la
rigidez del sistema), amortiguadores (fuerzas que se oponen al movimiento de
efectos de fricción) y masas (resistencia a la aceleración). Tiene que poseer
propiedades de rigidez, el amortiguamiento e inercia.
La rigidez de un resorte se describe por la ley de hooke, entre mayor
sea k, mayor será la F. el amortiguador, es el tipo de fuerzas que se originan
cuando se intenta empujar un objeto a través de un fluido o a desplazar un
objeto contra fuerzas de fricción. El elemento básico masa tiene la propiedad
que cuanto mayor sea la masa, mayor será la fuerza para darle una aceleración
especifica. Todos son elementos básicos de sistemas mecánicos.
El resorte de torsión y la masa giratoria almacenan energía, mientras
que el amortiguador, solo lo disipa. Para evaluar el o la relación entre la
fuerza y desplazamiento, se usa un diagrama de cuerpo libre. Cuando son varias
fuerzas que actúan en un cuerpo se hace mediante una suma de vectores. Si todas
las fuerzas actúan en una misma línea, la fuerza resultante al bloque es algebraica.
Los sistemas básicos de un sistema eléctrico son los inductores,
capacitores y resistencias. En un inductor la diferencia de potencial , esta
presente en todo momento depende del cambio de corriente.
En un capacitor la diferencia de potencial depende de la carga que de
las placas del capacitor en determinado momento.
En una resistencia, la diferencia de potencial, en un instante dependerá
de la corriente. Tanto el inductor como el capacitor almacena energía que se
puede liberar en cualquier momento, la resistencia no guarda energía solo la
disipa.
La analogía mecánica de la resistencia es el amortiguador. Las analogías
entre corriente y fuerza, dif de potencial y velocidad, son validas para el
resorte de inductancia y la masa de capacitancia.
En los sistemas de fluidos hay 3 elementos básicos , la entrada, es el
flujo volumétr0
Sistemas eléctricos
Los sistemas eléctricos qué se emplean como actuadores de control
deberán tenerse en cuentaen los siguientes dispositivos y sistemas:1.
Dispositivos de conmutación, como son los interruptores mecánicos y los
interruptores deestado sólido, en los que la señal de control enciende o apaga
un dispositivo eléctrico, porejemplo, un calentador o un motor.2.
Dispositivos tipo solenoide, en los cuales una corriente que pasa por un
solenoide accionaun núcleo de hierro dulce, por ejemplo, una válvula
hidráulica/neumática operada porsolenoides donde la corriente de control pasa
por el solenoide que se utiliza para regularel flujo hidráulico/neumático.3.
Sistemas motrices, por ejemplo, motores de CA y CD, en los cuales la
corriente produceuna rotación.
Interruptores Mecánicos
Los interruptores mecánicos son elementos que con frecuencia se usan
como sensores paraproducir y enviar entradas a diversos sistemas, por ejemplo,
un teclado.El relevador electrónico es un ejemplo de interruptor mecánico que
los sistemas de control seusaron como actuador.
Relevadores
El relevador electrónico responde a las señales de control mediante una
sencilla acción de on/off al circular una corriente por un embobinado de
alambre se produce un campo magnético y atraeun brazo movible que es la
armadura, la cual produce la apertura o cierre de los contactos.La secuencia de
operaciones es la siguiente:1.
Al cierre del interruptor de arranque, la corriente se aplica a los
solenoides A y B, con loque tanto A como B se extienden, es decir, A+ y B+2.
Los sensores de final de carrera a+ b+ se cierran al cierre de A+ fluye
una corriente por eldevanado del relevador 1, el cual cierra sus contactos y
suministra al solenoide C con loque este se extiende es decir C+3.
Debido a esta extensión el sensor de carrera c+ se cierra y se
suministra corriente paraencender las válvulas de control A y B, lo que provoca
la rotación de los cilindros A y B, esdecir A- y B-.4.
Al cerrar el sensor a- pasa una corriente por el devanado del relevador
los contactos deeste se cierran y suministra corriente a la válvula C y el
cilindro se retrae C-5.
Las secuencias que se obtienen de este sistema en forma simultanea
A+B+C+ seguidas deA- B- y al final C
Los relevadores de retardo son relevadores de control y su acción de
conmutación se produce conun retardo, que por lo general es ajustable y se
inicia al pasar una corriente por el devanado delrelevador o como cuando deja
de pasar por este.Para realizar la conmutación electrónica de los circuitos se
utilizan diversos dispositivos de estadosólido entre estos figuran.1.
Diodos2.
Tiristores y Treacs3.
Transistores Bipolares4.
MOSFETs de potencia
Diodos
U n diodo permite el paso de una cantidad significativos de corriente solo
en una dirección de ahí que el diodo se considera como un elemento
direccional que permite el paso de corriente solocuando su polarización es
directa es decir, si el ánodo es positivo respecto del cátodo si el diodotiene
una polarización es inversa suficiente es decir un voltaje muy alto causa una
rotura
Tiristores y Triacs
Transistores Bipolares
Existen dos tipos de transistores bipolares NPN y PNP.En el NPN la
corriente principal entra por el colector y sale por el emisor y en la base se
aplica unaseñal de control. En el transistor PNP la corriente principal entra
por el emisor y sale por elcolector y en la base se aplica una señal de
control.La conmutación de transistor bipolar se realiza mediante corrientes de
base por lo que existe laposibilidad de utilizar frecuencia de conmutación
mayor que en los tiristores.Su capacidad es menor que los tiristores.
MOSFETs
Existen dos tipos de MOSFETs (transistores de efecto de campo de óxido
metálico) de canal m y p.La principal diferencia en el uso de
MOSFETs para conmutación y un transistor bipolar para elmismo propósito es que
no entra corriente a la compuerta para lograr dicho control el voltaje
decompuerta es la señal controladora. Por lo tanto, los circuitos de excitación
se simplifican dadoque no es necesario ocuparse de la magnitud de la corriente.
Con los MOSFETs son posibles lasconmutaciones a muy altas frecuencia, de hasta
1MHz; la interconexión con un microprocesadores mucho más sencilla que con
transistores bipolares
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