Detector Characterization

Cualquier explicación del control de una máquina se puede expresar en términos de relaciones lógicas de cada función. Por tanto, un sistema de control se descompone en funciones lógicas básicas. El proyectista de los circuitos convencionales de control puede no darse cuenta de esto, pero el examen de las etapas o fases progresivas en el diseño de un circuito pondrá en evidencia que la técnica de la función lógica es realmente el método utilizado para determinar el diseño del circuito.

Consideremos un circuito cuyo requisito sea que una bobina M se excite cuando se cierra un interruptor de presión PS1 o un interruptor de límite o de fin de carrera LS1. Si este circuito se proyectase para control magnético, sería como el representado en la figura 10-8. La proposición lógica de este circuito es: La bobina se excitará cuando PS1 o LS1 se cierren. Por consiguiente el elemento lógico deberá ser del tipo o de dos entradas, como se indica en la figura 10-9. Habrá que insertar el amplificador entre el elemento O y la bobina M a fin de elevar el nivel de potencia lo suficiente para excitar a M .

Posiblemente la mayor dificultad cuando se estudia el control estático por primera vez es debida a la diferencia existente entre los circuitos de las figuras 10-8 y 10-9.

M PS1

LS1

Fig. 10-8 Circuito de control electromagnético.

PS1 LS1

M

Fig. 10-9 Circuito básico de control lógico.

El circuito convencional, electromagnético, provee un medio de seguir el recorrido de la corriente desde la línea 1 a través de los dispositivos de control y de la bobina para volver a la línea 2 y esto es fácil de entender. Por el contrario, el esquema lógico no muestra el circuito tal como es en realidad, sino que es un esquema de bloques de la función de control del circuito en el que cada bloque indica una función parcial y en este aspecto puede ser algo insatisfactorio desde el punto de vista del estudiante. Cuando los circuitos lógicos se complican más, la conveniencia de omitir el conexionado real y utilizar la representación simbólica de las funciones de control se justifica más. El elemento

O de la figura 10-9 podrá estar constituido por tubos de vacío, reactancias saturables, o, más probablemente, por dispositivos semiconductores tales como los transistores. El amplificador de la figura 10-9 puede muy, bien ser un relé, un amplificador de tubos de vacío, una reactancia saturable o un tiristor de forma que recibiendo la débil señal del elemento lógico, realicen la necesaria amplificación de potencia. El esquema lógico no indica en modo alguno los circuitos o los componentes reales utilizados dentro del elemento lógico. Esta información se encontrará en el circuito correspondiente a cada elemento y variará de uno a otro fabricante. El lector que desee darse perfecta cuenta de un circuito completo con el esquema lógico podría conseguirlo con más facilidad considerando que hay un conductor común, o de tierra, que no está representado y que todas las tensiones de entrada y salida se toman con respecto a este conductor común. La práctica normal demuestra la conveniencia de que no se represente este conductor común a fin de no

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complicar innecesariamente el esquema, ya que su presencia no añade nada a la información dada por el esquema lógico.

Supongamos que añadimos al circuito de la figura 10-9 la condición de que la bobina

M será excitada por PS1 o LS1 sólo cuando están cerrados los contactos T1 y T2. Nuestro circuito tendrá que ser modificado y resultará el de la figura 10-10. La función lógica que hemos utilizado podría ser enunciada así: las salidas del elemento O y de T1 y T2 deben suministrar todas ellas simultáneamente una señal para que M pueda ser excitado. Naturalmente esto indica el uso de una unidad Y de tres entradas, como representa la figura 10-10.

PS1 LS1 T1

T2 M

Fig. 10-10 Primera adición al circuito lógico.

Un ulterior desarrollo o ampliación del circuito lógico de la figura 10-10 podría incluir lo siguiente como proposición lógica total: la bobina M debe ser excitada cuando PS1 o LS1 y T1 y T2 están cerrados, y sólo si no existe señal que provenga de T3 o T4. Los requisitos lógicos asignados a T3 y T4 indicarían el uso de un elemento NOR, ya que la presencia de una señal de salida del elemento Y del circuito anterior debe ir acompañada de la falta de señal proveniente de T3 y

T4. El circuito para nuestras nuevas especificaciones es el de la figura 10-11. El elemento Y de dos entradas podría ser suprimido utilizando un elemento Y de cuatro entradas.

La lectura del esquema de la figura 10-11, aun cuando no se conozcan las condiciones de funcionamiento, es relativamente fácil. Los elementos lógicos proporcionan las palabras claves para indicar la operación del circuito. Si empezamos en la parte superior izquierda de nuestro circuito, el esquema se leerá como sigue. Si P S1 o LS1 proveen una señal de entrada para el elemento O, habrá una señal de salida, que a su vez será una de las tres señales de entrada para el primer elemento Y, el cual, para entregar una señal de salida requiere recibir señal de elemento O, de T1 y de T2. Cuando ello se cumpla, la primera unidad Y provee una señal de entrada a la segunda unidad Y, que para obtener señal de salida necesita además recibir señal del elemento NOR, quien a

su vez para proporcionar dicha señal es necesario que T3 y T4 no entreguen señal. Por lo tanto si se cumple esta condición, ambas señales de entrada están presentes en el segundo elemento Y, proveyendo así una salida. La salida del segundo elemento Y proporciona una entrada al amplificador el cual provee la amplificación de potencia necesaria para excitar la bobina M.

Ahora es posible que el lector se pregunte qué son PS1, LS1, T1, T2, T3 y T4. Los detalles del conexionado o de los dispositivos sensibles se encuentran normalmente en un esquema separado y no se indican en el esquema lógico. Esos componentes podrían ser contactos de interruptores de presión, de fin de carrera, de termostatos, etc. En la última parte de este libro reuniremos las diversas secciones de un sistema de control a fin de que el lector pueda tener una idea de conjunto de los dispositivos sensibles y de sus relaciones mutuas tal como se indica en los planos de conexiones; la acción del circuito de control está representada en el esquema lógico, y el circuito de potencia o de utilización está normalmente representado en un tercer esquema.

Estudiemos el circuito de la figura 10-11 en cuanto a su funcionamiento. Si P S1 está cerrado (o dicho de otra forma: suministra señal) pero LS1 está abierto, todavía habrá una señal de salida del elemento O. Si T1 y T2 están cerrados, estarán completas las entradas necesarias para el elemento Y, proporcionando una entrada al segundo elemento Y. Si T3 y T4 están abiertos, habrá una salida

desde el elemento NOR. El segundo elemento Y tiene ahora una salida, y la bobina está excitada. Consideremos lo que ocurriría si T3 se cerrase, proporcionando una entrada al elemento NOR. El resultado de que T3 proporcionase una entrada al elemento NOR sería que éste perdería su señal de salida. Puesto que el segundo elemento Y tiene ahora sólo una señal de entrada, ya no dará señal de salida. El amplificador no será excitado y por lo tanto tampoco excitará a la bobina M. Supongamos que en lugar de estar T3 cerrado y proporcionar una entrada al elemento NOR, T2 está abierto y suprime así una entrada en el primer elemento Y. El resultado seria el mismo en ambos casos: la bobina M no se excitaría.

¿Cuál sería el circuito equivalente de la figura 10-11 si Tl, T2, T3 y T4 fuesen contactos de termostato, y si PS1 fuese un interruptor de presión y LSl un interruptor de límite? Sería el de la figura 10-12. Esta puede parecer al lector una representación mucho más sencilla de nuestro circuito que el esquema lógico de la figura 10-11. Pero supongamos que ahora imponemos un requisito más al circuito, el de independizar el circuito de la bobina M y el de los dispositivos detectores y sus contactos. Entonces el circuito se complica más y su esquema de conexiones podría ser como el de la figura 10-13. Ni el esquema lógico ni el de línea o

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explicativo son complicados, pero comparándolos se comprende la simplicidad del diagrama lógico cuando se aplica a la automación completa de una máquina o línea de producción. PS1 LS1 T1 T2 M T3 T4

Fig. 10-11 Segunda adición al circuito lógico.

M PS1 T1 T2 CR T3 T4 CR

Fig. 10-12 Circuito electromagnético equivalente del circuito lógico final.

El circuito de control tipo tres hilos al que nos hemos referido frecuentemente en el estudio de los circuitos de control con relés y contactores puede ser representado y realizado en el circuito lógico mediante el uso de realimentación. El esquema del circuito electromagnético y el esquema lógico equivalente están representados en la figura 10-14. Para comprender el funcionamiento del esquema lógico, consideremos que podemos suministrar una señal de entrada al elemento Y

mediante el pulsador PARADA. Cuando el pulsador ARRANQUE esté apretado, suministrará la segunda señal de entrada al elemento Y con lo que se conseguirá una señal de salida. Una vez conseguida esta salida, el anillo de realimentación continuará suministrando la señal de entrada aunque se libere el pulsador ARRANQUE.Esto es equivalente a la acción del contacto auxiliar de mantenimiento en paralelo con el pulsador ARRANQUE en el circuito

electromagnético. Si se aprieta el pulsador PARADA, al dejar de recibir una de las señales de entrada el elemento Y, dejará éste de suministrar una señal de salida eliminándose la realimentación al mismo tiempo, quedando el circuito en su estado de reposo o de desconexión y aunque vuelva el pulsador PARADA a su posición cerrada, hasta que no se accione el de ARRANQUE no volverá a obtenerse una señal de salida en el elemento Y.

CR1 PS1 T1 T2 CR2 T3 CR2 LS1 CR1 M

Fig. 10-13 Circuito electromagnético equivalente del circuito lógico final con el circuito del contactor independiente del de control.

M Parada M Arranque Y Arranque Parada Realimentación interna M

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