MARCO TEÓRICORELEVADORES

Un relevador o relé es aquel dispositivo que controla el estado de un interruptor mediante una entrada eléctrica, que físicamente está conformado en su interior por una bobina que al energizarse induce una fuerza magnética que cambia el estado del interruptor y a la vez esta se encuentra conectada a los pines de salida y entrada todo esto cubierto por una carcasa.

Existen relevadores con interruptores normalmente abiertos (sin flujo eléctrico) y normalmente cerrado (con flujo eléctrico). Además de esa característica también existen relevadores con múltiples interruptores, como lo son:

De polo sencillo interruptor sencillo: Consiste en una sola entrada de corriente y un solo interruptor. El interruptor queda abierto o cerrado, según las condiciones dadas.

De polo doble interruptor sencillo. En esta configuración se tienen 2 entradas con una tierra común que pueden controlar de distintas maneras 2 interruptores simples independientes.

De polo doble interruptor doble: En esta configuración se tienen 2 entradas con una tierra común que pueden controlar de distintas maneras 2 interruptores dobles independientes.

LIMIT SWITCH

Dentro de los componentes electrónicos, se encuentra el final de carrera o sensor de contacto (también conocido como "interruptor de límite") o limit switch, son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos situados al final del recorrido de un elemento móvil, como por ejemplo una cinta transportadora, con el objetivo de enviar señales que puedan modificar el estado de un circuito. Internamente pueden contener interruptores normalmente abiertos (NA o NO en inglés), cerrados (NC) o conmutadores dependiendo de la operación que cumplan al ser accionados, de ahí la gran variedad de finales de carrera que existen en mercado.

Los finales de carrera están fabricados en diferentes materiales tales como metal, plástico o fibra de vidrio.

Generalmente estos sensores están compuestos por dos partes: un cuerpo donde se encuentran los contactos y una cabeza que detecta el movimiento. Su uso es muy diverso, empleándose, en general, en todas las máquinas que tengan un movimiento rectilíneo de ida y vuelta o sigan una trayectoria fija, es decir, aquellas que realicen una carrera o recorrido fijo, como por ejemplo ascensores, montacargas, robots, etc.

FUNCIONAMIENTO

Estos sensores tienen dos tipos de funcionamiento: modo positivo y modo negativo. En el modo positivo el sensor se activa cuando el elemento a controlar tiene una tara que hace que el eje se eleve y conecte el contacto móvil con el contacto NC. Cuando el muelle (resorte de presión) se rompe el sensor se queda desconectado. El modo negativo es la inversa del modo anterior, cuando el objeto controlado tiene un saliente que empuje el eje hacia abajo, forzando el resorte de copa y haciendo que se cierre el circuito. En este modo cuando el muelle falla y se rompe permanece activado.

VENTAJAS E INCONVENIENTES

Entre las ventajas encontramos la facilidad en la instalación, la robustez del sistema, es insensible a estados transitorios, trabaja a tensiones altas, debido a la inexistencia de imanes es inmune a la electricidad estática. Los inconvenientes de este dispositivo son la velocidad de detección y la posibilidad de rebotes en el contacto, además depende de la fuerza de actuación.

DIODOS

El diodo semiconductor es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede encontrar, prácticamente en cualquier circuito electrónico.

Los diodos se fabrican en versiones de silicio (la más utilizada) y de germanio.

Viendo el símbolo del diodo en el gráfico anterior( A - ánodo, K - cátodo).

Los diodos constan de dos partes, una llamada N y la otra llamada P, separados por una juntura llamada barrera o unión. Esta barrera o unión es de 0.3 voltios en el diodo de germanio y de 0.6 voltios aproximadamente en el diodo de silicio.

PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE UN DIODO

El semiconductor tipo N tiene electrones libres (exceso de electrones) y el semiconductor tipo P tiene huecos libres (ausencia o falta de electrones). Cuando una tensión positiva se aplica al lado P y una negativa al lado N, los electrones en el lado N son empujados al lado P y los electrones fluyen a través del material P más allá de los límites del semiconductor. De igual manera los huecos en el material P son empujados con una tensión negativa al lado del material N y los huecos fluyen a través del material N. En el caso opuesto, cuando una tensión positiva se aplica al lado N y una negativa al lado P, los electrones en el lado N son empujados al lado N y los huecos del lado P son empujados al lado P. En este caso los electrones en el semiconductor no se mueven y en consecuencia no hay corriente

El diodo se puede hacer trabajar de 2 maneras diferentes:

POLARIZACIÓN DIRECTAEs cuando la corriente que circula por el diodo sigue la ruta de la flecha (la del diodo), o sea del ánodo al cátodo. En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportándose prácticamente como un corto circuito.

POLARIZACIÓN INVERSAEs cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o sea del cátodo al ánodo. En este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prácticamente como uncircuito abierto.

MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA

Un pequeño motor común de corriente directa (C.D.) basa su funcionamiento en el rechazo que se produce entre el campo magnético que rodea al electroimán del rotor y el campo magnético de un imán permanente colocado de forma fija en el cuerpo del motor.

CARACTERÍSTICA DE LOS ELECTROIMANES

Los electroimanes en su mayoría se componen de un núcleo metálico compuesto por una aleación de acero al silicio. Alrededor de ese núcleo se enrolla un alambre de cobre desnudo (protegido por una capa de barniz aislante) formando una bobina. La función del núcleo metálico es reforzar la intensidad del campo magnético que crea la bobina cuando ésta se encuentra energizada, o sea, conectada a unafuente de fuerza electromotriz (F.E.M.). De esa forma el núcleo de hierro se convierte en un electroimán.

PARTES DE UN MOTOR DC

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

El principio de funcionamiento de los motores eléctricos de corriente directa o continua se basa en la repulsión que ejercen los polos magnéticos de un imán permanente cuando, de acuerdo con la Ley de Lorentz, interactúan con los polos magnéticos de un electroimán que se encuentra montado en un eje. Este electroimán se denomina “rotor” y su eje le permite girar libremente entre los polos magnéticos norte y sur del imán permanente situado dentro de la carcasa o cuerpo del motor.

Cuando la corriente eléctrica circula por la bobina de este electroimán giratorio, el campo electromagnético que se genera interactúa con el campo magnético del imán permanente. Si los polos del imán permanente y del electroimán giratorio coinciden, se produce un rechazo y un torque magnético o par de fuerza que provoca que el rotor rompa la inercia y comience a girar sobre su eje en el mismo sentido de las manecillas del reloj en unos casos, o en sentido contrario, de acuerdo con la forma que se encuentre conectada al circuito la pila o la batería.

MOTORES A PASOS

Los motores a pasos son muy utilizados en la actualidad para el desarrollo de mecanismos que requieren de una alta precisión. Este tipo de motores poseen cualidades especiales por el hecho de poderlos mover desde un paso hasta una secuencia interminable de pasos dependiendo de la cantidad de pulsos que se les aplique. Este paso puede ir desde pequeños movimientos de 1.8° hasta de 90°. Es por eso que este tipo de motores son muy utilizados, ya que pueden moverse a deseo del usuario según la secuencia que se les indique a través de un micro controlador.

Estos motores poseen la habilidad de quedar enclavados en una posición si una o más de sus bobinas está energizada o bien totalmente libres si no existe corriente alguna circulando por sus éstas.

Sus principales aplicaciones se pueden encontrar en robótica, tecnología aeroespacial, control de discos duros, flexibles, unidades de CD-ROM o de DVD e impresoras, en sistemas informáticos, manipulación y posicionamiento de herramientas y piezas en general.

TIPOS DE MOTORES PASO A PASO

Hay dos tipos básicos de motores Paso a Paso, los BIPOLARES que se componen de dos bobinas y los UNIPOLARES que tienen cuatro bobinas. Externamente se diferencian entre sí por el número de cables. Los bipolares solo tienen cuatro conexiones dos para cada bobina y los unipolares que normalmente presentan seis cables, dos para cada bobina y otro para alimentación de cada par de éstas, aunque en algunos casos podemos encontrar motores unipolares con cinco cables, básicamente es lo mismo, solo que el cable de alimentación es común para los dos pares de bobinas.

COMPORTAMIENTO PROPIO DE LOS MOTORES PASO A PASO

Los motores paso a paso tienen un comportamiento del todo diferente al de los motores de corriente continua. En primer lugar, no giran libremente por sí mismos. Los motores paso a paso, como lo indica su nombre, avanzan girando por pequeños pasos. También difieren de los motores de CC en la relación entre velocidad y torque (un parámetro que también es llamado "par motor" y "par de giro"). Los motores de CC no son buenos para ofrecer un buen torque a baja velocidad sin la ayuda de un mecanismo de reducción. Los motores paso a paso, en cambio, trabajan de manera opuesta: su mayor capacidad de torque se produce a baja velocidad.

Los motores paso a paso tienen una característica adicional: el torque de detención (que se puede ver mencionado también como "par de detención", e incluso par/torque "de mantenimiento"), que no existe en los motores de CC. El torque de detención hace que un motor paso a paso se mantenga firmemente en su posición cuando no está girando. Esta característica es muy útil cuando el motor deja de moverse y, mientras está detenido, la fuerza de carga permanece aplicada a su eje. Se elimina así la necesidad de un mecanismo de freno.

Si bien es cierto que los motores paso a paso funcionan controlados por un pulso de avance, el control de un motor paso a paso no se realiza aplicando en directo este pulso eléctrico que lo hace avanzar. Estos motores tienen varios bobinados que, para producir el avance de ese paso, deben ser alimentados en una adecuada secuencia. Si se invierte el orden de esta secuencia, se logra que el motor gire en sentido opuesto. Si los pulsos de alimentación no se proveen en el orden correcto, el motor no se moverá apropiadamente. Puede ser que zumbe y no se mueva, o puede ser que gire, pero de una manera tosca e irregular.

SECUENCIAS PARA MANEJAR MOTORES PASO A PASO UNIPOLARES

Existen tres secuencias posibles para este tipo de motores, las cuales se detallan a continuación. Todas las secuencias comienzan nuevamente por el paso 1 una vez alcanzado el paso final (4 u 8). Para revertir el sentido de giro, simplemente se deben ejecutar las secuencias en modo inverso.

A B C D

1 ON OF OF OF

2 OF ON OF OF

3 OF OF ON OF

4 OF OF OF ON

Secuencia del tipo wave drive: En esta secuencia se activa solo una bobina a la vez. En algunos motores esto brinda un funcionamiento más suave. La contrapartida es que al estar solo una bobina activada, el torque de paso y retención es menor.

MOTORREDUCTORES

Un motor reductor no es más que un motor de corriente continua con una serie de engranajes con el objetivo de reducir la velocidad de giro del motor y darle mayor potencia y torque.

Al emplear reductores o motorreductores se obtiene una serie de beneficios sobre estas otras formas de reducción. Algunos de estos beneficios son:

Una regularidad perfecta tanto en la velocidad como en la potencia transmitida. Una mayor eficiencia en la transmisión de la potencia suministrada por el motor. Mayor seguridad en la transmisión, reduciendo los costos en el mantenimiento. Menor espacio requerido y mayor rigidez en el montaje. Menor tiempo requerido para su instalación.

PUENTE H

El puente H es un circuito electrónico que permite hacer girar un motor de corriente continua en un sentido u otro.

Se sabe que en un motor de corriente continua, el sentido de giro viene dado por la conexión que se le haga a sus bornes. Entonces para hacer que este vaya hacia adelante o hacia atrás, bastará con invertir la polaridad del motor, el problema es como hacer esto, el PIC solo puede suministrar 5v y 20mA por pin totalmente insuficiente para mover un motor, lo que se intenta lograr es poder controlar una tensión y una corriente superior que la que el integrado pueda darnos por medio de una señal que será enviada por el PIC.

Cuando conectamos un motor como en el gráfico de la figura 1, girará en un sentido u otro, o se parará según la combinación de los interruptores, el puente H hace lo mismo con la diferencia de que el

control se realizará digitalmente y los interruptores mecánicos se remplazarán por transistores PNP y NPN. De modo que se puede controlar el motor de una forma muy precisa, y con cambios giro/parada a una velocidad muy elevada, pudiendo controlar la velocidad de giro por una señal PWM (Pulse Width Modulation o Modulación por Ancho de Pulsos).

PIC

Los PIC son una familia de micro controladores tipo RISC fabricados por Microchip Technology Inc. y derivados del PIC1650, originalmente desarrollado por la división de micro electrónica de General Instrument.

El nombre actual no es un acrónimo. En realidad, el nombre completo es PICmicro, aunque generalmente se utiliza

como Peripheral InterfaceController (controlador de interfaz periférico).

El PIC usa un juego de instrucciones tipo RISC, cuyo número puede variar desde 35 para PICs de gama baja a 70 para los de gama alta. Las instrucciones se clasifican entre las que

realizan operaciones entre el acumulador y una constante, entre el acumulador y una posición de memoria, instrucciones de condicionamiento y de salto/retorno, implementación de interrupciones y una para pasar a modo de bajo consumo llamada sleep.

Arquitectura central

La arquitectura del PIC es sumamente minimalista. Esta caracterizada por las siguientes prestaciones:

Área de código y de datos separadas (Arquitectura Harvard). Un reducido número de instrucciones de longitud fija. La mayoría de las instrucciones se ejecutan en un solo ciclo de ejecución (4 ciclos de

clock), con ciclos de único retraso en las bifurcaciones y saltos. Un solo acumulador (W), cuyo uso (como operador de origen) es implícito (no está

especificado en la instrucción). Todas las posiciones de la RAM funcionan como registros de origen y/o de destino de

operaciones matemáticas y otras funciones.1 Una pila de hardware para almacenar instrucciones de regreso de funciones. Una relativamente pequeña cantidad de espacio de datos direccionable (típicamente,

256 bytes), extensible a través de manipulación de bancos de memoria. El espacio de datos está relacionado con el CPU, puertos, y los registros de los

periféricos. El contador de programa esta también relacionado dentro del espacio de datos, y es

posible escribir en él (permitiendo saltos indirectos).

A diferencia de la mayoría de otros CPU, no hay distinción entre los espacios de memoria y los espacios de registros, ya que la RAM cumple ambas funciones, y esta es normalmente referida como "archivo de registros" o simplemente, registros.

CABLE UTP

TIPOS DE CABLES. La transmisión de datos binarios en el cable se hace aplicando voltaje en un extremo y recibiéndolo en otro extremo. Algunos de estos cables se pueden usar como medio de transmisión: Cable Recto, Cable Coaxial, Cable UTP, Fibra óptica, Cable STP, sin embargo para la instalación de un sistema de cableado estructurado los más recomendados son: UTP, STP y FTP.

Todos estos tipos pertenecen a la categoría 5, que de acuerdo con los estándares

internacionales pueden trabajar a 100 Mhz, y están diseñados para soportar voz, video y datos. Además de la fibra óptica, que se basa su principal atractivo en estas habilidades. El UTP es sin duda el que esta ahora ha sido aceptado, por su costo accesible y su fácil instalación. Sus dos alambres de cobre torcidos aislados con plástico PVC, ha demostrado un buen desempeño en las aplicaciones de hoy. Sin embargo a altas velocidades puede resultar vulnerable a las interferencias electromagnéticas del medio ambiente.

PAR TRENZADO SIN BLINDAR (UTP ). Es el soporte físico más utilizado en las redes LAN, pues es barato y su instalación es barata y sencilla. Por él se pueden efectuar transmisiones digitales ( datos ) o analógicas ( voz ). Consiste en un mazo de conductores de cobre ( protegido cada conductor por un dieléctrico ), que están trenzados de dos en dos para evitar al máximo la Diafonía. Un cable de par trenzado puede tener pocos o muchos pares; en aplicaciones de datos lo normal es que tengan 4 pares. Uno de sus inconvenientes es la alta sensibilidad que presenta ante interferencias electromagnéticas.

JOYSTICK

Una palanca de mando o joystick (del inglés joy, alegría, y stick, palo) es un dispositivo de control de dos o tres ejes que se usa desde una computadora o videoconsola hasta un transbordador espacial o los aviones de caza, pasando por grúas.

Se suele diferenciar entre joysticks digitales (que leen cuatro interruptores encendido/apagado en cruceta situada en la base más sus combinaciones y los botones de acción) y joysticks analógicos (que usan potenciómetros para leer continuamente el estado de cada eje, y además de botones de acción pueden incorporar controles deslizantes), siendo estos últimos más precisos.