Unidad 2 int a la mecatronica

546 views

Published on

Published in: Technology
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
546
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
11
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Unidad 2 int a la mecatronica

  1. 1. UNIDAD 2:Mecatrónica; Filosofía y Diseño.
  2. 2. 2.1. Desarrollo histórico de la mecatrónica a nivel nacional einternacional.La ingeniería ha avanzado con el ser humano, se dice que el primer gran paso que dio,fue cuando se usó herramientas labradas para la cacería o en el encender de lahoguera. El hombre empezó a desarrollar técnicas para su propio sustento, porejemplo, técnicas para producir metales resistentes, arcos, vestimenta, arado.El hombre no solo hizo uso de técnicas, sino que sustituyo la fuerza del hombre por lafuerza animal, a partir del surgimiento del arado. El paso importante para el surgimientode las ingenierías fue la Revolución Industrial, el mayor cambio tecnológico, en el cuálse sustituye el trabajo manual por la industria y manufactura de maquinaria. Larevolución comenzó con la mecanización de las industrias textiles.Gracias a la Revolución Industrial, surge:  La producción en serie.  Aplicación de ciencia y tecnología que permita el desarrollo de máquinas que mejoran los procesos productivos.  Nuevas fuentes energéticas, el carbón y vapor.  Revolución en el transporte: ferrocarriles y barcos de vapor.A medida que pasa el tiempo, se introduce la electrónica e informática en los procesosde producción. Esta implementación, mejora la producción, incrementando la velocidadde producción y la calidad.La industria actual prevalece gracias a la calidad de sus productos, velocidad deproducción, uniformidad. Como todo va en constante cambio, siempre se irárequiriendo de nuevas implementaciones tecnológicas y el desarrollo de las mismas.Gracias a estos factores, surge la hoy en día una nueva disciplina, Mecatrónica. Quehoy por hoy se ha consolidado dentro de la sociedad mexicana como una disciplinavanguardista e innovadora.
  3. 3. 2.2. Definición de mecatrónica. La Ingeniería Mecatrónica surge la combinación sinérgica de distintas ramas de laIngeniería, entre las que destacan: la Mecánica de precisión, la Electrónica, LaInformática y los Sistemas de Control. Su principal propósito es el análisis y diseño deproductos y de procesos de manufactura automatizados.La Mecatrónica esta centrada enmecanismos, componenteselectrónicos y módulos decomputación los cuales hacenposible la generación desistemas más flexibles, versátiles yeconómicos. El término deMecatrónica fue definido porprimera vez en 1969 por unjaponés de nombre TetsuroMoria en la compañía japonesaYasakawa.2.3. Elementos claves de la mecatrónica 2.3.1. Modelación de sistemas físicos.Los sistemas físicos son los sistemas “tangibles”, los que se presentan en la vida real,son todos aquellos sistemas compuestos por maquinaria y equipos. En la modelaciónde sistemas físicos, estamos hablando del diseño de los sistemas mecánicos-eléctricos.Los modelos proporcionan prediccionesútiles. La gran importancia de estos modelos es elresultado final, la predicción, es o nosatisfactorio para el propósito particularconsiderado. Los modelos sonsinónimos de representaciones. Y nosayuda de la siguiente manera para: La predicción. Control. Adiestramiento.
  4. 4. Modelo. Esquema teórico de un sistema o realidad compleja que se elabora parafacilitar su compresión y estudio. Cada una de las modalidades, tipos o categorías queexisten de algo. Tipos de Modelo  Físicos Para efectuar el análisis de un sistema, es necesario obtener un  Matemáticos modelo matemático que lo represente. El modelo matemático  Esquemáticos equivale a una ecuación  Gráficos matemática o un conjunto  Simulación de ellas en base a las cuales podemos conocerel comportamiento del sistema.Es necesario comentar que el modelomatemático que se desarrolla a partir de unsistema no es único, debido a lo cual se puedenlograr representaciones diferentes del mismoproceso.Estas diferentes representaciones no contradicenuna a la otra. Ambas contienen informacióncomplementaria por lo que se debe encontraraquella que proporcione la información de interés para cada problema en particular.Dentro de este contexto, por lo general se emplea la representación en "variables deestado" aunque no por ello el método de "relación entrada-salida" deja de serinteresante a pesar de proporcionar menor información de la planta.Para uniformizar criterios respecto a las denominaciones que reciben los elementosque conforman un sistema de control es necesario tener en mente las siguientesdefiniciones:Planta Cualquier objeto físico que ha de ser controlado.  Proceso Operación o secuencia de operaciones.  caracterizada por un conjunto de cambios graduales que llevan a un resultado o estado final a partir de un estado inicial.  Sistema Combinación de componentes que actúan conjuntamente y cumplen un objetivo determinado.  Perturbación, Es una señal que tiende a afectar adversamente el valor de la salida de un sistema.Servomecanismo Sistema de control realimentado cuya salida es una posiciónmecánica.
  5. 5. 2.3.2. Sensores y actuadores.Los sensores son transductores(convierte un tipo de energía a otra) que midencierto tipo de energía, un indicador o detectoren pocas palabras, la energíadetectada se convierte en impulsoseléctricos que son captadas por lasmáquinas de control. Esta información lautilizan los operadores lógicos o bien puedeser analizada por un ser humano. Ejemplos de Sensores:  Sensores de temperatura: Termopar, Termistor  Sensores de deformación: Galga extensiométrica  Sensores de acidez: IsFET  Sensores de luz: fotodiodo, fotorresistencia, fototransistor  Sensores de sonido: micrófono  Sensores de contacto: final de carrera  Sensores de imagen digital (fotografía): CCD o CMOS  Sensores de proximidad: sensor_de_proximidadSensores reflectivos y por intercepción (de ranura)Los sensores de objetos por reflexión están basados en elempleo de una fuente de señal luminosa (lámparas,diodos LED, diodos láser, etc.) y una célula receptora delreflejo de esta señal, que puede ser un fotodiodo, unfototransistor, LDR, incluso chips especializados, como losreceptores de control remoto. Con elementos ópticossimilares, es decir emisor-receptor, existen los sensores "deranura" (en algunos lugares lo he visto referenciado como "debarrera"), donde se establece un haz directo entre elemisor y el receptor, con un espacio entre ellos que puede serocupado por un objeto.LDR (Light-Dependent Resistor, resistor dependiente de la luz). Un LDR es un resistor que varía su valor de resistencia eléctrica dependiendo de la cantidad de luz que incide sobre él. Se le llama, también, fotorresistor o fotorresistencia. El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (en algunos casos puede descender a tan bajo como 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (puede ser de varios megaohms).
  6. 6. Fotoceldas o celdas fotovoltaicasLa conversión directa de luz en electricidad a nivel atómico sellama generación fotovoltaica. Algunos materiales presentan unapropiedad conocida como efecto fotoeléctrico, que hace queabsorban fotones de luz y emitan electrones. Cuando secaptura a estos electrones libres emitidos, el resultado es unacorriente eléctrica que puede ser utilizada como energía paraalimentar circuitos. Esta misma energía se puede utilizar,obviamente, para producir la detección y medición de la luz.Fotodiodos El fotodiodo es un diodo semiconductor, construido con una unión PN, como muchos otros diodos que se utilizan en diversas aplicaciones, pero en este caso el semiconductor está expuesto a la luz a través de una cobertura cristalina y a veces en forma de lente, y por su diseño y construcción será especialmente sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Todos los semiconductores tienen esta sensibilidad a la luz, aunque en el casode los fotodiodos, diseñados específicamente para esto, la construcción está orientadaa lograr que esta sensibilidad sea máxima.CCD y cámaras de vídeoLa abreviatura CCD viene del inglés Charge-Coupled Device, Dispositivo Acoplado por Carga. ElCCD es un circuito integrado. La característicaprincipal de este circuito es que posee una matriz deceldas con sensibilidad a la luz alineadas en unadisposición físico-eléctrica que permite"empaquetar" en una superficie pequeña unenorme número de elementos sensibles ymanejar esa gran cantidad de información deimagen (para llevarla al exterior del microcircuito) deuna manera relativamente sencilla, sin necesidad de grandes recursos de conexiones yde circuitos de control.
  7. 7. Fototransistores Los fototransistores no son muy diferentes de un transistor normal, es decir, están compuestos por el mismo material semiconductor, tienen dos junturas y las mismas tres conexiones externas: colector, base y emisor. Por supuesto, siendo un elemento sensible a la luz, la primera diferencia evidente es en su cápsula, que posee una ventana o es totalmente transparente, para dejar que la luz ingrese hasta las junturas de la pastilla semiconductora y produzca el efecto fotoeléctrico.MicrointerruptoresNo es necesario extenderse mucho sobreestos componentes (llamados"microswitch" en inglés), muycomunes en la industria y muyutilizados en equipos electrónicos y enautomatización.Sensores de presión En la industria hay un amplísimo rango de sensores de presión, la mayoría orientados a medir la presión de un fluido sobre una membrana. En robótica puede ser necesario realizar mediciones sobre fluidos hidráulicos (por dar un ejemplo), aunque es más probable que los medidores de presión disponibles resulten útiles como sensores de fuerza (el esfuerzo que realiza una parte mecánica, como por ejemplo un brazo robótico), con la debida adaptación. Se puede mencionar un sensor integrado de silicio como el MPX2100 de Motorola, de pequeñotamaño y precio accesible.Sensores de contacto (choque)Para detectar contacto físico del robot con un obstáculo sesuelen utilizar interruptores que se accionan por medio deactuadores físicos. Un ejemplo muy clásico serían unosalambres elásticos que cumplen una función similar a la de lasantenas de los insectos. En inglés les llaman "whiskers"(bigotes), relacionándolos con los bigotes sensibles de losanimales como —por ejemplo— los perros y gatos.Piel robótica
  8. 8. El mercado ha producido, en los últimos tiempos, sensores planos, flexibles y extendidos a los que han bautizado como "robotic skin", o piel robótica. Uno de estos productos es el creado por investigadores de la universidad de Tokio. Se trata de un conjunto de sensores de presión montados sobre una superficie flexible, diseñados con la intención de aportar a los robots una de las capacidades de nuestra piel: la sensibilidad a la presión.Micrófonos y sensores de sonidoEl uso de micrófonos en un robot se puede hallar en dosaplicaciones: primero, dentro de un sistema de medición dedistancia, en el que el micrófono recibe sonidos emitidos desdeel mismo robot luego de que éstos rebotan en losobstáculos que tiene enfrente, es decir, un sistema de sonar;y segundo, un micrófono para captar el sonido ambiente yutilizarlo en algún sentido, como recibir órdenes a través depalabras o tonos, y, un poco más avanzado, determinar ladirección de estos sonidos. Como es obvio, ahora que se habla tanto de robots paraespionaje, también se incluyen micrófonos para tomar el sonido ambiente y transmitirloa un sitio remoto.Rangers (medidores de distancia) ultrasónicos Los medidores ultrasónicos de distancia que se utilizan en los robots son, básicamente, un sistema de sonar. En el módulo de medición, un emisor lanza un tren de pulsos ultrasónicos y espera el rebote, midiendo el tiempo entre la emisión y el retorno, lo que da como resultado la distancia entre el emisor y el objeto donde se produjo el rebote. Se pueden señalar dos estrategias en estos medidores: los que tienen un emisor y un receptor separados y los que alternan la función (por medio del circuito) sobre un mismo emisor/receptor piezoeléctrico.Hay dos sensores característicos que se utilizan en robots: 1. Los módulos deultrasonido contenidos en las viejas cámaras Polaroid con autorango, que se puedenconseguir en el mercado de usados por relativamente poco dinero. 2. Los módulos SRFde Devantech, que son capaces de detectar objetos a una distancia de hasta 6 metros,además de conectarse al microcontrolador mediante un bus I2C.
  9. 9. Acelerómetros, sensores de vibraciónUn acelerómetro es un dispositivo que permite medir elmovimiento y las vibraciones a las que está sometido un robot(o una parte de él), en su modo de medición dinámica, y lainclinación (con respecto a la gravedad), en su modoestático. De los antiguos acelerómetros mecánicos, detamaño grande y dificultoso de construir, porque incluíanimanes, resortes y bobinas (en algunos modelos), se hapasado en esta época a dispositivos integrados, con loselementos sensibles creados sobre los propios microcircuitos. Estos sensores,disponibles en forma de circuito integrado, son los que se utilizan normalmente enrobótica experimentales. Uno de los acelerómetros integrados más conocidos es elADXL202, muy pequeño, versátil y de costo accesible.Sensores pendulares (Inclinómetros) Queda claro que la inclinación de un robot se puede medir con facilidad utilizando las características de medición estática del sensor ADXL202 que describimos aquí arriba. Las ventajas de este sensor son grandes, debido a su pequeño tamaño, sólida integración y facilidad de conexión con microcontroladores. De todos modos, existen otras soluciones para determinar la posición de la vertical (en base a la fuerza de la gravedad), y las listaremosbrevemente.Contactos de mercurioTambién para medir inclinación, aunque en este caso sinobtener valores intermedios, sino simplemente un contactoabierto o cerrado, existen las llaves o contactos demercurio, que consisten en un cilindro (por lo general de vidrio)en el que existen dos contactos a cerrar y una cantidadsuficiente de mercurio que se puede deslizar a un extremo u otrodel cilindro y cerrar el contacto.Giróscopos El giroscopio o giroscopio está basado en un fenómeno físico conocido hace mucho, mucho tiempo: una rueda girando se resiste a que se le cambie el plano de giro (o lo que es lo mismo, la dirección del eje de rotación). Esto se debe a lo que en física se llama "principio de conservación del momento angular".En robots experimentales no se suelen ver volantes giratorios. Lo que es de uso común son unos sensores de pequeño tamaño, como los quese utilizan en modelos de helicópteros y robots, basados en integrados cuya "alma" son
  10. 10. pequeñísmas lengüetas vibratorias, construidas directamente sobre el chip de silicio.Su detección se basa en que las piezas cerámicas en vibración son sujetas a unadistorsión que se produce por el efecto Coriolis.TermistoresUn termistor es un resistor cuyo valor varía en función de latemperatura. Existen dos clases de termistores: NTC(Negative Temperature Coefficient, Coeficiente deTemperatura Negativo), que es una resistencia variablecuyo valor se decrementa a medida que aumenta latemperatura; y PTC (Positive Temperature Coefficient,Coeficiente de Temperatura Positivo), cuyo valor deresistencia eléctrica aumenta cuando aumenta latemperatura.La lectura de temperaturas en un robot, tanto en su interior como en el exterior, puedeser algo extremadamente importante para proteger los circuitos, motores y estructurade la posibilidad de que, por fricción, esfuerzo, trabas o excesos mecánicos decualquier tipo se alcancen niveles peligrosos de calentamiento.RTD (Termoresistencias) Los sensores RTD (Resistance Temperature Detector), basados en un conductor de platino y otros metales, se utilizan para medir temperaturas por contacto o inmersión, y en especial para un rango de temperaturas elevadas, donde no se pueden utilizar semiconductores u otros materiales sensibles. Su funcionamiento está basado en el hecho de que en un metal, cuando sube la temperatura, aumenta la resistencia eléctrica.TermocuplasEl sensor de una termocupla está formado por la unión dedos piezas de metales diferentes. La unión de losmetales genera un voltaje muy pequeño, que varía con latemperatura. Su valor está en el orden de los milivolts, yaumenta en proporción con la temperatura. Este tipo desensores cubre un amplio rango de temperaturas: -180 a 1370°C.
  11. 11. Diodos para medir temperatura Se puede usar un diodo semiconductor ordinario como sensor de temperatura. Un diodo es el sensor de temperatura de menor costo que se puede hallar, y a pesar de ser tan barato es capaz de producir resultados más que satisfactorios. Sólo es necesario hacer una buena calibración y mantener una corriente de excitación bien estable. El voltaje sobre un diodo conduciendo corriente en directo tiene un coeficiente de temperatura de alrededor de 2,3 mV/°C y la variación, dentro de un rango, es razonablemente lineal. Se debe establecer unacorriente básica de excitación, y lo mejor es utilizar una fuente de corriente constante, osino un resistor conectado a una fuente estable de voltaje.Circuitos integrados para medir temperatura Existe una amplia variedad de circuitos integrados sensores de temperatura (se puede encontrar una lista en el link de abajo con la información detallada). Estos sensores se agrupan en cuatro categorías principales: salida de voltaje, salida de corriente, salida de resistencia y salida digital. Con salida de voltaje podemos encontrar los muy comunes LM35 (°C) y LM34 (°K) de National Semiconductor. Con salida de corriente uno de los más conocidos es el AD590, de Analog Devices. Con salidadigital son conocidos el LM56 y LM75 (también de National). Los de salida deresistencia son menos comunes, fabricados por Phillips y Siemens.Pirosensores (sensores de llama a distancia)Existen sensores que, basados en la detección de una gamamuy angosta de ultravioletas, permiten determinar lapresencia de un fuego a buena distancia. Con los circuitos queprovee el fabricante, un sensor de estos (construido con el bulboUVTron) puede detectar a 5 metros de distancia un fósforo(cerilla) encendido dentro de una habitación soleada. En elmercado de sensores industriales se puede encontrar unavariedad amplia de sensores de llama a distancia, algunos quedetectan también ultravioleta y otros que se basan en losinfrarrojos, aunque por lo que pude ver, la mayoría son de tamaño bastante grande.Otro sensor que se utiliza en robótica, en este caso sensible a los infrarrojos, es elmódulo TPA81.
  12. 12. Sensores de humedad La detección de humedad es importante en un sistema si éste debe desenvolverse en entornos que no se conocen de antemano. Una humedad excesiva puede afectar los circuitos, y también la mecánica de un robot. Por esta razón se deben tener en cuenta una variedad de sensores de humedad disponibles, entre ellos los capacitivos y resistivos, más simples, y algunos integrados con diferentes niveles de complejidad y prestaciones.Sensores magnéticosEn robótica, algunas situaciones de medición del entornopueden requerir del uso de elementos de detecciónsensibles a los campos magnéticos. En principio, sinuestro robot debe moverse en ambientes externos a unlaboratorio, una aplicación importante es una brújula que formeparte de un sistema de orientación para nuestro robot. Otraaplicación es la medición directa de campos magnéticos presentes en lasinmediaciones, que podrían volverse peligrosos para el "cerebro" de nuestro robot si suintensidad es importante. Una tercera aplicación es la medición de sobrecorrientes enla parte motriz (detectando la intensidad del campo magnético que genera un conductoren la fuente de alimentación). También se podrán encontrar sensores magnéticos en lamedición de movimientos, como el uso de detectores de "cero movimiento" ytacómetros basados en sensores por efecto Hall o pickups magnéticos.Sensores de proximidad Los sensores de proximidad que se obtienen en la industria son resultado de la necesidad de contar con indicadores de posición en los que no existe contacto mecánico entre el actuador y el detector. Pueden ser de tipo lineal (detectores de desplazamiento) o de tipo conmutador (la conmutación entre dos estados indica una posición particular). Hay dos tipos de detectores de proximidad muy utilizadosen la industria: inductivos y capacitivos.Los detectores de proximidad inductivos se basan en el fenómeno de amortiguamientoque se produce en un campo magnético a causa de las corrientes inducidas (corrientesde Foucault) en materiales situados en las cercanías. El material debe ser metálico.Los capacitivos funcionan detectando las variaciones de la capacidad parásita que seorigina entre el detector propiamente dicho y el objeto cuya distancia se desea medir.Se emplean para medir distancias a objetos metálicos y no metálicos, como la madera,los líquidos y los materiales plásticos.
  13. 13. Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos,de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador ocontrolador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control comolo son las válvulas. Existen tres tipos de actuadores:  Hidráulicos  Neumáticos  Eléctricos Los actuadores hidráulicos, neumáticos eléctricos son usados pera manejar aparatos mecatrónicos. Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia, y los neumáticos son simples posicionamientos. Sin embargo, los hidráulicos requieren demasiado equipo para suministro de energía, así como de mantenimiento periódico. Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumáticos también son limitadas desde el punto de vista deprecisión y mantenimiento.Los actuadores eléctricos también son muy utilizados en los aparatos mecatrónicos,como por ejemplo, en los robots. 1.3.3. Sistemas de control.Un sistema de control ayuda mantener regulado un conjunto de componentes, regula laconducta de un sistema dependiendo de las situaciones que se presentan en elentorno, todo esto con el fin de obtener un sistema autosuficiente. Las característicasque posee un sistema de control son los siguientes: Señal de corriente de entrada: Es el estímulo que recibe el sistema. Señal de corriente de salida: Es la respuesta otorgada por el sistema. Variable Manipulada: Es el elemento al cual se le modifica su magnitud, para lograr la respuesta deseada. Variable Controlada: Es el elemento que se desea controlar. Conversión: Mediante receptores se generan las variaciones o cambios que se producen en la variable. Variaciones externas: Son los factores que influyen en la acción de producir un cambio de orden correctivo. Fuente de energía: Es la que entrega la energía necesaria para generar cualquier tipo de actividad dentro del sistema.
  14. 14. Retroalimentación: La retroalimentación es una característica importante de los sistemas de control de lazo cerrado. Es una relación secuencial de causas y efectos entre las variables del sistema. Dependiendo de la acción correctiva que tome el sistema, éste puede apoyar o no una decisión, cuando en el sistema se produce un retorno se dice que hay una retroalimentación negativa; si el sistema apoya la decisión inicial se dice que hay una retroalimentación positiva.Clasificación de los sistemas de control según su comportamiento1. Sistema de control de lazo abierto: Es aquel sistema en que solo actúa el procesosobre la señal de entrada, y da como resultado una señal de salida independiente.Estos sistemas se caracterizan por: Sencillos y de fácil conceptos Nada asegura su estabilidad ante una perturbación La salida no se compara con la entrada Afectado por las perturbaciones La precisión depende de la previa calibración del sistema2. Sistema de control de lazo cerrado: Son los sistemas en los que la acción de controlestá en función de la señal de salida. Sus características son: Complejos, pero amplios de parámetros. La salida se compara con la entrada y la afecta para el control del sistema. Estos sistemas se caracterizan por su propiedad de retroalimentación. Mas estable a perturbaciones y variaciones internasUn ejemplo de un sistema de control de lazo cerrado sería el termotanque de agua queutilizamos para bañarnos.Tipos de sistemas de controlLos sistemas de control son agrupados en tres tipos básicos:1. Hechos por el hombre. Como los sistemas eléctricos o electrónicos que estánpermanentemente capturando señales de estado del sistema bajo su control y que aldetectar una desviación de los parámetros pre-establecidos del funcionamiento normaldel sistema, actúan mediante sensores y actuadores, para llevar al sistema de vuelta asus condiciones operacionales normales de funcionamiento.
  15. 15. 2. Naturales, incluyendo sistemas biológicos. Por ejemplo los movimientos corporaleshumanos como el acto de indicar un objeto que incluye como componentes del sistemade control biológico los ojos, el brazo, la mano, el dedo y el cerebro del hombre. En laentrada se procesa el movimiento o no, y la salida es la dirección hacia la cual se hacereferencia.3. Cuyos componentes están unos hechos por el hombre y los otros sonnaturales. Se encuentra el sistema de control de un hombre que conduce su vehículo,este sistema está compuesto por los ojos, las manos, el cerebro y el vehículo. Laentrada se manifiesta en el rumbo que el conductor debe seguir sobre la vía y la salidaes la dirección actual del automóvil.4. Un sistema de control puede ser neumático, eléctrico, mecánico o de cualquier tipo,y su función es recibir entradas, y coordinar una o varias respuestas según su lazo decontrol (para lo que esta programado).Características de un sistema de control 1. Señal de corriente de entrada: Considerada como estímulo aplicado a un sistema desde una fuente de energía externa con el propósito de que el sistema produzca una respuesta específica. 2. Señal de corriente de salida: Respuesta obtenida por el sistema que puede o no relacionarse con la respuesta que implicaba la entrada. 3. Variable Manipulada: Es el elemento al cual se le modifica su magnitud, para lograr la respeta deseada. 4. Variable Controlada: Es el elemento que se desea controlar. 5. Conversión: Mediante receptores se generan las variaciones o cambios que se producen en la variable. 6. Variaciones externas: Son los factores que influyen en la acción de producir un cambio de orden correctivo. 7. Fuente de energía: Es la que entrega la energía necesaria para generar cualquier tipo de actividad dentro del sistema. 8. Retroalimentación: La retroalimentación es una característica importante de los sistemas de control de lazo cerrado. Es una relación secuencial de causas y efectos entre las variables del sistema. Dependiendo de la acción correctiva que tome el sistema, éste puede apoyar o no una decisión, cuando en el sistema se produce un retorno se dice que hay una retroalimentación negativa; si el sistema apoya la decisión inicial se dice que hay una retroalimentación positiva.
  16. 16. 1.3.4. Computadoras y Sistemas Lógicos Una computadora (del latín computare - calcular-), también denominada como ordenador o computador es un sistema digital con tecnología microelectrónica, capaz de recibir y procesar datos a partir de un grupo de instrucciones denominadas programas, y finalmente transferir la información procesada o guardarla en algún tipo de dispositivo o unidad de almacenamiento. La característica principal que la distingue de otros dispositivos similares, como una calculadora no programable, es que puede realizar tareas muy diversas cargando distintos programas en la memoria para queel procesador los ejecute.Al contrario de los sistemas físicos, las computadoras contienen el orden lógico de unsistema, su composición abstracta. El orden lógico le da a un sistema mecánico unaserie de instrucciones, es el cerebro de un sistema mecánico-eléctrico. El conjunto desistemas mecánicos-eléctricos y de orden lógico, se le denominan sistemasMecatrónicos. 1.3.5. Software y adquisición de datos.El software es el conjunto de programasy procedimientos para realizar una tareaespecífica. Los sistemas de software,comúnmente llamados sistemasoperativos, facilita la interacción de softwarecon hardware. La adquisición de datos es elelemento principal de un sistema de control,con la adquisición de datos, el sistema de controlconocerá qué es lo que sucede en el procesoque se lleva a cabo en los sistemasmecánicos-electrónicos, con laadquisición de datos, una persona puedeobservar la producción y efectividad de lossistemas.
  17. 17. Se denomina software (palabra de origen anglosajón, pronunciada "sóft-uer"),programa, equipamiento lógico o soporte lógico a todos los componentesintangibles de una computadora, es decir, al conjunto de programas y procedimientosnecesarios para hacer posible la realización de una tarea específica, en contraposicióna los componentes físicos del sistema (hardware). Esto incluye aplicacionesinformáticas tales como un procesador de textos, que permite al usuario realizar unatarea, y software de sistema como un sistema operativo, que permite al resto deprogramas funcionar adecuadamente, facilitando la interacción con los componentesfísicos y el resto de aplicaciones.El término «software» fue usado por primera vez en este sentido por John W. Tukey en1957. En las ciencias de la computación y la ingeniería de software, el software es todala información procesada por los sistemas informáticos: programas y datos. El conceptode leer diferentes secuencias de instrucciones de la memoria de un dispositivo paracontrolar cálculos fue inventado por Charles Babbage como parte de su máquinadiferencial. La teoría que forma la base de la mayor parte del software moderno fuepropuesta por vez primera por Alan Turing en su ensayo de 1936, Los númeroscomputables, con una aplicación al problema de decisión. Un Sistema de Adquisiciónde Datos no es mas que un equipo electrónico cuya función es el control osimplemente el registro de una o varias variables de un proceso cualquiera, de formageneral puede estar compuesto por los siguientes elementos. 1. Sensores. 2. Amplificadores operacionales. 3. Amplificadores de instrumentación. 4. Aisladores. 5. Multiplexores analógicos. 6. Multiplexores digitales. 7. Circuitos Sample and Hold. 8. Conversores A-D. 9. Conversores D-A. 10. Microprocesadores. 11. Contadores. 12. Filtros. 13. Comparadores. 14. Fuentes de potencia.
  18. 18. 1.4. Integración interdisciplinaria. 2.4.1. Mecánica de PrecisiónUn objetivo de la mecatrónica es integrar a la tecnología mecánica con tecnologíaelectrónica para aumentar los niveles de productividad, calidad, versatilidad y precisión.La precisión con la que se produce en una industria, afecta directamente la calidad desus productos, con la calidad se gana confiabilidad entre los clientes, es por ello que esde gran importancia. Gracias a que cada vez se exige mayor calidad, la tolerancia deprecisión en las industrias ha disminuido, por lo que se tiende cada vez más a laexcelencia en precisión.Desarrollos significativos de la mecánica de precisiónEl pleno desarrollo tecnológico de nuevos procesos de mecanizado medianteordenadores (CNC) o procesos electroquímicos tales como electroerosión hapromovido el despegue de lo que se considera mecánica de precisión tambiénconocido como mecatrónica.El proceso de la mecánica de precisión lo conforman la interacción de la mecánica conla óptica, la electrónica la informática y los sistemas de control.La mecánica de precisión se encarga de la fabricación de componentes que sonusados de forma masiva por las telecomunicaciones, microsistemas, instrumentos demedida, aparatos ópticos, ordenadores, industria aeroespacial, etc. Control numérico de maquinas herramientas.La operación y control de las ya clásicas maquinas herramientas medianteinstrucciones dadas a la máquina mediante un ordenador asociado a la misma. RobóticaSe denominan robots a los elementos que son capaces de realizar cualquier trabajofísico o mental estando asistidos por un programa de ordenador Técnicamente, existeun primer nivel de robots, diseñados para ejecutar respectivamente una secuencia deoperaciones mecánicas controladas por un programa. Básicamente son brazos omanipuladores mecánicos, poco estáticos, que realizan con precisión eincansablemente tareas como la soldadura de piezas, colocación de pernos, pintura decarrocerías u operaciones más peligrosas como alimentación de hornos y de prensasde forjar.
  19. 19. Robots cibernéticosEn un segundo nivel, los robots poseen importantes dispositivos adicionales,particularmente "ojos" constituidos por cámaras de televisión. A través de ellas, el robottoma del medio ambiente un difuso patrón de luces, sombras y colores y alimenta a unacomputadora. Esta realiza un análisis de escenas y registra así en su memoria losobjetos que lo rodean. A partir de esa información, el robot guiado por la inteligenciaartificial instrumentada en la computadora planifica su actividad, generando ycomparando secuencias de operaciones y eligiendo aquella que ejecutara para cumplircon el objetivo de trabajo ordenado. Se trata de auténticos ingenios cibernéticos, cuyofuncionamiento está automáticamente controlado y ajustado en función de lasvariaciones del entorno, aplicando para ello, en el mundo de la tecnología, el principiode realimentación de la información. Este segundo y más avanzado nivel de robotstiene, respecto del primero, una importantísima propiedad: la versatilidad.2.4.2. Control ElectrónicoControl electrónico Se define como mando, gobierno y regulación de esta forma cuandohablamos de control de motores, equipos o maquinas, nos referimos al gobierno,mando y regulación de las funciones de dichos equipos, cada elemento del sistemautilizado para gobernar una maquina se denomina componentes de control. Y seclasifican en: A) Manuales B) semiautomáticos C) automáticos.El control electrónico es el control por medio de interruptores, relevadores, elementosque regulan a un sistema electrónico. En los procesos de automatización, es utilizadolos PLC’s(Programable Logic Controller), este dispositivo permite el almacenar serie deinstrucciones dentro de su memoria, permite elaborar instrucciones específicas ológicas. Para usar PLC’s no se requiere conocimientos informáticos, si no más bienconocimientos de carácter eléctricos. 2.4.3. Ciencias ComputacionalesLas ciencias de la computación abarcan el estudio de las bases teóricas de lainformación y la computación y su aplicación en sistemas computacionales. Existendiversos campos dentro de la disciplina de las ciencias de la computación; algunosenfatizan los resultados específicos del cómputo (como los gráficos por computadora),mientras que otros (como la teoría de la complejidad computacional) se relacionan conpropiedades de los algoritmos usados al realizar cómputos. Otros por su parte seenfocan en los problemas que requieren la implementación de cómputos. Por ejemplo,los estudios de la teoría de lenguajes de programación describen un cómputo, mientrasque la programación de computadoras aplica lenguajes de programación específicospara desarrollar una solución a un problema computacional concreto.
  20. 20. Las ciencias de la computaciónabarcan el estudio de las bases teóricasde la información y la computación y suaplicación en sistemas computacionales.Existen diversos campos dentro de ladisciplina de las ciencias de lacomputación; algunos enfatizan losresultados específicos del cómputo(como los gráficos por computadora),mientras que otros (como la teoría de lacomplejidad computacional) se relacionancon propiedades de los algoritmosusados al realizar cómputos. Otros por suparte se enfocan en los problemas querequieren la implementación decómputos. Por ejemplo, los estudios de la teoría de lenguajes de programacióndescriben un cómputo, mientras que la programación de computadoras aplicalenguajes de programación específicos para desarrollar una solución a un problemacomputacional concreto.2.5. Integración del Diseño, Proyecto y Manufactura de IngenieríaEn la actualidad, gracias a los avances científicos, se han desarrollado y mejorado lostipos de diseño, la forma de hacer proyectos, y la forma de diseñar los procesos demanufactura. Gracias a la intervención de las computadoras, han aparecido diferentestipos de software, que son herramientas útiles para el ser humano, dependiendo de susnecesidades.En nuestro caso, el Ingeniero se apoya con las nuevas herramientas del diseño paralograr diseñar con mayor rapidez, efectividad y precisión. Por ejemplo, para uningeniero civil, ya no se requiere de estar sentado en frente de un restirador paradibujar edificios, sino que ahora se apoyan por medio del software de diseñoarquitectónico para diseñarlos con mayor rapidez, precisión y efectividad.Decimos entonces que, debido a la revolución a las computadoras, los estándares decalidad han aumentado, la velocidad de producción en una industria ha incrementado,el almacenamiento de la información se ha hecho más vasto.En la Industria de Manufactura, los Ingenieros para diseñar se apoyan con los CAM(Manufactura asistida por computadora) y los CAD (Diseño Asistido por Computadora),con esto logran una optimización del tiempo, recursos, velocidad de producción,gestión de calidad.En las empresas, en cualquier sector, al momento de realizar un proyecto deingeniería, se necesitan tomar decisiones, por lo que requieren de SAD (Sistemas de
  21. 21. Apoyo a las Decisiones), estos programas dan a conocer valores estadísticos de unamanera sencilla, rápida y actualizada sobre todo.

×