Técnico en Producción Técnico en Electrónica

Técnico en Electrónica
Técnico en Producción
Módulo II
Mantenimiento a Sistemas Básicos de Electrónica
Módulo II
Tecnología para la conservación y transformación de la leche
Submódulo III
Mantenimiento a Circuitos Básicos de Control
Eléctrico
Submódulo
II
Efectuar análisis fisicoquímicos a la leche y productos lácteos
Versión 1.0
Junio, 2008
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Página de Técnico en Electrónica
Alberto Caro Espino
Baja California
Edgar Arturo García Portillo
Morelos
Francisco Antonio García Ledezma
Nuevo León
Raul Enrique Lopez Diaz
Sonora
Venancio Manuel Hernandez
San Luis Potosí
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Página de Al terminar el submódulo serás capaz de aplicar las normas de
seguridad y protección al medio ambiente vigentes, así como
realizar el mantenimiento a circuitos básicos de control eléctrico,
preservando los insumos, información y lugar de trabajo.
Las actividades que se desarrollaran tendrán un nivel de
competencia 2, efectuando funciones en diferentes contextos, con
cierta autonomía y responsabilidad individual, pero formando parte
de un equipo de trabajo.
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Página de Página 5 de 94
Página de Técnico en Electrónica
Módulo
II
Mantenimiento a Sistemas Básicos de Electrónica
Submódulo
III
Mantenimiento a Circuitos Básicos de Control Eléctrico
Competencia 1
Competencia 2
Analizar el funcionamiento de los tipos
de sistemas de control
Diferenciar cada uno de los elementos de
un sistema de control
Habilidades y destrezas
Habilidades y destrezas
9 Elaborar el diagrama de un
sistema de control de lazo
cerrado
9 Determinar el propósito de los
elementos de un sistema de
control de lazo cerrado.
9 Implementar diversos tipos de
sistemas de control.
9 Analizar el funcionamiento
sensores y actuadores
9 Aplicar dispositivos prácticos
mando: sensores y actuadores
de
de
Conocimientos:
Conocimientos:
9 Tipos de sistemas de control
9 Fundamentos de la teoría de
control
9 Diagrama a bloques general de
un sistema de control de lazo
cerrado
9 Aplicaciones de los tipos de
sistemas de control
9 Características de los elementos de
un sistema de control.
9 Funcionamiento de sensores y
actuadores.
9 Aplicaciones de sensores y
actuadores.
Actitudes:
Actitudes:
9 Orden
9 Responsabilidad
9 Limpieza
9 Orden
9 Responsabilidad
9 Limpieza
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Página de Módulo
II
Mantenimiento a Sistemas Básicos de Electrónica
Submódulo
III
Mantenimiento a Circuitos Básicos de Control Eléctrico
Competencia 3
Competencia 4
Analizar el funcionamiento de los tipos
de transductores
Implementar montaje de circuitos básicos
de control, utilizando transductores
fotoeléctricos
Habilidades y destrezas
Habilidades y destrezas
9 Analizar el funcionamiento de
los distintos tipos de
transductores.
9 Aplicar distintos tipos de
transductores en circuitos de
control
Conocimientos:
9 Tipos de transductores
9 Funcionamiento de diferentes
tipos de transductores
9 Aplicaciones de los tipos de
transductores en sistemas de
control
Actitudes:
9 Orden
9 Responsabilidad
9 Limpieza
9 Construir circuitos básicos de control
utilizando transductores
fotoeléctricos.
Conocimientos:
9 Características de los transductores
fotoeléctricos.
9 Funcionamiento de diferentes tipos
de transductores fotoeléctricos.
9 Aplicaciones de los transductores
fotoeléctricos.
Actitudes:
9 Orden
9 Responsabilidad
9 Limpieza
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Página de Página 8 de 94
Página de Bienvenido, hoy iniciamos el módulo 2 “Mantenimiento a circuitos
básicos de electrónica” de tu carrera de técnico en electrónica, esta
guía corresponde al submódulo 3 titulado “Mantenimiento a circuitos
básicos de control electrónico” y te servirá de apoyo para que logres
desarrollar conocimientos, habilidades, destrezas y actitudes, que te
permitirán lograr las competencias laborales propuestas.
Al terminar este submódulo lograrás de manera específica realizar el
mantenimiento a circuitos básicos de control eléctrico, preservando los insumos, información
y lugar de trabajo.
Conocerás el funcionamiento de los diversos tipos de sistemas de control: manuales,
semiautomáticos y automáticos, así como las características y funcionamiento de los
elementos que los conforman.
Tendrás la oportunidad de conocer diversos tipos de transductores, de posición, presión,
velocidad, etc. Además de implementar circuitos básicos de control empleando transductores
fotoeléctricos, para así, obtener los siguientes beneficios:
Este submódulo se relaciona directamente con el módulo 4 “Mantenimiento a Sistemas de
Control Industrial con PLC’s”.
Debes tener presente que para lograr las competencias propuestas, se requiere de todo tu
esfuerzo y dedicación, así como de una actitud apropiada. Las competencias serán
desarrolladas en el aula, taller y/o industria.
A fin de demostrar que has desarrollado las competencias propuestas, deberás entregar una
serie de productos que tu maestro te irá solicitando, estos productos consisten en una serie
de ejercicios y actividades prácticas que tendrás que ir realizando a lo largo del submódulo.
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Página de Se propone la visita guiada a una empresa de la localidad donde se lleve a cabo el control
automático de un proceso, como una forma de mostrar la aplicación práctica de los diversos
tipos de sistemas de control.
Al finalizar la conferencia se le aplicará un cuestionario, que se anexa en la parte final de
esta guía, para corroborar lo aprendido en esta actividad.
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Página de Página 11 de 94
Página de Analizar el funcionamiento de los tipos
de sistemas de control.
1
1.
Charles Gómez
2.
¡Controla a este tipo!
3.
Ele - Mental
1.
Abriendo y cerrando
2.
Controlando Los L-Mentos
1.
Viceversa
2.
Día: Grama
3.
Control L- Mental
1. Contrólate 2. Descontrol Página 12 de 94
Página de Sistemas de Control
Un sistema es una red de componentes interdependientes que funcionan juntos tratando de
lograr un objetivo. Deming (1993)
Si revisamos a nuestro alrededor, basándonos en la
anterior
definición,
entonces
veremos
que
prácticamente todo lo que nos rodea es un sistema.
En el mundo actual, es cada vez más frecuente el uso
de sistemas automatizados que nos facilitan nuestras
vidas.
Pero… ¿Por qué es tan importante la automatización?
La necesidad de crear procesos de manufactura,
bienes de capital y productos cada vez más
especializados en el área industrial, así como la
creación de productos y sistemas mecánicos de uso cotidiano, ha llevado al hombre a
trabajar en forma multidisciplinaria para la creación de dichas tecnologías.
Actualmente se reconoce que el futuro en la innovación tecnológica vendrá con la
optimización de la unión entre los sistemas electrónicos y los sistemas mecánicos. Esta
unión es ya un hecho en algunas aplicaciones de manufactura avanzada, sistemas de
producción y en el diseño de productos.
Es evidente que el impacto tecnológico
que ha producido la combinación de la
mecánica de precisión con el control
electrónico inteligente en el diseño y
manufactura de productos o procesos, ha
sido tal que ha dejado obsoletos o
rezagados
a
los
sistemas
electromecánicos. Estos procesos de
transformación
serán
diseñados
y
controlados
utilizando
tecnologías
heterogéneas, principalmente las de la
mecánica de precisión y el control
electrónico inteligente.
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Página de HABILIDADES
RESULTADO DE
APRENDIZAJE
9 Elaborar el diagrama de un sistema de control de lazo
cerrado
9 Determinar el propósito de los elementos de un sistema
de control de lazo cerrado.
9 Implementar diversos tipos de sistemas de control.
Al término de esta el alumno será capaz de analizar el
funcionamiento de los distintos tipos de sistemas de control.
Como primera actividad es muy importante realizar un encuadre grupal para que el alumno
comprenda las posibles aplicaciones de los sistemas de control, y su utilidad.
El docente emplea fotografías, diapositivas, presentaciones en power point o películas donde se
muestre el funcionamiento de distintos tipos de sistemas de control, explicando la diferencia que
existe entre ellos, la utilidad de conocerlos y sus aplicaciones.
El encuadre grupal
ayuda a comprender la
importancia de lograr la
competencia.
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Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
Conocimientos
a adquirir
Charles Gómez
No.
1
Ayuda a Charles Gómez a investigar los siguientes conceptos y elabora una
definición de cada uno de estos términos con tus propias palabras.
Sistemas de control
de lazo abierto y
cerrado
Manera
Didáctica
de
Lograrlos
Investiga y comprende el significado de
diversos conceptos que se emplean en el
desarrollo de esta competencia.
1. Sistema de control
2. Sistema de control de lazo abierto
3. Sistema de control de lazo cerrado
4. Retroalimentación
5. Variable controlada
Recuerda siempre citar la
fuente de tu investigación.
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Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
Conocimientos
a adquirir
¡Controla a este tipo!
No.
2
Interpreta el mapa conceptual y establece la diferencia entre un sistema de control
de lazo abierto y uno de lazo cerrado
Sistemas de control
de lazo abierto y
cerrado
Manera
Didáctica
de
Lograrlos
Interpreta el mapa conceptual que se
muestra a continuación y determina la
diferencia entre un sistema de control de lazo
abierto y un sistema de control de lazo
cerrado.
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Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
Actitudes a
formar
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Abriendo y cerrando
No.
1
Analiza los ejemplos que te muestra Juanito y aprenderás a diferenciar los
sistemas de lazo abierto y los sistemas de lazo cerrado
Orden
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
Juanito te muestra las diferencias existentes
entre los sistemas de lazo abierto y los
sistemas de lazo cerrado
Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general,
considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva.
Analiza, reflexiona y comprende las diferencias existentes entre los sistemas de
lazo abierto y los sistemas de lazo cerrado.
Recuerda:
Los sistemas de control de lazo abierto No comparan la señal de salida con la
señal de entrada.
Ejemplos de Sistemas de lazo abierto
Una lavadora es un ejemplo de sistema de control de lazo abierto, sigue un
determinado ciclo de lavado y no identifica si la ropa quedó limpia o sucia.
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Página de Un semáforo es otro ejemplo de sistema de control de lazo abierto, que
cambia de color a un tiempo predeterminado.
Recuerda:
Los sistemas de control de lazo cerrado Sí comparan la señal de salida con la
señal de entrada.
Ejemplos de Sistemas de control de lazo cerrado
Una cámara fotográfica con flash automático integrado, es un ejemplo de un
sistema de sistema de control de lazo cerrado, el flash de la cámara se activa
cuando hay poca iluminación.
El clima automático de un automóvil, es otro ejemplo de un sistema de
control de lazo cerrado, el clima mantiene el interior del coche a una
temperatura deseada.
Prácticamente
todo cuanto nos
rodea es un
sistema de control.
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Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
Viceversa
No.
1
Analiza las características que debe reunir un sistema para ser considerado de
lazo abierto o de lazo cerrado, identifica los sistemas de control de lazo abierto y
lazo cerrado, además, emplea tu imaginación y explica como convertirías los
sistemas de control de lazo abierto a cerrado y viceversa.
Orden
Actitudes a
formar
Responsabilidad
Limpieza
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Manera
Didáctica de
Lograrlas
El ejercicio propuesto deberá entregarse en
tiempo y forma indicados por el maestro.
Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos
establecidos
Se convierte un sistema de lazo abierto en cerrado y viceversa.
Los sistemas de control de lazo cerrado comparan la señal de salida con la señal de entrada,
mientras que los sistemas de control de lazo abierto no lo hacen.
En base a la afirmación anterior, identifica los sistemas de control de lazo abierto y lazo
cerrado, además, emplea tu imaginación y explica como convertirías los sistemas de control
de lazo abierto a cerrado y viceversa.
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Página de Debes tener cuidado de no confundir un sistema de control de lazo
abierto con un sistema de control de lazo cerrado o viceversa.
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Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
Conocimientos
a adquirir
Ele- Mental
No.
3
Investiga el propósito de los elementos de un sistema de control y ayuda a nuestro
amigo Charles Gómez a completar el cuadro de doble entrada, reuniendo los
nombres de los distintos elementos de un sistema de control con la descripción de
su propósito dentro del sistema.
Elementos de un
sistema de control
Manera
Didáctica
de
Lograrlos
Analiza
e
interpreta
la
información
investigada y comprende la función de los
elementos de un sistema de control.
Señal de entrada
Comparador o detector de error
Realimentación
Elemento de control o regulador
Planta o proceso
Transductor
Señal de salida
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Página de Elemento
Función
Señal de entrada
Comparador o detector de error
Realimentación
Elemento de control o regulador
Planta o proceso
Transductor
Señal de salida
Siempre que
realices una
investigación,
recuerda citar la
fuente.
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Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
Día: Grama
2
No.
En equipos de 3 alumnos y empleando las piezas del diagrama que se muestran
a continuación, y los conocimientos adquiridos sobre el tema, elaboren el
diagrama general a bloques de un sistema de control de lazo cerrado
Orden
Actitudes a
formar
Limpieza
Responsabilidad
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Se deberá entregar el ejercicio en tiempo y
forma indicados por el maestro.
Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos
El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar el trabajo
asignado.
Controlador Comparador Señal de salida
Realimentación
Señal de entrada
Planta
Transductor
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Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
Actitudes a
formar
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Controlando los L-Mentos
No.
2
Analiza el ejemplo que se te muestra a continuación y comprenderás la función
que realiza cada uno de los elementos dentro de un sistema de control.
Orden
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
Observando el ejemplo que te muestra
Juanito, comprenderás la función que realiza
cada uno de los elementos dentro de un
sistema de control.
Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida
Analiza, reflexiona y comprende la función de cada uno de los elementos dentro de
un sistema de control.
Para comprender la función de cada uno de los elementos de un
sistema de control, veamos el ejemplo de un sistema de control de
temperatura en una habitación
Página 24 de 94
Página de •
El diagrama del sistema de control sería como este
•
La variable de entrada sería la temperatura deseada
•
La variable de salida sería la temperatura real de la habitación
•
El interruptor tomaría el papel de controlador
•
El comparador del sistema sería el termostato
•
La planta o sistema sería la habitación
•
La retroalimentación estaría a cargo del dispositivo de medida de la temperatura.
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Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
Control L-mental
No.
Dibuja el diagrama de control del sistema y explica la función que realiza cada uno de los
elementos del sistema de control ejemplificado.
Orden
Actitudes a
formar
3
Limpieza
Responsabilidad
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Describir la función de los elementos dentro de
un sistema de control. Se deberá entregar el
ejercicio en tiempo y forma indicados por el
maestro.
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos
establecidos.
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Analizar, Reflexionar y Describir la función de los elementos dentro de un sistema de
control.
Un error típico se puede presentar si confundes la función de los
elementos de control del sistema.
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Página de Nombre
Competencia a
Desarrollar
Habilidades
Instrucciones
para el Alumno
Instrucciones
para el
Docente
Recursos
materiales de
apoyo
Contrólate
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
1
Analizar el funcionamiento de los tipos de sistemas de control
9 Elaborar el diagrama de un sistema de control de lazo cerrado
9 Determinar el propósito de los elementos de un sistema de control de lazo
cerrado.
9 Implementar diversos tipos de sistemas de control.
a) Realiza el diagrama en bloque correspondiente al sistema descrito.
b) Identifica las distintas variables del sistema descrito.
c) Determina si es un sistema a lazo abierto o a lazo cerrado.
Proporcionar la información necesaria para que los alumnos elaboren el trabajo
solicitado
Formato con descripción del caso a resolver
Orden
Actitudes a
formar
No.
Limpieza
Responsabilidad
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
La práctica propuesta se deberá entregar en
tiempo y forma indicados por el maestro.
Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante
la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.
Analiza, reflexiona y aplica los conocimientos adquiridos para la solución del
problema planteado.
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Página de Planteamiento
Los seres humanos respiran para poder vivir, la variable a controlar es la adecuada
ventilación.
La respiración se controla por impulsos nerviosos, que dentro del cerebro, se transmiten a la
cavidad torácica y al diafragma para controlar la frecuencia y el volumen de aspiración. Una
fuente de señal son receptores situados cerca del centro respiratorio, que son sensibles a las
concentraciones de anhídrido carbónico y oxígeno en la sangre que circula por el
quimiorreceptor.
a) Realiza el diagrama en bloque correspondiente al sistema descrito.
b) Identifica las distintas variables del sistema descrito.
c) Determina si es un sistema a lazo abierto o a lazo cerrado.
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Página de Nombre
Competencia a
Desarrollar
Descontrol
No.
2
Identificación de los tipos de sistemas de control
Habilidades
9 Elaborar el diagrama de un sistema de control de lazo cerrado
9 Determinar el propósito de los elementos de un sistema de control de lazo
cerrado.
9 Implementar diversos tipos de sistemas de control.
Instrucciones
para el Alumno
Para que puedas comprender el funcionamiento de un sistema de control, realiza
la siguiente práctica en equipo de 3 personas.
Instrucciones
para el
Docente
Proporcionar la información necesaria para que los equipos desarrollen la práctica
Recursos
materiales de
apoyo
Formato de la práctica a realizar
Orden
Actitudes a
formar
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Limpieza
Responsabilidad
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
La práctica propuesta se deberá entregar en
tiempo y forma indicados por el maestro.
Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.
El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar la práctica
asignada.
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Página de Planteamiento
La figura siguiente representa al sistema de control de nivel de líquido de un tinaco.
Este sistema posee un control automático cuya finalidad es mantener el nivel de líquido
comparando el nivel efectivo con el deseado, y corrigiendo cualquier error por medio del
ajuste de la apertura de la válvula.
a) Realizar un diagrama en bloque de todo el sistema a lazo cerrado.
b) Dibuje el diagrama en bloque correspondiente para este mismo sistema de control de nivel
de líquido pero operado por un ser humano, como muestra la siguiente figura.
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Página de Como te habrás dado cuenta
saber cómo funcionan los circuitos
básicos de control es muy interesante, y será aún más interesante
mientras más lo practiques, por lo que seguiremos llevándote por el
interesante mundo de la electrónica.
Te felicitamos porque si tú llegaste hasta aquí significa que sigues
avanzando, y esperamos que nada ni nadie te detenga. Te invitamos a
que continúes, pregunta a tu maestro todas las dudas que tengas y
verás que el futuro será mucho mejor para ti.
Date cuenta ahora, tú sabes analizar el funcionamiento de los tipos de sistemas de control.
FELICIDADES!!!! Y TE INVITAMOS A QUE AHORA APRENDAS A DIFERENCIAR CADA UNO DE
LOS ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE CONTROL……
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Página de Diferenciar cada uno de los elementos
de un sistema de control
2
1.
Censando
2.
Actuando
1.
Sensor- Es
2.
Actuador- Es
1. ¿Cuál de todos?
2. ¿Fuerza o Posición?
1. Mide tu nivel.
2. Para tu nivel.
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Página de Elementos de un Sistema de Control
Los sistemas de control están constituidos por
elementos diversos, cada uno de los cuales
poseen sus propias características y funciones
dentro del sistema.
Para comprender como funciona un sistema,
debemos partir de la identificación de los
elementos que componen el sistema, las
funciones y características de cada elemento y
las relaciones de los elementos entre sí y con el
ambiente.
Cada elemento del sistema mantiene relación, al menos, con otro elemento dentro del
sistema; también puede estar relacionado con elementos del ambiente que rodea al sistema.
Los sistemas de control emplean normalmente componentes mecánicos, eléctricos,
hidráulicos, neumáticos y combinaciones de estos.
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Página de HABILIDADES
RESULTADO DE
APRENDIZAJE
9 Analizar el funcionamiento de sensores y actuadores
9 Aplicar dispositivos prácticos de mando:
sensores y
actuadores
A lo largo de esta competencia podremos conocer el
funcionamiento y aplicar los dispositivos prácticos de mando de un
sistema de control.
Como primera actividad es muy importante realizar un encuadre grupal para que el alumno
comprenda las posibles aplicaciones de los dispositivos prácticos de mando, y su aplicación en un
sistema de control.
El docente muestra los elementos que forman un sistema de control explicando a grandes rasgos el
funcionamiento de cada uno, su utilidad y sus aplicaciones.
Los sistemas de
control automático
facilitan nuestras
vidas.
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Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
Sensando
1
Analiza el mapa conceptual y deduce el funcionamiento y aplicaciones de los
sensores dentro de un sistema de control.
Sensores
Conocimientos
a adquirir
No.
Tipo de sensores
Aplicación de los
sensores
Manera
Didáctica
de
Lograrlos
Interpreta el mapa conceptual y determina
los tipos de sensores que se emplean en un
sistema de control y su utilidad.
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Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
Sensor- Es
No.
Observa los ejemplos que se muestran a continuación y comprenderás la
aplicación de los diferentes tipos de sensores.
Orden
Actitudes a
formar
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
2
Responsabilidad
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
Observando los ejemplos que te muestra
Juanito, podrás comprender la aplicación de
los diversos tipos de sensores.
Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en diversos contextos mediante
la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.
Analiza, Reflexiona y Comprende la aplicación de los diversos tipos de sensores
Existen diferentes tipos de sensores y estos se usan dependiendo de la aplicación que
se les quiera dar. A continuación se muestran una serie de ejemplos.
Sensores de Posición
En un centro comercial, el sensor detecta que está próxima
una persona para que se abra la puerta.
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Página de Sensores de Presión
En las estaciones despachadoras de gas, se emplean los sensores
de presión para conocer la presión del gas.
Sensores de Temperatura
En una caldera, se emplea un sensor de temperatura para
conocer la temperatura del líquido.
Los sensores son
al sistema como
los sentidos al
cuerpo humano.
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Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
¿Cuál de todos?
1
No.
Trabajando en equipos de 3 alumnos, deberán analizar e identificar el tipo de
sensor que deberá emplear para cada caso
Orden
Actitudes a
formar
Limpieza
Responsabilidad
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Manera
Didáctica de
Lograrlas
El ejercicio propuesto se deberá entregar en
tiempo y forma indicados por el maestro.
Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos
Analiza, Reflexiona y deduce en equipo de trabajo, el tipo de sensor que se puede aplicar
dependiendo de las necesidades.
Caso 1. En una empacadora para detectar si existen cajas presentes en la banda
transportadora
Caso 2. En el clima de un automóvil
Caso 3. En un barco pesquero para detectar si hay peces en el fondo del mar
Caso 4. En una pistola de radar
Caso 5. Para conocer la cantidad de gas de una caldera
Un error típico se puede presentar si confundes la aplicación de los
diferentes tipos de sensores.
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Página de Nombre
Mide tu nivel
No.
Competencia a
Desarrollar
Diferenciar cada uno de los elementos de un sistema de control.
Habilidades
9 Analizar el funcionamiento de sensores y actuadores.
9 Aplicar dispositivos prácticos de mando, sensores y actuadores.
Instrucciones
para el Alumno
Instrucciones
para el
Docente
Recursos
materiales de
apoyo
Para que puedas comprender el funcionamiento de un sensor en un sistema de
control, realiza la siguiente práctica en equipo de 3 personas.
Proporcionar la información necesaria para que los equipos desarrollen la práctica
Formato de la práctica a realizar
Orden
Actitudes a
formar
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
1
Limpieza
Responsabilidad
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
La práctica propuesta se deberá entregar en
tiempo y forma indicados por el maestro
Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.
El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar la práctica
asignada.
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Página de SENSOR DE AGUA
Arma el siguiente circuito en tu tablilla de pruebas (protoboard)
Material utilizado:
1 Diodo LED D1 5mm cualquier color.
1 Fuente de alimentación de 12 voltios.
2 Resistencias R3 y R1 de 1K Ohms ½ watts.
1 Resistencia R2 de 10K Ohms ½ watts.
1 Transistor Q1 BC547C.
Electrodos(cables telefónicos).
NOTA: Sumergir los electrodos A Y B en un recipiente con 1 Litro de agua, el electrodo B debe
quedar en la parte inferior del recipiente y el A en la parte superior.
Escriba sus observaciones.___________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
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Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
Actuando
2
Analiza el mapa conceptual y deduce el funcionamiento y aplicaciones de los
actuadores dentro de un sistema de control.
Actuadores
Conocimientos
a adquirir
No.
Tipo de actuadores
Aplicación de los
actuadores
Manera
Didáctica
de
Lograrlos
Interpreta el mapa conceptual y determina
los tipos de actuadores que se emplean en
un sistema de control y su utilidad.
Página 41 de 94
Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
Actitudes a
formar
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Actuador- Es
No.
2
Observa los ejemplos que se muestran a continuación y comprenderás la
aplicación de los diferentes tipos de actuadores.
Orden
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
Observando los ejemplos que se muestran a
continuación,
podrás
comprender
la
aplicación de los diversos tipos de
actuadores.
Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general,
considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva.
Analiza, Reflexiona y Comprende la aplicación de los diversos tipos de actuadores
Existen diferentes tipos de actuadores y estos se usan dependiendo de la
aplicación que se les quiera dar. A continuación se muestran una serie de
ejemplos.
Actuadores Hidráulicos
En un taller mecánico, se emplea un cilindro hidráulico para levantar un
automóvil.
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Página de Actuadores Neumáticos
En un paletizador automático, se emplea un actuador neumático para
posicionar una pinza que levanta las cajas a paletizar.
Actuadores Eléctricos
En un brazo robótico se emplea un actuador eléctrico para moverlo.
Los actuadores
más empleados
son los cilindros y
los motores.
Página 43 de 94
Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
¿Fuerza o posición?
2
No.
Trabajando en equipos de 3 alumnos, deberán analizar e identificar el tipo de
actuador que deberá emplear para cada caso
Orden
Actitudes a
formar
Limpieza
Responsabilidad
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Manera
Didáctica de
Lograrlas
El ejercicio propuesto se deberá entregar en
tiempo y forma indicados por el maestro.
Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos
Analiza, Reflexiona y deduce en equipo de trabajo, el tipo de actuador que se puede
aplicar dependiendo de las necesidades.
Caso 1. En una grúa para levantar carros
Caso 2. En un mecanismo de precisión
Caso 3. En un servomotor de movimientos muy precisos
Un error típico se puede presentar si confundes la aplicación de los
diferentes tipos de actuadores.
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Página de Nombre
Competencia a
Desarrollar
Habilidades
Para tu nivel
No.
2
Diferenciar cada uno de los elementos de un sistema de control.
9 Analizar el funcionamiento de sensores y actuadores.
9 Aplicar dispositivos prácticos de mando. sensores y actuadores.
Instrucciones
para el Alumno
Para que puedas comprender el funcionamiento de un sensor y un actuador en un
sistema de control, realiza la siguiente práctica en equipo de 3 personas.
Instrucciones
para el
Docente
Proporcionar la información necesaria para que los equipos desarrollen la práctica
Recursos
materiales de
apoyo
Formato de la práctica a realizar
Orden
Actitudes a
formar
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Limpieza
Responsabilidad
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
La práctica propuesta se deberá entregar en
tiempo y forma indicados por el maestro
Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.
El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar la
práctica asignada.
Página 45 de 94
Página de Para tu nivel
Arma el siguiente circuito en tu tablilla de pruebas (protoboard).
Material utilizado:
1 Diodo LED D1 5mm cualquier color.
1 Fuente de alimentación de 12 voltios.
2 Resistencias R3 y R1 de 1K Ohms ½ watts.
2 Resistencias R2 y R4 de 10K Ohms ½ watts.
2 Transistores Q1 y Q2 BC547C.
1 Relevador RAS1210
1 Motor de 127V c.a. (bomba tipo pecera).
Electrodos(cables telefónicos).
NOTA: Sumergir los electrodos A Y B en un recipiente con 1 Litro de agua, el electrodo B debe
quedar en la parte inferior del recipiente y el A en la parte superior.
Escriba sus observaciones.___________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
Página 46 de 94
Página de Como te habrás dado cuenta
conocer los tipos de sensores y
actuadores es muy interesante, y será aún más interesante mientras
más lo practiques, por lo que seguiremos llevándote por el interesante
mundo de la electrónica.
Te felicitamos porque si tú llegaste hasta aquí significa que sigues
avanzando, y esperamos que nada ni nadie te detenga. Te invitamos a
que continúes, pregunta a tu maestro todas las dudas que tengas y
verás que el futuro será mucho mejor para ti.
Date cuenta ahora, tú sabes diferenciar cada uno de los elementos de un sistema de control.
FELICIDADES!!!! Y TE INVITAMOS A QUE AHORA APRENDAS A ANALIZAR EL
FUNCIONAMIENTO DE LOS DISTINTOS TIPOS DE TRANSDUCTORES…
Página 47 de 94
Página de Analizar el funcionamiento de los
distintos tipos de transductores
3
1. Se busca
2. Transductor- Es
3. Pa’ todos los gustos
1.
¿Cuál pongo?
1.
Transductores Aplicados
1.
Transduce
2.
Arma tu potencial
Página 48 de 94
Página de Transductores
Cuando se trabaja con sistemas de control
frecuentemente se requiere convertir una forma de
energía en otra, este es el propósito de los llamados
transductores. Los transductores son dispositivos que
permiten transformar una determinada magnitud
física en una magnitud eléctrica (tensión, corriente,
resistencia, etc.). De esta forma es posible distinguir
diferentes tipos de transductores:
-
Transductor de Fuerza.
Transductor de Presión.
Transductor de Aceleración y Velocidad.
Transductor de Nivel.
Transductor de Caudal.
Transductor de Temperatura.
Transductor de Luz.
¿Cuál es la diferencia entre un sensor y un transductor?
En términos estrictos, un sensor es un instrumento que no altera la propiedad censada,
mientras que el transductor, siempre absorbe una potencia pequeña. En el terreno de la
instrumentación y control se habla de sensores, para englobar tanto transductores como
sensores, dándose por sentado que cuando se utilizan transductores, la potencia que se
absorberá será mínima.
Los transductores y los sensores pueden clasificarse en dos tipos básicos, dependiendo de
la forma de la señal convertida:
- Transductores analógicos
- Transductores digitales
Los transductores analógicos proporcionan una señal analógica continua, por ejemplo voltaje
o corriente eléctrica. Esta señal puede ser tomada como el valor de la variable física que se
mide.
Los transductores digitales producen una señal de salida digital, en la forma de un conjunto
de bits de estado en paralelo o formando una serie de pulsaciones que pueden ser contadas.
Página 49 de 94
Página de HABILIDADES
RESULTADO DE
APRENDIZAJE
9 Analizar el funcionamiento de los distintos tipos de
transductores.
9 Aplicar distintos tipos de transductores en circuitos de
control
A lo largo de esta competencia podremos conocer y analizar el
funcionamiento de los distintos tipos de transductores
Como primera actividad es muy importante realizar un encuadre grupal para que el alumno
comprenda las posibles aplicaciones de los transductores, y su aplicación en un sistema de control.
El docente muestra los diferentes tipos de transductores que se emplean en un sistema de control y
el funcionamiento de cada uno, explicando su utilidad y sus aplicaciones.
Se recomienda, siempre que sea posible, la visita a alguna empresa de la localidad donde se
empleen diversos tipos de transductores en un proceso de control, a fin de que los alumnos
comprendan plenamente su utilidad e importancia.
Los transductores
transforman una
forma de energía en
otra que puede
interpretar el
sistema
Página 50 de 94
Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
Conocimientos
a adquirir
Se busca
No.
1
Al trabajar con transductores, es muy importante tener en cuenta ciertos
parámetros de los mismos. Ayuda a nuestro amigo Charles Gómez a investigar los
siguientes conceptos relacionados con los transductores.
Características
principales de los
transductores.
Manera
Didáctica
de
Lograrlos
Analiza
e
interpreta
la
información
investigada y comprende las características
principales de los transductores.
Exactitud del transductor
Precisión del transductor
Rango de funcionamiento del transductor
Velocidad de respuesta del transductor
Calibración del transductor
Fiabilidad del transductor
Página 51 de 94
Página de Transductor –Es
Nombre
No.
2
Analiza el cuadro de doble entrada titulado “Transductor -Es” y descubre su función
y aplicación dentro de un sistema de control.
Instrucciones
para el Alumno
Transductores
Tipos de
transductores
Conocimientos
a adquirir
Manera
Didáctica
de
Lograrlos
Aplicación de
transductores
Interpreta la información contenida en el
cuadro de doble entrada y comprende la
función y aplicación de los transductores
dentro de un sistema de control
Los transductores son dispositivos que convierten una magnitud física no
interpretable por el sistema en otra sí interpretable, por lo general, en los
sistemas de control automático los transductores se emplean para convertir
una forma de energía distinta en energía eléctrica.
Aceleración
Fuerza
y Par
Magnitud
física
Posición
Desplazamiento
Temperatura
Velocidad
Acelerómetro
Analógico
GalgasTransductor
Extensiométricas
Analógico
Señal
de Salida
Tubo Bourdon
Potenciómetro
Analógico
Fuelle
Encoder
Analógico
Digital
Cristal Piezoeléctrico
Transformador
Diferencial
Analógico
Analógico
Termopar
Galgas Extensiométricas
Analógico
Analógico
Bi metales
Tacómetro
Todo-Nada
Analógico
Pirómetro óptico
Encoder
Digital
DetectorInductivos
inductivo u óptico
Analógico
o Todo-Nada
Digital
Página 52 de 94
Página de Presencia o Proximidad
Capacitivos
Analógico
Ópticos
Analógico o Todo- Nada
Higrómetro Resistivo
Analógico
Sicrómetro
Analógico
Humedad
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Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
Pa’ todos los gustos
3
Analiza la siguiente información y elabora un mapa conceptual titulado “Tipos de
transductores”.
Transductores
Conocimientos
a adquirir
No.
Tipos de
transductores
Aplicación de
transductores
Manera
Didáctica
de
Lograrlos
Interpreta la información contenida y
comprende la función y aplicación de los
transductores dentro de un sistema de
control
En la industria, las variables físicas más importantes son: Posición, velocidad, fuerza,
presión, temperatura, intensidad luminosa, humedad. Para medir el valor de la variable que
se va a controlar, este valor se convierte en señal eléctrica empleando transductores.
Transductores de posición
Los transductores de posición son dispositivos que convierten una magnitud física de
posición en otra magnitud que generalmente es una señal eléctrica.
Potenciómetro
El transductor eléctrico más común es el potenciómetro se
usan solos o con un sensor mecánico para convertir un
movimiento mecánico en una variación eléctrica.
Página 54 de 94
Página de Transductor diferencial
Un transformador diferencial de variación lineal (Lvdt) entrega una
señal de VCA de salida proporcional a un desplazamiento físico.
Transductor de efecto Hall
El efecto Hall relaciona la tensión entre dos puntos de un material
conductor o semiconductor con un campo magnético a través del
material.
Transductores de presión
Los transductores de presión son dispositivos detectan la presión medida y la convierten en
un movimiento mecánico. El movimiento mecánico, se traduce a una señal eléctrica por un
LVDT.
Tubo Bourdon
Los tubos Bourdon se usan frecuentemente para medir presiones en el rango de 10 a 300
psi. Un tubo Bourdon es un tubo deformable de metal con una sección ovalada, abierto en
uno de sus extremos y cerrado del otro. El tubo hueco es elástico debido a la elasticidad del
metal utilizado en su construcción.
Página 55 de 94
Página de Fuelles
Los fuelles son una serie de diafragmas metálicos conectados entre si. Se utilizan por lo
general para medir presión en un rango de 0.5 a 20 PSI.
Referencias:
1) Conductores de la
bobina
2) Resorte
3) Fuelle
4) Núcleo de la
bobina
Cristal Piezoeléctrico
Al someterlo a la acción mecánica de la compresión, las cargas
de la materia se separan y esto da lugar a una polarización de la
carga.
Galgas extensiométricas
Las galgas extensiométricas se utilizan en la industria para
medir con precisión grandes pesos.Básicamente es un hilo
de resistencia adherido a una superficie de un objeto fuerte
el cual recibe entonces una fuerza.
Cuando es aplicada una fuerza al objeto, este se deforma
ligeramente, la deformación cambia la resistencia del hilo la
cual es detectada y relacionada al valor de la fuerza.
Página 56 de 94
Página de Transductores de velocidad
Son dispositivos que miden la velocidad y la convierten en una señal eléctrica.
Tacómetro
Un tacómetro es un dispositivo que mide la velocidad angular de rotación de un eje.
Transductores de temperatura
Los transductores eléctricos de temperatura utilizan diversos fenómenos que son influidos
por la temperatura, y los convierten en señal eléctrica.
Termistores
Cuando se unen óxidos metálicos para medir temperatura el material de oxido metálico es
moldeado en forma que parecen pequeños capacitores, a este dispositivo moldeado se le
llama termistor.
Página 57 de 94
Página de Termocupla
Una termocupla es un par de conductores metálicos distintos
y unidos entre sí formando un bucle. La termocupla es el
dispositivo más comúnmente usado para medir temperatura
en procesos industriales.
Pirómetros ópticos
El pirómetro óptico empleado en la determinación de altas
temperaturas tales como las temperaturas de fusión del
platino, del molibdeno o del tungsteno, miden el brillo de la
radiación en una banda muy estrecha de longitudes de onda.
Transductores de humedad
Los transductores de humedad son dispositivos que miden la cantidad de humedad y la
convierten en señal eléctrica.
Higrómetros resistivos
Un higrómetro resistivo en un elemento cuya resistencia cambia
con los cambios en la humedad relativa del aire en contacto con
el elemento.
Sicrómetros
Un sicrómetro es un dispositivo de medida de la humedad
relativa (HR) que tiene dos transductores de temperatura
(termómetros).
Página 58 de 94
Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
¿Cuál pongo?
Limpieza
Responsabilidad
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
1
Observa los ejemplos que se muestran a continuación y comprenderás la
aplicación de los diferentes tipos de transductores.
Orden
Actitudes a
formar
No.
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
Observando los ejemplos que se muestran a
continuación,
podrás
comprender
la
aplicación de los diversos tipos de
transductores.
Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general,
considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva.
Analiza, Reflexiona y Comprende la aplicación de los diversos tipos de
transductores
Existen diferentes tipos de transductores y estos se usan dependiendo de
la aplicación que se les quiera dar. A continuación se muestran una serie
de ejemplos.
En la industria se emplea un termopar para medir la temperatura de una
caldera. El termopar genera una corriente eléctrica proporcional a la
temperatura.
Página 59 de 94
Página de Una aplicación industrial de un Fuelle es medir la presión de un gas.
En la industria se emplea un transductor lineal para medir el
desplazamiento de un pistón.
El control industrial
depende de la habilidad
para medir el valor de la
variable controlada con
exactitud y rapidez.
Página 60 de 94
Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
Transductores Aplicados
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
1
Investiga y encuentra una aplicación para cada tipo de sensor
Orden
Actitudes a
formar
No.
Responsabilidad
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Observar las figuras de los distintos tipos de
transductores y encontrarles una buena
aplicación.
Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida
Analiza, Reflexiona y Comprende la aplicación de los diversos tipos de
transductores. Investiga y encuentra diversas aplicaciones para los transductores.
Potenciómetro
Tacómetro
Foto celda
Página 61 de 94
Página de Transductor Diferencial
Pirómetro Óptico
Termocupla
Galga Extensiométrica
Higrómetro
Sicrómetro
Un error típico se puede presentar si confundes la aplicación de los
diferentes tipos de transductores.
Página 62 de 94
Página de Nombre
Competencia a
Desarrollar
Habilidades
Transduce
No.
1
Analizar el funcionamiento de los tipos de transductores
9 Analizar el funcionamiento de los distintos tipos de transductores.
Instrucciones
para el Alumno
En equipos de tres alumnos, determina los elementos activos de los diferentes
transductores dados.
Instrucciones
para el
Docente
Proporcionar la información y material necesarios para que los equipos desarrollen
la práctica
Recursos
materiales de
apoyo
•
Diferentes transductores e instrumentos de medición.
Orden
Actitudes a
formar
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Limpieza
Responsabilidad
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
La práctica propuesta se deberá entregar en
tiempo y forma indicados por el maestro.
Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.
El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar la práctica
asignada.
Página 63 de 94
Página de Nombre
Competencia a
Desarrollar
Habilidades
Arma tu potencial
No.
2
Analizar el funcionamiento de los tipos de transductores
9 Analizar el funcionamiento de los distintos tipos de transductores.
Instrucciones
para el Alumno
En equipos de tres alumnos, aplicar el principio de puesta a cero para la medición
de voltaje con potenciómetro.
Instrucciones
para el
Docente
Proporcionar la información y material necesarios para que los equipos desarrollen
la práctica
Recursos
materiales de
apoyo
•
•
•
•
•
Fuente de voltaje de corriente directa
Multímetro digital
Potenciómetro de desplazamiento lineal
Medidor Vernier y escuadra
Galvanómetro
Orden
Actitudes a
formar
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Limpieza
Responsabilidad
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
La práctica propuesta se deberá entregar en
tiempo y forma indicados por el maestro.
Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.
El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar la práctica
asignada.
Página 64 de 94
Página de Como te habrás dado cuenta
conocer el funcionamiento de los
distintos tipos de transductores y su aplicación es muy interesante, y
será aún más interesante mientras más lo practiques, por lo que
seguiremos llevándote por el interesante mundo de la electrónica.
Por lo te felicitamos porque si tú llegaste hasta aquí significa que sigues
avanzando, y esperamos que nada ni nadie te detengas. Te invitamos
a que continúes, pregunta a tu maestro todas las dudas que tengas y
verás que el futuro será mucho mejor para ti.
Date cuenta ahora, tú sabes analizar el funcionamiento de los distintos tipos de
transductores.
FELICIDADES!!!! Y TE INVITAMOS A QUE AHORA APRENDAS A IMPLEMENTAR MONTAJE DE
CIRCUITOS BÁSICOS DE CONTROL, UTILIZANDO TRANSDUCTORES FOTOELÉCTRICOS…
Página 65 de 94
Página de Implementar montaje de circuitos
básicos de control, utilizando
transductores fotoeléctricos
4
1.
Aprovechando la luz
2.
Charles Gómez en busca de los símbolos perdidos
1.
Aplicación fotónica
4.
¿Quién convierte?
1. Directa o inversa
2. Clara u oscura
3. Enciende mi tono
4. Optoacoplador
Página 66 de 94
Página de 1. ¡Aguas con el control!
Página 67 de 94
Página de Transductores de Iluminación
Los transductores de iluminación son dispositivos capaces de
transformar la radiación luminosa en una magnitud eléctrica
(resistencia, corriente), y que también pueden ser utilizadas
como transductores indirectos de otras magnitudes físicas como
posición, velocidad angular, etc.
La radiación luminosa, al interactuar con la materia, produce
diversos efectos. Entre los más importantes se encuentra el
“Efecto Fotoeléctrico” que consiste en la liberación de electrones
de una superficie metálica cuando a ésta le llegan radiaciones
luminosas y, en el caso de semiconductores, en la generación de
pares electrones-huecos.
Con relación a los efectos fotoeléctricos
semiconductores, se pueden dividir en dos grupos:
sobre
los
1- Efecto fotoconductor
La conductividad de una barra de semiconductor depende de la intensidad de la radiación
luminosa que le llega.
2- Efecto fotoeléctrico sobre la unión (Efecto Fotovoltaico)
La corriente a través de una unión P-N polarizada depende de la intensidad de la radiación
luminosa. Si la unión no está polarizada, en sus extremos se genera una fuerza
electromotriz (Efecto Fotovoltaico).
Página 68 de 94
Página de HABILIDADES
RESULTADO DE
APRENDIZAJE
9 Construir circuitos básicos de control utilizando
transductores fotoeléctricos.
Manipular transductores fotoeléctricos y encontrar diversas
aplicaciones en circuitos eléctricos y electrónicos.
Como primera actividad es muy importante realizar un encuadre grupal para que el alumno
comprenda las posibles aplicaciones de los transductores, y su aplicación en un sistema de control.
El docente muestra los diferentes tipos de transductores fotoeléctricos que se emplean en un sistema
de control y el funcionamiento de cada uno, explicando su utilidad y sus aplicaciones.
Se recomienda, siempre que sea posible, la visita a alguna empresa de la localidad donde se
empleen diversos tipos de transductores en un proceso de control, a fin de que los alumnos
comprendan plenamente su utilidad e importancia.
Los transductores
fotoeléctricos
responden a la
presencia de la luz.
Página 69 de 94
Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
Aprovechando la luz
No.
1
Analiza el mapa conceptual y deduce el funcionamiento y aplicaciones de los
transductores fotoeléctricos.
Celdas fotovoltaicas
Celdas
fotoconductivas
Conocimientos
a adquirir
Fotodiodos
Fototransistores
Manera
Didáctica
de
Lograrlos
Interpreta la información contenida en el
mapa conceptual y comprende la función y
aplicación de los transductores fotoeléctricos
dentro de un sistema de control
Optoacopladores
Página 70 de 94
Página de Transductores Fotoeléctricos Transforman la luz en energía eléctrica o viceversa Celdas Fotovoltaicas Celdas Fotoconductivas Fotodiodos
Foto transistores Optoacopladores Convierten directamente la luz en electricidad Disminuyen su resistencia al exponerse a la luz Diodo Semiconductor sensible a la luz Transistor Semiconductor sensible a la luz Aparatos de medición Conmutadores ópticos Aislamiento eléctrico Cortinas de luz Sensor claro‐
oscuro Transmisión de datos de alta velocidad Transmisión de datos de baja velocidad Dispositivo emisor y recetor de luz Sistemas de iluminación Telecomunicaci
ones Electrificación rural Control de iluminación Retrovisor de automóvil automático Relojes Juguetes Página 71 de 94
Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
Conocimientos
a adquirir
Charles Gómez en busca de los símbolos perdidos
No.
2
Ayuda a nuestro amigo Charles Gómez a investigar los símbolos de lo siguientes
transdcutores fotoeléctricos
Simbología de los
transductores
fotoeléctricos.
Manera
Didáctica
de
Lograrlos
Investigada y conoce los símbolos de los
transductores fotoeléctricos.
Foto transistor
Foto resistencia (LDR)
Foto diodo
Página 72 de 94
Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
Actitudes a
formar
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Aplicación fotónica
No.
1
Observa los ejemplos que se muestran a continuación y comprenderás la
aplicación de los diferentes tipos de transductores foto electrónicos
Orden
Responsabilidad
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
Observando los ejemplos que se muestran a
continuación,
podrás
comprender
la
aplicación de los diversos tipos de
transductores fotelectrónicos.
Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida
El alumno analiza, reflexiona y comprende las posibles aplicaciones de los
diferentes transductores fotoeléctricos.
Modos de censado fotoeléctrico
Una forma aparte de definir los sensores es en base a su modo de censado, el método en
que un sensor envía y recibe la luz. Los sensores fotoeléctricos se divididen en tres modos
básicos de censado:
• Modo Opuesto
El emisor y receptor del sensor están alojados en dos unidades separadas. El emisor es
ubicado en oposición al detector. Un objeto es detectado cuando interrumpe la barrera
efectiva. Este modo se conoce también como modo barrera.
Página 73 de 94
Página de • Modo Retroreflectivo
En el modo retroreflectivo o "reflex", el sensor contiene tanto el elemento emisor y el
receptor. La barrera efectiva se establece entre el emisor, el espejo retroreflector y el
receptor. Como en el modo opuesto, el objeto es detectado cuando interrumpe la barrera
efectiva.
• Modo de Proximidad
El sensor contiene tanto el elemento emisor como el receptor. En el modo proximidad el
sensor detecta el objeto cuando la luz emitida es reflejada por el objeto a detectar y retorna al
receptor. Según sus variantes de medición este modo se subdivide en los siguientes modos:
- Modo Difuso
- Modo Convergente
- Modo Divergente
- Modo con Supresión de Fondo
Página 74 de 94
Página de Modo
Opuesto
Descripción
Retroreflectivo
Emisor y receptor van alojados
en una misma caja.
La luz emitida se refleja por
medio de un reflector a la
distancia indicada como alcance
máximo y es evaluada por el
aparato.
• Conveniente con espacio limitado
• Gran longitud de censado
Difuso
Lleva el emisor y receptor de luz
incorporados en una misma
caja.
Refleja de vuelta la luz del
propio
objeto detectado
• Conveniente con espacio limitado
• Usado en aplicaciones que
requieren monitoreo de reflectividad
Consta de dos aparatos, emisor
y
receptor posicionados en forma
opuesta. El objeto es detectado
cuando interrumpe la barrera
luminosa.
• Conveniente con espacio limitado
• Buen desempeño en detección de
materiales claros en rangos
cerrados
• Usado en aplicaciones que
requieren monitoreo de reflectividad
• Confiable en la detección de
superficies brillantes o vibratorias
Divergente
Convergente
Características
• Más confiable para objetos
opacos
• Gran longitud de censado
• Buenas prestaciones en
ambientes
contaminados
• Alta tolerancia al desalineamiento
Es similar al modo difuso, su
• Usado para posicionamiento
Página 75 de 94
Página de diferencia es que utiliza una
óptica adicional para producir
una
pequeña y bien definida área de
censado
preciso
• Excelente desempeño para
detección de objetos pequeños o
pequeñas marcas de color
• Usado para conteo de objetos
• Detección de objetos de baja
reflectividad
Supresión de Fondo Los sensores de campo fijo
usan
dos receptores y un circuito
comparador para cancelar la
respuesta del sensor cuando la
intensidad de la luz reflejada
alcanzada en el rango largo del
receptor excede la intensidad de
la luz reflejada localizada en el
rango cerrado del receptor.
Como resultado, cualquier
objeto
más allá del punto de corte fijo
del sensor puede ignorarse
fiablemente. Los sensores de
campo ajustable usan un arreglo
de múltiples receptores que
permiten a la circuitería del
sensor mover la posición del
punto de corte con un simple
ajuste.
• No es afectado por un objeto de
fondo con gran reflexión.
• Detección estable de objetos de
distintos colores y materiales de
distinta reflexión.
• Detección de objetos muy
pequeños con gran precisión.
La mayoría de los
sensores
fotoeléctricos
utilizan LEDs
Página 76 de 94
Página de Nombre
Instrucciones
para el Alumno
¿Quién convierte?
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
1
De las imágenes mostradas en la parte inferior, marca cuál de ellos es
transductor fotoeléctrico.
Orden
Actitudes a
formar
No.
Responsabilidad
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Observar las figuras de los distintos tipos de
transductores y encontrarles una buena
aplicación
Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos
El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar el trabajo
asignado.
Recuerda y no te confundas los dispositivos que emiten luz no son
necesariamente transductores fotoeléctricos.
Página 77 de 94
Página de Nombre
Competencia a
Desarrollar
Directa o Inversa
No.
1
Comprender el funcionamiento de un fotodiodo
9 Interpretación de diagramas
Habilidades
9 Armar circuitos básicos con foto diodos
9 Usar la tabla proto
Instrucciones
para el Alumno
Instrucciones
para el
Docente
Recursos
materiales de
apoyo
Para que puedas comprender el funcionamiento de un Foto diodo arma el siguiente
circuito
Proporcionar la información necesaria para que los alumnos armen el circuito
Fuente de 5 VCD
Resistencia de 47 KΩ
Foto diodo
Multímetro
Orden
Actitudes a
formar
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Responsabilidad
Limpieza
Tabla proto
Diagrama
Cable telefónico
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
Armar el circuito mostrado para comprobar el
funcionamiento de un foto diodo, y entregarlo
en tiempo y forma.
Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida
El alumno analiza, reflexiona y comprende el funcionamiento de un fotodiodo.
Página 78 de 94
Página de Arma el siguiente circuito y contesta las preguntas:
1. El foto diodo del circuito ¿Se encuentra polarizado directa o indirectamente?
2. ¿Cómo varía el voltaje de salida en función de la cantidad de luz que recibe el foto
diodo?
3. Explica ¿cómo funciona el Fotodiodo?
Página 79 de 94
Página de Nombre
Competencia a
Desarrollar
¿Clara u oscura?
No.
2
Comprobar la utilidad de los LDR’s y Fototransistores
9 Interpretación de diagramas
Habilidades
9 Armar circuitos con LDR’s y Fototransistores
9 Uso de la tabla proto
Instrucciones
para el Alumno
Instrucciones
para el
Docente
Recursos
materiales de
apoyo
Para que puedas comprobar la utilidad de los LDR’s y Fototransistores, arma los
siguientes circuitos
Proporcionar la información necesaria para que los alumnos armen los circuitos
Diagramas
Tabla proto
LDR
Fototransistor
Resistencias
Transistores
Cable telefónico
Led
Pila de 9 volts
Orden
Actitudes a
formar
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Responsabilidad
Limpieza
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
En equipos de 3 alumnos, armar los circuitos
mostrados para comprobar la utilidad de los
LDR’s y Fototransistores, y entregarlos en
tiempo y forma.
Participa y colabora de manera efectiva en equipos de trabajo
El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar la práctica
asignada.
Página 80 de 94
Página de Detectores de luz
Detector de luz empleando LDR
Detector de luz empleando Foto transistor
Página 81 de 94
Página de Detectores de oscuridad
Detector de oscuridad empleando LDR
Detector de oscuridad empleando Foto transistor
Página 82 de 94
Página de Nombre
Competencia a
Desarrollar
Enciende mi tono
No.
3
Comprobar la utilidad de las foto resistencias
9 Interpretación de diagramas
Habilidades
9 Armar circuitos con Foto resistencias
9 Uso de la tabla proto
Instrucciones
para el Alumno
Instrucciones
para el
Docente
Recursos
materiales de
apoyo
Para que puedas comprobar la utilidad de las Foto resistencias arma el siguiente
circuito
Proporcionar la información necesaria para que los alumnos armen el circuito
Diagrama
Resistencia 6.8kΩ
Transistor 2N3904
Transistor 2N3906
Bocina 8Ω
Capacitor .1µf
Foto resistencia
Orden
Actitudes a
formar
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Responsabilidad
Limpieza
Tabla Proto
Cable telefónico
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
En equipos de tres alumnos, armar el
circuito mostrado para comprobar la utilidad
de las Foto resistencia, y entregarlo en
tiempo y forma.
Participa y colabora de manera efectiva en equipos de trabajo
El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar la práctica
asignada.
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Página de A medida que aumenta la luz que incide en el foto resistor, aumenta la frecuencia del tono
del altavoz.
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Página de Nombre
Competencia a
Desarrollar
Optoacoplador
No.
4
Comprender el funcionamiento de un Optoacoplador
9 Interpretación de diagramas
Habilidades
9 Armar circuitos básicos con optoacopladores
9 Usar la tabla proto
Instrucciones
para el Alumno
Instrucciones
para el
Docente
Recursos
materiales de
apoyo
Para que puedas comprender el funcionamiento de un Optoacoplador arma el
siguiente circuito
Proporcionar la información necesaria para que los alumnos armen el circuito
Diagrama
Tabla proto
Batería de 9 V
Optoacoplador OP4N25
Micro interruptor
LED
Resistencia 220 Ω
Cable telefónico
Orden
Actitudes a
formar
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Responsabilidad
Limpieza
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
En equipos de tres personas armar el circuito
mostrado para comprobar el funcionamiento
de un Optoacoplador, y entregarlo en tiempo
y forma
Participa y colabora de manera efectiva en equipos de trabajo
El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar la práctica
asignada.
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Página de Arma el siguiente circuito, deja abierto el interruptor del optoacoplador y observa que sucede
Ahora cierra el interruptor y observa que ocurre
Emplea tu imaginación y escribe una aplicación práctica que pudieras darle a este circuito.
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Página de Nombre
Competencia a
Desarrollar
¡Aguas con el control!
No.
1
Emplear un optoacoplador para controlar el encendido de una bomba de agua
9 Interpretación de diagramas
Habilidades
9 Armar circuitos de control con optoacopladores
9 Usar la Tabla proto
Instrucciones
para el Alumno
Para que puedas comprender como se emplea un optoacoplador en un circuito de
control, arma el siguiente circuito
Instrucciones
para el
Docente
Proporcionar la información necesaria para que los alumnos armen el circuito de
control.
Recursos
materiales de
apoyo
Diagrama
4 interruptores push boton
1 resistencia R2 10 k Ω
4 resistencias R3, R5, R6 Y R7 1 kΩ
1 resistencia R4 1.2 Kω
1 resistencia R8 0.8 kΩ
1 Capacitor 1000 µF
Orden
Actitudes a
formar
Limpieza
Responsabilidad
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
Tabla proto
1 resistencia R1 4.7 KΩ
1 fusible 10 A
1 Led rojo
1 Led verde
1 Comparador LM 311
En equipos de tres personas armar el circuito
mostrado para comprobar el funcionamiento
de un Optoacoplador, y entregarlo en tiempo
y forma
Participa y colabora de manera efectiva en equipos de trabajo
El alumno muestra su interés y participa de manera entusiasta para desarrollar la práctica
asignada.
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Página de Diagrama de conexión:
Como ves, el circuito consta de tres partes básicamente, estas son la alimentación que
depende de S1, el circuito de tiempo que depende de S2 y la etapa de potencia.
Aquí lo puedes ver en un pequeño diagrama de bloques.
Algo importante en el circuito, es colocar un disipador de calor a Q2 ya que si no se realiza,
este se podría quemar.
Funcionamiento:
Si el tinaco llega al límite inferior se cierra S1 con lo cual se cierra el circuito y se enciende la
bomba, el timer empieza a contar, si pasados los 5 segundos no se abre S2 quiere decir que
la bomba no manda agua y entonces se activa relay1 con lo cual se apaga la bomba, y se
encenderá el LED rojo indicando que algo anda mal.
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Página de Circuito de tiempo.
El circuito de tiempo está hecho por medio de un comparador con el integrado LM311. C2
está calculado para que con R2 (puede ser un potenciómetro) se cargue en
aproximadamente 10 segundos y llegue a su voltaje de comparación que lo determina el
divisor R1 y R4, si llega a este voltaje es que S2 no se abrió señal de que la bomba no envía
agua o ya no hay agua en el depósito u otra cosa. Q1 actúa como interruptor. El relevador
actúa como compuerta, no se emplea una compuerta AND de circuito integrado para no
tener que usar una fuente regulada.
Alimentación:
Emplea un transformador de entrada 120V AC. y de salida 12V AC la cual se rectifica para
obtener 12 V DC y de ahí se toma el voltaje sin regular, ya que el LM311 soporta un rango
amplio de voltaje
Potencia
El optoacoplador aísla el circuito, este activa el triac Q2 que cierra el circuito activando la
bomba de agua, S4 es opcional pero es el encendido manual de la bomba y este debe
soportar por lo menos 10 Amperes, un interruptor de esos de un cuarto de casa está bien.
El cable
Se requieren cuatro cables telefónicos (dos para S1 y otros dos para S2).
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Página de Como te habrás dado cuenta el mantenimiento a los circuitos básicos
de control es muy interesante, y será aún más interesante mientras
más lo practiques, por lo que seguiremos llevándote por el interesante
mundo de la electrónica.
Te felicitamos porque si tú llegaste hasta aquí significa que sigues
avanzando, y esperamos que nada ni nadie te detenga. Te invitamos a
que continúes, pregunta a tu maestro todas las dudas que tengas y
verás que el futuro será mucho mejor para ti.
Date cuenta ahora, tú sabes analizar el funcionamiento de los tipos de sistemas de control,
diferenciar cada uno de sus elementos, analizar el funcionamiento de los distintos tipos de
transductores e implementar circuitos básicos de control empleando transductores
fotoeléctricos.
FELICIDADES!!!! Y TE INVITAMOS A QUE SIGAS CON NOSOTROS……
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Página de Esta guía fue concebida como un medio de aprendizaje en la
educación técnica de nivel medio superior, y de ninguna manera se
pretende que sea un sustituto del docente, por el contrario, se busca
que sirva como un medio de apoyo a la dinámica del proceso de
enseñanza aprendizaje, al orientar la actividad del alumno en el
aprendizaje desarrollador, a través de situaciones problemáticas y
tareas que garanticen la apropiación activa, crítico - reflexiva y
creadora de los contenidos, con la adecuada dirección y control de
sus propios aprendizajes.
La guía está integrada por cuatro competencias:
1.
2.
3.
4.
Analizar el funcionamiento de los tipos de sistemas de control
Diferenciar cada uno de los elementos de un sistema de control
Analizar el funcionamiento de los tipos de transductores
Implementar montaje de circuitos básicos de control, utilizando transductores
fotoeléctricos
El desarrollo de estas competencias permite cubrir básicamente con el Resultado de
Aprendizaje del Submódulo 3, que es el Realizar el mantenimiento a circuitos básicos de
control eléctrico, preservando los insumos, información y lugar de trabajo.
La forma de evaluar el presente Submódulo es en primer término considerando los
instrumentos de evaluación, los cuales determinan el producto y el desempeño, derivados de
cada una de las prácticas plasmadas en la guía.
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Página de WOLF, Stanley, SMITH Richard, F.M.
Guía para mediciones electrónicas prácticas de laboratorio
Pretince Halll-Hispano Americana, México
1992
ROSCOE B.M., COUGHLIN R.F.
Prácticas de laboratorio con semiconductores.
Gustavo Pili, México
1982
BERGTOLD, Fritz
Circuitos con Triacs, Diacs y Tiristores
Gustavo Pili, Barcelona
1997
BUCK, Engineering, Co, Inc.
Electricidad y Electrónica: Prácticas, Volumen 1-6
Edutel, México
1994
BOYLESTAD, Robert L.
Electrónica teoría de circuitos
Prentice Hall, México
2004
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Página de Control Es la medición de la variable controlada del sistema y la aplicación de la variable
manipulada al sistema para corregir la desviación del valor medido del valor deseado.
Fotoceldas pequeños dispositivos que producen una variación eléctrica en respuesta al
cambio en la intensidad luminosa
Sensor dispositivo que detecta manifestaciones de cualidades o fenómenos físicos, como la
energía, la temperatura, la radiación electromagnética, la velocidad, la aceleración, el
tamaño, la cantidad, etc.
Sistema es una red de componentes interdependientes que funcionan juntos tratando de
lograr un objetivo
Sistema de control de lazo abierto Aquel en el cual la acción de control es independiente
de la salida
Sistema de control de lazo cerrado es aquel en el que la acción de control es en cierto
modo dependiente de la salida.
Transductor Dispositivo que transforma un tipo de variable física (por ejemplo, fuerza,
presión, temperatura, velocidad, etc.) en otro.
Transductores analógicos proporcionan una señal analógica continua, por ejemplo voltaje
o corriente eléctrica.
Transductores digitales producen una señal de salida digital, en la forma de un conjunto de
bits de estado en paralelo o formando una serie de pulsaciones que pueden ser contadas.
Variable controlada Es la cantidad o condición que es medida y controlada.
Variable manipulada Es la cantidad o condición que se cambia por el controlador, de
manera que afecta la variable controlada.
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Página de CUESTIONARIO PARA VISITAS GUIADAS. 1.- ¿Escribe una lista de todos los actuadores observados?
2.- ¿Escribe una lista de todos los sensores observados?
3.- Describe en qué parte del proceso se emplean sensores reflectivos.
4.- Describe en qué parte del proceso se emplean sensores de proximidad.
5.- En que parte del proceso encuentras un sistema de control de lazo abierto.
6.- En que parte del proceso encuentras un sistema de control de lazo cerrado.
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Página de