lntroducción a
las Actividades
Prácticas
Es indispensable com plementar los conoc¡m ientos teóricos basándonos
en la observac¡ón y experimentación con los disit¡ntos elementos y
equipos que forman parte del mundo de la electrón¡ca industrial.
La temática de esta sección
está encaminada a que el lector
conozca y entienda va¡ios aspeclos prácticos vitales dentro
de Ia elecÍónica indus¡rial. Es
por eso que su contenido es bastante flexible, y reviste una gran
importancia didáctica. Está
compuesta de una serie de experimentos, prácticas de laboratorio, aniálisis de hojas técnicas y especificaciones. Todo
esto utilizando elementos ampliamente conocidos y de uso
comú¡ en las fáb¡icas y procesos indust¡iales.
ta su amplia utilización en los
procesos industriales y en el
control de prccesos. Poresta¡a-
zón se han incluido una se¡ie
de experimentos de programación de secuencias, temporiza-
ciones, conteos, etc. I-a selección de los sensores que se van
a esftrdiar se basa en el análisis
de las principales variables físicas y químicas que se encuentran en los procesos industria-
Experimentos y
pruebas básicas
l¿
automatización con PLC ocu-
pa un luga¡ impo¡tantísimo den-
t¡o de la obm, teniendo en cuen-
eEjr<iT
Figun
1.3 Se esludtaran a/gunos casos de p¡ocesos indusüiales teales
. Cuno Pr,áctico
d¿
Electrónica Indüstríal
y
Autonadución\J--
lntroducción a las actividades prácticas
les. Entre ellas figuran la temperatul2, la p¡esión, el nivel, el
PH, el peso, la humedad, Ia po-
sición, etc. Se hace¡ piícticas
con los principales tipos de sensores, incluyendo inductivos,
capacitivos, LVDT, ópticos, ultrasónicos, magnéticos, etc.
Procesos
industriales
Tal vez Ia mejor mane¡a de en-
tender y aprender un concepto teórico en electrónica industrial, es conociendo su aplicación práctica dent¡o de un proceso de la vida ¡eal. Esta es la
razón fi¡ndamental que nos llevó a estudiar algunos procesos
industriales y experimentales
implementados en algunas fábricas. Aprender de las experiencias y desa¡rollos realizados por personas vinculadas
sedamente en este campo es
u¡a tarea indispensable.
En estos casos se analiza
rá todo el proceso de autorna
tización, manejo de sensores
y sistemas de conhol que encierran laobtención de un producto final. Sistemas de paletizado, caldens, bandas transportadoras, control de humedad
en invemadercs. detección de
variables químicas en el tratamiento de aguas ¡esiduales, conft)l en homos, entre otros, se¡án p¡ocesos analizados detalladamente, incluyendo su diseño,
instrumentación. automalización y control.
jos y análisis de procesos ro
botizados, tales como el posicionamiento de prcductos.
Herram¡enlas
Para poder cumplir nuestro
objetivo de proporcionar un co-
nocimiento ¡eal y práctico de
todos los temas expuestos y de-
sarrollados, se emplearán las
principales heÍamientas de
hardware y software que en la
actualidad son de uso común en
las industrias y universidades.
La robótica y los sisternas
inteligentes son un área de
Entre las principales he¡¡amientas de software que vamos
a trabajar tenemos los entomos
de programación de Visual Ba-
amplia utilizació¡ y creci
sic y C++, los programas de
miento en la industria. Poresta
razón, no podían faltar en
nuest¡a ob¡a. Incll¡imos actividades con robots, manejo de
moto¡es paso a paso, experimentos con sensotes infrarro-
instrumentación Lab-Windows
y Lab-View, de National Instruments y programas de simulación de circuitos como el Cir
cuit-Maker. En simulación de
sistemas de control ffabajaremos el programa Matlab.
Igualmente, toda la experiencia que nuestra empresa ha
recogido a lo largo de los años
en el árca de los microcont¡oladores la tendremos reflejada en
esta obra, en proyectos de amplia aplicación y que ofrecen soluciones a problemas reales.
F¡gun
1.4 Herrañ¡entas
de desarollo en esta sección
"s:"
Cü.so Pr'íctíco de Etec¡ró ica Indust íal J
Para el desarrollo de las
actividades prácticas, al igual
que de los proyectos de electrónica industrial que se describen en esta obra. es conveniente disponer de un equipo
mínimo de laboratorio que facilite su elaboración. !A
Automatirtción. eEjS<lT
iicapi¡uf o I
Medición y control
de movimiento
La medición y el control de mov¡miento constituyen un aspecto
fundamental dentro de muchos procesos industriales. En esta activ¡dad
analizaremos el manejo y func¡onamiento de varios t¡pos de sensores
que pueden ser utilizados para med¡r prox¡m¡dad, posición, veloc¡dad y
otros t¡pos de var¡ables relacionadas con sistemas de control de
mov¡m¡ento.
El maneio de
sensores inductivos
Entre los sensores de prcximidad más comunes se encuent¡an los sensores inductivos.
Analicemos en esta ocasión el
manejo y características técnicas de estos sensotes, tomando como base un sensor de Ia
familia XS-M de la fima Te-
lemecanique.
La apariencia física de este
tipo de sensor y sus dimensiones reales las podemos apreciar
en hs frguras 1.1 y 1.2, respectivamente. En Ia parte inferior,
el sensorposee dos LEDS indi
cadores, uno rojo y uno ve¡de.
El sensor que utilizamos en esta
práctica es del tipo normalmente abiefto. ¡eferencia XSI Ml8M,A250estado en el cual permanece ON el LED indicador verde, figura 1.3.
También existen los normalmente cenados. Al
detectar la proximidad de
un material ferromagné- F¡guta
tico. el contacto se ciena
y se enciende la luz mja. Este
sensor, en particular, posee un
sistema de protección contra
coÍocircuitos accidentales.
Cuando una situación de esta
natumleza
se
prcsenta, el sensor
se desconecta automáticamente y el indicador verde empieza
a parpadear Podemos apreciar
qFjIf:IT . Cutso Ptáctico de Electónics
1.1 Aspeclo fis¡co típ¡co cle un
también que el sensor tiene dos
alambres, uno azul y uno mar¡ón. El alambre mar¡ón coresponde a la alimentación y el
azul es la salida. Existen otros
sensores que pueden tener t¡es
o hasta cuat¡o cables. Por esto,
completamente indispensable
lee¡ en la hoja de datos la asiges
Industria¡
u
¡u¡^o¡¡*"¡6o\L--
Medición y control de proximidad
de no lo puedan pisar o halar.
F¡quñ 1.2 Dt¡lenslones teal-.s
var el compo¡tamignto en el
momento de la conmutación. es
decir en el momento que detec-
ta la proximidad
de1 cuerpo
metálico. En ese instantesecie
Í,r
el confaclo del relé- el cual
se lleva a un contado¡ decadal
con salida para di.rpla'. Antes
de eso, se incolpora una etapa
antirrebote para facilita¡ la lec-
Debido a que estos sensores se
deben colocar muy cerca al objeto que se va a medir, es muy
común que, debido a una base
frágil, el sensor se mueva un
poco y tenga contacto di¡ecto
con el objeto a sensa¡, causándole daño físico irreversible.
Es ¡ecomendable que el
cable no quede templado, ni
que se hale el cable del sensor También se recomienda
que el cable cluede dispuesto
en línea recta por lo menos 10
cm después del sensor. Una
vez adoptada esta medida, se
puede doblar el cable en cualquier dirección, figura 1.7.
tu¡a del contador.
Puesto que con este sensor
Una aplicación sencilla de
este tipo de montaje es el con-
Figun
sensat ante
la proxinidad del objeto
1.3 Acctón del
nación de funciones
a cada
uno
de los alambres, pues un mal en-
tendimiento de esas car¿cterísticas puede tener consecuencias
teo de eventos. En este caso.
se hizo el montaje sobre una
máquinaque empaca al vacío.
Allí se registra el número de
veces que baja la lámina sobre el producto que se va a
empacar, figura 1.6.
lamentables.
"Si:
cutso Práctico
características eléctricas de este
sensor tenemos un ra¡go de voltaje comprendido entre 20 y 264
tálar este tipo de sensores es co-
V (di¡ecta o altema), un consumo de coniente por debajo de
15 mA, caída de voltaje menor
a 5,5 V y una corriente de con-
locarlo en un sitio seguro, don-
mutación entre 100 y 300 tr1A.
Unade las precauciones de
La instalación eléctrica de
este sensor se debe hacer en
serie, como se muesha eÍ la
figura 1.4. En la figura 1.5 observamos el diagrama esquemático de esta práctica, consistente en una conexión básica de
este sensoren serie con un relé.
Alimentando el sensor con
24VDC y conectándolo en se
úe a Ia bobina del relé. también
de 24 voltios, podemos obser-
se pueden manejar tensiones
muy altas, estas pueden ser pe
ligrosas para los opera¡ios. Por
esta razón es muy importante
desconectar la alimentación antes de proceder a realizar cualquier sewicio técnico. Entre las
instalación más impoftantes que
se deben tene¡ en cuenta al ins-
Sensor
b) lnductrvo
Relé
Fusrbte
XL|T FOs
Relé
Figura l.4lnslalación ¡ipica de un sensor tnductivo (a). Es teco¡nendable
Drcteqe o con ún fLtstbte (b)
de Etectúnica Industriat
r Aütomatización .
re+ilrll
Electrón¡ca lndustrial
24V
:l t
h-
B
cr{
d-
",t_t
10trF
I
INB
J
F¡guta 1.5 Diagtana esquenrrit¡cD d-. ia üáct¡ca
Fescripción dei
!íontaie
En la figura 1,5 podemos ver
el diagrama del circuito que
cuentalos pulsos generados por
el sensor inductivo en el momento en que la plancha baja.
Note que el sensor no necesila
contacto físico con el objeto a
detectar Estos pulsos son registrados en un di.rpl¿). El circuito consta de un contador BCD
7490, un decodificador 7447 y
un display de siete segmentos
de ánodo común. Para evitar
falsos disparos, se incorporó un
circuito antirebote con dos
resistencia R2 y el condensador elect¡olítico C1. Ala entlada se conectó la ¡esistencia R1
en modo plil L!p.
La máquinaque
se está
mero de empaques que se ¡eali-
zan. Esto se log¡a detectando
con un sensor inductivo las veces que baja laplancha, figuras
1.6 y 7.7.
ins-
runenta¡do empaca al vacío un
conjunto de elementos electrónicos (kits) a través del calor
Para ello, existe una plancba que
baja y tapa los productos a em-
pacar y peÍnanece allí por un
tiempo determinado mientras el
paquete queda listo. El objetivo
de esta práctica es conta-r el nú-
Los sensores indüctivos
tienen varias ventajas, entre
ellas que son poco afectados
por la humedad ambiental y
otros contaminantes. Además
pueden medir a grandes velocidades (hasta 2,000 detecciones por segundo) y también
pemiten medir otras magnitu-
Fígura
1.6 Aspecto del
nontaie pata la pñcuca
F¡quta 1.7 lnsralac¡ón delsensor
eEiJK:li . Cutso
Pnáctico d¿ Elecbónica
Industial t Automatizac¡ón
\3--
Medición y control de prox¡midad
des si algún dispositivo adecuado las convierte en desplazamiento. Para detectar una
fuerza determinada, por ejemplo, basta con detectar Ia deflexión de un elemento deformable, tal como una platina
metiilica.
Usos típicos
Heüamientas y maquinarias
para co¡tar y formar metal,
transportadoras y líneas de
transferencia, maquinaria para
procesar y empacar alimentos,
maquinaria textil, ascensores,
grúas y montacargas, sistemas
automatizados pa¡a almacenar
y sac¿r objetos, etc.
Sensores
capacitivos
Los sensores capacitivos funcionan gracias al cambio de la
capacitancia causado por el
cuerpo a sensar, po¡ lo que pueden detecta¡ materiales dieléc-
tricos como papel, viddo, madera, etc. Generalmente, tienen
el doble de alcance que los sensores de tipo inductivo. La detección po¡ principios capacitivos depende mucho de las caracteísticas físicas del cuerpo
a ser sensado. Por ejemplo, el
Figura
1.9
E'q"e
resultado de la detección de una
botella dependerá del tipo de
botella y del contenido de la
misma, tal como se mosl-r¿rá en
Ia presente actividad práctica,
e¡ la cual aprcvecharemos esta
propiedad para la detección del
llenado de u¡ rccipiente.
Para nuestra expe¡iencia, utilizaremos el sensor
XT4P18PA372 de Telemecanique, figura 1.8. Este senso¡
utiliza en su salida un interruptor de estado sólido, por
lo que necesita una alimentación permanente. Ejemplos
de intenuptores de estado sólido son los t¡ansistores. los
TRIACS y los SCRS. Este
sensor, en particular, posee
t¡a;sistores pam la conmutación de la carga a conectar.
I pp(t
:cd
ae
'-t
sat
consumo es grande, el sensor
no será capaz de activarla cuando detecte el objeto.
Debido a que los hansistores poseen una poldidad defini
da, solamente permiten que la
co¡riente circule en una direc
ción. Por esta nzón. los sensores con salida a hansistor no pueden usaase en coriente altema.
Específi ca1¡ente, sólo pueden
tener dos fomas de conexióndeperdiendo del transistor utiüzado,
figura
1.9. Pa¡a el transis-
tor NPN, la ca¡ga se conecta al
hilo positivo (coneión tipo sumidero), mientras que para el
PNP la carga se conecta al hilo
negativo (conexión tipo fuente).
El sensor que estamos utilizando posee tres hilos de salida, los cuales corresponden a
La carga conectada a la
salida, no¡malmente la bobina
de un relevo o una carga resistiva. debe tener un consumo de
Figuh
l.A Apaiencia fis¡ca de un
sensar capac¡l¡vo liplco
corriente dentro del rango especificado en la hoja técnica del
dispositivo. Si el consumo de
la carga es muy débil, dicha
ca¡ga puede activarse sin que
el sensor haya detectado elemento alguno. Asimismo, si el
F¡gurc 1.10 Los sensares capacit¡vos
rcquieren de cal¡bnción manual
*otividades
'{--
(ti(o de Ektúóairu Indus¡rialvAutonariz.ación.
C,r.o
".¿
GjEj'lltt
Electrón¡ca lndustrial
la alimentación positiva (ma-
rrón), a la ent¡ada negativa
(azul) y a 1á salida o conexión
de la carga (negro). La carga
debe conectarse extemamente
entre la salida y uno de los
alanbres de alimentación. dependiendo del tipo de conexión
que se vaya a utilizar. La ven
taja de esta configuración es
que la co¡¡iente de la fuente no
atavesaní la carga. Por tanto la
caída de voltaje y la corriente
de fuga serán bajos,ligura 1.9.
El sensor posee en su parLED indicador
que a la vez sirve como testigo para calibrar Ia distancia de
detección. Esta operación se
realiza por medio de un atornillador. el cual noÍnalmente
viene incluido con el paquete
del sensor. Mediante el mismo, se puede aumentar o disminuirel alcance de deteccióngirando hacia Ia derecha o hacia la izquierda, respectivamente, el tornillo de ajuste del
sensol Para nuestto senso¡.
este alcanceeS ajustable en un
mngo enÍe 0 y 3/4rde pulgada (19 mm), figura 1.10.
te posterior un
sores capaz de detecta ossatisfactoriamente. Debido a que
este es un parámetro estandarizado, perm¡te comparar productos de distintos fabricantes.
Sin embargo, como regla práctica tenga siemprc en cuenta
que los sensores pequeños y de
alimentación DC son más ¡ápidos que los sensores g¡andes
y de alimentació1l AC.
l
En nuestra aplicación, po-
demos utilizar la conexión básica mosffada en la figura 1.9,
conectando en este caso una
carga de tipo inductivo (un
re1é). En circuitos de corriente DC, cuando una carga inductiva se ab¡e, la polaridad de
la co¡ ente se inviefe hasta
que se disipe la e¡ergía almacenada en la bobina. El ¡esul-
Tabla de Caracleríst¡cas Eléctricrs
Tensión nominal
12-24 VDC
Corr¡ent€ de conmutación
0-300 mA
Caída de voltaje
Ff ecuencia de operación
10 Hz
Temperatura de operación
Enlre -25 C y 70 C
Un aspecto importante
que se debe observar en las
hojas de datos del fabricante
es Ia frecuencia de operación
estánda¡ del dispositivo, para
aseSurarnos que el senso¡ es
el adecuado para ¡uest.a apli-
cación. Este parámetro se re,
fiere a la velocidad máxima
que pueden tener los cuelpos
objetivos bajo la cual el sen
F¡gurc
1-12 A
pesat de
estat a la rnisÍta
clis¡ancia .iel h asco. este
sersor ro de¡ec¡á su
presenc¡a La tazón: se
encuenlh vrt:i.)
GlEj,f:íT t Cuno
P¡tíctico de El¿ctrónica rndustriut
y Autttnatización\J-,
Medición y control de proximidad
en
de un amplificador, en el cual
tado de tal efecto es un sobr€ tencia, dentro de un envase;
voltaje a través del dispositi- estecaso cloruro de híerro.El se conecfan ambos cables, el
vo que está controlando dicha sensor debe calibra¡se para de recepción y el de transmique detecte el f¡asco
sión. En la figura 1.13 vemos
bobina. Afortunadamente
posea
el material el ampJificador utilizado en
cuando éste
sensores actuales poseen
esta p¡áctica, el cual colTesmecanismo en paralelo con
deseado en su interior, ya
ponde a la referencia XUD
el mismo envase puede
suiche para sumiristrar
los
un
el
una
alaboconexión de la energía
sólo
que
acti-
e¡róneamente.
H003537 de Telemecanique.
Como recomendaciones
El principio de funciona-
finales, tenga en cuenta que estos senso¡es son delicados, por
lo que se debe evitar pisarlos
o halar sus cables de conexión.
miento de la detección con fibra
óptica es muy simple. Consiste
en colocar alineados un receptor
y un transmisor de señal óptica.
Si un objeto, que posea al menos la misma dimensión del diámetro del haz, pasa por el medio
varlo
bina de manera segura.
Advertencia:Antes de conecta¡ la fuente de voltaje, se debe
chequear su compatibilidad
con la ca¡ga conectada y el dispositivo que esté utilizando.
Los sensores que se alimentan entre 10 y 24 VDC se
deben proteger cont¡a polaridad inversa y contra cortos circuitos. Cualquier descuido pue
de ocasionar un daño i¡reversible en el sensor. En la figura
1,11, se obserya el voltaje medido en Ia bobina del relé después de detectar el cuerpo.
Además- debe extremar los
cuidados en laconexión de los
distintos elementos extemos.
de estos dos elementos-
Detecc¡ón de ob¡etos
con fibra ópiica
La ventajadeusar este tipo de
sensor es su aplicabilidad en
casos donde las restricciones
físicas impiden que se instalen sensores capacitivos o inductivos; por ejemplo procesos con altas tempemturas o
que iÍvolucren fuertes ¡eacciones químicas.
intelfum-
pe el haz de luz y el recepto¡ pue-
de originar una señal de aleÍa,
figura 1,14. El rango lpico de
alcance de estos sensores es del
orden de0 a 50 pulgadas (1.2m).
Respuesta
en el liempo
Analicemos aquí este pariinetro, que igual se aplica a los
Una de los mayores limitandemás tipos de sensores y cutes de este tipo de senso¡es son
yos valores nominales se enlas condiciones atmosféricas.
Po¡ ejemplo, las temperatmas
Lautilización de fibra óp- cuentran especificados en las
hojas técnicas. Se define como
excesivas pueden disminuir el tica en la detección de objetos
va
ligada
con
el
uso
la duración del tiempo requerango de sensibüdad hasta en un
siempre
rido para que el sensor
50%. De igual manera se
(por medio de un ci¡cuito
recomienda no expone¡ esintemo denominado intertos dispositivos en ambienfaz de disparo) origine una
tes con rocío, pues la humeque
señal de salida. Las espedad es otro factor
los
puede afectar.
cihcaciones que indican la
respuesta del senso¡ en el
tiempo son el reta¡do de
En lafigura 1.12, obalimentación, el reta¡do a
servamos el uso del senla conexión (O¡r' d¿laJ) y
so¡ capacitivo pa¡a detectar la presencia de un 1í- F¡guta 1.13 Apaienc¡a de un cabte de t¡bra apl¡ca el retardo a la desconexión
quido, un polvo u ot¡a sus- con su respect¡vo d¡sposit¡va de anpt¡ticac¡ón (OFF delaf).
riividadéo
'{--
Cuoo p.¿
eti(o
d? EIe rónita Indusúiit
r Auronariza!ün. &E<iT
r'ril;'¡"1
Electrón¡ca lndustrial
los dispositivos no
cambien su estado
du¡ante la fase de
inicio de alime¡tación. Esa es la razón
po¡ la cual la salida
de los senso¡es se
desactiva düante un
peíodo inicial que
puede estar en el
rango entre 30 y 200
ms para todos los ti-
pos de sensores.
ON delay es el
FtcuRA 1.14 l\4ed¡c¡ón experimental de
¡nav¡n¡ento retardo de respuesta
después de que la
unidad ha sido activada- Es el tiempo requerido
para que la interface de dispa¡o
origine un cambio de estado en
la salida cuando un obieto se ha
introducido en el área de detección. OFF delay es el tiempo
requerido por el sensor para origina¡ un cambio en el estado de
la salida cuando un objeto que
esfá siendo detectado sale del
á¡ea de detección. l-os valo¡es
típicos de es¡e reta¡do en esta
con l¡bra ópt¡ca Aldetectar un cueryo, e] rel-Á se
activa a través de la sal¡da .lel sensot
El retardo a la alimentación previene que falsas seña,
les generen una condición de
ON en la carga. La necesidad
de este paiárnet¡o su¡ge debido a que pueden existir inductancias y capacitancias parásitas en los cables capaces de
o¡iginar picos hansitorios en algin momento de conmutación.
Estos pueden se¡ dos o fies veces superiorcs al voltaje no¡mal. Puesto que una condición
de esa natumleza es inaceptable, la industria ha exigido que
Antes de entrar a desaÍo-
llar cualquier aplicación,
tiempo para garantizar un buen
funcionamient'o de cualquier
sistema de adquisición de daúos.
El tiempo de rcspuesta llega a
se¡ cltico cuando se tienen cuerpos a sensar que pasan con du-
raciones muy cercanas al ON
delay o al OFF delay del sensor Si el tiempo observable por
el cuerpo objetivo (To) es menor que el ON delay del sensor,
éste no canbiani de estado. Si
es mayo¡ que el tiempo ON del
sensor, entonc€s la medición se
hará sin problemas.
El tiempo observable es el
tiempo real que el objetivo puede ser obse¡vado por el senso¡.
Esto representa el tiempo transcurrido entre la posición 1 y la
posición 2 de un ejemplo típi-
co como se ve en la ligura
1.16. Para despejar To se puede usar la
fó¡mula:
clase de sensores son de 0. I a 5
ms pa¡a salidas DC y de 8 a 20
ms pa¡a salidas AC,
figur¿ 1.15.
objetivo
Salida
t"="#
F¡gura 1 15 lluslración de las t¡enpas ON detay y OFF detay
CE,KIÍ
.
se
dele analizar la respuesta en el
F¡gura 1.16 llustracjón det
canceplo de lienpa obsetuable
Curso Ptóctico de Etecftóní¡a Industríat
v
,t
utonot¡r*¡¡r\3--
Medición y control de proximidad
Cuando diseñe su aplicación, tenga en cuenta que el
tiempo observable debe ser
mayor que el tiempo de respuesta del sensor. Si esto no
es así, se debe escoger un sen-
Carecterístices eléct¡icas del sensor de flbra ópt¡ca
Tipo de detector.............................. DC, 3 hilos, tipotransistor
Lím¡tes de lensión ............-.................................10 - 30 V DC
Cafda de voltaje en eslado cerado .......-....-....-........,,.,, <1,8V
Capacidad de conmutación ..................................-...... 1OO mA
Cor¡suno de corliénle sin carga .............-.........,......., <20 mA
Frecuenc¡a máxima de conmutación,...,,..,...,,...,,......... 500 Hz
sor más rápido o incrementar
la duración del cuer?o objetivo en el área de detección.
ON delay....................................................-...-... < 1 ms
OFF delay......-.....................-.............................. < 1ms
A la al¡mentación .............-...............................< 30 ms
Señal¡zación y
calibración del
d¡spositivo
El ap¿rato está equipado con
tres LEDS: uno amarillo (A)
que indica el estado de la salida, uno rojo (B) y uno ve¡de
(C), ambos pa¡a el control del
umbral de recepción. Ellos informan sobre la intensidad del
haz recibido. estableciendo
cuatro niveles tal como
muesha en la figura 1.17.
se
El aparato amplificador
Característ¡cas eléclr¡cas de lossensores fotoeléctr¡cos
¡po
de detector ........-........-........-... DC,3 hilos, iipo trans¡stor
Límites de tens¡ón............................................... 10 - 30 V DC
Caida d€ vollaje en estado cerrado-.............................. < 1,8V
Capacidad de conmulación .,,,.,,..,,..,,,,.-,...,...,.......-. 0..100 mA
Consumo de coriente sin carga.-...-........................... < 35 mA
Frecuencia máx¡ma de conmutac¡ón,............-.............. 500 Hz
On delay.........................................................-....... < 1 ms
OFF delay .....-.....................................................-... < 1ms
'Iipo de emis¡ón.....-.........-........-.............-.......... Luz roia visible
La calibración se hace gira¡do inic¡¿rlmente estos dos potenciómetros hasta su máxima
posición y alineando las fibras
de mane¡a que haya señal de
puede configurarse para ajusta¡ su sensibilidad por medio
salida. Luego, muy despacio, se
de dos potenciómetros (Pl y
P2): Pl es para dal un ajuste
inicial mientras que P2 permi
te proporcionar un ajustefino.
active la salida, y con P2
dewelve
Pl
hasta que se des-
busca el punto exacto donde la sa
lida welve a aparecer. I-a cali
bmción es un proceso necesa
se
Tornillo de a¡usle
dé
lásflbrás
P1
P2
Señal
Color
BU
BN
Negro
Salida
BK
Program. Naranja OG
Café
3
1
4
2
Tabla 1. Cables de salt.la del sensol
rio ya que pueden aparecer circunstancias inespemdas, como
la influencia de humo o bruma
en la tra¡sparencia del medio en
que está situado, lo que perturba el funcionarniento por disminución de la sensibilidad.
Los cables marró¡ y azul
son la entrada de la alimentación. El cable naranja sirve para
@*@
off oft
No hay haz
o -r'- l
E.@ @.@ @*@
oll
on
Haz débil
Haz inostable
Haz adecuado
F¡gura 1.17 Detalle tlel atnpl¡ftce.|ot de la fibra ópica y señali.ación datla
F¡gura 1. 18 lnstalac¡ón tiptca
Es¡e sensat posee cualrc cables
cuya carrespandenc¡a se aprcca
por ios ¿EDs .Jciserso.
*ctrvidades
'{-
crr., pr¿ tfto de Et?ctunica tndustrialt
Automatiza.¡ón.
GIE,KÍÍ
I
Electrónica lndustrial
Figura 1.19 Aspecta del sensor fotoetéctica y su
d¡sco
2.Con el atomillador gira¡ el
potenciómetro de ajuste
(ubicado en la parte inferior
del sensor) en sentido de las
manecillas del reloj hasta su
máxima posición.
3.Alinear de tal manera que se
establezca el rayo de luz. El
LED indicado¡ ama¡illo ilumina¡á cuando el haz sea
rcflector
la configuración del sensor en
llector establece la¡uta
tre dos opciones posibles (ac
tivación con luz o activación
con sombra). Esto se hace sim
plemente cambiando la posición del cable, figura 1.18. Estos sensores poseen salida por
transistor. Por eso pueden se¡
PNP o NPN.
greso del rayo entre el emiso¡
y el receptor, figura 1.20. Este
sensorposee tecnología de interrupto¡ de estado sólido, con-
detectado.
4.Usando el potenciómetro, se
reduce la ganancia hasta que
de re-
el LED amarillo se apague.
Luego se incrementa esta
ganancia de nuevo, muy despacio, hasta que se encienda
nuevamente el LED.
5.Se ubica el objeto a detectar
en el rayo de luz, vedficando que el LED amarillo cambie de estado.
formada por un transistor que,
según la referencia del sensor,
puede se¡ NPN o PNP
Cal¡brae¡ón
Sensores
fotoeléctricos
Los sensores fotoeléctricos
utilizan los principios de emisión y recepción de luz para
detecta-r la p¡esencia de objetos. El emisor es u¡ dispositivo que emite un haz de luz
(usualmente infra¡rojo) cuando se le aplica una corriente
eléctrica. El receptor es un
dispositivo que cambia el estado de su salida cuando ¡ecibe la luz del emisor
En la parte infe¡io¡, el sensor
posee su respectivo LED de
señalización, el cual se activa
en caso de que hayadetección
del rayo inftarrojo, y se apaga
cuando un cuerpo obstaculiza
dicha reflexión. Este senso¡
posee su potenciómet¡o de calibración, figura 1.21. Pan
ajustarlo, se deben seguir los
siguientes pasos:
Lljbicar el detecto¡ frente al
En la presente práctica
empleamos el sensor XUBH01353 de Telemecanique,
ligura 1.19, el cual seajusta a la configuración deno-
¡eflector
A modo de práctica o experimento, se puede analizar
cómo el sensor puede detectar progresivamente objetivos
más nípidos y pequeños, ajustando el tiempo de respuesta
y teniendo en cuenta los tiempos de ¡etardo de ON delay y
de OFF delay. Porejemplo, si
un cuerpo ingresa a la zona de
detección po¡ un peíodo de
l0 segundos y el ON delay se
encuentra en 5 segundos,
la salida del senso¡se ac-
"'"'""11
tivará 5 segundos después de habe¡ ingresado
el cuerpo.
minada ¡etro¡reflectiva,
Cuando
donde el emisor y el recep-
se encuent¡an en un Figura 1. 20 Principia de func¡onamiento
sensar fataeléctica. Et cuerpa objet¡vo
mismo encapsulado. El re- inlertumpe la rccepción det haz
reflejado.
tot
éE;r<it .
det
el
cuerpo
sale de esa zona,la salida
cambia de estado sin ningún rctardo. Si el cuerpo
Cutso Pntctico de Etectrónica rñdastriat y
Aunnatixación\-JJ--
Med¡c¡ón y control de proximidad
Figuta
1.
2l
generadas y cambie el estado
de la salida sólo después de
un par de segundos hasta que
pase el agite. El OFF delay es
ambientes industriales para suprimir transitorios. En la práctica, debe existir un comproúiso entre velocidad y protección
un ¡eta¡do simila¡ al ON delay. Así como el ON delay
prolonga la condicióri de
apagado, el OFF delay prolonga lacondición de encendido. La idea del ON delay
es ignorar alguna irregulari
dad en la rata de espacios
entre cuerpos a sensar.
a ransientes
La cal¡bración ctel
sensot lotoeléctt¡ca se rcal¡2a..ón
t¡n atornilador espe.tel
Observemos la figura 1.23.
Supongamos que el sensor po-
entm a la zona de detección
sólo por 2 segundos, el mis
see
mo no será tenido en cuenta.
das del PLC.
En nuestro caso. vamos a
detectar la presencia del nivel de
un fluido en un recipiente de paredes transparentes, inicialmente vacío, figura 1.22. Ahora se
adiciona agua en el recipiente.
Esta acción ocasiona un agite u
"oleaje" en la superficie del aguaIdealmente el sensor fotoeléctrico requiere de un estado de calma en la superficie para poder
detecta¡la. Como las olas rompen el haz de luz, la salida del
senso¡ se pondní en ON y luego
en OFF en un intervalo de tiempo muy corto. Este cambio brüsco puede daña¡ algún elemento
conectado al sistema, digamos
20 ms de ON delay y hay
15 ms de retardo en las entraLa señal debe ser
dispuesta de tal manera que el
PLC sea capaz de leerla en cada
ciclo de revisión de puertos, es
decir, que el cambio de la señal
del sensor sea más lento que la
velocidad del ciclo con que el
PLC la lee más el retárdo rle
tiempo del filtro de la entradaEste último es neces¿rio en los
FiqLB
1.
Durante el peíodo de revisión de entradas, el PLC se
encarga de leer sus puertos, ¡esolver la lógica programada y
actualiza¡ sus salidas. La du¡ación de la señal del sensor debe
ser supedor al tiempo de escaneo del PLC, más el rctardo
debido al filtro de entrada del
PLC. El tiempo total del sistema es la suma de los tiempos
de ON y OFF delay del sensor,
el de retardo del filtro de enhada y el de lectura del PLC.
Como recomendación final, para detectar cuerpos pe
queños o muy r.ípidos, es me
jor que intente busca¡ sensores
que posean áreas de sensado
pequeñas. En otras palabras, de
una ¡ápida respuesta.
22 At liceclón práct¡ca de un sensor fotoeléclr¡ca
una solenoide o un contactor usa-
do para controlar el ¡ivel de líquido, por ejemplo.
En este caso, se puede
usar el ON delay para que no
se tengan en cuenta las olas
lípico de una aplicación con sensores y PLC
*ctrvidades
'\-J3-
Crrjo pr*¡fto
de
Elecrróni& tntus¡ial
v
tutona¡ízatión
. GEIdÍ
Electrón¡ca lndustr¡al
Proceso de estibado
o paletizado
automát¡co
Un palet o estiba
es un tipo común de contenedo¡ utilizado en
fábricas pa¡a agrupa¡ y poder
coger y move¡ objetos, ñgura
1.14. Un proceso de estibado es
la ta¡ea de cargar una matriz llja
de elementos sobre un palet, de
una forma tal que puedan ser
almacenados y manipulados de
una manera más compacta y
senci11a, figura 1.15. El
proceso conha o, es decit dc
tomar una matriz de elementos
y transformarla en una secuencia unita¡ia de los mismos, se
denomina despaletizado.
Fiqura 1.15 l-as palats a eslrbas lacil¡tan el alnacenan¡ento de
prcductas y su traslada ai nanento del despacho
la forma en que dichos sensores son elegidos y aplicados al sistema.
Pale¡ o esltba de
Este es un proceso en el
cual intervienen gran cantidad de senso¡es de proximi,
dad, posición y de movimiento. Po¡ esta razón, es
importante conocerlo y ve¡
¡ecesa¡io elaborar varias fil¿s de
foma que los elementos queden seguidos. Una vez formatal
Esquema general del
sistema
En la figura 1.16, podemos
F¡gunl.l4-
transporte Oa¡da o rodillos), de
la producción, etc. Por esto, es
aprcciar el proceso general de
apilamiento sob¡e un palet.
ObseNe que en la enbada,los
elementos unitarios. es decir
Ias cajas, ar¡iban en fila desde el último paso de empaque
al proceso de estibado. Ape
sar de que llegan en fila, normalmente llegan separados
unos de otros ya que dependen del estado del medio de
o
JC
O?.+ o J J
t oC
das las filas o hileras, se procede ajuntarlas para forma¡ así
una matriz de varias filas po¡
va¡ias colum¡as, o sea una ma-
triz de dos dimensiones.
Vadas matrices de dos dimensiones se montan una encima de otra para fomar así el
paquete que se ubicará sobrc la
estiba. En nuestuo ejemplo, apilaremos matrices de 3 filas por
3 columnas
y 7 de altura.
\t
-)
)
Elemenlos
Formacón de arrlrne sobre a esliba
F¡guft
1.16. Esquema aenercl de palelizado
eErfKlT . Curso Pfttctico de Electflinics
I
düsüat
y
Autonaüwción\-!3--
Proceso automático de estibado
Llegada de los
elementos un¡tarios.
l-os elementos porunidades general¡nente llegan a tavés de una
banda transportadora o de un
t¡ansportador de ¡odillos. Todo
depende del tipo de empaque que
se
va
a
apilar,
de empezar a
figula
1.17.
Antes
fofiúr l¡s hileras,
podemos poner un sensor que in-
dique el paso de productos por
la ba¡da. Este senso! que generalmente es óptico de reflexión,
sirve pam llevarlo a un circuito
contador de cajas y además para
F¡gura 1,17, Las cajas |egan como elenienlas unnanos a ltavés de las
slsierras de rarspo/ie.
indicar que ya hay elementos
para paletiza¡.
jI*,"***
Formac¡ón de las h¡leras
fomar hes hileras, se pue-
Pá¡a
de utilizar el esquema que aparece en la
ffgura 1.18. En la fr-
Tff""J
I
I
nel ecror
gura 1.19 podemos apeciar una
fotogafía de un sistema real.
En el recuadro de la si
guiente página, se describe la
función de cada uno de los sensorcs y actuadorcs utilizados.
Guías de
I
tI
F¡gura 1.19. Les tres hile.as se
.ltrigen hac¡a ]a náquna qL¡e
past e iór.ne nte Ias api I aú.
"Ü
cu^o pnictico
de
Figura 1.18. Fornac¡ón de 3 htlens de cajas
Etecnó.'ica
hd
stiat
)'
a
tomatiuc¡ón.
@Er<lT
E
I
Sensor
Electrónica lndusirial
A.Sensor fotoeléctrico. Situe
Formación de la matr¡z
para detectar la caja cuanda
llega y queda lista para ser
desviada. Normalmente va
conectaalo a un dispos¡t¡vo de
Procesamiento que lleva el
La maffiz completa se forma en
la base de la máquina que la
agarra y la ubica sobre la pila
que se esté fofmando en ese mo-
B.Tope que detiene el avance
de las cajas. Elprocesadat lo
act¡va en casa de que hava
atascamiento en una de las tres
mento,
figura 12(). Observe que
varlas al lugar donde
encuentra el palet.
se
la máquina estí próxima a recogeruna mat¡iz que se esfá fomlan-
do pam llevarla hacia el lado iz-
quierdo donde eslá en ese momento la pila sobre el palet.
C.Gu ías de encañ lamiento.
S¡Nen paQ desviat las cajas
En la figura l.2l apreciamos la base de dicha
máquina, la cual agarra las
cajas y 1as levanta para lle-
Veamos los sensores y
actuadores que serían necesarios para efectua¡ esta
labor en forma automática.
hac¡a cada una de las hilems.
Como en este caso los palets san
de 3x3, cada vez que el sensat
A" dqe pasar 3 cajas, el
actuadot C debe canb¡ar de caíil
para llenat la s¡guiente f¡la.
D. Sengores induct ¡vos.
Deteclan la pos¡c¡ón de ías
guías nelalicas. Situen Para
prQcesam¡ento, que puede ser
un PLC, deduzca hacia cual fila
se estan d¡ig¡endo ías caias en
Deducc¡óñ de la hilera
seleccionada, con los
sensores ¡nductivos D
1 )S¡ n¡nguno de los sensores
eslá aclivo, se está llenando la
2)Si el sensor de
Figu¡a 1.20. Máquina pal¿tizadn,a
k izqu¡eda
está acúvo, se está llenanclo la
h¡lea de k izqu¡erda.
3)S¡ el sensot de la derecha
está activo. se está llenando la
hilen de Ia derecha
4)S¡ los dos sensores eslán
activas, hay un ptoblema en
ellos o en las guías.
Lo s s e n s o re s c ap ac itivo
E" están encargados
de
s
deteclat
cuándo una de las hileras se
ha llenada de cajas, Con esta
señal, el prccesador puede
aptar por cambiar de caft¡l o
s¡mplemenle pot detener el
paso de cajas a lravés del
acluador del lape "8"
F¡gura 1.21- Base de la máqulna de estbado que recage la nat¡z para
levantarla y lleva a al arrume
eEjfr<fT
.
Cut'o P.á?ti?o dc Ekcúónka tndusnial
y
auronariznriAn{--
Proceso automático de estibado
A,Seneot inaluctfuo. Delecta la
llegada del s¡stena móv¡l vert¡cal
¡ndicando que el procesador debe
apagar el notot respectiva (l) y no
dañar así la eshictuaB.seÉot totoelécttico. lndba si,
de acuerdo a la allun del s¡slena
nóü|, existen cajas en el aftume.
Cuando el sistena está
sub¡endo, apenas el sensor
detecte que na hay ca¡as en
ese punto del atrume, el
Prccesadot Puede detenet la
sub¡da y enpezar a ub¡cat la
ñat¡z de elementos enc¡naC. Sen sor ¡ n d u ct iv o, D etecla
los finales de catrera del
s¡stena nóv¡l hor¡zontat. El
Ptocesador debe apagar el
molot que eiecuta d¡cho
Detectan s¡ debajo de eua existe
una caja o elemento y ev¡ta que
]a matriz quede incampleta antes
now
de que sea levantada.
Sens or lotoel éctr ¡c o. D ete ct a Ia
presencia de cajas al lado de h
matiz. s¡rve para comprcbar que
la ntatiz esilá qbre de otras cajas a
Ios lados y veif¡car asi el buen
tuncionamiento del tope que det¡ene
Ia llegada de ías rn¡smas (J).
F.Sensot capac¡t¡vo. Cuando el
s¡stena nóv¡l se ubba encina de Ia
mati2 pata levantala, este sensor
¡nd¡ca al equípo de ptacesam¡ento
que las p¡nzas ya eslán apís¡onando
tas cdas y que puede pncedet a
que la matr¡z que se ha levantaclo
sea levada encina del drntñ-e
G.Sensorcs capacitivos. S¡rven
para apr¡s¡onat las cajas.
Genenlmente son de t¡po
neumát¡co y son varias de esle
tipo ahededor dels¡stena móvil.
E.
l.Actuaclot pah el movimiento
verlical. Se encarga de subit y
ba¡at el sister,a nóv¡|. Baja,
tecoge la matr¡z de cajas y luego
las sube para que el actuadot (H)
las ttanspotte en forma
J.Tope. Det¡ene las cajas cuando
las sensores capac¡t¡vos (D) han
delectado que la matiz de
elem entos está c on p leta,
K.Actuaclot cle agafte. S¡rven
parc detectar la prcsenc¡a de
objetas frente al sistena móv¡l
D,Se n sore s ca pa
cI
tlv os.
(H) en caso de que se activen.
H,Actuador para el movim¡ento
ho zontal. Se encarga de hacet
hoízontal, se debetá detenet el
Molor de movim enlo horizonla
H
B
Sensor iotoe éct¡ co
c
t:tri
*ifJ'"Í[,'e1
'","":u:i,'"%f3
F¡quta1.22. Esquena del prcce sa
Motor de rnovirn e¡to verl cal
automática de est¡bado
El proceso contrario, es decir, el despaletizado, es muy similar a 10 que hemos expuesto en
esta actividad. Solamente se debe aplicar la secuencia en sentido inveno y tener en cuenta
algunos detalles menores.
r,$vidades
'{9-
C,r.n
p.¿ ctirc de
Ektrrónita Indusnbt
y
Auronatizatit)n
.
GE3ICI7
Electrónica lndustrial
Mane¡o de motores
y otra parte móvil conocida
como ¡ttor o inducido. Su fun-
DC
I-os motores DC son dispositivos usados normalmente para
controlar procesos indust¡iales. Analicemos algunos mé
todos y las caracte¡ísticas técnicas más importantes que se
deben tener en cuenta en el
momento de diseñar un módulo para el manejo de potencia de estos aparatos. En esta
actividad, haremos experimentos con un control de ve
,locidad PWM más un inversor de giro con puente H. Este
es el p¡imer paso para desaÍollar control de movimiento en
estos dispositivos.
cionamiento se explica detalladamente en el Capítulo 10 de
la sección de Electricidad Industrial de este curso.
Cualquier máquina eléctrica, ya sea motor o generador, funciona bajo el mismo
principio. Todas constan de
una parte fija llamada estator
Esencialmente, un motor
DC de escobillas consiste en
un cilindro denominado armadura con devanados Paralelos al eje del mismo. Es-
tos devanados interactúan
con el campo magnético del
estato¡, causando qüe la ar
madura rote mecánicamente
cuando se le aplica voltaje.
En la práctica, esta armadura puede constituirse de una
serie de bobinas que pueden
ser conmutadas a través de
dos terminales denominadas escobillas. las cuales
están conectadas eléct¡icamente a la a¡madura.
f=2x0.7 BrCr
=2¡0.7fi(18ko)(1pF)
Control mediante
modulac¡ón por ancho
de pulso (PwM)
I-os motores DC grandes son
conholados más eficientemente con tidstores de alta potencia. mientras los motores DC
pequeños y medianos de imán
permanenter son controlados
más exitosamente con transistorcs de conmutación conectados en serie, marejados pormodulación por ancho de pulso.
La forma de controlar co¡
PWM es utilizando un voltaje
de control para variar o modular el ciclo de trabajo o ancho del pulso qüe entra a una
carga determinada Por unidad
de tiempo. Esta acción varía el
voltaje y la potencia promedio
de dicha carga. Si la carga es
un elemento calefactor, el
PWM puede aumentar o dis-
+15V
= 25 fnseg
1,1'¡
555(2)
555(1)
Disparo
'
Umbrd
0.1FF
D
Descarg
vco
Osciladot T=25nseg D=50";
Fig 1.23. Sislema de conlrol r¡ediante modulac¡ón por ancho de pulso
GEKI7
. Curso Práctico
de
El¿ctúnica Indüsrrílt v
Autonotkación\'.!.-¿
t
Maneio de motores DC
minuir la producción de calor
por unidad de tiempo. Así mismo si es unacargadeluz, puede variar su energía luminosa,
y si es un motor puede variar la
potencia mecánica ent¡egada.
Modulac¡ón por ancho
de pulso con 555
Un medio práctico pa¡a lograr
la modulación por ancho de
pulso consiste en usardos ci¡-
sistemapráctico del cont¡ol de
un motor PWM. A11í, el primer 555 opera como oscilado¡,
usando el flanco negativo de
su salida principal pam disparar un segundo 555, el cual
opera como ci¡cuito de un solo
disparo variable. Ante esa
fuente de disparo extema, el
segundo 555 o¡igina un pulso
de salida de una duración determinada por la ecuación:
cuitos integrados 555, chip
muy popular que hemos estudiado ampliamente en nuestras
cursos de Electrónica Digital
y Electrónica Modema.
En la figura 1.23 vemos
el diagrama esquemático de un
tp=1.1 x RrCr.
carga es bajo. Observemos que
V.-o = 4 V
se tiene un
tiempo de encendido de 6 ms
en un período de 25 ms. El ciclo de trabajo es:
Para
(6ÍÉx1ffik\
25 ms
dad baja.
figura 1.24
muestran las formas de onda para el
PWM. Para un valor bajo de
V.,,.,,, el ciclo de trabajo de la
En la
se
Para un valor mayor de
Vco"¡,, aumenta el ciclo de traba-
jo
de la carga y la po¡encia de
t5
0
Salda prncipa lC2
F¡gura 1.24. Fornas de onda delsiste¡na de conlrol.lel na¡ot por PWl"l
I$vidadeO
cr."o p.¿ tbo d?
Éle,:¡
24"/"
Así, se entrega unapotencia promedio baja a la armadura del motot por10 que éste
crea un par bajo y opera su
carga mecánica a una veloci-
Sa ida pr ncipalrj)
'\J1-
-
;nita
Indu\tríat
r Auronut¡zadón.
cE <fu
Electrón¡ca lndustrial
F¡guta I .25. Esquena eienental de la
canf¡gutaclón en puente H
promedio. Con Vc""=8V
el tp del circuito de un solo
disparo aumenta a 15 ms,
dando un ciclo de üabajo del
6070. Esto opera el devanado
de carga con mayor fuerza,
c¡eando más pa¡ y girando a
una velocidad mayor.
carga
Un valor máximo de Vc..r.
de lov, genera la máxima
potencia de carga promedio. El ciclo de trabajo es
ig:ual a 22 msl25 ms = 88Vo
.
lnversión de giro con
puente H
Si tomamos una fuente de
alimentación y conectamos
el terminal positivo con uno
de los bomes del motor y el
terminal negativo con el otro,
el motor girará en un sentido. Ahora, si se invierten las
conexiones, éste girará en el
otro sentido. Cuando se necesita desar¡olla¡ un sistema
para contolar el sentido de
giro del motor en cualquie¡
dirección y sin usar relevos
GE
<if
GND
mecánicos, se debe recurri¡ a
un puente H. Este es un dispositivo electrónico que permite manejar un motor DC
para inveriti¡ la polaridad au-
tomáticamente. Adicionalmente, debe permitir la ent¡ada de PWM para que el movimiento del moto¡ sea más
lento o más rápido al variar
el ciclo de trabajo.
Analicemos el esquema
básico de un puente H, figura 1.25. Si activamos el
t¡ansisto¡ A y el transistor
D, y la alimentación de 12
V está activa, el motor girará en un sentido. Aho¡a
bien, si activamos 1os transistores B y C, el motor gira¡á en el otro sentido. Se
debe tener mucho cuidado
en no activa¡ los dos t¡ansistores de cualquiera de los
lados pues habrá un cofio
circuito, lo cual dañará el
dispositivo. Además, si se
activan los transistores A y
B. el motor no se move¡á.
. Cutso PnÍctito
de
Electú
De esta mane¡a. tenemos un
mecanismo de ó/¿a¿ o de de-
tención del motor.
A la conñguración anteror
se le deben adicionar diodos
para que ellos reciban el vol-
taje inverso genemdo en las
bobinas del motor en el momento en que la alimentación
es conmutada ent¡e encendido y apagado. Este voltaje
puede ser varias veces mayor
al voltaje de alimentación. Si
no se usan estos diodos, el
ci¡cuito
se dañará.
Los t¡ansistores bipolares son dispositivos que se
calientan fácilmente y cuando se necesita mucha potencia, éstos no son muy efi-
cientes. Los t¡ansistores
MOSFET son mejores para
esta función y pueden mane-
jar más co¡riente sin calentarse. Normalmente ya vienen con los diodos de protección en su interior para
protejerlo de voltaje$ inver-
ica Indüstrial
i Autonatízacíón
Maneio de motores DC
sos. Para usar MOSFETS en
les como los de robótica. re-
un puente H, se necesitan
dos de canal P en la pa¡te de
arriba del puente, que actúan
como fuentes de potencia, y
dos de canal N en la parte
de abajo, que actúan como
sumideros de potencia.
quieren de una tarjeta controladora que pueda manciar
más de 3 amperios de potencia para manejar sus motores, los que en muchos casos
pueden llegar a exigir hasta
15 amperios.
Existen en el me¡cado
El circuito pemite la entra-
puentes H encapsulados den-
da de PWM y las dos entradas
de control con las que se confi-
tro de chips. El L298, por
ejemplo, tiene dos puentes H
en su interior y puede manejar hasta 1 amp€rio con picos
hasta de 3A. El LMD18200,
por su parte, tiene un puente
Hypuedemanejar2ó3 amperios, con picos de hasta 6
ampedos.
En la figura 1.26 vemos
el diagrama esquemático de
un puente H, con MOSFETS
de potencia totalmente probado. Muchos proyectos, ta-
7l c1A
¡l-Ja
ü1
lclc
Actividades con
motores paso a
paso (PAP)
Los motores paso a paso
son ampliamente utilizados
en p¡oyectos de robótica,
máquinas de impresión y
discos du¡os, entre otros.
Conozcamos su estructura.
funcionamiento y la fonna
de controlarlos.
gura el sentido del movimiento
segin la tabla I . El PWM y cada
una de las entradas de configu-
ración ing¡esa¡ a un areglo con
compuertas NAND de colector
abierto, que se encargan de garantiza¡ que no se produzcan
cortos en el ci¡cuito.
Para hacer cont¡ol de un
motor, sólo basta inserta¡ un mi-
cioco¡holador que envíe el voltaje de conhol y las señales de
configuración del puente.
Los motores paso a paso
son esencialmente motofes
DC que tienen una estructura especial. Ellos permiten
construir sistemas muy Pre-
cisos de control de movimiento y posición, por lo
que son ampliamente utilizados en muchas aplicaciones. Un motor PAP es un
dispositivo que convierte
pulsos eléctricos en movimientos discretos (por pasos) de rotación mecánica.
tRF954o
tclD
11\-H
tF¡Fs4o tC2D -
ó¿
oi
tRF540
8\----l
tc2c
D1- D4: FR601
lC1, lC2:7438
Figura 1.26. Diagrana esquenát¡co delpuente H prabado
ctividades
'\3.--
cur,o pr,¡r¡tuo de Elntróni?a tndurúial
j
Aulo/,,anzadón.
CE
d,
I
Electrónica lndustr¡al
t.j a.¡. dr t-rrt)ur ).'i:.¡.
F¡guta 1 27. L.; tr..tat,.! pa:!! it p.s.
ibl &l_!i,t
¡¡perr¡er'¡-t
'll-.i,r r r"r- ¡¡r¡err¡Fr,¡,./
i:qt¡
Uttlt1lltlt¡:io.j .n;prr¡a.r.¡€-. dc r.L,o¡,.a
Cualquiera que sea su apa
riencia externa. el motor tiene
intemamente una seie de bobinas que en conjunto fonnan el
estator. El rotor está compuesto
moto¡ se harií hacia uno u olro
lado. Si se varía el tiernpo de
duración de cada paso de la se
cuencia se consigue el control
de la velocidad del motor
por un material cerámico qlle
tiene propiedades nagnéticas,
con numeosos polos noÍey sur
Una manera fácil de identi-
aitemados. Estos molores pueden tener varias bobinasuniformemente distribuidas y son muy
utilizados en aplicaciones de robótica, figura 1.27
Los motores de cuatro bobinas requieren fuentes de alimentación simples, con una sola
polaridad. Aquellos motores
que tienen dos bobinas deben
alimentarse con fuentes bipolares, y contbmar un ci¡cuito en
puente H para controla¡ la ali
mentación de las mismas. Es
tos motores siempre tendriín cir
cuitos más complejos que aque
llos de cuatro o más bobinas.
El movimiento de los motores se consigue alimentando
de manera secuencial las bobinas y de acuerdo al orden en que
esta labor se ejecu¡e, el giro del
ffit<fT
fica¡ el número de bobinasde un
motor plso a paso es contando
el número de sus leminales. Si
tiene únicamente cuatro cables.
es muy probable que el moto¡
seá de dos bobinas; si, en cam-
biotienen 5,6 u 8 cables, puede
ser que el motor sea de cuatro
bobinas. Cuando se tienen 5 cables, normalmente uno de ellos
es común a las cuatro bobinas.
Cuando se lienen 6 cahles. se
gu¡amente el pa¡ de bobinas de
cada copa tiene un elemento
común, y cuando
tienen 8 cables, lo más probable es que las
se
cuatro bobinas no tienen e¡ementos comunes dentJo de la es-
mlcura del motor
Idrntifi c:¡ciírn rlcl terrninal
coDrún. Pa¡a identificar los
elementos comunes en un
motor, algunas veces se acude al colo¡ de cada uno de
los cables: el negro, por lo
regular, indica el eleme¡to
común. Otra fbrma de iden
tificarlo es por medio de la
medic¡ón de resistencia: el
terminal común siempre ten
drá un valor más bajo con
¡especto a los demás.
Operación con dos
polar¡dades
Los motores PAP de dos bobinas necesitan alimentación de
potencia de polaridad positiva
y negativa. El flujo en el esta
tor de un motor de este tipo,
figura 1.28, se invierte cuan
do se invierte también la coriente a través de ¡a bobina.
El circuito de potencia que alimenta las bobinas debe estar
compuesto por un puente de
interruptores que permitan
aplicar las dos polaridades.
Este puente puede estar cons
tituido por un arreglo de cua
tro transistores cuyo funciona-
miento se explica a continuación. Cuando Ql y Q4 conducen se tiene polaridad positiva en la bobina y si Q2 y Q31o
hacen, la polaridad será nega-
. Cu.., Pr.idirc dp Etcnrónica tndu!riat tutonatizmión
¡
\--.!-
Actividades con motores paso a paso
Pasos Ql Q4 02 03 Os-ag aO A7
1
2
3
4
5
ON
ON
OFF
OFF
ON
Tabla
2
1
OFF ON
OFF OFF
ON OFF
ON ON
OFF ON
l"'lavin¡enta en el
OFF
ON
ON
OFF
OFF
serlic.
de las ñanecillas del rclaj
Q1-Q4 Q2-Q3 Qs-Q8 Q6-O7
1
2
3
5
ON OFF
OFF OFF
OFF ON
OFF OFF
ON OFF
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
OFF
Tabla 1.3 Ma\/tnten¡ó cantnt¡a a
las ñan-.citas delrctoi
Fígun
1.2A. Canf¡gurac¡ón
bbalarde
tiva. En las tablas 1.2 y 1.3
se muestra la secuencia de
conmutación de las bobinas
que se debe seguir para obtener el movimiento del moto¡
en ambos sentidos.
Operación con una
sola polar¡dad
Muchos motores de este tipo
que se consiguen come¡cialmente, poseen externamente
ocho terminales y cuatro bobinas independientes. En la
ra 1.29
se muestra la
un xlaLor PAP
tián
altemados. Esta conexión tie-
ne algunas ventajas ya que no so-
lamente facilitael alambrado del
circuito de control- sino también
la ¡ealización del programa en
mic¡ocontroladores y mic¡oprocesadores. Con simples instrucciones de rotació¡- hacia uno u
otro lado, se conseguirá hacer
girar adecuadamente el motor
Para lograr el giro del
moto¡ se debe tener en cuen
ta que hay dos tipos de secuencias de pulsos pa¡a los
motores paso a paso, según
la velocidad de la secuencia y la carga aplicada al
eje: el denominado manejo
por ola (rrare drire), donde solamente una de las
bobinas se encuentra ener-
gizada en un momento
dado, y el manejo de dos
figu-
fo¡ma en
que se deben conectar paaa con-
segui la rotación. Allí
se
pue-
de apreciar que uno de los ter-
minales de cada bobina se está
conectando a un punto común,
que por lo regular es el positi
vo de la fuente de álimentáción
Esta conexión nos sugiere las
demás. cuando el motor tiene
entre5ySterminales.
Obsewe en la coneúón anterior que los terminales prove-
rigura t .ZS. Cot)cxian
nientes de una misma sección es-
bob¡nes Conflqúúción unipalat
"Ü"
cu¡so p.áctico de Etectrónica
Oas
,"
O"-r,,
Ind stiat J Auronut¡zación.
".r,
PAP (1a cuatrc
,,,,r<fu
Electrón¡ca lndustr¡al
SENfIDO HORARIO
Pásos
1
2
3
¿
5
01 Q2 03
ON OFF ON
ON OFF OFF
OFF ON OFF
OFF ON ON
ON OFF ON
04
OFF
ON
ON
OFF
OFF
SENTIDO ANTIHOBARIO
1
2
3
4
s
ON OFF OFF OFF
OFF OFF OFF ON
OFF ON OFF OFF
OFF OFF ON OFF
ON OFF OFF OFiTabla l.l Secuenc¡a de
canmutación de los transislares
rnov¡m¡enla en ambas senlidos
pan
erdonde se energizan al tiemPo dos
de las bobinas pa¡a lograr el mo
vimiento. En Ia tabla 1.4 se ob
sefla la secuencia de conmuta
ción de las bobi¡as en el motor
de configuración unipolar.
f?6€s (tteo-phase drive),
Obviamente, con este último tipo se consigue un mayor
torque, aunque demanda maYor
pasode
Figura 1.30 andas de cantrotpara nane¡ar un matot paso a
ángulo de cada paso en el catá-
logo del motor. De 10 contrario. se corre el riesgo de tener
un comportamiento completa_
mente inestable del mismo
4
bor, pe¡o su desventaja es la Poca
coniente que Pueden manejar.
En esta oportunidad se ha
desarrollado un circuito sencillo'
cuyo diagrama esquemático se
muesna en la figura 131, en el
cual se utilizan transistores para
conbola¡ un motor Paso a Paso
energía. Si se activa con una secuencia lenta, el motor deja notar el reposo al final de cada
ambas formas de onda Para el
paso. En las aplicaciones que no
cont¡ol de giro de un moto¡
requieren una respuesta r.iPida
y las distancias son cortas, esta
operación es la más simple Si
de dos bobinas. También se Pue-
la velocidad de la secüencia au-
paso apaso. Allí se debe tener
pfesente que si las secuencias
se prcporcionan en orden inverso, el motor gi¡ará en sen-
menta, el movimiento cambia
tido contra¡io.
paro de las bobinas povienen de
movimiento continuo coúo el de cualquie¡
motor. En este caso, lo que rcalmente ocurre es que el motor no
La ligura 1.30 muest¡a
cia el motor cuando aún éste
p¡esenta cierta velocidad Para
evitar este tipo de inconvenien-
Vale Ia Pena destacar el
hecho que no existe una única manera de manejar los
moto¡es paso a paso, pues se
pueden diseñar un gran número de circuitos que Posean
configuraciones diferentes, Y
que posiblemente cumplen la
misma función-
tes, se debe selecciona¡ la velo_
cidad de la secuencia según las
especificaciones de cantidad Y
ULN 2803 Para
reemplazar dichos hansisto¡es.
Allí, las señales de cont¡ol de dis-
fomado Por un contador decadal 4017, el cual, al
un circuito
de pasos discretos a
alcanza el reposo ent¡e pasos y
por lo tanto el contol envía nuev¿q órdenes de conmutación ha-
den usar drivers
dos
gjFiK<fu .
Existe¡ circuitos integra
especializados Para esta la-
C
rso Próctico de
aplicá¡sele una serie de Pulsos en
uno de sus Pines conmuta en forma secuencial el estado de sus
diez salidas (0 a 9). l,os Pulsos
origicoÍfigumdo
nados por un 555
como ¡eloj. El circuito iftí habiLitando secuenciálmente las filas
de un codificador hecho con diodos r.Ápidos lN4l48, los cuales
estiíÍ dispuestos de acuerdo a la
de ent¡ada al coütador son
Electónica Industti'I
v
tutonatüaciané--
Act¡v¡dades con motores paso a paso
--Jr-R5
1K
(1N4148 o equivalgnte)
R6
1K
Rll
IK
I0.01ÉF
L
FST| nESEf
DIS:
?
DESCARGA
TRIG: DISPARO
TRHI UIVBNAL
CNI
CONTROL
OUT SALIDA
VCC: ALIMENTACION
GND: TIERFIA
F¡gurc 1.31 Ct.cL)ito desa¡rollada pan inplenenlat navtn¡entos básicos en un notar pasa a paso
secuencia requenda por el noto¡ para que se mueva en cada
di¡ección. tal como se muestra
en la tabla 1.2.
Cuando se diseñaun siste
ma con motores paso a paso,
se debe¡ tener en cuenta va¡los
factores antes de hace¡ la elección del más adecuado, tales
como el ángulo del paso, la
vidaútil, el diámetro y lacaFacidad de forque. Para este últi
mo, es conveniente calcula¡ el
torque máximo demandado por
laaplicación y compararlo con
las especificaciones dadas en
las hojas de datos del motor
Todos los sistemas mecánicos manifiestan cierto grado de fricción. El motorselec
cionado debe tener un torque
suficiente para superar la fricción que se presente y proporcionar suficiente acele¡ación
para contrarestar la inercia de
la carga. Por lo general, las trayectorias se ilusÍan como pe¡files trapezoidales, ffgura 1,32.
Para llegar desde el reposo a
un punto cualquiera, el motor
debe inicialmente tener un
tiempo de aceleración, un
tiempo donde permanece con
una velocidad constante y finalmente un período de des
aceleración hasta llegar establemente a su objetivo final. El
torque demandado se ubica en
el p¡imer t¡amo de la t¡ayecto-
ria o tramo de aceleración, y
consiste de varias pafies, enfte
ellas el torque de acele¡ación,
torque debido a la fricción y
torque debido a la gravedad,
la
Éatividadeo
'\3--
c**
n¿ttito de E¡e(trini¡a tndusfiial
I
Autol¡,atiza(ión.
Ic
1d
Figun 1.32. Peliltnpezadal
navinento de ün motot PAP
cjE?rjli
ctel
I.1
Electrón¡ca lndustrial
Act¡vidades con
motores de CA
123
.l
55A
(((
Existen tres clases básicas de
motores AC: de inducción.
síncronos y universales. De
gstas tres,las clases de inducción y síncronas dependen
pa¡a su operación del concep
to de campo magnético giratorio, el cual seráestudiado en
el Capítuto 12 de la sección
de Electricidad Industúal.
,
456
\
s
La principal ventaja de los
motores DC sobre los de AC es
que su velocidad se puede variar
fácilrnente. Esos motores aceleIan o fienan a med¡da que se varía el voltaje apücado o como en
el caso de los moto¡es paso a
paso, su control se raliza variando la ftecuencia de pulso del paso
mediante técnicas digitales. En
el caso de los motores AC, su velocid¿d no
se
puede conmolar fá-
cilmente, ya que estii fuefiemente
ügada a la liecuencia de la lÍnea
de suministo de AC.
Figura 1.33 Cont
Conexionada de un ma¡ar
sé¡s cables
éxlémós
123
rtt ILLL
o{
o( é{
o< oi
o< é{
o<
6ÉÉÉl"l"l
17
sl
¡s z(
\\\ 18 19
o{
o¿
o¿
Y)
-) o{ o{ o{
sl
(tt _( (_f__t
=-(-(-(
Cuando observamos un
motor de inducción trifásico.
+1l
podemos aprcciar que las presentaciones más comunes poseen un cierto númerc de terminales de conexión extemos. los
cuales pueden ser tres, seis, nueve o doce, dependiendo de sus
ca¡acteísticas de trabajo. Po¡
ejemplo, si el motor es de seis
teminales de conexión, ellos
coresponden a los extremos de
las tres bobinas intemas de alimentación y permiten hacer una
conexión €n delta o en estrella,
figura 1.33. De otro lado, si el
Voltaje alto
(440V)
Voltaje bajo (220V)
S
S
Figurc 1.34 Canex¡anado en es¡tella de un mator de nueve cables paq
opetac¡ón a dos tensnnes.
CEll;I¡ .
Cuno Pratnto de Ekc.rónita Indusñial
y Auronarüación\-3-..-
Actividades con motores AC
motol presenta nueve terminales, su configuración es como
se muest¡a en la figura 1.34,
y segu¡amente es un motor que
permite alimentación a 220 o
a 440 voltios.
Espec¡f¡caciones
nom¡nales de un motor
de ¡nducción
El moto¡ de inducción es el
más usado a nivel industrial.
por su simplicidad yfácil ma-
nejo. En la figura 1.35 se
muestra una placa de identificación de un motor de i¡
ducción típico, que por lo ge-
neral viene ádheri¡la , sll ¡"¡rcaz^ y debe se¡ leída detenidamente antes de trabajarcon
dicho motor. Las características nominales más importantes most¡adas en la placa de
identificación son: la potencia de salida,la velocidad que
puede alcanza¡, la,eficiencia
nominal, el factor de potencia, el voltaje límite, el cual
se refiere al flujo de corriente
SPARTAN,Á' MI'IOR
de magnetización máxima
aceptable, y la corriente límite. la cual se basa en el máxi-
mo cale¡tamiento aceptable
F¡quH 1.35 Placa tíD¡ca de
tdentificación de un moto. de
en los embobinados.
l--r--r
;+lt
J
LLL's
lll
lll!'
ffi
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I
I
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Paso
1
Paso3
Paso 2
L-Ji
li
'51l
I
s .l
-T--le
"
Paso4
Pasos
paso6
pasoT
rS0p|.ddor lS0lioe'áoo' r52pLl¡ddor r52.roa'aoor,SOousodo)
(Sl pulsado) (S1 ribeEdo)
L c¡ro I
Lp""¡"J
L
c,o
lnv,a6ó
--l
Lp" ,"i:'j*"'
F¡gurc 1-36 Secuencia de t'uncionan¡ento de un invercor de marcha pan mott)t tt¡tásoa basado en cantactó,es
\W
-o$vldadeo
cu'o p itti.o
dc
Eteüñni,
Industriar
v
Autonarizatün.
cE <fu
I
I
Electrón¡ca lndustr¡al
lnversor de
marcha de un
motor trifásico
Control con
variadores de
veloc¡dad
La inversión del sentido
de giro de un motor f¡ifá
Dentro del ambiente industrial, es muy común
hallar va¡iadores para
controlar la potencia y
velocidad de los motores AC, figura 1,39.
Ellos son bastante versátiles, seguros y confiables, y puede decirse
que son un elemento indispensable al momen
to de controlar este tipo
de moto.es. Ellos pueden manejar la potencia
y los picos de voltaje,
que en otfas co¡diciones, son dañinos para
cualquier sistema de
control electrónico.
sico
se
logra al invertir dos
fases cualesquiera en el
circuito de alimentación
de potencia del mismo. De
esta manera, pam que el
motor funcione en un sentido, las tres fases deben Figura 1.37. Mantaie basada en canlact.rtes tém¡ca
llegar en un determinado J, púlsadares pañ invets¡ón de gita.lelnolat
orden (porejemplo RST),
y para que funcione en el
sentido contrario. deben
intercambiarse dos fases
(por ejemplo SRT).
En las figu¡as 4.6 y 4.7
del capítulo 4 de la sección
de Electricidad, se pueden
apreciar los esquemas de
potencia y de mando del .
circuito que vamos a im.t4¡:1.1
.
F¡auta 1.34. ¡ D- a04
plementar en esta cctrvrdad. En el mismo capítulo se ga a tener que evita¡ que los
proporciona la explicación de- contactos principales de los
dos contactores se cierren sitallada de su funcionamiento.
multáneamenfe (aún por miliComo complemento, en la figusegundos), pues esto ocasionara 1.36 se obse¡,'a¡ los ocho pa
sos que sigue el inversor al ha ría un corto circüito enfrc las
líneas de suministro eléctrico.
cer que el motor gire en una di-
Los variadores que se
consiguen en el mercado,
por Io general, vienen muy
bien diseñados. cuentan con
avanzada tecnología en su interior como tarjetas DSP y elementos de potencia que gara¡tizan su buen funcionaniento.
Cada va¡iado¡ está diseñado
para manej a¡ moto¡es de poten-
rección, se detenga, gire en la
otra dirección y, por último, pare
de nuevo.
En las Iiguras 1.37 y 1.38
se ven aspectos físicos del
montaje. Tenga en cuenta que
la inve¡sión de los dos conducfores se rcaliza entre la salida
de los contactores y laentrada
del relé térmico. El hecho de
invertirdos fáses entre sí- obli-
Figura 1.39 Aspecto y montaje de un var¡adar de velac¡clad tiptco
eE:E<lÍ
. Cuno Pñctíco ite Electrót'ica ltitüstial v
Autt¡¿¡atízacün\'3,-
Actividades con motores AC
t1
22
+
Atl
L2
Lne
trlas
22A
20v
60H
)Hz
L3
"#:l.i""'1.'.'^
AC
U
coll
lvl
24VDC
LO+
N1
LO-
llg!t¿ i,1l) t'..ii
cias específicas
i'.;!r.,il',ti.rt.\')t ir'rr;i.l.tJirir,rr ri ir'iIri.ri!r,ra
y entre las venmanem, con un solo bit origit111
par nuestro tiempo es el desalro-
tajas que ofrecen se tiene que
ellos pemilen que un usuado
pueda realizar cont¡ol sobre el
motor simplemente con una se
ñal entre 0 y l0 voltios, o entre
4 y 20 mA. Adicionalmente, po
nado en el dispositivo de control, ya sea una computadorao
un mjcrocontrolador, se le pue
da decir al apararo en qué dirección debe girar.
llo de un buen algoritmo de control. Los variadores, por lo ge-
seendos pines con los cuales se
configura el sentido de giro de
Al t¡abajar con variadoles se
puede tener la t¡anquiüdad de poder hacer varios ensayos, tales
como accionar el motor a Plena
potencia, cambiar inesperadamente el sentido de giro, parar
nípidarnente, etc. La confiabilidad que nos b¡inda un variador
es tal que lo único que debe ocu
va a manejar. Para esüo puede sor
seado. Como precaución, es
bueno proteger estos dos pines
mediante algún dispositivo, por
ejemplo, un relé, con el cual se
garantice mecánicamente que
los dos pines no estarán habilitados al mismotiempo. De esta
il:irin l':
l.Ajuste de la corriente de disparo
2. Bolón de stop
3. Bolón de r€inicio
4,5, Contaclos auxiliares
6. Bornes de salida
7. Bornes de enfada
"Ü"
ifl I;rii:i
Son elementos de prolección
contra sobrecargas. Su principio de funcionamiento se basa
en la deformación de ciertos
elementos (bimetales) cuando
alcanzan determinado nivel de
temperatura. Este efecto se
aprovecha para accionar unos
contactos aux¡liares que desenergizan todo el circuito y activan un disposit¡vo de señalización. En la f¡gura vemos el
térmico LR2D1314 de Te¡eme.
canique, el cual posee en la
parte super¡or una perilla don-
curso ptáctico .ie Etectrónica
I
¿ttstiat
neral, haen una serie de menús
configurables por teclado, donde se les puede ajustar algunas
ca¡acterísticas del motor que se
muy útil la información contenida en la fi cha de identifi cación
de cada motor Un esquema típico del desa¡rollo de un sistema
de control con un variado¡ se
muest¡a en h ngura l.,f).
Estos dispositivos no¡malmente vienen p¡otegidos
contra sobre voltajes en la se
ñal de control del usuario.
Sin embargo, se debe tener
precaución de no hacer corto circuitos en ninguna parte
del apa¡ato, sobre todo en las
líneas de alimentación, pues
se puede afectar físicamente
al variador.
de se le puede aiustar la corriente límite para producir el
disparo, un botón de reinicio
con el cual los contactos vuelven a su estado originaly uno
de detención del sistema.
j Automatiza¿iótt' relelrfl
Electrónic¿ lndustr¡al
En csta actividad conoceremos
algunos sistemas cle transpolte de producto y de materias
primas a través de bandas
transpoÍado1as. Este sistema
de transpo e puede ser implc
mentado con la sencillez o
comple.jidad que l¿ planta y el
proceso 1o requieran.
dillos giratorios en el otro y en
F,s hlren() fener en cuenta
puntus intermedios, figura
1-41. T.r velocidad del motot'
quc, aunque aquí mostmnos
diversas arquitecturas de proceso. todo sistema automático
tiene sus parámetros y requisitos únicos de diseño- nlolivo por el cual. no necesariamente la cantidad y disposició¡ de sensorcs, actuadores y
controlado¡es de determinado
p¡oceso, tiene quc a.justarse a
los esquemas expucstos aquí.
No obstante. dichos
es
quemas dan una idea global
del fLrncionamiento del sisterna y pueden utilizarse como
ayuda en el nomento de hacer un mantenimiento. ya sea
preventivo o cofiecf ivo, o por
qué no, un diseño de un sistema de transpor-te.
pucde regularse a través dc Lln
variador de velocidad. En cl
caso de un motor lrifásico. lo
que hace el vadador es cambia¡ la lrccuencia del voltaje
que se le suministra.
Cuando clproducto que se
desea transportar debe pasar de
una banda a otra. debe existir
un sistema de co¡trol que sincronice la velocidad dc ambos
motores. De lo contrario, espe
cialmente si la velocidad de la
segu¡da banda es menor, se
producirán ¿lascanientos y cl
desborde del rnatedal que sc
csté transpoÍando- Eslo es algo
muy grave tratándose de elementos frágiles o delicados.
Si el material a transportar no es completamente sólido, por ejemplo azúcaf, c¿llé y
granos en genelal, la banda
debe tener inclinaciones hacia
clcentro pam evitar que elpro
ducto se de[arne. Esto se lo
gra instalando dos hileras dc
rodillos quc traten siempre de
llevarel material hacia elcenlo de la banda,Iigura 1.42.
,Aunque son innunerables
banda transpoÍadora, a conti
nuaciúr examinarernos algunas
aplicaciones que pueden tener
dcntro de una planta industrjal.
En una embotelladora d€ cerveza o gaseosa. En una planla
enbotelladora. una banda de
Las bandas tt-ansportadoras son ampliarnente utilizadas
pala llevar el producto a determinadas partes de un proceso dentro dc un sistema de
producción en seric. Para que
puedan moverse, normalmcnle utilizan un moto| túfásico
en uno de sus extlemos y fo-
Gjdfr<lÍ .(u^o
Pftictico d?
Lletto
ica
bs
usos que se.le pueden dar a una
Ldu\t,iolt
tuto,'at¡t.a¿on
4.
Control automático de bandas transportadoras
+
V
sec¿do
"""'.>
Llenado
----> dePuesta
lapas ------>
F ¡qura 1 .13 U ra banda tanspodadaú hace ttue el ¡ratetial
pta..eso.le prcdtcc¡an
transporte automático es de
gran ayudapa.a laejecución de
diferentes procesos, figura
1.43. Por ejemplo, puede llevar
los envases consecut¡vamente
dile¡entes secciones- como el
lavado, secado, etiquetado, lle
nado, tapado y empaque.
a
-pn
Puesla
de las etiqueias
-'>
Hacla e empaque
en las calas
este casa batel/as pasen por o¡versá-. e/apas oér
que permite el transporte de
una manera segura y confiable. Por ejemplo, pa¡a el pe
saje de producto, en ocasiones
suele utilizarse unabanda con
trolada directamente por la
báscula, si ésta es automática,
figura 1.44.
En un sistema de dosificación y pesaje. Cuando el silo
En un sistema de llenado de
o la tolva de almacenamiento
de producto queda ¡etirada de
la báscula o del sitio de empa-
lar al de embotellado. Cuando
el material a empaca¡ es líqui-
que, una banda transportadora es una solución óptima, ya
portadora controlada adecuadamente se puede efectuar el
envases. Este proceso es
simi
do, a través de una banda trans-
proceso de llenado tal como
muestra Ia figura 1.45. La
banda debe disminuir su velocidad suavemente para no
derramar el contenido de los
demás envases y detenerse
mientras se llená uno nuevo.
luego debe arrancar y posicionar el s¡guiente envase debajo de la bomba que suministra el producto.
En un sistema de transpoúe
de producjo. Esta es quizás la
aplicación más básica; sin
enbargo, requie¡e de una se-
Banda transpodadora
,l:i"Í"
Figura 1 .44. Al¡nentac¡ón de una báscula pot banda Aunql)e en el esqLene faltan ñuchas delales
se nuestn un sisfena básica de lnnspoñe anpl¡anente rtil¡zado en las planlas rndus¡rláles
*ctrvidades
\\30-
CM(¿
Praer¡
dc
EIccúó icaI dutt iltl
j
Aaro¿,al¡za( i(;n
. GjFjIlJ,T
l'
Electrón¡ca lndustrial
Banda lransportadora
Figuta 1.45. Esle es un procesa nás detallada de Ln s¡stena de llenado autanáüca de envases.
¡ie de cuidados y controles
para log¡ar que el sistema ope
¡e en la forma deseada. Por
ejemplo, en el proceso de
hansporte que se desc¡ibe en
la figura 1.46, debemos tener
en cuenta que si el t¡ansportador de tomillo sinfín se atasca, el motor que impulsa la
banda debe parar inmediatamente para evitar daños elécfficos y mecánicos de g¡an
magnitud.
En un sistema de empaque
y sellado. Son muchas las
empresas que entregan su
producto teminado empacadoen bolsas obultos. Este tipo
banda transportadora debe
esta¡ sinc¡onizado con dicha
boquilla y, a la vez, con Ia
máquina cosedora. Esto con
el fin de que no se quede ninguna bolsa sin completar el
producto y se ga¡antice que
haya quedado bien sellada.
de empaque es apto para trans-
poitar gmnos y harinas, por
ejemplo. En este caso, cada
bolsa o empaque espera debade una tolva o boquilla por
donde sale el prodücto y cae
jo
Para esto se rcculrc a siste-
mas automáticos que incluyen
temporizadores, para el conhol
del cofte del hiloi conÍoladores
adentro por efectos de grave-
dad. El movimiento de la
F¡gua
1.46 En un siste.r'a bás¡co de
transpo¡te..le nateial se deben cons¡deral
nuchas condiciones de d¡seño pam evltar
daños e|éctricos y mecán¡cos.
fr¿nsporrador de rornillo
Cambio de velocidad
Contfoador
€;g;!f;jíT
.
Curso Prácti.o de Electrót'ica
I
dustrinl y
.tutonatiucian\3L.'
"t
Control automático de bandas lransportadoras
de velocidad, para el manej o de
conÍoladores de peso, para el confol
de la cantidad de pioducto a
la ba¡da transpo¡tadora;
empacarl sensores fotoeléctricos, para detectar el paso del
empaque antes de la boquilla y
frente a la máquina de coser; y
otros sensores más. tal como se
muesna en la figura 1.47.
Si el tipo de empaque
permite la impresión de avisos y gráficos, al final de la
sLE"
banda podría ir una impresora que se encargue de estam-
par, por ejemplo, el logotipo
de la conpañía y del produc-
to mismo, la fecha, ¡úme¡o
de serie, el código de baüas,
etc. Esta impresora, lo único que necesita externamente es un sensor, que puede
ser capacitivo o fotoeléctrico, para detectar el paso de
1a bolsa de producto en fren
te de ella y empezar el pro
ceso de impresión.
Adicionalmente. si se desea, puede agregarse un sistema
de conhol de calidad, en el cual,
cada vez que un empaque pase
frente a un sensor determinado.
éste decida si el p¡oducto sigue
sobre la banda o si, por el conffario, debido a defectos de ca-
lidad, debe ser rechazado y sacado del cu¡so de la misma. Para
este efecto suele utilizarse un
choro de aire a presió11 o un ci
lindro electroneumático que
empuje la pieza defectuosa.
[f
Figun
1.47 -tn elprc.-".;11.1.. añpaque casüna y puasta de elqt)eta3
ina o nDs bardas transportadaas cantrcla.las adecuadamente pueden
eiecútat tales laliotes can gran ef¡c¡encia.
G, Sensor eleclromecánico, Detecta a presencia del
hilo para que la cosedora puedaluncioñar
A.
B.
C.
D.
E.
F,
Sensor capacilivo que detecia la bo sa. Además
si¡ve para contar la canlidad de bolsas que salen
con producto, y puede ser u¡ilizado lambién para
detectarsila bolsa está llena hasta cierto nivel.
Sensor óplico que delecta la bolsa para que la
tolva pueda envegar producto.
Sensor de movimienlo, Sirve para delectar la
velocidad de la banda transportadora.
Reguládor de velocidad para el motor que impulsa
la banda trañsporladora.
[,4otor
Sensor electromecán¡co o sensor capacitivo.
Detecta la entrada de la bolsa a la máquina
cosedora para que el motor de la misma empiece a
t.
flroior de la cosedora, Puede ser fifásico o
Sensoróplico que detecta la salida de la bolsa de
la cosedora. Sirve para iniciar un lempodzadorque
luego de unos segunoos ordena elcorte delh'lo
K. Temporizador. Ordena cortar eihilo un liempo
después de que la bolsa ha salido de la cossdora.
L Cil¡ndrc neumático que posee una cuchilla para
tfiiásico.
Sensor óptico qu€ determina si esiá cayendo
produclo desde la tolva. Avisa cuando éste se
haya acabado.
cortarelhilo. También puede ser un eleclro{mán.
Itlvidades
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Crr,o pr¿úi¡o dc
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