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Electrónica Industrial
Ejemplos de sistemas de control de lazo cerrado
Prof. Pablo E. Castillo C.
Ejemplos de sistemas de control de lazo cerrado
Normalmente es más fácil observar la correspondencia entre los componentes
físicos reales y el diagrama de bloques generalizado de la figura 9-3 cuando el
sistema es un servomecanismo.
Para aprender
a identificar
las
funciones
componentes
del sistema, ahora
del
diagrama de
consideraremos
algunos
bloques
de
los
ejemplos de
servomecanismos.
Servomecanismo simple de cremallera y piñón
La figura 9-4 muestra un sistema de posicionamiento lineal. El apuntador se
encuentra conectado a un delgado cordón que se extiende sobre una polea fija.
alrededor de una polea móvil, sobre otra polea fija y se sujeta al objeto que será
posicionado. El objeto descansa sobre un soporte cuyo piñón es accionado por el
motor.
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Si el apuntador se desplaza a la izquierda sobre la escala, la polea móvil es elevada
por el cordel, ocasionando que el selector del potenciómetro gire hacia arriba en
la misma proporción. Cuando el contacto del potenciómetro ya no se encuentra más
en el centro, el circuito puente está desbalanceado y entregará un voltaje de
entrada al amplificador. La salida del amplificador activa al motor, el cual desplaza
el objeto a la izquierda.
Cuando el objeto se haya desplazado la misma distancia que el apuntador, la polea
móvil regresará a su posición de descanso, y el contacto del potenciómetro estará
centrado nuevamente. El puente regresará a balance, ocasionando un voltaje de
entrada cero al amplificador, el cual detendrá el motor.
Puede verse que siempre que el puente sale de balance, enviará una señal de bajo
voltaje al amplificador el cual la amplificará para accionar el motor. El motor desplaza
el objeto controlado a tal posición que el puente regrese al balance. Dado que el
puente sólo se encuentra balanceado cuando la polea móvil se encuentra en su
posición de descanso, el objeto controlado siempre se desplazará exactamente la
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misma distancia que el apuntador, ya que sólo al hacer esto podrá regresar la
polea móvil a la posición de descanso.
En este sistema, la posición del apuntador representa el punto de ajuste. La
posición del objeto representa la variable controlada. El cordón y el arreglo de
poleas representan al comparador, con la posición instantánea de la polea siendo
la señal de error. El circuito puente es el controlador y la señal de salida del
controlador es el voltaje aplicado a la entrada del amplificador. El motor col un
arreglo de cremallera y piñón representan al dispositivo de corrección final.
Máquina cortadora de Patrones
En la figura 9-5 se aplica la misma idea a un mecanismo más elaborado. Este
sistema es una maquina cortadora de patrones. Un patrón o modelo, se ajusta al
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soporte de montaje como pieza de trabajo sin cortar. El soporte de montaje
entonces se desplaza lentamente a la izquierda. Cuando se desplaza, la
herramienta de corte accionada por motor cortará un patrón idéntico sobre la
pieza de trabajo.
EI sistema funciona de este modo: el sensor rígido se mantiene ajustado contra
el patrón por medio de la acción del resorte de tensión del lado derecho del
pivote. A medida que el sensor avanza hacia arriba y hacia abajo, su desplazamiento
se transmite a la polea móvil a través del cordón sujetado al extremo derecho del
brazo del sensor. Esta polea móvil se sujeta al selector del potenciómetro de
forma que a medida que la polea se desplaza lejos de su posición centrada, el
puente se desbalancea. El puente desbalanceado acciona un amplificador, el cual
acciona el servomotor. El servomotor ocasiona que el bastidor móvil se desplace
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hacia arriba y hacia abajo la cantidad adecuada para devolver la polea móvil a su
posición centrada. Cuando el bastidor se desplaza, ocasiona que la herramienta de
corte rotatoria corte la pieza de trabajo.
A medida que la herramienta de corte copia la posición del sensor, el patrón que
corte duplicará el patrón original.
En este sistema de retroalimentación, el punto de ajuste es la profundidad del
patrón o posición del sensor. La variable controlada es la posición de la
herramienta de corte o, de forma equivalente, la posición del bastidor móvil. Los
demás componentes del sistema actúan como las mismas funciones del diagrama de
bloques de la figura 9-4.
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