Tecnologia de control

644 views

Published on

Tema esquematitzat

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
644
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
14
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Tecnologia de control

  1. 1. Introducció a la tecnologia de control La tecnologia de control. Objectius i evolució Les portes dels centres comercials s’obren i es tanquen automàticament al detectar la presència d’alguna persona, les calefaccions i els condicionadors d’aire mantenen la temperatura programada a l’interior d’un local, els fanals d’il·luminació dels carrers s’encenen en fer-se de nit i s’apaguen al matí, són algunes mostres de les moltes aplicacions de processos d’automatització en la nostra societat. La tecnologia de control abasta tots els procediments i dispositius que permeten automatitzar les màquines i els processos.
  2. 2. Introducció a la tecnologia de control La tecnologia de control. Objectius i evolució Els primers aparells de funcionament automàtic es basaven en la tecnologia mecànica, com l’ànec de Jacques de Vaucanson, un autòmat destinat simplement a la distracció, el teler programable de Joseph Marie Jacquard, el regulador de boles de James Watt per a les màquines de vapor. És amb l’aplicació dels coneixements sobre l’electricitat i l’electromagnetisme quan la tecnologia de control comença a ser més efectiva, com el relé electromagnètic, inventat l’any 1844 per Samuel Morse i William Fardeley, simultàniament i per separat, per aplicar-lo a la telegrafia i que posteriorment ha estat un component insubstituïble en aplicacions d’automatització. Ànec de Vaucanson. Teler de Jacquard. Regulador de Watt.
  3. 3. Introducció a la tecnologia de control La tecnologia de control. Objectius i evolució És al segle XX que les tecnologies elèctrica, electrònica i informàtica esdevenen predominants i insubstituïbles en la major part de màquines i ginys que funcionen automàticament. La invenció del transistor i, sobretot, del circuit integrat, o xip, permet introduir milions de components electrònics en una àrea de silici molt petita. Els xips constitueixen l’element físic sobre el qual és possible d’introduir els algorismes de control. Els xips dels microprocessadors, que és el nucli dels ordinadors actuals, i de molts controladors, tenen milions de transistors. Un avenç molt important actualment són els autòmats programables o PLC (Programmable Logic Controller), que són petits ordinadors capaços de controlar màquines i circuits a partir d’un programa introduït a la seva memòria. Aquests petits ordinadors estan preparats per a ser emprats en entorns industrials i actualment tenen una posició dominant en els sistemes automàtics destinats a la indústria. El terme automatització prové de la llengua anglesa, del terme automation, que es va començar a emprar l’any 1946 a la companyia General Motors, en les seves cadenes de muntatge d’automòbils, lloc on es van desenvolupar i emprar els primers autòmats programables. Autòmat programable.
  4. 4. Introducció a la tecnologia de control La tecnologia de control. Objectius i evolució Finalment ha estat la robòtica que ha fet possible la substitució de capacitats manipulatives dels humans. És el resultat de la integració de diferents enginyeries: la mecànica, la elèctrica, la electrònica i la informàtica. Aquesta tecnologia està molt a prop de fer realitat una antiga aspiració amb força components mítics: l’obtenció d’una màquina capaç de fer els mateixos moviments de l’ésser humà i que el pugui substituir. Rossum’s Universal Robots de Kapel Capek. El terme robot prové del nom d’unes màquines esclaves que apareixien l’obra Rossum’s Universal Robots de l’autor txec Karel Capek i que es va representar teatralment l’any 1920, moment en el que es va començar a usar aquesta paraula.
  5. 5. Introducció a la tecnologia de control La tecnologia de control. Objectius i evolució Cèl·lula CIM. La gran aplicació de la robòtica i el més gran exponent actual de la fabricació automatitzada es troba en la tecnologia de la fabricació integrada per ordinador o CIM (Computer Integrated Manufacturing) La integració de màquines, robots, ordinadors, autòmats programables fan possible la fabricació ajustada a la demanda de productes amb una gran flexibilitat i productivitat, amb la conseqüent reducció de costos i de llocs de treball. El sector de l’automatització demana de professionals ben formats i capacitats per emprar, ajustar i reparar aquests elements electrònics. La producció CIM presenta moltes avantatges entre elles un abaratiment important en els costos, la qual es veu reflectida en productes més econòmics i d’una qualitat molt estable.
  6. 6. Introducció a la tecnologia de control Sistemes de control automàtic Els sistemes de control estan compostos per diferents elements que s’anomenen de forma genèrica automatismes. La relació entre aquests automatismes i el procés o màquina sota control és el que anomenem sistema de control, l’objectiu del qual és aconseguir que la màquina o el sistema funcioni amb la mínima intervenció humana. Un sistema de control automàtic té per objectiu aconseguir que una màquina o un procés realitzi les seves funcions reduint al mínim la intervenció humana, tan física com mental.
  7. 7. Introducció a la tecnologia de control Sistemes de control automàtic Hi ha màquines i processos en els quals la intervenció humana es limita, només, a la seva posada en marxa i d’altres semiautomàtics on cal la intervenció de les persones en alguna de les accions que fa la màquina o en algunes fases del procés. El sistema ha de presentar, en alguns casos, a l’operador les informacions més significatives de l’estat del procés per a que en pugui verificar la correcció del procés. El sistema de control es pot considerar com un element afegit a una màquina o procés, el qual segueix fent la mateixa funció, substituint el control manual per un control automàtic. Els components bàsics d’un sistema de control són: la unitat de control, els actuadors, els sensors i els elements auxiliars per al comandament i monitorització. El torn de control numèric (CNC) redueix al mínim la intervenció de les persones en la fabricació de peces. La forma en que un automatisme realitza la seva funció dóna lloc a dos tipus de control: control en llaç obert i control en llaç tancat.
  8. 8. Introducció a la tecnologia de control Sistemes de llaç obert El control en llaç obert es caracteritza perquè, un cop activat, executa el procés durant un temps prefixat, independentment del resultat obtingut. Un sistema de control en llaç obert no supervisa el resultat de la seva acció a la sortida del sistema.
  9. 9. Introducció a la tecnologia de control Sistemes de llaç obert Són els sistemes més senzills i econòmics que realitzen funcions molt simples. Són exemples de control en llaç obert el llum temporitzat d’una escala, la rentadora, un semàfor.. Vegem-ne els motius. El llum temporitzat, com el dels blocs de pisos, el seu automatisme ha de substituir l’acció d’apagar el llum. L’activació s’ha de fer manualment prement un polsador, moment en que els llums s’il·luminen fins que ha passat el temps programat, moment en el que s’apaguen automàticament. El sistema de control no verifica si hem arribat o no a la nostra destinació, el temps programat és fix amb independència del recorregut. La rentadora és una màquina amb diferents automatismes que coordinadament han d’aconseguir de fer neta la roba. La rentadora executa un cicle de treball segons el programa de rentat que s’hagi escollit, el qual va executant seqüencialment els diferents passos, al final s’atura automàticament. El resultat és que ha rentat la roba però no verifica si realment ja està neta, cosa que pot produir-se abans d’acabar el programa, o bé pot arribar al final i estar encara bruta.
  10. 10. Introducció a la tecnologia de control Sistemes de llaç tancat Els sistemes de control en llaç tancat estableixen una supervisió sobre la variable de sortida o resultat final, actuant fins obtenir el resultat desitjat.
  11. 11. Introducció a la tecnologia de control Sistemes de llaç tancat En aquests sistemes un cop donada l’ordre per iniciar el procés, el resultat de la sortida és analitzat i si no compleix el valor de la consigna, el dispositiu de control és informat i manté el procés actiu fins assolir el que estableix la consigna. La consigna és el valor de referència que hom desitja obtenir com a resultat de l’acció del sistema automàtic. Aquest valor pot ser, per exemple, la temperatura programada per una calefacció o condicionador d’aire, el nivell d’aigua a l’interior d’una cisterna. Els sistemes de control en llaç tancat, per ajustar la seva acció, comproven contínuament el valor de la sortida del procés i el comparen amb el valor de la consigna. El procés de mostreig sobre la sortida es fa amb el procés de realimentació que reenvia aquesta informació a l’entrada per a ser comparada amb la consigna i fa reaccionar el dispositiu de control segons el resultat d’aquesta comparació. Analitzem el cas de la calefacció. L’objectiu d’un sistema de calefacció és proporcionar i mantenir una temperatura determinada, per això disposa d’un sistema de conversió d’una font d’energia en calor i d’un dispositiu de regulació o control: el termòstat. Aquest procés si no es controla pot no arribar a la temperatura esperada o sobrepassar-la. El sistema de control en llaç tancat ha d’evitar aquesta situació per tal d’assegurar que la temperatura arribi al valor establert i s’hi mantingui. Per això quan la temperatura és inferior a la indicada com a consigna en el termòstat, ha de mantenir la conversió d’energia i generar calor. Quan la temperatura arriba a un valor superior a l’establert en la consigna s’ha d’aturar la conversió.
  12. 12. Introducció a la tecnologia de control Sistemes de llaç tancat En el cas de la cisterna d’aigua de l’inodor, incorpora un sistema d’emplenament automàtic, en la qual ha d’entrar-hi aigua només si el nivell interior està per sota de la consigna i ha d’aturar-ne l’entrada quan ja és plena. És exemple de control amb mecanismes en el qual la vàlvula d’entrada d’aigua s’acciona en funció del nivell interior. La vàlvula s’obre si baixa el nivell i es tanca quan ja és plena. La realimentació es realitza mitjançant el flotador que a través d’un sistema de palanca actua sobre la vàlvula.
  13. 13. Introducció a la tecnologia de control Els components d’un automatisme Els automatismes es construeixen amb elements físics que poden implicar diferents tecnologies: mecànica, pneumàtica, hidràulica, elèctrica, electrònica, microelectrònica, els quals poden actuar independentment o bé combinats. De forma genèrica en un sistema de control hi ha tres parts bàsiques: el controlador, els actuadors i els sensors. Fan falta també dispositius auxiliars per interactuar amb el controlador.
  14. 14. Introducció a la tecnologia de control Els components d’un automatisme El controlador és el dispositiu del sistema que determina i executa el control del procés per al qual està preparat. Disposa dels elements per a l’activació i desactivació dels dispositius externs, per a la introducció i modificació de la consigna, per a l’accionament dels actuadors, per la recollida d’informació dels sensors i els elements de presentació d’informació, i la lògica de control. En els controladors programables cal que disposin de memòria per emmagatzemar l’algorisme de control, que és el conjunt de passos previstos que contenen el conjunt d’accions que s’han de realitzar sobre els actuadors per controlar el procés segons la informació proporcionada pels sensors i els valors prefixats per les consignes.
  15. 15. Introducció a la tecnologia de control Els components d’un automatisme Un actuador és l’element final que fa una acció sobre el procés. Aquest element final pot provocar accions com increments de temperatura, canvis de moviment, variacions de velocitat, variacions de cabal. Com ja heu vist en altres unitats d’aquest llibre, els actuadors poden ser de tecnologia elèctrica, pneumàtica o hidràulica. Actuadors en una màquina.
  16. 16. Introducció a la tecnologia de control Els components d’un automatisme Els sensors són dispositius que prenen dades de la situació del procés o de les variables de sortida i les transmeten al controlador. Els sensors, i els seus circuits associats, mesuren magnituds de variables que s’incorporen al llaç de realimentació. La seva sensibilitat i precisió són importantíssims per a un funcionament acurat del control. Sensors d’una estació meteorològica automàtica.
  17. 17. Introducció a la tecnologia de control Els components d’un automatisme Els dispositius auxiliars són elements per a la interacció entre l’operador i la màquina. Són necessaris per a l’entrada manual d’informació al controlador per posar-lo en marxa o aturar-lo, per variar-ne les consignes, o per recuperar el control manual. També hi ha dispositius que són necessaris per recollir informació de l’estat del sistema i de l’automatisme i per indicar alarmes. Des del punt de vista del controlador, els actuadors són dispositius externs als que cal enviar la informació per determinar el seu estat. Per això se’ls considera, juntament amb els visualitzadors i indicadors, dispositius de sortida del controlador. Els sensors lliuren informació de l’estat de la màquina o sistema cap el controlador. Per això se’ls considera, juntament amb els polsadors, teclats, etc., dispositius d’entrada del controlador. Sala de control amb dispositius auxiliars per al comandament i la recollida d’informació.
  18. 18. Introducció a la tecnologia de control Tecnologia dels controladors Per construir un controlador capaç d’executar un conjunt d’accions sobre el dispositiu a controlar en funció de les dades de consigna i l’estat del sistema, es poden emprar diferents sistemes. El sistemes automàtics amb lògica cablada són els que estan dissenyats per a una funció molt concreta. El seu circuit està realitzat amb components que sovint fan la funció d’elements auxiliars i alhora formen el cor del controlador incorporant la lògica del control en la forma de realitzar les connexions entre els elements. Aquests tipus d’automatismes queden molt restringits en quan a les seves possibilitats. Els sistemes automàtics amb lògica programable disposen d’una gran flexibilitat ja que la lògica de funcionament resideix en un programa informàtic incorporat a la memòria del controlador, el qual es pot modificar sense haver de canviar les connexions del circuit. Això aporta molta flexibilitat a un sistema, una gran reducció de costos i de manteniment, així com una gran reducció del volum de l’equip. També reverteix en una major seguretat i reducció d’avaries. Els controladors programables incorporen microprocessadors o microcontroladors amb una unitat central, memòria, unitats d’entrades i sortides. La lògica de funcionament de l’automatisme al que s’apliquen resideix en l’algorisme del programa emmagatzemat a la seva memòria. L’autòmat programable és un dels elements més emprats actualment en la fabricació d’automatismes. Actuadors: cilindre pneumàic, motor brunzidor i electrovàlvula.
  19. 19. Dispositius de sortida Els dispositius de sortida són els actuadors, els presentadors o visualitzadors de dades, els indicadors lluminosos i els acústics. Els actuadors poden ser de diferents tecnologies: motors elèctrics, electroimants, resistències calefactores, les vàlvules i els cilindres pneumàtics, les vàlvules i els cilindres hidràulics, i altres dispositius comandats per algun d’aquests. Els presentadors o visualitzadors de dades donen informació de l’estat d’alguna part del procés o de l’automatisme amb un valor numèric digital o amb una indicació analògica. Els indicadors lluminosos poden ser interpretats per un codi cromàtic, i els acústics , per la freqüència i intensitat del seu so. Poden formar part de panells sinòptics, amb visualitzadors de dígits de numèrics de cristall líquid (LCD) o d’emissors de llum (LED), indicadors d’agulla, pilots de color, pantalles de dades LCD, monitors, etc. Els indicadors acústics habitualment s’empren en les alarmes i poden ser des de petits brunzidors fins a sirenes potents, en els sistemes més complexos poden portar sintetitzadors de veu. Visualitzador analògic (dreta) i visualitzador analogicodigital (esquerra). Visualitzadors digitals. Introducció a la tecnologia de control Tecnologia dels controladors
  20. 20. Introducció a la tecnologia de control Tecnologia dels controladors Dispositius d’entrada Els dispositius d’entrada d’un automatisme els podem agrupar en dos conjunts: els elements de comandament i els sensors. - Els elements de comandament o d’entrada d’informació de l’operador són els interruptors, els polsadors, els commutadors, els teclats, els potenciòmetres, etc. - Els sensors recullen informació de la màquina o procés. Estan constituïts per materials sensibles a una determinada magnitud i la converteixen a un altre tipus de magnitud fàcilment integrable al sistema de control. Els sensors habitualment necessiten d’alguns elements auxiliars per adaptar-se a l’aplicació concreta. La gamma de sensors és molt àmplia. Entre els de més aplicació industrial podem esmentar: sensors de temperatura, sensors de pressió, detectors de proximitat, detectors de presència, detectors de nivell, sensors de radiació infraroja, cèl·lules de càrrega (mesura de força), sensors de visió, sensors de velocitat, etcètera. Els sensors i els detectors actuen com els “sentits” de l’automatisme en ser sensibles a determinades magnituds, com ara la pressió, la llum, la força, la composició del material, el color superficial, el magnetisme, etc. La tecnologia dels sensors, tant per a l’aplicació en la mesura de magnituds com per a la detecció, ha donat lloc a tot un camp de l’enginyeria: la sensòrica. Sensors. Polsadors, interruptors i commutadors.
  21. 21. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge Manipuladors alimentaris Entre els diferents electrodomèstics que ens són més familiars que tenen contacte directe amb els aliments i contenen algun sistema de control podem esmentar la torradora de pa i la fregidora. Imatges: torradora i fregidora. Que es vegi bé el termòstat La torradora disposa d’unes resistències calefactores que generen escalfor per tal de reduir el contingut d’humitat del pa i crear una petita capa cruixent en la superfície. Per automatitzar el procés d’un termòstat per aconseguir una temperatura adequada al tipus de pa que es posa a torrar, de manera que quan arriben a la temperatura programada, deixa sense alimentació la resistència. Les aplicacions dels automatismes a la llar són cada vegada més presents per fer-nos la vida més còmode i confortable. El fet de que algunes accions quotidianes es puguin realitzar reduint la nostra atenció ens permet estar fent altres activitats o simplement descansant.
  22. 22. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge La fregidora disposa un sistema d’escalfament de l’oli amb una resistència elèctrica la qual rep corrent o no segons la regulació del termòstat. D’aquesta manera s’aconsegueix que l’oli es mantingui a la temperatura seleccionada. L’oli d’oliva es comença a degradar a partir de 210 ºC generant compostos dolents per a la salut, just quan comença a treure fum. Amb la fregidora aquest problema no es presenta ja que la temperatura queda limitada al voltant dels 180 ºC. Al posar uns aliments a la fregidora provocaran una caiguda de temperatura de l’oli, aleshores el sistema de control, el termòstat, reaccionarà posant en marxa de nou les resistències fins que recuperi de nou el valor de consigna escollit per al tipus de fregit. Amb aquest sistema es produeixen petites oscil·lacions de temperatura que no alteren el procés de cuinat. Graduació del termòstat. Posada en marxa. Resistències actives A l’arribar a la temperatura de consigna les resistències es desactiven A l’introduir aliments, la temperatura de l’oli baixa. El termòstat registra la baixada de temperatura i activa de nou les resistències
  23. 23. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge L’exponent més espectacular en l’avenç tecnològic és el robot de cuina Thermomix. És una màquina capaç de tallar, triturar, picar i a més cuinar sense haver d’estar pendent de la cocció. L’aparell incorpora: - un motor elèctric de velocitat variable i programable. - una resistència calefactora. - un programador de temps. - una balança integrada - un regulador de temperatura. Els secrets d’aquest aparell està en la exactitud en que es poden posar els ingredients, gràcies a la bàscula integrada, i a la possibilitat de coure els aliments mentre els va remenant lentament amb un dels accessoris, com si es tractés d’una cullera. S’obtenen aliments ben cuinats i amb rapidesa.
  24. 24. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge Forns, rentadores i rentavaixelles El forn elèctric, en essència, conté simplement unes resistències elèctriques que es poden actuar per trams, per escollir la potència i la part del forn que genera calor. Per controlar-lo disposa d’un termòstat i d’un programador de temps. Per disposar d’informació del seu estat porta pilots, visualitzadors de temperatura i de temps i un avisador acústic. Panell de comandament d’un forn. Termòstat Resistència calefactora superior Resistència calefactora inferior Programador de temps Avisador acústic Visualitzador de temperatura Visualitzador de temps Selector de potència Esquema de blocs d’un forn elèctric.
  25. 25. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge El forn microones escalfa per un sistema diferent de la resistència elèctrica. Les microones, són ones electromagnètiques d’una freqüència de 2,45 GHZ que presenten la propietat de fer vibrar les molècules de l’aigua i al fregar entre elles, es genera calor. Per aquest motiu un material que no contingui aigua, en un forn microones no s’escalfarà. L’element que genera les microones és el magnetró. Les microones són molt direccionals, per això els forns han d’incorporar un sistema de plat giratori per aconseguir un escalfament uniforme dels aliments. En el forn es pot seleccionar la potència aplicada al magnetró per obtenir major efecte sobre l’aliment i es disposa d’un programador de temps. Cal destacar que una de les aplicacions d’aquest forn és la descongelació d’aliments, per la rapidesa d’aquest procés, i a més presenta l’avantatge que evita la proliferació de la flora bacteriana que podria malmetre les propietats de l’aliment.
  26. 26. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge Els elements que incorporen les rentadores i els rentavaixelles són molt similars. Tenen els mateixos tipus d’actuadors: motor elèctric, electrovàlvules per a l’entrada i sortida d’aigua, electrobombes i resistències elèctriques. Pel que fa als sensors, porten un sensor de temperatura i detectors de nivell d’aigua. Per realitzar la seqüència de rentat segons el programa escollit, incorporen el programador-seqüenciador mecànic, que una vegada escollit el programa, un motor síncron el va fent girar. El programador, al seu interior porta un cilindre amb un conjunt de lleves que obren i tanquen els contactes que aturen o posen el marxa els diferents actuadors. Com que hi ha diferents pistes de control en el mateix cilindre, el programador actua sobre diferents circuits alhora.
  27. 27. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge Termòstat Motor Resistència calefactora Programador de lleves Bomba Electrovàlvula Electrovàlvula Detector de nivell Detector porta Bloqueig portaTemporitzador Interruptor general Els sensors poden inhibir algunes de les accions, per exemple, si no entra aigua a la màquina, no es posa en marxa el cicle de rentat, tampoc és possible posar en marxa la màquina si la porta és oberta. En un cicle de rentat, la porta no es pot obrir fins al cap d’una estona d’haver parat el funcionament del motor.
  28. 28. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge L’etiqueta energètica informa del consum d’energia i d’aigua d’un electrodomèstic per avaluar-ne la seva eficiència energètica. És obligatòria en els rentavaixelles, rentadores, neveres, assecadores, forns i aparells d’aire condicionat.
  29. 29. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge Dispositius d’estalvi d’energia L’automatització pot fer aportacions significatives en l’àmbit de l’estalvi energètic, ajustant l’ús efectiu dels consums a les necessitats reals. Per això, emprant de forma adequada molts dels controladors i sensors que hi ha en el mercat, es poden estalviar molts kilowatts hora d’energia. En la regulació de la temperatura amb termòstat, la temperatura real va oscil·lant al voltant de la consigna. Temp. Consigna ºC T (s)
  30. 30. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge Control de dispositius de climatització. Termòstats El termòstat és un element àmpliament emprat en el sector domèstic i en l’industrial per al control en llaç tancat de processos en els que cal mantenir la temperatura en un determinat marge de funcionament. L’estat de sortida d’un termòstat, en general, no commuta a la mateixa temperatura al pujar que al baixar la temperatura. Hi ha una petita diferència, és el que s’anomena marge d’histèresi. Aquest marge és necessari per evitar un funcionament inestable, de connexió i desconnexió continua, al voltant de la temperatura de consigna. Vegem un exemple, si en un calefactor s’ha escollit una temperatura de treball de 25 ºC, si el termòstat té un marge d’histèresi de 3 ºC, la temperatura en què es posi en marxa la resistència serà a 22 ºC i s’apagarà en arribar a 25 ºC. Què passaria si commutés exactament a la mateixa temperatura?
  31. 31. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge Els termòstats clàssics són de caràcter analògic i basen en l’efecte de dilatació de dos metalls de diferent coeficient de dilatació. Formen un bimetall que es deforma i provoca l’obertura o el tancament d’un circuit elèctric. Aquest es posa en sèrie en el circuit que ha de controlar. Són poc precisos a més de desajustar-se amb el temps, ara bé són més econòmics. Els termòstats digitals tenen més precisió i a més incorporen un visualitzador per veure la temperatura programada i la temperatura actual. Per a la captació de la temperatura disposen d’un sensor de tèrmic que pot ser de semiconductor o una resistència sensible a la temperatura. La informació proporcionada va a un circuit electrònic anomenat convertidor analogicodigital (A/D) que transforma el valor de la temperatura a un codi binari el qual es tractat per un controlador programable. El controlador té memòria per emmagatzemar la temperatura preseleccionada que s’introdueix mitjançant uns polsadors. A la sortida, normalment, incorporen un relé per obrir o tancar el circuit de l’aplicació. Visualitzador ReléSensor de temperatura Unitat de controlConvertidor A/D Polsadors de preselecció Esquema de termòstat digital. Termòstat bimetall. Termòstat digital.
  32. 32. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge Programadors horaris En els programadors horaris permeten establir la seqüència de funcionament d’un aparell, amb cicles de funcionament i d’aturada en intervals de temps ajustables. El cicle de treball pot ser diari, setmanal o mensual. Aquests programadors són molt útils, per exemple, en l’enllumenat públic o de comerços, en els sistemes de reg automàtic, en els sistemes d’avís periòdics com el timbre de l’institut, etcètera. Es construeixen amb dues tecnologies, la electromecànica i la digital. Els programadors mecànics incorporen un motor síncron i un conjunts de mecanismes per tal d’assegurar la precisió horària. La informació del cicle de treball s’indica amb unes pestanyes mòbils per intervals d’un temps determinat. Aquestes pestanyes actuen sobre el contacte de treball. Programador horari electromecànic. Tecnologia Cicle diari (24 h) Interval típic Cicle setmanal Interval típic Electromecànica 15 minuts 2 hores Digital 1 minut 1 minut
  33. 33. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge Els programadors digitals són molt més precisos i flexibles. Els intervals de programació solen ser d’1 minut. A més que poden disposar d’accionament a més d’una sortida o canal simultàniament, podent comandar diferents aparells. Hi ha programadors combinats, anomenats cronotermòstats, per a sistemes de condicionament tèrmic de la llar, per programar els cicles d’encesa i apagada de la calefacció o del condicionador d’aire i la temperatura desitjada a cada moment. Així s’ajusta la temperatura a les necessitats d’utilització de la vivenda segons l’horari d’ocupació als diferents moments del dia i de la setmana. Programador horari digital. Cronotermòstat.
  34. 34. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge Detectors de presència Els detectors de presència tenen unes aplicacions típiques com l’obertura automàtica de portes i en els sistemes d’alarma. L’aplicació dels detectors de presència a les portes automàtiques presenten un grau de comoditat per a les persones a l’hora d’entrar a un edifici. Però fonamentalment aporten un estalvi d’energia en l’àmbit de la climatització ja que per les portes es produeixen intercanvis d’aire entre l’interior i l’exterior de l’edifici generant canvis sobtats de temperatura a l’interior. Aquets detectors tenen un nou camp d’aplicació en l’estalvi d’energia en sistemes d’il·luminació en espais d’ús comunitari on habitualment els llums estarien encesos permanentment. Es calcula que amb l’ús d’aquests es pot arribar a estalviar un 20 % d’energia. Aquests detectors actuen acompanyats d’un temporitzador per assegurar que el llum es manté una estona encès encara que no detecti la persona, ja que des de la posició del sensor fins al possible destí hi hagi una distància que el detector no pot cobrir. El principi de funcionament es basa en la captació de la radiació infraroja que emeten els cossos calents. La distància màxima en que es mostren sensibles pot estar, segons els models, entre 15 i 50 metros. Detector de presència per infraroig passiu (PIR).
  35. 35. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge Ascensors L’ascensor és un sistema d’elevació que ens resulta molt familiar i que incorpora la tecnologia de control per al seu funcionament. Per aconseguir el seu desplaçament hi ha dues formes, la més comú és un motor elèctric que mou un cable en un sistema de politges, i l’altra és l’oleohidràulic en el que un cilindre telescòpic efectua els desplaçaments de la cabina. Imatge: fotografia ascensor hidràulic on es vegi el cilindre. En el cas de propulsió per motor elèctric motor, l’accionament d’aquest és el que provoca el moviment de la cabina, per tant el sistema de control actua sobre el circuit elèctric del motor. En el cas de l’hidràulic, el sistema disposa d’una electrobomba que impulsa l’oli a l’interior del cilindre hidràulic impulsat l’èmbol en sentit ascendent. Un conjunt d’electrovàlvules regula el pas de l’oli, per aconseguir el moviment de l’èmbol i l’aturada en les plantes.
  36. 36. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge Independentment del sistema de propulsió el control de posicionament i de crides és el mateix en els dos casos, inclòs el sistema d’obertura i tancament de la porta. Per controlar el posicionament de la cabina, a cada planta hi ha un detector de posició electromecànic, un final de cursa. Els polsadors de crida envien la informació a la unitat de control. El sistema d’obertura i tancament automàtic de la porta disposa d’un motor elèctric que realitza l’acció. Els límits de la porta estan controlats per finals de cursa, i la seguretat per no atrapar cap objecte o persona en el moment de tancament de la porta s’encarrega normalment a un sistema de barrera fotoelèctrica. El sistema de control pot ser molt més complicat quan gestiona llocs amb més ascensors per tal d’optimitzar el recorregut i el temps de resposta als usuaris. Sistema de propulsió de l’ascensorUnitat de control Detectors de planta Visualitzador cabina Polsadors de preselecció de planta Polsadors de preselecció de cabina Visualitzadors planta Detectors de porta Motor porta
  37. 37. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge Alarmes L’alarma és un dispositiu de control automàtic destinat a detectar qualsevol forma d’accés no permès a un local o espai, o per detectar un incendi o una fuga de gas i donar un avís. Per tant, en un sistema d’alarma el conjunt de sensors i l’estratègia de detecció són l’aspecte clau que determinaran el seu èxit. Les alarmes contra la intrusió necessiten disposar d’un conjunt de sensors estratègicament situats per a detectar només els accessos no desitjats i evitar les falses alarmes. Els sensors més emprats són els de presència per calor corporal, les barreres de llum infraroja, els detectors de porta i finestra, i els de vibració en vidres. La comunicació entre els sensors i la centraleta pot ser a través de connexió per cable o via ràdio. La central d’alarma organitza els sensors per àrees, de manera que es pot desactivar una zona, per exemple, quan hi ha persones a l’interior es desactiva la part interior i es deixen actives les àrees exteriors. També és útil per saber on s’ha produït l’activació d’un sensor. Dispositius d’un sistema d’alarma.
  38. 38. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge La central d’alarma rep la informació dels sensors i en cas d’activar-se’n algun ha de posar en marxa el sistema d’avís, el qual pot consistir en: - avís acústic - avís lluminós - encesa de llums a l’àrea afectada - trucada telefònica a una central d’alarmes - trucada telefònica al propietari L’activació o desactivació de l’alarma es pot fer a través de diferents sistemes. A través d’una clau específica, amb teclat, amb comandament a distància o via telèfon. La central d’alarma porta una bateria per tal d’assegurar l’alimentació elèctrica en qualsevol cas. Un sistema de suport que pot estar integrat en un sistema d’alarma, és la simulació de presència, de manera que de forma programada o aleatòria, al llarg del dia es posen en marxa diferents elements de la casa per fer veure que hi ha algú. Per exemple, de dia es pot posar en marxa un aparell de ràdio o el televisor, de nit s’encenen i s’apaguen llums, per donar la sensació de que la casa és habitada.
  39. 39. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge La Domòtica La paraula domòtica és la contracció de domus (casa en llatí) i informàtica. La domòtica es podria definir com la integració de les tecnologies de l’automatització en tota les seves dimensions juntament amb les tecnologies de la informació i la comunicació a l’àmbit domèstic, per gestionar l’accionament de la il·luminació, els electrodomèstics, la climatització, l’alarma, les comunicacions, per tal d’aconseguir un major confort i comoditat a la llar juntament amb una millora de l’eficiència energètica. Cal esmentar que pot afavorir la qualitat de vida a les persones discapacitades. Casa domòtica.
  40. 40. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge Un sistema domòtic consta d’una central que gestiona la informació i pren les decisions en funció dels paràmetres que se li hagin programat. Pot haver subsistemes que prenguin localment decisions. La modificació dels paràmetres i el control del sistema es poden fer localment o remota. Per establir la comunicació dels elements del sistema domòtic s’ha de crear una xarxa en que tots puguin dialogar amb un protocol comú. Hi ha diferents estàndards: X-10, EIB, EHS. El sistema més antic i senzill és la xarxa X-10 que no requereix d’un cablat específic sinó que empra la mateixa instal·lació elèctrica per comunicar-se, d’aquesta manera s’aprofita la instal·lació existent i es pot aplicar de forma ràpida. És modular i permet la connexió de fins a 256 elements, els quals al formar part d’una xarxa se’ls ha d’assignar una adreça per identificar-los. El mòdul per al control s’interposa entre la xarxa i l’electrodomèstic en qüestió. El protocol de comunicació té 6 ordres: encès, apagat, tot encès, tot apagat, augmentar, reduir. La gestió es pot fer localment, amb ordinador o amb comandament a distància i remotament amb telèfon, mòbil o fix, i per Internet. Elements d’un sistema X-10.
  41. 41. Introducció a la tecnologia de control Aplicacions de la tecnologia de control a les instal·lacions de l’habitatge Un sistema més evolucionat i amb molta més capacitat de gestió és l’EIB (European Installation Bus) Requereix la instal·lació de cables per estructurar la xarxa. És prou potent com per automatitzar grans sistemes com edificis de centres comercials, oficines, etc. La gestió del sistema és descentralitzada, de manera que des de qualsevol punt de la instal·lació es pot controlar tota la xarxa. Quan els criteris de gestió de la domòtica s’apliquen a edificis que no són vivendes aquesta tecnologia rep el nom d’immòtica.

×