Introducción a la Tecnología de Control (página 2)

El operador actúa sobre la señal de mando (1) que, en nuestro ejemplo, es la temperatura deseada. Un componente del sistema de control denominado transductor se encarga de transformar una determinada magnitud de entrada en otra de salida más apta para su manipulación denominada señal de referencia (2).

Esta señal de referencia, una vez amplificada, actúa sobre el proceso para obtener la señal controlada (3), en nuestro caso la temperatura que debe tener la habitación.

En los procesos en lazo abierto, tiene mucha importancia la variable tiempo. En nuestro ejemplo, el tiempo de funcionamiento de la caldera. Si esta variable está bien diseñada, obtendremos una temperatura que se parecerá más o menos a la deseada en (1) mientras no cambien las condiciones.

Si por ejemplo las condiciones de temperatura exterior cambian, el sistema no lo sabrá y, por tanto, estará funcionando el mismo tiempo y sin conocimiento de esta perturbación exterior, cuando en realidad tendría que actuar más o menos en función de que la temperatura exterior suba o baje. Los cambios exteriores significan perturbaciones del sistema (4) en la Figura 11.2.

Como vemos en el ejemplo, si en un sistema en lazo abierto existen perturbaciones, no obtendremos la variable deseada, por lo que tendríamos que recurrir a otro sistema de control, como el que se verá a continuación.

Como ejemplos de sistemas de control en la/o abierto, podemos citar des-de un simple tostador de pan, pasando por una máquina de lavar, hasta incluso el control de la velocidad de un motor derivación.

1.4 SISTEMAS DE CONTROL EN LAZO CERRADO

Según hemos visto en el punto anterior, si en un proceso se presentan perturbaciones no podemos utilizar sistemas de control en lazo abierto.

Resulta más conveniente cuantificar (referenciar) la señal o variable controladora e intervenir en la cadena de mando para que la variable controlada se parezca lo más posible a la señal de referencia dada por la señal de mando. Por ello, es necesario realiza una realimentación de la variable de salida a la entrada. Este procedimiento se denomina control en lazo cerrado, y su diagrama de bloques lo podemos ver en la Figura 11.1.

Se definen los sistemas de control en lazo cerrado como aquellos en los que existe una realimentación de la señal de salida, o dicho de otra forma, aquellos en los que la señal de salida tiene efecto sobre la acción de control.

Otra forma de representar el sistema de control en lazo cerrado la podemos observar en la Figura 11.4.

En algunas ocasiones, la señal controlada y la señal de referencia no son de la misma naturaleza, por ejemplo, la señal controlada puede ser una velocidad; y la señal de referencia una tensión.

El instrumento encargado de detectar la señal de salida para utilizarla de nuevo es el Captador (Fig. 1.4). Este elemento mide la señal controlada y la transforma en una señal que puedan entender los demás componentes del sistema controlador. Los tipos más habituales de señales empleadas suelen ser neumáticas o eléctricas.

Las señales neumáticas empleadas suelen ser señales variables que oscilan linealmente entre 3 y 15 psi (libras por pulgada cuadrada) o entre 0,2 y 1 kg/cm2.

En cambio, las señales eléctricas que se utilizan suelen tomar valores comprendidos entre 4 y 20 mA, o entre 1 y 5 V en corriente continua.

El siguiente paso consiste en comparar la señal de referencia con la señal controlada (que el captador ha transformado en señal realimentada), para de terminar cuál es la diferencia existente entre ambas. Esta operación se realiza mediante un comparador que proporciona a su salida la señal de error.

Esla señal de error se denomina señal activa y es la que entra al regulador o controlador.

El controlador debe actuar de manera que la variable controlada siga las variaciones de la variable de referencia o corrija los efectos de las perturbaciones, con la máxima rapidez, la máxima exactitud, y el mínimo de oscilaciones posible.

En este elemento se deben ajustar óptimamente una serie de parámetros para obtener una respuesta deseada. Por ello, este elemento se considera el núcleo del sistema controlador.

A la salida del controlador obtenemos la variable o señal corredora precisa para conseguir un control óptimo del sistema.

Pueden emplearse controladores mecánicos, hidráulicos, neumáticos o eléctricos. Estas designaciones indican el portador a través del cual el controlador recibe o transmite información.

Un ejemplo de control en bucle cerrado es el control de temperatura de una habitación mediante un termostato. Este elemento compara la temperatura indicada por el selector de referencia con la temperatura ambiente de la habitación, proporcionando, en el caso de no ser iguales, una señal activa que actúa sobre la caldera para ponerla en marcha, hasta que las diferencias de temperaturas sean cero.

Además del ejemplo citado anteriormente, como sistema de control en lazo cerrado podemos enumerar también:

• Mecanismo de llenado de una cisterna de agua.

• La acción de un ser humano al desplazarse.

• El sistema de evaluación de un alumno en el colegio.

• Dispositivo de direccionamiento de un cañón.

• Control de nivel de potencia de un reactor nuclear.

• Relación salarios–precio-inflación.

• Sistemas de control de nivel de líquidos y sólidos.

1.5. CRITERIOS Y ESPECIFICACIONES DE DISEÑO

La adecuación de la variable controlada, ante una variación de la señal de mando o una perturbación, no es instantánea, sino que requiere un tiempo de-terminado. La variación en función del tiempo de la variable controlada es de gran importancia para el diseño y dimensionado del sistema de regulación.

Muchas veces, si queremos reducir el tiempo de respuesta, podemos llevar a la variable controlada a una variación de tipo oscilatorio en torno a un valor concreto. Si este fenómeno oscilatorio desaparece pasando un tiempo, el sistema será estable. Si no es así (si existe una oscilación mantenida de amplitud creciente), el sistema será inestable.

La estabilidad es una condición imprescindible en un sistema. Otra de las condiciones es que el error en régimen permanente permanezca por debajo de un límite. Una tercera condición supone que la respuesta transitoria del sistema ha de ser aceptable.

Las características básicas de una respuesta transitoria son:

• La sobreoscilación máxima de salida con respecto a su valor en régimen permanente.

• La velocidad inicial de la respuesta.

• El tiempo necesario para que la salida alcance su valor permanente.

La respuesta normalizada a un escalón de un sistema de regulación se muestra en la Figura 11.5.

En esta figura podemos observar los siguientes parámetros:

Mp= Sobreoscilación máxima.

tr = Tiempo de subida por el que se caracteriza la velocidad inicial de la respuesta.

tp = Es el tiempo que tarda en alcanzar la sobreelongación máxima.

ts = Tiempo de establecimiento. El tiempo necesario para que la salida alcance su régimen permanente.

1 .6. CONCEPTO DE FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA

Para determinar la respuesta de un elemento, en lo que respecta al tiempo y a la amplitud, se aplican señales conocidas a la entrada del elemento y se evalúan las señales que aparecen en la salida. La respuesta obtenida se denomina respuesta transitoria. Normalmente, la señal de entrada es una señal de tensión con forma de escalón.

El comportamiento de un elemento no sólo se puede representar por la razón correspondiente a la respuesta a un escalón, sino que también puede describirse matemáticamente mediante la función de transferencia o respuesta en frecuencia.

Conocidas las ecuaciones que definen el comportamiento de los elementos de un sistema, éste puede estudiarse mediante el método operacional de Laplace.

Según este método, si son conocidas las relaciones entradas – salidas de cada uno de los bloques, pueden deducirse otras relaciones entrada – salida para los mismos en el dominio de Laplace, denominadas funciones de transferencia.

Se define como función de transferencia, y se indica por G(s), de un sistema o de un componente, el cociente entre la transformada de Laplace de la señal de salida y la transformada de Laplace de la señal de entrada, según vemos en la Figura 11.6.

Dado un determinado sistema cuya función de transferencia sea conocida, y obtenida la transformada de Laplace C(s) de la salida, o respuesta del sistema en el dominio de la variable compleja s, para hallar la respuesta temporal tendremos que calcular la inversa de la transformada de Laplace.

La función de transferencia se obtiene transformando al dominio complejo la ecuación diferencial que caracteriza el comportamiento del sistema en el dominio temporal. Así, si se tiene un sistema lineal de entradas y salidas únicas, resulta como expresión de la función de transferencia la siguiente:

Como podemos ver, la función de transferencia viene dada por el cociente de polinomios N(s) y D(s) en el dominio de la variable compleja s de Laplace, es decir, se pasa de una ecuación diferencial a una ecuación algebraica.

El denominador D(s) es conocido también con el nombre de ecuación característica, pues incluye, a través de los valores de sus coeficientes, todas las características físicas de los elementos que componen el sistema:

Las raíces (valores para los cuales se hace cero la ecuación) determinan la estabilidad del sistema, así como la naturaleza de su respuesta para cualquier tipo de entrada.

Un sistema lineal se dice que es estable cuando su respuesta a una entrada tiene un valor finito de reposo una vez desaparecida la señal de entrada, lo que equivale a decir que la respuesta en régimen permanente ha de tener un valor finito cuando el tiempo tienda a infinito.

Para que un sistema de regulación sea estable, las raíces de la ecuación característica, o polos (valores para los que la función de transferencia se hace infinita) de la función de transferencia, han de estar situados en el lado izquierdo del semiplano complejo de Laplace (Fig. 11.7).

Existen varios métodos para obtener la función de transferencia de un sistema de regulación. El más utilizado consiste en obtener la transformada de La-place de la ecuación diferencial que describe el comportamiento del sistema, para hallar posteriormente la relación: C(s) – C(s)/R(s).

Otro método es el experimental, consistente en aplicar al sistema una señal conocida para obtener la función de transferencia a partir de la forma que presenta la función de salida.

1.7. ESTUDIO DE LA ESTABILIDAD DE UN SISTEMA DE CONTROL

La estabilidad de un sistema se determina por su respuesta a las entradas o per-turbaciones. Un sistema estable es aquel que permanece en reposo a no ser que se excite por una fuente externa y, en tal caso, volverá al reposo una vez que desaparezcan todas las excitaciones.

La estabilidad se puede definir de las siguientes formas:

• a) Un sistema es estable si su respuesta al impulso tiende a cero a medida que el tiempo tiende a infinito.

• b) Un sistema es estable si cada entrada limitada produce una salida limi-tada.

Para determinar si un sistema es estable o no se emplean varios métodos. En este tema nos limitaremos al estudio de dos de ellos:

• Método de Routh. Que nos da una idea global del sistema, es decir, nos dice si el sistema es estable o no estable, pero no nos indica nada sobre lo cerca o lejos que estamos de la estabilidad o inestabilidad. En otras palabras, nos refleja la estabilidad absoluta.

• Método del diagrama de Bode. Es un método en el cual representamos la ganancia y el ángulo de fase en función de la frecuencia y, por tanto, vemos lo cerca o lejos que estamos de la estabilidad o inestabilidad. Nos proporciona la estabilidad relativa.

Capítulo 2

Tipos de Control

2.1. INTRODUCCIÓN

En el tema anterior hemos realizado una introducción a los sistemas de control, viendo los distintos tipos de lazos (abierto y cerrado) con sus características, ventajas e inconvenientes. Se ha definido el concepto de función de transferencia, estudiando el agrupamiento de bloques funcionales y realizado su diagrama equivalente mediante asociación y transposición para llegar a un sólo bloque con su función de transferencia, de la cual estudiamos la ecuación característica para comprobar si el sistema era estable o inestable.

Antiguamente el control de los procesos industriales se realizaba de forma manual; era el operario quien, basándose en su experiencia, realizaba los cambios que creía convenientes sobre el proceso para obtener el producto final.

Posteriormente, la exigencia de una mayor calidad en la fabricación de productos requirió otro tipo de control mucho más exacto, en el cual se controlaban automáticamente las variables más importantes que influían en el proceso.

En este tema estudiaremos una de las partes fundamentales de un lazo de control.

De entre los diversos bloques que componen el sistema nos pararemos en el estudio del controlador o regulador, que en definitiva es el elemento que dota de personalidad al sistema de control.

2.2. EL CONTROLADOR

Como hemos analizado en el tema anterior, en un sistema de control y regulación podemos distinguir los siguientes elementos o componentes:

• Transductores y captadores.

• Comparadores o detectores de error.

• Elementos de control y regulación.

• Elementos finales o actuadores.

Por otro lado, según hemos apuntado en la Introducción, este tema lo vamos a dedicar en exclusiva al estudio del regulador, por ser el elemento funda-' mental del lazo de control. En el tema siguiente estudiaremos el resto de los elementos.

Antes de comenzar con la explicación del controlador, recordemos la estructura de un lazo de regulación en bucle cerrado (Fig. 12.1).

El controlador es el cerebro de un bucle de control, y es el encargado de comparar una variable física con el valor deseado, interpretar el error o desviación y actuar para intentar anular dicho error. Mientras que la variable a controlar se mantenga en el valor previsto, el controlador no actuará sobre los elementos finales. Si la variable a controlar se aparta del valor establecido, el controlador modifica la señal para actuar sobre los elementos finales, en el sentido de corregir dicha modificación, hasta que la variable controlada vuelva al valor prefijado.

La aplicación del regulador en la industria está presente desde el regulador centrífugo de Watt (siglo XVIII)

Una gran parte de los controladores utilizados desde hace tiempo elaboran la señal de mando a través de un tratamiento de la señal de error entre la señal de referencia y la señal de salida (variable controlada) realimentada. Este trata- miento consiste en la amplificación del error, su derivada respecto al tiempo o su integración a lo largo del mismo, dando lugar a las acciones determinadas: proporcional (P), derivativa (D) e integral (I).

En la práctica, los reguladores realizan una de estas acciones:

• Proporcional (P).

• Combinación de dos de ellas (Pl o PD).

• Las tres (PID).

La tecnología de estos reguladores analógicos era, hasta la época de los cincuenta, neumática, hidráulica o electromagnética.

Posteriormente, se fueron afianzando en el mercado los reguladores analógicos electrónicos basados en amplificadores operacionales, debido al avance de la electrónica del estado sólido.

En la época de los setenta comienza la utilización de las técnicas digitales para el control de procesos, y dentro de estas técnicas el empleo del ordenador como elemento de control.

Los controladores digitales responden aproximadamente al siguiente esquema (Fig. 12.2):

Los controladores, como decíamos anteriormente, se pueden clasificar en función de la acción que realizan en:

• Proporcional (P).

• Derivativo (D).

• Integral (I).

Pudiendo combinar sus acciones y ser:

• Proporcional + Integral (P + I).

• Proporcional + Derivativo (P + D).

• Proporcional + Integral + Derivativo (P + D + I).

Nota: ver apéndice 1

2.3. CONTROLADOR DE ACCIÓN PROPORCIONAL

Cuando en un control proporcional se presenta una desviación entre el punto de consigna y el valor real, el elemento final se modifica en una cantidad proporcional al error. Si el error es pequeño, el controlador originará un pequeño cambio a la salida. Por el contrario, si la señal de error es grande, producirá un cambio también grande a la salida.

La función de transferencia de un regulador proporcional es la siguiente:

G(s) = Kp

siendo Kp la ganancia proporcional del regulador. Con este tipo de reguladores

se consigue desplazarla curva característica en función de la variación de la

ganancia, ya que un regulador proporcional puede considerarse un transformador de escala.

En bucle cerrado, la función de transferencia queda (Fig. 12.3):

En un controlador proporcional se tienen los siguientes parámetros:

• BP= Banda proporcional. Es el tanto por ciento que tiene que variar la entrada al controlador para que se altere el 100 por 100 de la variable de salida.

• K´= Es el valor de salida que proporciona el controlador cuando el error es del 100 por 100. Normalmente se le da un valor del 50 por 100.

• Kp = Es la ganancia proporcional, o sea, la razón entre el cambio en la salida y el cambio en la entrada. Determina la sensibilidad del controlador. Está relacionado con la banda proporcional mediante la expresión:

KP=100/(BP) [12.1]

• Sf = Es la salida en %.

• M = Medición.

• PC – Es el punto de consigna.

Las expresiones que relacionan todos estos parámetros en un regulador proporcional son las siguientes:

En la expresión [12.1] podemos observar que con bandas proporcionales mayores del 100 por 100 no podemos causar desplazamientos totales de los elementos finales. Una banda proporcional grande significa que el controlador tiene poca acción proporcional, es decir, poca ganancia, y viceversa.

Veamos un ejemplo de control proporcional.

Tenemos un controlador de nivel por flotador que nos permitirá comprender el funcionamiento de dicho control (Fig. 12.4).

Mediante la válvula de control V conseguimos que el caudal de entrada de agua al depósito sea igual al caudal de salida, a base de mantener el nivel constante en el depósito.

Con el tornillo A fijamos el punto de ajuste para el nivel deseado.

Si se produce un aumento del caudal de salida, disminuye el nivel del de- pósito, entonces el flotador, a través de un brazo, actúa sobre la válvula V, haciendo aumentar el caudal de entrada hasta que se iguale al siguiente. Cuando se haya alcanzado la igualdad de los caudales, el flotador estará a un nivel más bajo que al principio, por lo que se produce un error permanente.

Observamos que el regulador de acción proporcional responde bien a las necesidades operativas, si el error que se produce es tolerable.

En la Figura (12.5) podemos observar que el regulador está ajustado para unas determinadas condiciones de consumo de agua. Si las condiciones cambian, la acción proporcional actúa contra la desviación moviendo la válvula y haciendo entrar más agua al depósito, pero no es capaz de llevado a su anterior valor de consigna, sino que lo deja en un punto más bajo produciendo una desviación permanente llamada OFFSET.

Para eliminar la desviación, habría que aumentar el PC (tornillo A), para que el nivel permanezca en el valor deseado y no tener coincidencia entre el punto de consigna y el valor deseado.

El principal inconveniente de un control proporcional es, por tanto, que trabajará con una desviación permanente, cuyo valor cambiará cuando varíe la curva del proceso.

2.4. CONTROLADOR DE ACCIÓN INTEGRAL (Pl)

En un controlador integral, la señal de salida del mismo varía en función de la desviación y el tiempo en que la misma se mantiene.

Recordemos que en el controlador proporcional no había intervención alguna del tiempo. El controlador variaba la señal de salida únicamente en función de las modificaciones instantáneas del PC o de la variable controlada.

Si el controlador fuese de acción integral, la salida iría modificándose mien-tras se mantuviese la desviación, y si no fuese capaz de corregirla, llevaría el elemento final hasta su máxima posición. Además, este tipo de controladores integrales permite eliminar errores en régimen permanente.

La definición matemática es la siguiente:

Si = Salida integral.

E = Error (diferencia entre medición y PC).

ti = Tiempo integral.

También lo podemos expresar de otro modo:

?S, = Cambio en la posición de la válvula.

?t = Variación del tiempo.

?Si/?t= Velocidad de cambio de la posición de la válvula, por lo que la acción integral también la podemos expresar como la velocidad con que se mueve la señal de salida, y es proporcional al error existente.

Si E = 0, la válvula permanecerá quieta.

Si E > 0, la señal de salida aumenta con el tiempo, la válvula no está quieta, irá abriendo o cerrando hasta E = 0.

Si E < 0, la señal de salida disminuye con el tiempo, la válvula abrirá o cerrará hasta que E = 0.

En la práctica no existen controladores que tengan sólo acción integral, si- no que llevan también una acción proporcional que actúa al aparecer el error, aun cuando no hay transcurrido ningún tiempo. Estas dos acciones se complementan.

La primera en actuar es la proporcional, que lo hace instantáneamente, mientras que la integral actúa durante un intervalo de tiempo. De este modo, y por medio de la acción integral, eliminamos la desviación residual permanente u OFFSET que, como decíamos, era el principal inconveniente de la acción proporcional.

La función de transferencia de un regulador de acción integral es la siguiente:

siendo Kp la ganancia del regulador y t¡ el tiempo integral.

En bucle cerrado, la función de transferencia queda como indica la Figura 12.6.

Donde:

En la Figura 12.7 se muestra cómo se comportará un controlador Proporcional + Integral.

Lo que se ajusta en este regulador es el llamado tr (tiempo de reajuste), que se define como el tiempo que tarda la acción integral, actuando sola, en producir una variación en la salida igual a la que generará la acción proporcional por separado.

Veamos un símil de un regulador integral (Fig. 12.8).

La válvula de regulación está accionada por un motor de corriente continua que gira proporcionalmente a la tensión aplicada, por lo que una separación del contacto deslizante q de la posición del cero de tensión, determina apertura (por ejemplo, tensión positiva V+) o cierre (por ejemplo, tensión negativa V-) de la válvula con una velocidad proporcional a la separación que se produzca, es decir, a la variación que experimenta el flotador del punto de ajuste y durante el tiempo que exista la variación.

Si suponemos que el nivel desciende por un aumento de consumo, el contacto deslizante q se desliza sobre el reostato R, dando una tensión al motor de signo positivo que hace abrir la válvula. Esta apertura continuará has-ta que el nivel no haya alcanzado el valor prefijado y el motor reciba cero voltios.

En la Figura 12.9 podemos observar el comportamiento del depósito descrito anteriormente.

2.5. CONTROLADORDE ACCIÓN DERIVATIVA

En estos controladores, la salida ha de cambiar proporcionalmente a la variación de la medición.

Donde:

SD = Salida derivativa. M = Medición.

td = Tiempo derivativo, qué es un parámetro que se usa para dar mayor o menor importancia a la acción derivada.

Si ponemos la expresión en forma de incrementos, se obtiene:

Si la medición M es constante, no existe acción derivada. Cuando exista un escalón en la medición de forma súbita (en un instante de tiempo muy pequeño), la velocidad de variación se hace infinita, con lo que la acción derivada provoca movimientos bruscos. Esto es indeseable, por lo que no se aconseja el uso de la acción. Por consiguiente, actuará solamente en caso de variaciones de error.

En definitiva, la acción derivativa se opone a las desviaciones con una acción que es proporcional a la rapidez de las mismas. Al igual que la acción integral, no se puede emplear sola, va unida siempre a una acción proporcional, o a una proporcional más integral.

La función de transferencia de un regulador de acción derivativa es la siguiente:

siendo Kp la ganancia proporcional del regulador y td el tiempo diferencial. En bucle cerrado, la función de transferencia queda (Fig. 12.10):

Donde:

Anteriormente hemos indicado que tp es el parámetro del que se dispone para dar mayor o menor importancia a la acción derivada. tero en realidad se utiliza el tiempo de avance (tA).

En la Figura 12.11 podemos ver el significado de este tiempo.

ta se define como el tiempo en que se avanza una determinada posición utilizando acción P + D, respecto a la actuación de la acción proporcional por separado.

Si tA es grande implica que se aplica mucha acción derivada.

Si tA es pequeño se aplica muy poca acción derivada.

2.6. EL CONTROLADOR PID

La acción derivada se utiliza en procedimientos lentos en los que existen variaciones de carga, para que el efecto de las perturbaciones sea menor y para con-seguir que la medición se recupere antes. La diferencia entre un controlador Pl y otro PID es que este último hace que la válvula pase por una posición determinada antes de lo que lo haría un Pl solo. Es únicamente una ligera mejora, no existiendo mucha diferencia entre el controlador Pl y el PID.

La expresión matemática típica de la salida de un regulador PID es:

siendo E el error, BP la banda proporcional, t¡ y td los tiempos integral y el derivativo respectivamente y SPID la salida del controlador proporcional-integral-derivativo.

El significado de cada una de las acciones que intervienen en un regulador

PID se resumen en el margen.(Nota de Edic.I)

La función de transferencia de un regulador de acción proporcional-integral-derivativa es la siguiente:

siendo Kp, la ganancia proporcional del regulador, td el tiempo diferencial, y ti el tiempo integral.

En bucle cerrado, la función de transferencia queda como se indica en la Figura 12.12.

Donde:

Veamos a continuación cómo realiza el proceso de ajuste un controlador PID.

• a) Se comienza disponiendo en el controlador una banda proporcional grande, una máxima acción integral (tR máximo) y una mínima acción derivada (tA mínimo).

• b) Se disminuye la banda proporcional hasta que aparezcan tres picos en la oscilación de la medida y teniendo un error.

• c) Se disminuye tR hasta que la respuesta sea rápida y se elimina el error.

• d) Se va aumentando tA con lo que pueden suceder dos cosas:

• Que la respuesta empeore, con lo cual colocamos tA = 0 y dejamos el controlador con Pl solamente.

• Que la respuesta mejore, por lo que se puede decir que tiende a no oscilar, lo que nos permitirá reducir BP y tR.

Nota de Edic.:

• Una banda proporcional alta significa poca acción proporcional y produce lentitud y error permanente.

• Una banda proporcional baja indica mucha acción proporcional y origina ciclos.

• Un tiempo de reajuste alto equivale a poca acción integral y provoca lentitud y error duradero.

• Un tiempo de reajuste bajo es sinónimo de mucha acción integral y produce ciclos.

• Un tiempo de avance alto significa mucha acción derivada, generando ciclos.

• Un tiempo de avance bajo indica poca acción derivada y da lugar a poco efecto derivativo.

Capítulo 3

Componentes de un sistema de control

3.1. INTRODUCCIÓN

En el tema anterior abordamos el estudio de los controladores o reguladores, indicando que eran los elementos más importantes de un sistema de control y, por tanto, les dedicamos un tema en exclusiva.

También analizamos en dicho tema que en los sistemas de control y regulación había además otros componentes denominados:

• Transductores o captadores.

• Detectores de error o comparadores.

• Elementos finales o actuadores.

Este tema, último de la parte de sistemas automáticos, lo vamos a dedicar al estudio de estos componentes de un sistema de control, y veremos funda-mentalmente aquellos llamados transductores o captadores y elementos fina-les o actuadores.

3.2. TRANSDUCTORES Y CAPTADORES

3.2.1. Generalidades

Los transductores son aquellos elementos que transmiten información de su entrada a su salida; adaptan un tipo de energía a otro tipo de energía más conveniente para ser usada por el controlador.

La misión, como vemos en la Figura 13.1, consiste en transformar la señal de mando en otra señal, denominada señal de referencia, que pueda adaptarse para ser comparada en el detector de error con la señal de realimentación.

Esta señal procede de una adaptación de la señal de salida mediante un elemento que llamamos captador.

La naturaleza del captador es idéntica a la del transductor; de hecho, un captador es un transductor colocado en un lugar distinto del sistema, lo que nos indica que la misión encomendada a cada uno de estos dos componentes puede ser desempeñada por los mismos componentes físicos.

Se llama captador porque la misión que tiene este transductor es la de captar una determinada información, en lugar de reaccionar a una determina-da señal de mando. Entre estos elementos existen, pues, varias similitudes en cuanto a identidad de principios, aunque hay diferencias entre ellos, dependiendo de la situación en un sistema.

Ejemplo:

Un interruptor normal puede ser un transductor de entrada a un sistema, pero no podrá ser un captador, dado que está diseñado para funcionar manualmente.

Un interruptor final de carrera es un captador, pero no es un transductor; nos informa de que una pieza ha llegado a una determinada posición. Sin embargo, tanto el interruptor normal como el final de carrera son interruptores (transductores y captadores).

Una vez establecidas las deferencias y similitudes que existen entre captadores y transductores, vamos a pasar al estudio de las características de los transductores más usuales. Éstos se clasifican en función de la naturaleza de la señal de mando:

1. De posición:

. Finales de carrera.

. Detectores de proximidad, inductivos y capacitivos, ópticos.

. Detectores lineales.

. Detectores angulares.

2. De velocidad:

. Tacómetros.

. Ópticos.

3. De presión:

. Piezoeléctricos.

4. De temperatura.

3.2.1.1. Transductores de Posición

3.2.1.1.a. De final de carrera

Acción instantánea: En este tipo de estructura de contactos, el movimiento del actuador aplica fuerza a un mecanismo de sobre centro, el cual crea un cambio rápido en el estado del contacto una vez que la posición de sobre centro se ha excedido.

Acción instantánea/acción de abertura positiva IEC: Esta estructura de contactos es muy similar al contacto de acción instantánea con una adición: la continua operación del mecanismo de operación, más allá de la posición de acción instantánea normal, aplica fuerza directamente al contacto normalmente cerrado (N.C.) si éste no se ha abierto con el mecanismo de acción instantánea. Esto ayuda a asegurar la abertura hasta de un contacto soldado. Por ejemplo, si un contacto tiene un punto de operación de acción instantánea a un movimiento giratorio de 40° el punto de acción de abertura directa puede ser a 60° o más. No se aplican fuerzas de acción de abertura directa al contacto N.A.

Acción lenta: Un tipo de estructura de contacto que no tiene mecanismo sobre el centro. Los contactos se mueven a una velocidad directamente proporcional a la velocidad de operación del actuador. Los contactos se deben tocar con una ligera presión de contacto.

Actuador: Un mecanismo de interruptor que cuando se mueve según lo especificado, hace funcionar los contactos del interruptor. Este mecanismo transmite la fuerza aplicada desde el dispositivo de actuación al bloque de contactos, causando la operación de éstos.

Fuerza de operación: La fuerza de línea recta en la dirección designada aplicada al actuador del interruptor para hacer que los contactos se muevan a la posición de operación.

Par de operación: El par que se debe aplicar al actuador para hacer que los contactos móviles se muevan a la posición de operación del contacto.

Posición de contacto de operación: La posición a la cual se mueven los contactos cuando el actuador es desviado a la posición de operación del actuador o más allá de ésta.

Posición de contacto normal: La posición de los contactos cuando no hay una fuerza de operación aplicada.

Posición de operación del actuador: La posición del actuador cuando el contacto está en operación.

Posición de restablecimiento del actuador: La posición del actuador en la cual los contactos se mueven de la posición de operación a la posición "normal".

Posición libre del actuador: La posición inicial del actuador cuando no hay una fuerza externa (excepto la gravedad) aplicada al actuador.

Recorrido diferencial (recorrido para restablecimiento de los contactos): El ángulo o distancia a través del cual se mueve el actuador desde la posición de operación de los contactos a la posición de restablecimiento del actuador, o la distancia entre el punto de operación y el punto de liberación.

Recorrido previo (recorrido para operar los contactos): Recorrido para que los contactos entren en operación desde la posición libre del actuador.

Recorrido total o máximo: La suma del recorrido previo y la sobrecarrera.

Sobrecarrera: El movimiento del actuador más allá de la posición de operación del contacto.

3.2.1.1.b De proximidad inductivos, capacitivos y ópticos

b.1 Inductivos:

Principios de operación de los sensores de proximidad inductivos

Los sensores inductivos de proximidad han sido diseñados para trabajar generando un campo magnético y detectando las pérdidas de corriente de dicho campo generadas al introducirse en él los objetos de detección férricos y no férricos. El sensor consiste en una bobina con núcleo de ferrita, un oscilador, un sensor del nivel de disparo de la señal y un circuito de salida. Al introducir un objeto metálico en el campo, se inducen corrientes de histéresis en el objeto. Debido a ello hay una pérdida de energía y una menor amplitud de oscilación. El circuito sensor reconoce entonces un cambio específico de amplitud y genera una señal que conmuta la salida de estado sólido a la posición "ON" (Encendido) y "OFF" (Apagado).

Una diana metálica que se está aproximando a un sensor de proximidad inductivo (arriba) absorbe la energía generada por el oscilador. Cuando el objeto se halla próximo, la fuga de energía detiene el oscilador cambiando de estado la salida.

Objeto estándar para sensores de proximidad inductivos

La cara activa de un sensor de proximidad inductivo es la superficie por la que emerge el campo electromagnético de alta frecuencia.

Una diana estándar es un cuadrado de acero, de 1 mm de grosor, con longitud lateral igual al diámetro de la cara activa ó 3X la distancia de conmutación nominal, el que sea mayor de los dos.

Factores de corrección del objetivo para sensores inductivos de proximidad

Para determinar la distancia de detección para otros materiales diferentes al acero templado se utilizan factores de corrección. La composición del objeto a detectar influye en gran medida en la distancia de detección de los sensores de proximidad inductivos. Si se utiliza un objeto construido a base de alguno de los materiales que a continuación se listan, multiplique la distancia nominal de detección por el factor de corrección listado para determinar la distancia nominal de detección real de dicho objeto. Tenga en cuenta que los sensores específicos de materiales férricos no detectarán hojalata (zinc + cobre), aluminio o cobre, mientras que los sensores específicos de materiales no férricos no detectarán acero ni aleaciones férricas inoxidables.

Los factores de corrección de la citada lista pueden utilizarse como guía general. Los materiales comunes y su factor de corrección específico aparecen listados en cada página de especificación del producto

(Rango de sensibilidad nominal) x (Factor de corrección) = Rango de detección.

El tamaño y aspecto de los objetos a detectar también puede afectar a la distancia de detección. Los puntos que a continuación se exponen deben utilizarse como orientación general a la hora de hacer correcciones por tamaño o forma de un objeto:

• 1. Los objetos planos son más deseables

• 2. Las formas redondeadas pueden reducir la distancia de detección

• 3. Los materiales no férricos reducen por lo general la distancia de detección en el caso de sensores para cuerpos metálicos en general

• 4. Los objetos de menor tamaño que la superficie de detección reducen usualmente la distancia de detección

• 5. Los objetos mayores que la superficie de detección pueden incrementar la distancia de detección

• 6. Los cuerpos laminares pueden incrementar la distancia de detección

Histéresis (recorrido diferencial)

La diferencia entre los puntos de activación y relajación de un sensor se denomina histéresis o recorrido diferencial de éste. La distancia entre la posición de un objeto cuando se detecta y la posición del mismo cuando deja de estarlo ha de tenerse en cuenta al elegir la posición, tanto de los objetos a detectar como del sensor. La histéresis es necesaria para evitar fenómenos de rebote u oscilación (conmutación rápida entre estados) cuando el sensor se halla sometido a choques o vibraciones o cuando el objeto a detectar se halla estacionario a la distancia nominal de detección.

La amplitud de las vibraciones ha de ser menor que el recorrido de histéresis (banda de histéresis) para evitar fenómenos de rebote.

Frecuencia de conmutación

La frecuencia de conmutación es la velocidad máxima a la que el sensor es capaz de entregar pulsos discretos individuales según el objeto entra y sale del campo de detección. Este valor depende siempre del tamaño del objeto, de la distancia de éste a la cara de detección, de su velocidad y del tipo de interruptor. Este valor indica el máximo número de operaciones de conmutación por segundo. El método de medición para determinar la frecuencia de conmutación con dianas estándares está especificado por IEC 60947-5-2.

m=d

Rizado

El rizado o factor de rizo es la componente de tensión alterna (medida pico a pico) que se superpone al valor de tensión continua y se expresa en porcentaje de ésta última.

Para trabajar con interruptores o conmutadores de tensión continua es necesario disponer de una alimentación en CC filtrada y con un valor máximo de rizado del 10% (de acuerdo con DIN 41755).

Consideraciones de montaje para sensores de proximidad inmune a los efectos de los campos de soldadura

La buena operación dependerá de la intensidad del campo magnético y de la distancia entre la línea de corriente (que genera el campo) y el sensor. Utilice la siguiente gráfica o las fórmulas para determinar los requisitos de espacio entre la línea de corriente y el sensor de proximidad. Seleccione una distancia que caiga dentro de la zona de seguridad.

donde:

I = corriente de soldadura (en kA),

H = intensidad del campo (en kA/m),

B = flujo (en mT), y

r = distancia entre el sensor y las líneas de transporte de corriente (en metros).

Montaje perpendicular a la línea de corriente

Sensores conectados en serie

Los sensores pueden conectarse en serie con una carga. Para una correcta operación, la tensión de carga ha de ser menor o igual al valor de tensión mínima de alimentación menos las caídas de tensión que se produzcan a través del conjunto de sensores conectados en serie.

Conectados en paralelo

Los sensores pueden ser conectados en paralelo con objeto de activar una carga. Para determinar el número máximo de sensores permisible para una aplicación, la suma de las pérdidas máximas de corriente de los sensores conectados en paralelo ha de ser menor que la máxima solicitación de corriente del dispositivo de carga, estando éste en estado apagado u "OFF".

Nota: Ha de ponerse atención cuando se diseñen circuitos paralelos de interruptores de proximidad. Si la corriente de pérdida resultante es muy grande, al atravesar ésta el dispositivo de carga puede ocurrir que la entrada de estado sólido cambie de estado o que algún relé de pequeño tamaño no se desconecte. La conexión (adición) de sensores en paralelo no aumenta la capacidad de carga en corriente.

• Añada diodos a cada salida según lo indicado, para mantener la función indicadora de salida individua.

• Añada R en ser serie con el sensor para mantener una tensión mínima cuando el sensor está conmutado

Nota: Al utilizar salidas tipo fuente, la tierra hade ser flotante y no común, de lo contrario se producirá un cortocircuito.

Espaciado entre sensores blindados (montables al ras) y próximos a superficies metálicas

Los sensores de proximidad blindados permiten que el campo electromagnético se concentre enfrente de la cara del sensor. La construcción blindada permite la posibilidad de montaje de los sensores de proximidad al ras de en piezas de metal que los rodean sin que se produzcan falsas detecciones.

Espaciado entre sensores blindados (montables al ras) y próximos a superficies metálicas (cont.).

Espaciado entre sensores no blindados (no montables al ras) y próximos a superficies metálicas

Se pueden obtener mayores distancias de detección utilizando sensores de proximidad no blindados. Los sensores de proximidad sin blindaje requieren una zona libre de metal alrededor de la cara de detección. Los cuerpos metálicos más cercanos situados frente a la cara sensora deben estar a una distancia superior a 3 veces la distancia nominal de detección del sensor.

Aplicaciones

b.2. Capacitivos

Principios de operación de los sensores capacitivos de proximidad

Sonda Oscilador Rectificador Circuito de salida y filtro

Los sensores de proximidad capacitivos han sido diseñados para trabajar generando un campo electrostático y detectando cambios en dicho campo a causa de un objeto que se aproxima a la superficie de detección. Los elementos de trabajo del sensor son, a saber, una sonda capacitiva de detección, un oscilador, un rectificador de señal, un circuito de filtraje y el correspondiente circuito de salida.

En ausencia de objetos, el oscilador se encuentra inactivo. Cuando se aproxima un objeto, éste aumenta la capacitancia de la sonda de detección. Al superar la capacitancia un umbral predeterminado se activa el oscilador, el cual dispara el circuito de salida para que cambie entre "on" (encendido) y "off" (apagado).

La capacitancia de la sonda de detección viene condicionada por el tamaño del objeto a detectar, por la constante dieléctrica y por la distancia de éste al sensor. A mayor tamaño y mayor constante dieléctrica de un objeto, mayor incremento de capacitancia. A menor distancia entre objeto y sensor, mayor incremento de capacitancia de la sonda por parte del objeto.

Objeto estándar y toma de tierra para sensores de proximidad capacitivos

El objeto estándar para los sensores capacitivos es el mismo que para los de tipo inductivo. El objeto a detectar ha de hallarse conectado a tierra según las normas de prueba IEC. En cualquier caso, los objetos a detectar en el ámbito de una aplicación típica no necesitan ser conectados a tierra para que la detección sea fiable.

Comparación entre sensores inductivos blindados y no blindados

Los sensores capacitivos de proximidad blindados son más adecuados para detectar materiales de baja constante dieléctrica (difíciles de detectar) debido a la alta concentración de campos electrostáticos. Esto les permite detectar objetos que con sensores no blindados sería imposible. De cualquier manera, esto los hace más susceptibles a los disparos en falso a causa de la acumulación de suciedad o humedad en la superficie de detección.

El campo electrostático de un sensor no blindado es de más baja concentración que el correspondiente a los modelos con blindaje. Esto los hace adecuados para la detección de materiales de alta constante dieléctrica (fáciles de detectar) o también para discriminar entre materiales de alta y baja constante dieléctrica. Para unos materiales adecuados dados, los sensores capacitivos de proximidad no blindados poseen distancias de detección mayores que los blindados.

Los modelos no blindados están equipados con una sonda de compensación que permite al sensor ignorar el agua pulverizada, polvo, un poco de suciedad y aceite pulverizado o vapor de agua condensado en el sensor. La sonda de compensación también hace al sensor más resistente a las variaciones de humedad ambiental. El tipo no blindado o sin apantallar es, por tanto, la elección más adecuada para ambientes polvorientos y/o húmedos.

Los sensores capacitivos no blindados son también más adecuados que los de tipo blindado para utilizarlos con anclajes de plástico, accesorios diseñados para aplicaciones en la medida del nivel de líquidos. El anclaje se monta por medio de un barrero en el depósito y el sensor se introduce en el receptáculo del anclaje. Este detecta el nivel de líquido en el interior del tanque a través de la pared del anclaje del sensor. Esto permite al anclaje la doble función de tapón del barrero por un lado y por otro de montura del sensor.

Factores de corrección del objeto para sensores capacitivos de proximidad

Para un tamaño de objeto dado, los factores de corrección de sensores capacitivos se determinan por la propiedad del material del objeto denominada constante dieléctrica. Los materiales que poseen una constante dieléctrica más alta son más fáciles de detectar que aquellos cuya constante dieléctrica es menor. A continuación se expone una lista parcial de constantes dieléctricas de varias materias industriales.

Comparación entre construcción con blindaje y sin blindaje

Los sensores capacitivos tienen diseño blindado o no blindado.

Sonda con blindaje

Los sensores blindados tienen una banda metálica alrededor de la sonda. Esto ayuda a dirigir el campo electrostático al frente del sensor y resulta en un campo más concentrado.

La construcción blindada permite la posibilidad de montaje de el sensor al ras en piezas de material que los rodean sin que se produzcan falsas detecciones.

Sensores blindados montados al ras

Los sensores capacitivos blindados son adecuados para detectar materiales de baja constante dieléctrica (difíciles de detectar) debido a la alta concentración de campos electrostáticos. Esto les permite detectar objetos que con sensores no blindados sería imposible.

Sonda blindada

Los sensores blindados e no tienen una banda metálica alrededor de la sonda y por lo tanto tienen menos concentración de campo electrostático. Muchos modelos no blindados están equipados con sondas de compensación, las cuales proporcionan mayor estabilidad al sensor. Las sondas de compensación se describen posteriormente en esta sección.

Los sensores capacitivos no blindados son también más adecuados que los de tipo blindado para utilizarlos con anclajes de plástico, accesorios diseñados para aplicaciones en la medida del nivel de líquidos. El anclaje se monta por medio de un barrero en el depósito y el sensor se introduce en el receptáculo del anclaje. Este detecta el nivel de líquido en el interior del tanque a través de la pared del anclaje del sensor.

b.3. Ópticos

Los sensores fotoeléctricos se utilizan en muchas industrias y aplicaciones para lograr una exacta detección de objetos sin necesidad de contacto físico.

En su forma más básica un sensor fotoeléctrico puede considerarse como un "sensor de fín de carrera", donde el actuador mecánico, o palanca de operación, ha sido reemplazada por un haz de luz.

Los sensores fotoeléctricos trabajan detectando el cambio en la cantidad de luz que, o bien es reflejada, o bien interrumpida por el objeto a detectar (diana). El cambio en el haz de luz puede ser el resultado de la presencia o ausencia de la diana, o el resultado de un cambio en el tamaño, perfil, receptividad o color de dicha diana.

Se puede utilizar un sensor fotoeléctrico para aplicaciones que detecten dianas a distancias inferiores a 5 mm (0.2 pulgadas) hasta 250 m (820 pies).

Para la detección eficaz utilizando un sensor fotoeléctrico es necesario que el objeto a detectar (diana) provoque un cambio suficiente en el nivel de luz percibido por el sensor y que el usuario posea un conocimiento claro de los requisitos de detección.

Han de tenerse claros los siguientes puntos:

• Los requisitos de detección,

• entorno de detección, y

• las capacidades y limitaciones del sensor fotoeléctrico.

Prepárese a responder a las siguientes preguntas:

• ¿Cuáles son el tamaño, forma y/u opacidad del objeto que se ha de detectar?

• ¿Posee el objeto a detectar cualidades reflectivas?

• ¿Qué tiempo de respuesta se le pide al sensor?

• ¿Qué configuración de montaje se requiere para el sensor? ¿Existen restricciones físicas o posicionales a tener en cuenta?

• ¿Cuál es la frecuencia de operación y qué requisito impone la velocidad de operación al dispositivo de salida?

• ¿Cuáles son los requisitos de carga, tales como tensión, corriente, impedancia de carga?

• ¿De qué valores de tensión y corriente de alimentación se dispone para la operación del sensor?

• ¿Cuál es la temperatura ambiente que rodea el sensor fotoeléctrico?

• ¿Existen otras condiciones ambientales, tales como suciedad o altos valores de humedad, que sean únicos en el área que rodea al sensor fotoeléctrico?

Existe un gran número de sensores fotoeléctricos para elegir. Cada uno de ellos ofrece una combinación única de características de detección, salida y opciones de montaje. Muchos sensores también ofrecen lógica incorporada o capacidades únicas de conexión en red de dispositivos.

Esta introducción le ayudará a seleccionar el sensor fotoeléctrico para cada aplicación.

Conceptos y componentes básicos

Un sensor fotoeléctrico tiene cuatro componentes básicos:

• Fuente de luz

• Sensor de luz

• Lentes

• Dispositivo de conmutación de salida

Fuente de luz

Un diodo emisor de luz (LED) es un semiconductor de estado sólido que emite luz cuando se aplica corriente. La Figura 1 muestra la estructura de un indicador LED. Los LEDs se construyen para emitir longitudes de onda específicas o colores de la luz. Como fuente de luz se utilizan LEDs que emiten radiación infrarroja, roja visible, verde y azul en la mayoría de sensores fotoeléctricos.

El diferente color de los LEDs ofrece distintas características deseables. Los LEDs infrarrojos son los más eficaces, pues son los que más porcentaje de luz emiten y los que menos calor disipan, comparados con los de los tipos visibles. Los LEDs infrarrojos se utilizan donde hace falta la máxima emisión de luz en un margen de sensibilidad extendido.

En muchas aplicaciones es deseable un haz de luz visible como ayuda en el ajuste o como confirmación de la operación del sensor. El tipo rojo visible es el más eficaz en el cumplimiento de estos requisitos.

Los LEDs de espectro visible rojo, azul y amarillo también se utilizan en aplicaciones especiales donde han de detectarse colores específicos o contrastes de color determinados. Estos LEDs se utilizan asimismo como indicadores de estado en sensores fotoeléctricos.

Los indicadores LED son componentes resistentes y confiables, lo cual los hace ideales para uso en sensores fotoeléctricos. Son capaces de trabajar en un amplio margen de temperatura y son muy resistentes a los impactos y vibraciones.

Detección de luz

Un fotosensor es el componente usado para detectar la fuente de luz. El fotodiodo o fototransistor es un componente robusto de estado sólido que proporciona un cambio en la corriente conducida dependiendo de la cantidad de luz detectada.

Los fotosensores son más sensibles a la emisión lumínica de ciertas longitudes de onda. La respuesta espectral de un fotosensor determina su sensibilidad a las diferentes longitudes de onda del espectro lumínico. Para mejorar la eficacia en la detección, es frecuente que el LED y el fotosensor hayan de acoplarse espectralmente. En la Figura 2 se muestra un ej.

Las longitudes de onda van desde 0.4 micrones hasta 1 micrón

El LED invisible (infrarrojo) está acoplado espectralmente con este fototransistor de silicio y posee una eficiencia

mucho mayor que el LED visible (rojo).

El receptor es el fotosensor y el circuito asociado.

LED con lente Fotosensor con lente

El margen es una medida de la cantidad de luz de la fuente de luz detectada por el receptor. El concepto de margen se puede explicar mejor por medio de un ejemplo:

• Un margen de cero ocurre cuando el sensor de luz no puede detectar nada de la luz emitida por la fuente de luz.

• El margen de uno se obtiene cuando se detecta la cantidad de luz suficiente para cambiar de estado el dispositivo de salida (del estado CONECTADO al de DESCONECTADO, o viceversa).

• Se dice que existe un margen de 20 cuando se detecta una cantidad de luz 20 veces mayor que la mínima requerida para cambiar de estado el dispositivo de salida.

El concepto de margen se define como:

Cantidad actual de luz detectada

Cantidad mínima necesaria para cambiar de estado el dispositivo de salida

y generalmente se expresa como una relación o como un número entero seguido por"X". Un margen de 6 puede expresarse como 6:1 ó como 6X.

Modulación del LED

La cantidad de luz generada por el indicador LED en la fuente de luz es determinada por la cantidad de corriente que éste conduce. Para incrementar el rango de un sensor fotoeléctrico, la cantidad de corriente ha de aumentarse. Sin embargo, los indicadores LED también generan calor—existe un límite máximo de calor que se puede generar, que si se excede, causará daño o destruirá el indicador LED.

Los sensores fotoeléctricos cambian rápidamente de estado o modulan la corriente que atraviesa al LED. Un ciclo de servicio ligero (generalmente menor del 5 %) permite que la cantidad de corriente, y por lo tanto la cantidad de luz emitida, exceda en gran medida lo

Permitido bajo una operación continua, vea la Figura 4

La relación de modulación o frecuencia es, a menudo, superior a 5 kHz, mucho más rápida que la detectable por el ojo.

Detección sincronía

El receptor está diseñado para detectar una fuente de luz pulsante de una fuente de luz modulada. Para optimizar más aun la confiabilidad de detección, el receptor y la fuente de luz están sincronizados. El receptor está a la mira de los pulsos de luz que son idénticos a los pulsos generados por la fuente de luz.

La detección sincronía ayuda al sensor fotoeléctrico a ignorar los pulsos de luz de otros sensores fotoeléctricos ubicados en las proximidades, o de otras fuentes de luz pulsante tal como luces fluorescentes.

La detección sincronía sólo es posible cuando la fuente de luz y el receptor están en el mismo envolvente, lo cual es cierto para todos los modos de detección, excepto el haz transmitido, tal como se explica a continuación.

Modos de detección fotoeléctrica

Los diferentes métodos de detección reciben el nombre de modos de detección. Hay tres tipos básicos:

• Haz transmitido (algunas veces llamado a través del haz)

• Retrorreflectivo (algunas veces llamado reflejo)

• Difuso (llamado también de proximidad)

• Mientras que muchas aplicaciones se pueden resolver por cualquiera de estos métodos de detección, cada una de ellas tienen sus pros y sus contras a considerar. Estos pros y contras se resumen en la Tabla 1.

Tabla 1

Ventajas y precauciones de los modos de detección fotoeléctrica