2 primera segunda unidad interfaces

Ingeniería en SistemasComputacionales

Interfaces

MC. Rolando Palacios OrtegaFebrero 2011

jueves, 13 de abril de 2023 2

Interfaces

• 1 Sensores

• 2 Actuadores

• 3 Periféricos estandarizados

• 4 Periféricos no estandarizados

• 5 Interfaces


1 Sensores

• 1.1 Ópticos. • 1.1.1 Tipos. • 1.1.2 Funcionamiento. • 1.1.3 Características. • 1.1.4 Modo de comunicación

• 1.2 Aproximación. • 1.2.1 Tipos. • 1.2.2 Funcionamiento. • 1.2.3 Características. • 1.2.4 Modo de comunicación


Sensores

• El término sensor se refiere a un elemento que produce en su salida una señal, relacionada con la cantidad que se está midiendo, independientemente del tipo de variable de que se trate.


Sensores

• El principio de los sensores está en los cinco sentidos del cuerpo humano:

»La visión

»La audición

»El tacto

»El olfato

»El gusto


Sensores

• La visión- Luz

• La audición- Sonido

• El tacto- Presión

• El olfato- Olor

• El gusto- Sabor


Sensores

• La visión- sensor óptico

• La audición- sensor acústico

• El tacto- sensor de presión

• El olfato- sensor químico

• El gusto- sensor químico


Sensores

• ¿Qué es la luz?

• ¿Qué es el sonido?

• ¿Qué es la fuerza?

• ¿Qué es el olor?

• ¿Qué es el sabor?


Transductores

• Es un dispositivo que convierte una variable física en una variable eléctrica.

• Las fotoceldas, los termistores y los tacómetros son ejemplos de algunos transductores.


Transductores

• La salida eléctrica de un transductor es una corriente o voltaje proporcional a la variable física que recibe.


Transductores

• El ojo es un transductor, que convierte la luz en señales eléctricas, que viajan a través del nervio óptico hasta el cerebro, donde son procesadas para formar imágenes.


Transductores

• El oído es un transductor, que convierte la presión del aire en señales eléctricas, que viajan a través de los nervios hasta el cerebro, donde son procesadas para formar sonidos.


Transductores

• La piel es un transductor, que convierte la presión sobre ella, en señales eléctricas, que viajan a través de los nervios y la espina dorsal hasta el cerebro, donde son procesadas para formar sensaciones de tacto.


Transductores

• La nariz es un transductor, que convierte las moléculas presentes en el aire, en señales eléctricas, que viajan a través de los nervios hasta el cerebro, donde son procesadas para formar olores.


Transductores

• La lengua es un transductor, que convierte las moléculas presentes en la materia, en señales eléctricas que viajan a través de los nervios hasta el cerebro, donde son procesados para formar sabores.


Sensores

Sensor

VariableFísica

VariableFísica

TemperaturaPresiónLuzSonidoMovimientoGasesRadiación...

FormaMovimientoMovimiento, energíaVibraciónMovimientoReacción químicaEnergía...


Sensores

Sensor

VariableFísica

VariableFísica

TemperaturaPresiónLuzSonidoMovimientoGasesRadiación...

TermoparDiafragmaMovimiento, energíaMembranaMecanismoElemento químicoDetector de centelleo...


Transductores

Transductor

VariableFísica

Voltaje

CorrienteTemperaturaPresiónLuzSonidoMovimientoGasesRadiación...

V

GND


Elementos de un Sistema de Adquisición de Datos y Control

Pream

plific

ador

Filtro A

ctivo

Amplific

ador

Conve

rtidor

A/D

Sistem

a Digi

tal

Conve

rtidor

D/A

Amplific

ador

Actuad

or

Trans

ducto

r


Desarrollo de un detector de tiempo de tránsito en ductos de PEMEX

Fuente Destino

Punto de inyección Puntos de medición



Fuente Destino


ContadorGeiger



Fuente Destino


Amplificador Contadormicro

computadoraImpresora


1.1.1 Tipos de Sensores

• Ópticos• Velocidad y movimiento• Fuerza• Presión de líquidos• Flujo de líquidos• Nivel de líquidos• Temperatura• Desplazamiento, posición y proximidad


1.1.1 Tipos de Sensores Ópticos

• Fotodiodo• Fototransistor• Optoaislador• Optoacoplador• Optointerruptor• OptoSCR• OptoTRIAC• Charge Coupled Device (CCD)


1.1.2 Funcionamiento






Fotodiodo

• El fotodiodo es un dispositivo semiconductor de unión-pn cuya región de operación se limita a la región de polarización inversa.

• Un incremento en la intensidad luminosa ocasiona un incremento proporcional en la corriente inversa.

• Se utiliza en aplicaciones de conteo o de conmutación, con luz láser o infrarroja.

λ

Iλ

Vλ

+ -

1.1.3 Características


Fototransistor

• El fototransistor posee una unión-pn colector-base fotosensible. De tal manera que la corriente inducida por los efectos fotoeléctricos será la corriente de base del transistor. Si se asigna la notación Iλ para la corriente de base fotoinducida, la corriente de colector resultante será:

IC≈hFE Iλ

U1

Fototransistor

C

EB



Fototransistor

• Las curvas de respuesta de un fototransistor son muy similares a las de un transistor común y en ellas se aprecia que IC depende de Iλ.

• Las aplicaciones del fototransistor en instrumentación y control incluyen lectores ópticos, circuitos lógicos, control de iluminación, indicadores de nivel, sistemas de control remoto y sistemas de conteo.


Fototransistor

Colector

Emisor

U1

Fototransistor

Base

Base

Colector

Emisor

PT1302BC2


Optoacoplador

• También llamado Optoaislador, es un dispositivo que contiene tanto un diodo emisor de luz (LED) infrarrojo, como un fotodetector, con una salida que puede ser un fototransistor, un par Darlington, un SCR, o un TRIAC.

• Estos dispositivos se utilizan para aislar eléctricamente etapas digitales de etapas analógicas, para transmisión de datos, o para acoplamiento entre etapas, entre otras aplicaciones.

U1

OPTOCOUPLER_VIRTUAL



Optoacoplador

U1

OPTOCOUPLER_VIRTUAL

Optointerruptor H21A1

Optoacoplador, Optoaislador, Optointerruptor



1.2 Sensor de proximidad

• Este tipo de sensor se puede implementar de varias maneras:

–Infrarrojo–Ultrasonido–Electromagnético

• La elección de cada sensor dependerá de la aplicación de que se trate.



• Por ejemplo, si existe mucho ruido de alta frecuencia, como el que se presenta en ambientes industriales, no se recomienda el sensor de ultrasonido.

• Por el contrario, si existen campos electromagnéticos intensos, estos pueden afectar al sensor electromagnético.



• Sin embargo, en robótica se utilizan ampliamente los sensores de ultrasonido gracias a su excelente direccionalidad, lo que los hace adecuados para servir de guía a robots móviles.



• Mientras que los sensores electromagnéticos se recomiendan en espacios abiertos, por ejemplo para controlar la apertura y cierre automático de puertas.



• En todos los casos se recomienda utilizar señales codificadas, para garantizar que los sistemas no sean afectados por el ruido circundante, que eventualmente puede afectar su funcionamiento.



Astable(555)

Monostable(555)

DiodoIR333C

FototransistorPT331C

Diodo Infrarrojo

Fototransistor Infrarrojo

Salida

1 KHz

Movimiento

jueves, 13 de abril de 2023

40

1.2 Sensor de paso

Astable(555)

Monostable(555)

DiodoIR333C

FototransistorPT331C

Diodo Infrarrojo FototransistorInfrarrojo

Salida

1 KHz

Movimiento


SEGUNDA UNIDAD

2. Actuadores


2.- Actuadores

• Los actuadores son los elementos de los sistemas de control que transforman la salida de un microprocesador, microcontrolador o controlador en una acción de control para una máquina o dispositivo.


2.- Actuadores

• Por ejemplo, puede ser necesario transformar una salida eléctrica del controlador en un movimiento lineal que desplaza una carga.

• Otro ejemplo sería cuando la salida eléctrica del controlador debe transformarse en una acción que controle la cantidad de líquido que pasa por una tubería.


2.- Actuadores

• Neumáticos e Hidráulicos

• Eléctricos

• Electrónicos

• Mecánicos


2.1 Actuadores electrónicos2.2 Actuadores mecánicos


2.1 Actuadores electrónicos• Los actuadores electrónicos son

dispositivos o circuitos electrónicos que se conectan a la salida de un sistema digital, computadora o microcontrolador; a través de los cuales se realiza alguna acción sobre una carga, habilitándola o inhabilitándola al proporcionarle, o quitarle, el voltaje o la corriente adecuados para su operación.


OptoSCR y OptoTRIAC

• Estos dispositivos tienen características muy similares a las del fototransistor, ya que su operación depende de la incidencia de luz en la compuerta (Gate), lo que elimina la necesidad de circuitos de disparo, simplificando su aplicación y permitiendo su uso en circuitos digitales para controlar directamente cargas analógicas.

OptoTRIACOptoSCR


OptoTRIACOptoSCR


Relevadores

• Son dispositivos actuadores eléctricos cuya acción consiste en abrir o cerrar interruptores para habilitar o inhabilitar otros dispositivos, otros actuadores u otros sistemas.


2.2 Actuadores mecánicos

• Son dispositivos que se pueden considerar convertidores de movimiento, dado que transforman el movimiento de una forma a otra. Por ejemplo, con un actuador mecánico, un movimiento lineal se puede convertir en un movimiento rotacional; un movimiento en una dirección convertirse en uno con otra dirección en ángulo recto respecto al primero.



• También es posible transformar un movimiento lineal alterno en uno rotacional, como en el caso del motor de combustión interna, donde el movimiento alterno de los pistones se convierte en el del cigüeñal y este lo transfiere el eje de la transmisión.



• Entre los elementos mecánicos están los mecanismos de barras articuladas, levas, engranes, cremalleras, cadenas y correas de transmisión, entre otras.

• Por ejemplo, el arreglo engrane-cremallera convierte el movimiento rotacional en uno lineal.



• Los engranes cónicos transmiten movimiento rotacional en un ángulo de 90º.

• Las levas y los mecanismos son útiles para obtener movimientos que varíen en la forma que se desea.



• Muchos de los efectos que antes se obtenían con el uso de mecanismos en la actualidad se logran mediante sistemas de microcontroladores.

• Antes en las lavadoras domésticas se utilizaban levas montadas en un eje rotacional para lograr una secuencia de acciones sincronizadas como abrir una



• válvula para dejar pasar agua al tambor, cerrar el suministro de agua, encender un calentador, entre otras acciones; en las lavadoras modernas se programa un microcontrolador o sistema embebido para que produzca las salidas deseadas en la secuencia requerida.



Características: Electrónica 23 programasGestión electrónica de lavado (Fuzzy Logic) Sistema automático de reparto de carga Programas especiales para ropa infantil y de deporte

http://stats.shoppydoo.com/go.aspx?id=14433010&c=es&sid=f3xbie45xqgj33vqz2ckey45&k=bazarcanariasolotes&cat=352&cr=Tt3%2FUcnxbRw0RPmdXmi9TgUSCH3MewRXEevVWulQSOSiRfS9Bhc23KUqANuwCIYxehC3c8lQkftxEt2OIQDWiNbYQuQiqOX2Hr7j6HEP3H7D4warYGgKVZeI9J7gqgXB



• Si bien la electrónica hoy dia se utiliza en forma generalizada para desempeñar diversas funciones que antes se realizaban con actuadores mecánicos, éstos todavía son útiles para llevar a cabo funciones como las que se mencionan a continuación.



• Amplificación de fuerzas: palancas

• Cambio de velocidad: engranes

• Transferencia de rotación de un eje a otro: banda síncrona

• Transformación del movimiento: levas


Bibliografía

• Bolton, William (2010). Mecatrónica.

Ed. Alfaomega. México• Palacios, Enrique (2006). Microcontrolador

PIC16F84. Ed. Alfaomega. México• Tafanera, Antonio (2004). Teoría y Diseños con

Microcontroladores PIC. Ed. AR Electrónica. Argentina

• Valvano, Jonathan (2004). Introducción a los Sistemas de Microcomputadora Embebidos.

Ed. Thomson. México

Education

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