Enfoque Integral de la Mecatrónica

Enfoque Integral de la Mecatrónica

1. Sistemas Mecatrónicos

   • La Mecatrónica es una disciplina de la ingeniería, una herramienta necesaria para el control automático de equipos que integran un sistema de producción y procesos industriales aplicados en los modernos sistemas de manufactura, transporte, explotación de recursos, comunicación y obras civiles
     • La Mecatrónica es una disciplina de las ciencias de la ingeniería que integra los conocimientos de las ingenierías mecánica, eléctrica/electrónica y en computación.
       • COMO SISTRMA DE CONTROL
         • La mecatrónica es la integración de los sistemas de control de equipos y procesos, basados en microprocesadores, sistemas electrónicos, sistemas mecánicos, sistemas de control automático y simulación virtual
           • COMO SISTEMA INTEGRAL DE MANOFACTURA
             • La mecatrónica es una herramienta necesaria para los procesos de manufactura modernos, donde se integran el diseño de equipos, control de calidad, control de procesos, comunicación y gestión de la producción.
               • Un sistema de control automático para poder realizar su función requiere de información del proceso o equipo mediante señales físicas, químicas o eléctricas que son captadas por los sensores.
                 • Enfoque de la Mecatrónica
                   • En al mecatrónica se conjugan diversas tecnologías, ingenierías mecánica, electrónica, eléctrica, informática y de control. Podría decirse que es un conjunto de técnicas de control digital basadas en computadoras, a través de interfaces electrónicas y eléctricas, aplicadas a problemas de ingeniería mecánica.
                     • Tambien la mecatronica conlleva a ver a nuestro alrededor en los pequeños aparatos de casa o bien en la industria las maquinas
                       • Ejemplos de Sistemas Mecatrónicos actualmente de usos común: • Automóviles Híbridos, Motores de Inyección Electrónica. • Brazos Robóticos Industriales. • Maquinaria Pesada y Camiones de Alto Tonelaje. • Aviones de Combate y de Pasajeros. • Robótica interactiva. • Trasbordador y Estación Espacial Internacional. • Lavadoras Automáticas.
     • COMO DISIPLINA

2. Sistemas de Medicion

   • Las señales emitidas por los objetos pueden ser físicas, químicas , térmicas o eléctricas, pero para que los sensores puedan detectar dichas señales se deben calibrar el instrumento o control que procesará la señal eléctrica que genera el sensor. El sistema de medición es el encargado de indicar los valores o lecturas de dichas señales, las cuales deben ser acondicionadas para que el equipo de visualización o control las reconozca y procese.
     • Los objetos posee características como temperatura, conductividad, inductancia, reflexión, radiación, sonido, fuerza, etc, que son captados por distintos tipos de sensores.
       • Los sensores ( capacitivos, inductivos, ópticos, ultrasonido, etc), responden a la cantidad que se desea medir, generando un señal eléctrica de tipo analógica o digital que se debe amplificar o acondionar.
         • El acondicionador de señal, toma la señal del sensor y la manipula para convertirla en una forma adecuada para su presentación visual o , como en el caso de un sistema de control, para que genere un señal de entrada ( input). Cuando un objeto genera una señal electromagnética muy débil, se debe amplificar su valor para obtener una señal mayor. En este caso el amplificador se considera como acondicionador de señal.
           • El sistema de presentación visual o medio de visualización ( Pantalla LCD, Display Digital), es donde se despliega la información de salida producida por el acondicionador de señal. Por ejemplo: un manómetro, un termómetro digital, etc.
             • Control Secuencial
               • El término control secuencial se usa cuando las acciones de control están ordenadas estrictamente de acuerdo con una secuencia definida por el tiempo o por los eventos. Un control secuencial se puede obtener mediante un circuito eléctrico que cuenta con grupos de relevadores o de interruptores operados por leves, los cuales se conectan de manera que se produzca la secuencia deseada.
                 • Controladores
                   • El controlador permite al proceso cumplir su objetivo de transformación del material y realiza dos funciones esenciales: a) comparar la variable medida con la de regencia o deseada, para determinar el error. b) estabiliza el funcionamiento dinámico del lazo o bucle de control mediante circuitos especiales ( acciones, modos o algoritmos de control), para reducir o eliminar el error.
                     • Tipos de controladores
                       • Los controladores neumáticos son unidades que trabaja con señales neumáticas, es decir, reciben señal mediante presión y caudal de aire. Los circuitos neumáticos se realizan para controlar la variables del proceso. La alimentación de aire se realiza a través de un sistema de abastecimiento de energía, el cual consta de un compresor, deposito de almacenamiento, manómetros, filtro de aire y la unidad de lubricación.
                         • Los controladores electrónicos son unidades compuesta de circuitos electrónicos que permiten el control del proceso. Básicamente hacen un uso amplio del amplificador operacional, que usualmente es un amplificador de corriente continua ( c.c.). Necesitan una señal eléctrica ( corriente ) en la entrada del orden de 0,5 mA, para dar lugar a un cambio en la señal de salida ( corriente).
                           • El controlador digital contiene el procesador o microprocesador ( o CPU _ Central Process Unit ) y la memoria principal, comunicados entre sí y con los periféricos ( teclado, monitor, unidad de discos, ratón, etc), a través de los canales de señales o buses: el bus de datos, el bus de direcciones y el bus de control

3. Sistemas de Control

   • En todos estos procesos es absolutamente necesario controlar y mantener constante algunas variables y magnitudes, tales como la presión, el caudal, el nivel de líquidos, la temperatura, la humedad, la ubicación de objetos, etc. Los instrumentos de medición y control permiten el mantenimiento y la regulación de estas condiciones más idóneas que las que el propio operador del equipo podría realizar.
     • El sistema de control que permite este mantenimiento de la variables puede definirse como aquel que compara el valor de la variable o condición a controlar con un valor deseado y toma una acción de corrección de acuerdo con la desviación existente sin que el operario intervenga en el proceso.
       • Sistema de Control en Bucle Abierto.
         • En un sistema de control de bucle abierto, la unidad de control no se realimenta de información del proceso, por lo que de existir algún problema en el proceso este continua funcionando hasta cumplir con el ciclo programado en la unidad de control
           • Sistema de Control en Bucle Cerrado.
             • En el sistema de control en bucle cerrado, el proceso entrega información a la unidad de control, mediante el dispositivo de medición. De existir algún problema en el proceso este es detectado, comparado y corregido, hasta que se reciba el valor correcto.
               • los elementos básicos de un sistema de control de bucle o lazo cerrado son:
                 • Elemento de comparación: Compara el valor deseado o de regencia de la condición variable que se controla con el valor medido de lo que se produce y genera una señal de error
                   • Unidad de control: Cuando se recibe una señal, la unidad de control decide que acción llevar a cabo. Podría tratarse, por ejemplo, de una señal para accionar un interruptor o abrir una válvula
                     • • Unidad de corrección: la unidad de corrección produce un cambio en el proceso a fin de corregir o modificar la condición controlada. Puede ser un interruptor que enciende un calentador para aumentar la temperatura de un proceso, o una válvula que al abrirse permite la entrada de un mayor volumen de líquido al proceso
                       • Proceso: El proceso es aquello que se desea controlar.
                         • Dispositivo de medición: El dispositivo de medición produce una señal relacionada con el estado de la variable del proceso que se controla