1 introducció
2 Elements components d’un sistema de control
TRANSDUCTOR, CAPTADOR I SENSOR.
3 TIPUS DE TRANSDUCTORS
transductors passius
3.1 Transductors resistius.
3.1.2 RESISTÈNCIES VARIABLES, POTENCIÒMETRES
3.1.3 resistors RTD (resistance temperature control).
3.1.4 Termistors NTC (Negative temperature coeficient).
3.1.5 Termistors PTC- (positive temperature coeficient).
3.1.6 Varistors o VDR – la resistència varia amb la tensió.
3.1.7 Galgues extensomètriques La resistència varia amb l’esforç aplicat.
3.1.8 Fotoresistència o LDR – La resistència varia amb la IL·LUMINACIÓ.
3.1.9 MAGNETORESISTORS- lA RESISTÈNCIA VARIA AMB ELS CAMPS MAGNÈTICS.
3.2 TRANSDUCTORS CAPACITUS
3.3 TRANSDUCTORS INDUCTIUS
3.4 TRANSDUCTORS ELECTROMAGNÈTICS (TACOMETRES I DINAMOS TACOMÈTRIQUES.)
3.5 TERMOPARELLS (transductors termoelèctrics)
3.6 TRANSDUCTORS PIEZOELÈCTRICS
3.7 TRANSDUCTORS fotoELÈCTRICS
4 CAPTADORS EN ELS CIRCUITS DE CONTROL.
4.1 Captadors de posició
4.2 Captadors de temperatura
4.3 Captadors de pressió
4.4 Captadors de nivell
4.5 Captadors de cabal
5 COM ENFOCAR EL DISSENY DELS SISTEMES DE CONTROL
1 introducció
Un sistema de control és un conjunt de components que actuen conjuntament i que persegueixen un objectiu determinat (manteniment d’una temperatura, pressió…).
Els sistemes de control tenen unes entrades i unes sortides. Les entrades són els estímuls o les excitacions que s’apliquen externament al sistema amb la finalitat d’obtenir d’aquest una resposta especificada. Les sortides són les respostes obtingudes dels sistemes de control.
Les sortides són les respostes obtingudes dels sistemes de control. Un sistema es representa simplificadament:
L’estudi d’un sistema consisteix a obtenir la relació entre les sortides i les entrades. O sigui:
Si(t)=fi(e1(t), e2(t),…,em(t))
Malgrat tot, en la pràctica estudiem una sola de les sortides, i de les variables d’entrada ens fixem en aquella que actua de manera més directa, considerant la resta com pertorbacions. Simplificant:
S(t)=f(e(t)).
2 Elements components d’un sistema de control
Generador del senyal de referència: dispositiu capaç de generar una senyal d’igual o diferent magnitud que la senyal de sortida del sistema que es vol controlar. Aquesta senyal, relacionada directament amb el valor de sortida, és l’encarregada d’imposar el valor desitjat a la sortida.
La senyal de referència es canalitza cap a un dispositiu comparador, amb la finalitat de ser comparada amb la senyal que tenim a la sortida , a través del llaç de realimentació, i detectar el possible error.
Les senyals més utilitzades com a variables de referència solen ser: tensió o intensitat elèctrica, pressió pneumàtica o posició mecànica.
Transductor de la senyal de sortida: dispositiu capaç de mesurar en cada instant el valor de la magnitud de sortida i proporcionar una senyal proporcional a aquest valor. Normalment consta de dues parts:
El captador (sensor) : Capta directament la magnitud mesurada (pressió, nivell, cabal, velocitat, posició, il·luminació, Tª…) amb objecte de transformar-la en una altra magnitud de valor proporcional. Normalment desplaçament lineal o angular.
El transmissor: transforma la magnitud vista pel captador a una altra magnitud que sol ser elèctrica o pneumàtica. Aquesta senyal es la enviada al comparador per a que sigui comparada amb la senyal de referència.
El comparador (detector d’error): Compara la senyal de referència amb la senyal realimentada (es resten), el resultat constitueix l’error de funcionament o desviació de la sortida respecte del valor previst. Físicament pot ser un amplificador diferencial, un potenciòmetre…
El controlador (corrector d’error): amplifica i modifica la senyal d’error amb la finalitat de que l’acció de control sobre el sistema sigui més eficaç i presenti millors característiques de funcionament en quant a precisió, estabilitat, temps de resposta i sobreoscil·lacions. Els correctors d’error més utilitzats són: el proporcional derivatiu P.D., proporcional integral P.I., proporcional integral-derivatiu P.I.D.
A vegades el controlador agrupa en un sol mòdul: el generador del punt de consigna, el comparador, i l’algoritme de control (P, PD, PID…).
L’amplificador de control (amplificador de potència): amplifica la senyal del corrector fins a uns nivells que siguin capaços d’activar els elements de control. (Amp. magnètics, amp. transistoritzats, relés, tiristors i triacs, etc… )
L’element final de control (actuadors): Té l’objectiu de modificar el comportament de la planta o procés, actua directament per a que la variable de sortida tingui el valor desitjat. Les variables que activen aquests elements acostumen a ser del tipus d’intensitat elèctrica, cabal de líquid o vapor… .Com a elements de control destaquen els servomotors elèctrics, hidropneumàtics, resistències…
La planta o procés és el lloc on es desitja realitzar una acció de control: habitació, forn, dipòsit…
Un exemple d’un sistema de control seria una regulació automàtica d’una magnitud de sortida sobre una planta o procés, per exemple la temperatura, que roman constant o que varia lentament amb el temps i on la tasca fonamental consisteix en mantenir el valor desitjat a la sortida malgrat les pertorbacions presents. Per automatitzar aquest sistema ens caldrà disposar d’elements de medició de temperatura (transductors com PTC, o NTC…), que captin aquesta magnitud, la comparin amb una senyal d’entrada (temperatura desitjada) apreciïn si hi ha o no un error a través dels elements comparadors (potenciòmetre, amplificador operacional…) i proporcionin una informació a un controlador, en aquest cas de tipus elèctric. El controlador analitzarà la informació que li és proporcionada, i actuarà en conseqüència activant o desactivant un element de control, que en aquest cas pot ser un reòstat o una estufa.
L’adaptació i amplificació de senyal es pot fer abans o després del comparador, dependrà de les característiques del nostre sistema, tot i que és més usual fer-ho abans, a fi de condicionar les senyals dels transductors, que acostumen a ser dèbils.
Aquest sistema de control s’anomena de llaç tancat ja que la sortida té un efecte directe sobre la acció de control.
Altres exemples d’aplicació de controls automàtics: A més de la importància en vehicles espacials, guiatge de projectils, pilotatge d’avions, també són molt importants en operacions industrials: control de pressió, temperatura, humitat, viscositat, flux, velocitat…i en processos productius: maquinat, maniobra i muntatge de peces…
Qualsevol sistema de control requereix: Que sigui estable i que la velocitat de resposta sigui raonablement alta , presentant un amortiment raonable. A més ha de poder reduir a zero o a un valor baix els errors.
Els sistemes automàtics permeten un funcionament òptim de sistemes dinàmics , milloren la qualitat i abarateixen els costos de producció, augmenten el ritme de producció, alliberen de la complexitat de moltes rutines, de tasques manuals repetitives, etc…
L’aplicació microelectrònica i l’ordinador han aconseguit un augment i una optimització de la productivitat en tots els processos.
EL TRANSDUCTOR O CAPTADOR són uns element que capten i transformen una magnitud a un altra, o a la mateixa però adaptada, per a facilitar el seu anàlisi. Normalment es tradueixen a senyals elèctrics de tipus analògics o digital .Aquests elements són els transductors de temperatura, pressió, esforç, caudal, etc…
El coneixement d’aquests sensors ens permetrà obtenir un model matemàtic que el representi i que ens serveixi per a desenvolupar el càlcul del projecte de control que proporcioni la solució al problema.
Per això és necessari captar diversos paràmetres físics i convertir-los en senyals elèctric apropiat, per poder-los processar amb un ordinador, per exemple un PLC.
TRANSDUCTOR, CAPTADOR I SENSOR.
Els sensors són elements sensibles a la magnitud que es vol mesurar. Ex) membrana sensible a la pressió.
Generalment els sensors formen part d’altres dispositius més complexes que tradueixen la variació dels seus paràmetres a una altra magnitud de més fàcil manipulació, que pugui ser utilitzada pel comparador, (generalment pneumàtica o elèctrica ) : els captadors.
Hi ha un gran nombre de captadors que proporcionen informació el forma de senyal elèctric: serien els transductors.
Un transductor de pressió seria, per exemple, un sensor de membrana, més una galga extensiomètrica que em traduís la deformació de la membrana en un senyal elèctric.
(Alguns autors anomenen transductors els elements que adapten la senyal d’entrada al reaccionar a una determinada senyal de comandament i captadors als elements que recullen (capten) la informació a la sortida del sistema. “La naturalesa del captador és idèntica a la del transductor, de fet un captador és un transductor col·locat en un lloc diferent del sistema” Tecnologia industrial II, Mc Graw Hill)
ex) Tot i que tots els interruptors tenen la mateixa naturalesa: un interruptor normal és un transductor d’entrada, però no pot ser un captador perquè esta dissenyat per actuar manualment. En canvi un final de carrera és un captador, ens informa d’una posició. Personalment, no m’agrada.
3 TIPUS DE TRANSDUCTORS
El transductor és un dispositiu que converteix un senyal d’una forma física concreta (pressió, PH, temperatura, velocitat…) a una senyal elèctrica .
Existeixen moltes classes de transductors en funció de l’efecte que produeixen i també del tipus de magnitud que mesuren.
Els transductors es poden classificar en:
Transductors passius (quan necessiten algun tipus de font d’energia elèctrica exterior per a realitzar la seva funció ) i són:
-Transductors resistius (potenciòmetres, RTD, NTC, PTC, varistors VDR, galgues extensiomètriques, fotoresistències, magnetoresistències…)
-Transductors inductius. LVDT
-Transductors capacitius
Transductors actius (en aquest cas els transductors autogeneren un senyal elèctric).
– Dinamos tacomètriques.
-Transductors piezoelèctrics.
-Termoparells. (transductors termoelèctrics)
-Transductors fotoelèctrics
transductors passius
3.1 Transductors resistius.
Són aquells transductors que funcionen amb la variació de la resistència elèctrica. Són els més abundants.
3.1.2 RESISTÈNCIES VARIABLES, POTENCIÒMETRES
S’apliquen en aquells casos en els que s’han d’efectuar ajustaments i correccions en nivells de funcionament, com pot ser, modificar el volum de so, guany d’un amplificador, etc.
Com a sensor ens poden indicar un desplaçament, una força, una pressió…
Es important conèixer la llei de variació del dispositiu a fi de establir una correlació correcta entre la magnitud a mesurar i la variació de resistència. Les lleis poden ser: lineal , logarítmica, exponencial, logarítmica negativa, bilogarítmica (en S) etc
3.1.3 resistors RTD (resistance temperature control).
és una resistència que varia amb la temperatura R=Ro.(1+k1T+k2T2+…+knTn ) que pot quedar com: R= Ro.(1+k T)
3.1.4 Termistors NTC (Negative temperature coeficient).
Resistència amb coeficient negatiu de temperatura.
Al augmentar la temperatura disminueix la resistència augmentant la intensitat que hi circula.
Són controls imprecisos (varien molt amb la temperatura ambient) s’utilitzaran en sistemes on s’hagi de realitzar un control de temperatura
Tipus i aplicació dels ntc
APLICACIONS:
Compensació de la Tª, Estabilitzador de tensions, a través de transistors, regulació del pas d’aire, regulació de velocitats de líquids per comparació, alarmes tèrmiques, incubadores, protecció de debanats, control de Tª en les escombretes dels motors,alarmes, wattímetres, bolòmetres, protecció de filaments a sobreintensitats…
TIPUS:
De disc (Són com aspirines, agrupats poden augmentar el seu valor).
De cargol (acoblats sobre peces mecàniques).
De buit , tipus perla: (Utilitzat com a estabilitzador).
3.1.5 Termistors PTC- (positive temperature coeficient).
Resistència amb coeficient positiu de temperatura.
Al augmentar la temperatura augmenta la resistència disminuint la intensitat que hi circula.
Són controls imprecisos, tenen molta dispersió.
Tipus i aplicacions dels ptc
APLICACIONS: Les mateixes que els NTC.
Intermitents sense contactes (varien molt amb la Tª ambient), indicador de nivells de líquids, protecció contra sobreintensitats , protecció de debanats, desmagnetització de la T.V.
3.1.6 Varistors o VDR – la resistència varia amb la tensió.
Poden respondre a diferents corbes característiques, les corbes de resistència són semblants a les dels díodes.
Suporta bé els pics d’intensitat.
Tipus i aplicacions dels vdr
APLICACIONS:
Elements d’estabilització de tensió, manté la tensió sobre uns marges. Protecció de circuits sotmesos a alta tensió (minimitza les possibilitats de que salti l’arc). Linealitza tensions en dents de serra. Protecció a sobretensions en xarxes d’enllumenat. Protecció en xarxes telefòniques a pics de I, parallamps…
TIPUS
Poden ser:
Bilaterals: la intensitat pot circular en els dos sentits.
Unilaterals.(generalment utilitzats com a dispositius de protecció).
3.1.7 Galgues extensomètriques La resistència varia amb l’esforç aplicat.
Les bandes extensiomètriques són captadors la resistència de les quals varia en funció de les deformacions produïdes per esforços d’origen mecànics, tèrmic i vibracions.
Segons el sentit de l’esforç la variació pot ser positiva o negativa.
Funcionament: La deformació va acompanyada de la corresponent variació de dimensions de la banda el que origina un canvi en la resistència elèctrica i en conseqüència un canvi en la corrent que hi circula. Aquesta variació de corrent és proporcional a la magnitud mesurada.
Tipus i aplicacions de galgues
APLICACIONS
La seva principal aplicació esta en la extensometria, formant part dels instruments utilitzats per a mesurar esforços, així com en instal·lacions d’alarma i control.
TIPUS
Les més normals són bandes pel·liculars consistent el làmines molt fines fixades sobre un suport de plàstic que van enganxades sobre el cos a mesurar amb substàncies adhesives.
3.1.8 Fotoresistència o LDR – La resistència varia amb la IL·LUMINACIÓ.
Basats en l’efecte fotoconductor
La conductivitat elèctrica d’un cos depèn del nombre d’electrons que tenim en la banda de conducció. En les fotoresistències quan un raig lumínic incideix sobre un cos, els electrons de valència salten a la banda de conducció augmentant la conductivitat. Si el semiconductor esta dopat salten amb molta més facilitat.
Tipus i aplicacions dels ldr
APLICACIONS
Accionament automàtic d’escales, portes, control d’iluminació, alarmes, sistemes de recompte, càmeres automàtiques per a fotografia, sistemes de comunicació amb fibres òptiques…
3.1.9 MAGNETORESISTORS- lA RESISTÈNCIA VARIA AMB ELS CAMPS MAGNÈTICS.
Són components que el ser afectats per un camp magnètic són desviats alguns electrons fent que la corrent disminueixi. Si disminueix la corrent significa que la resistència augmenta.
Tipus i aplicacions dels ldr
APLICACIONS
Mesura directa de camps: Registre magnètic d’àudio i lectores de targes de crèdit i de preus codificats magnèticament.
Mesures de desplaçament lineal i angular: detectors de proximitat i mesura de posicions. En aquests casos l’element mòbil ha de provocar un canvi de camp magnètic, ha de ser metàl·lic, amb recobriment metàl·lic o identificadors metàl·lics o bé incorporar un iman permanent.
3.2 TRANSDUCTORS CAPACITUS
La capacitat depèn de disposició geomètrica dels conductors i del material dielèctric.
En general podrem dir que qualsevol variació d’aquest paràmetres es pot considerar com la transducció del fenomen que ho provoca. Poden mesurar desplaçaments, forces i pressions.
Poc utilitzats i poc fiables.
3.3 TRANSDUCTORS INDUCTIUS
Podem variar el flux magnètic. Ex) movent linealment el nucli de la bobina farem que la inductància augmenti o disminueixi. Així tinguem un transductor de posició.
Aquest principi l’utilitzen els LVDT (transformadors diferencials de variació lineal), poden mesurar desplaçaments, forces i pressions.
transductors actius
Són aquells que generen una senyal elèctrica a partir de la magnitud que mesuren sense necessitat d’una alimentació elèctrica.
3.4 TRANSDUCTORS ELECTROMAGNÈTICS (TACOMETRES I DINAMOS TACOMÈTRIQUES)
Funcionen d’un manera similar als generadors d’energia elèctrica. Movem un o varis conductors en un camp magnètic, la sortida és una tensió que està en relació directa amb la velocitat de variació de la intensitat de camp. e=NBA.w.senwt ( e: f.e.m., B:camp magnètic, A:amplitud, w: velocitat angular, wt: angle de l’espira amb el flux magnètic)
S’utilitza per mesurar velocitats (el camp magnètic varia degut al desplaçament angular relatiu entre un iman i una bobina: e=f (velocitat angular), i per mesurar vibracions i acceleracions (desplaçament lineal imant – bobina. Són els captadors de vibracions i acceleròmetres).
DINAMOS TACOMÈTRIQUES: Les dinamos tacomètriques són màquines elèctriques que subministren tan en buit com en càrrega una tensió proporcional a la velocitat de gir. La senyal de tensió que tindrem entre els seus bornes fluctua amb la velocitat de rotació. Aquesta senyal és la que compararem amb una senyal de referència.
Si acoblem directa o indirectament la dinamo tacomètrica a l’eix ens permetrà determinar les revolucions del sistema.
Poden ser tant de corrent contínua com d’alterna, els primers disposen d’un col·lector que ens proporciona la senyal contínua necessària per a la regulació, els segons tenen un sistema rectificador que condiciona la senyal abans de ser comparada.
Les característiques més importants d’un generador tacomètric són la linealitat, proporcionalitat entre tensió i r.p.m., i el factor de “riçat”, percentatge de corrent alterna que apareix sobre el de contínua.
El factor de “riçat” és molt dolent en els circuits de regulació, per la qual cosa s’ha de procedir a realitzar un rigorós filtrat.
3.5 TERMOPARELLS (transductors termoelèctrics)
Es tracta de dos metalls diferent units, hi ha una conversió d’energia tèrmica en energia elèctrica. Aquest efecte es degut a les diferent energies dels electrons de conducció en cada metall.
Ens proporcionen una tensió que es proporcional a la Tª.
L’efecte del termoparell és reversible el que significa que si apliquem una diferència de potencial es tradueix en una transferència de tensió d’una unió a una altra.
3.6 TRANSDUCTORS PIEZOELÈCTRICS
Consisteix en l’aparició d’una càrrega al produir-se una deformació mecànica. Es generarà una diferència de potencial proporcional a la deformació.
Al igual que el termoparell és reversible el que significa que si apliquem una diferència de potencial es tradueix en una deformació en el cristall.
S’utilitzen principalment per a la mesura de magnituds en règim dinàmic (es a dir contínuament variables), es degut a que les càrregues desapareixen al cap d’un temps.
S’utilitzen per a transductors de força, pressió i acceleració.
3.7 TRANSDUCTORS fotoELÈCTRICS
La incidència de radiacions de diferents longituds d’ona (lluminoses o no) sobre certs dispositius semiconductors provoca l’aparició de una diferència de potencial.
Aprofitant aquest fenomen es construeixen cèl·lules fotovoltaiques que s’utilitzen per a mesurar radiacions tèrmiques.
4 CAPTADORS EN ELS CIRCUITS DE CONTROL.
Els captadors són dispositius que permeten obtenir una senyal transportable a partir de la magnitud física a mesurar. Des del punt de vista de la informació pot contemplar-se com a elements les entrades i sortides del qual pertanyen ambdues al domini físic. Mentre que els transductors electrònics operen a la seva sortida en el domini elèctric.
Els interruptors electromecànics de captació de final de cursa han estat tradicionalment els líders en un mercat on es necessita captar un element en moviment. Però la constant d’automatització de màquines i processos van fer necessaris altres equips que aportaven avantatges vers els anteriors, com el fet de no tocar la peça a detectar, major freqüència de commutació i menys manteniment, entre d’altres.
4.1 Captadors de posició
Fundamentalment són captadors de tot/res. Són els tipus:
Captadors de final de cursa: Aquests canvien de posició el seu contacte mitjançant un accionament mecànic. Normalment un rodet basculant. Tenen el problema que el contacte físic limita la freqüència màxima d’operacions, la posició de l’element ha de ser la correcta, el manteniment ha de ser major…
Captadors de proximitat magnètics: Aquests tipus de captadors utilitzen un camp magnètic, per canviar de posició un contacte o donar-nos un senyal elèctric de maniobra. Menor desgast i major freqüència d’operacions.
Al aprovar un camp magnètic, per exemple un iman permanent, el contacte, format per un parell de llengüetes enfrontades, és tanca i emet un senyal elèctric.
Captadors de proximitat òptics: Aquests tipus de captadors òptics són estàtics, s’utilitzen en una detecció de proximitat o de interposició, i el principi de detecció és realitza mitjançant un fenomen lluminós.
Funcionament: Els principi de funcionament es basa en reconèixer un objecte a partir d’un efecte lluminós donant una resposta a la sortida, mitjançant el canvi d’un contacte.
Captadors de proximitat inductius.
Aquests tipus de captadors inductius són estàtics, S’utilitzen en una detecció de proximitat, i el principi de detecció és realitza mitjançant un fenomen d’inducció electromagnètica.
Funcionament: mitjançant un oscil·lador és produeix, amb una bobina un camp magnètic d’alta freqüència.
Si un element metàl·lic s’interposa en aquest camp, disminueix l’energia del camp magnètic (per corrents paràsites de Foucault induïdes).
Aquesta variació d’energia es detecta mitjançant un disparador i la converteix en un senyal de commutació.
Captadors de proximitat capacitatius.
Aquests tipus de captadors capacitatius són estàtics, s’utilitzen en una detecció de proximitat, i el principi de detecció és realitza mitjançant un fenomen d’inducció capacitatiu.
Funcionament: Els principi de funcionament és basa en l’augment o disminució de la capacitat mitjançant el dielèctric interposat. Té l’avantatge de què l’objecte no té perquè ser metàl·lic.
Captadors de desplaçament angular: Potenciòmetres circulars acoblats a l’eix d’un motor i encoders que són dispositius òptics (formats per un disc opac perforat i un captador òptic) que acoblats a l’eix el desplaçament del qual es vulgui determinar, aporten un impuls per cada increment angular de pas mínim o sigui que aporta una successió d’un codi binari. S’utilitza per càlcul de posició i velocitat.
4.2 Captadors de temperatura
Captador de vidre: Són els típics termòmetres de vidre, en el quals la temperatura provoca la dilatació del líquid que contenen i l’alçada d’aquest líquid sobre una escala indica la temperatura.
Captadors amb bimetalls: Es basa en la unió de dos metalls distints amb un diferent coeficient de dilatació. Alguns d’ells formats per un hèlix bimetàl·lica que per efecte de la temperatura gita una agulla indicadora.
Quan es produeix un increment de Tª la peça es deforma amb un arcs circular uniforme, deformació que es pot mesurar. Es pot utilitzar en la detecció d’incendis. La seva resposta es lenta degut a la seva gran massa.
Captadors amb termoresistències: Són circuits formats generalment per una termoresistència connectada a un pont de Wheatstone, per convertir les variacions de resistència a variacions de tensió, que amplificada es convertida a una senyal 4-20 mA proporcional a la temperatura.
Captadors amb termoparells: Són circuits formats per un termoparell, generalment una compensació automàtica de la temperatura de referència, una amplificació de tensió, una amplificació de la tensió, linealització i sortida 4-20 mA, proporcional a la Tª mesurada.
Piròmetres: Disposen d’un laser per a determinar amb exactitud el punt sobre el que es vol mesurar la temperatura i d’un sensor. Capten l’energia calorífica que irradia un cos a través.
4.3 Captadors de pressió
Captadors de columna de líquid: Formats per un tub de vidre que conté un líquid, la pressió s’aplica a un extrem del tub i l’altre es deixa obert a l’atmosfera, el desplaçament del líquid reflexa sobre una escala graduada la pressió aplicada.
Comptadors mecànics: Són instruments metàl·lics i elàstics que es deformen perfecte de la pressió, aquesta deformació pot amb un joc de palanques desplaçar l’agulla indicadora. Són la membrana, la manxa i el tub de Bourdon.
Captadors electrònics o transmissors de pressió: Són instruments formats generalment per un captador mecànic, que porta acoblat algun tipus de transductor, principalment capacitatiu o extensiomètric. Les variacions de pressió produeixen variacions elèctriques en els transductors. Generalment en forma de llaç d’intensitat 4-20 mA.
4.4 Captadors de nivell
Captadors de vidre: Són tubs de vidre connectats a dipòsits, que s’omplen per vasos comunicants i que permeten veure l’alçada que té un líquid dins el dipòsit.
Captadors magnètics: Format per flotadors que segueixen el moviment del líquid dins un dipòsit i el transmeten a un indicador exterior mitjançant un acoblament magnètic.
Captadors de pressió hidrostàtica, transmissor de pressió: Mesuren la pressió en el fons del dipòsit. Utilitzant un transmissor de pressió i coneguda la densitat del líquid es pot deduir fàcilment l’alçada al que arriba.
Captadors per ultrasons: Són captadors que emeten una ona d’ultrasons (de l’ordre dels Kherzs) contra la superfície del líquid, calculen el temps des de que s’emet i es torna a captar per efecte del rebot i coneguda la velocitat del so calculen la distància.
Captadors capacitius: Són captadors que determinen el nivell per la modificació del dielèctric i per tant de la capacitat que es produeix en un condensador format pel propi dipòsit quan es va omplint. El dielèctric amb el dipòsit buit és l’aire o els vapors i amb el dipòsit ple és el propi líquid.
Captadors radioactius: Es basen en la mesura de la radiació residual que s’obté quan es fa creuar una radiació a través del dipòsit, des de baix a dalt. La radiació residual és inversament proporcional al nivell.
Captadors per efecte radar: Semblant als ultrasons, però actuen amb microones, és a dir de l’ordre dels Gherzs.
Captadors per servoposicionador: Formats per un flotador i un control de posició que manté aquest flotador sempre en contacte amb el líquid. Un encoder determina en tot moment el nivell, sumant o restant impulsos a un comptador en funció de si el flotador puja o baixa.
4.5 Captadors de cabal
Captadors de pressió diferencial: Formats per una restricció introduïda a una canonada, que segons el teorema de Bernouilli produeix un increment de velocitat i per tant una pèrdua de pressió. El cabal és proporcional a l’arrel quadrada de la diferència de pressió mesurada abans del captador i una mica després.
Captadors d’àrea variable. Rotàmetres: Formats per un cos més pesat que el fluid a mesurar i situat en una envoltant cònica, de forma que l’equilibri entre les forces del pes, l’empenta i l’arrossegament el situa a una alçada que sobre una escala graduada indica el cabal que hi circula.
Captadors magnètics: Basats en la llei de Faraday, que diu que quan un conductor de longitud L es mou amb una velocitat V dins un camp magnètic d’intensitat B, s’indueix en ell una força electromotriu E=KBLV. El captador té unes bobines que generen el camp magnètic i uns elèctrodes disposats diametralment en la canonada i que mesuren la tensió induïda en el fil de líquid conductor situat entre ells.
Captador per turbina: Formats per una turbina que gira al pas del fluid amb una velocitat proporcional al cabal.
Captadors de remolí, vòrtex: Format per un obstacle vertical situat dins la canonada, que provoca uns remolins, la freqüència dels quals és proporcional al cabal que hi circula.
Captadors de desplaçament positiu: Formats per uns rotors que giren per l’empenta del líquid que hi circula i a cada volta permeten el pas d’un volum constant de líquid. En comptar les voltes es coneix el volum total de líquid que hi ha circulat.
5 COM ENFOCAR EL DISSENY DELS SISTEMES DE CONTROL
Enfocament bàsic del projecte de sistemes de control: En la pràctica involucra necessàriament procediment de tanteig. El més normal es que es parteixi d’una planta donada i d’unes especificacions que s’han de complir. El primer pas es establir un model matemàtic del sistema físic, una formula matemàtica que representi amb més o menys exactitud el sistema , El segon pas es establir un projecte matemàtic que proporcioni la solució a la versió matemàtica del problema. El tercer pas es simular el sistema amb un ordinador per a verificar el comportament a les diverses senyals i pertorbacions {Resposta en el domini del temps, resposta al control de transitoris:criteri d’estabilitat de Routh ,mètode del lloc de les arrels, resposta en freqüència: criteris d’estabilitat de Nyquist}. Habitualment la configuració inicial del sistema no és satisfactòria i s’ha de tornar a redissenyar el sistema i tornar a realitzar l’anàlisi. Aquest procés es repeteix fins a obtenir el sistema satisfactori. Aleshores es pot construir un prototip del sistema físic, el procés és l’invers del que hem realitzat fins ara, un prototip és un sistema físic que representa amb més o menys exactitud un sistema matemàtic. Es prova i s’avaluen els resultats, si és satisfactori el disseny està complert, si no s’ha de modificar el prototip fins a trobar la solució satisfactòria.