pau sistemas automáticos

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Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 1 PAAU 2002. Reserva Septiembre ¿Para qué sirve un transductor de posición? (Valor 30%). Explique el funcionamiento de dos tipos de transductores de posición basados respectivamente en dos principios de funcionamiento distintos (Valor 70%). PAAU 2002. Reserva Septiembre a.- Indique qué misión tiene la Unidad Central de Procesamiento (CPU) en un ordenador, estableciendo las partes de las que se compone y la función que realiza cada una de ellas (Valor 70%). b.- ¿Existe alguna relación entre el término microprocesador y CPU? Justifique su respuesta (Valor 30%). PAAU 2003. Reserva Junio a.- Explique en qué consiste un sistema de control de lazo cerrado. Para ello describa brevemente la función que desempeñan los diferentes elementos que forman el sistema. (valor del apartado 75%) b.-¿Explique qué utilidad puede tener conocer la función de transferencia de un sistema de control? valor del apartado 25%) PAAU 2003. Reserva Septiembre a.-Explique en qué consiste un sistema de control por lazo abierto, describiendo brevemente la función que desempeñan los diferentes elementos que intervienen en el sistema. (valor del apartado 65%) b.-Indique qué se entiende por perturbación y explique en qué medida puede ser controlada por medio del sistema anterior. (valor del apartado 35%) PAAU 2004. Junio a.-¿Qué es un transductor y para que sirve en un sistema de control? Ponga un ejemplo de transductor describiendo su principio de funcionamiento. (Valor del apartado 65%) b.-Indique qué es un actuador y qué función tiene en un sistema automatizado. (Valor del apartado 35%) PAAU 2004. Reserva Septiembre a.-Establezca en qué consiste un sistema de control en lazo cerrado. Represente mediante un diagrama de bloques los diferentes elementos que intervienen, describiendo brevemente su función en el sistema de control. (Valor del apartado 75%)

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Page 1: Pau sistemas automáticos

Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios

IES Pedro Simón Abril (Alcaraz)

Tecnología Industrial II

1

PAAU 2002. Reserva Septiembre

¿Para qué sirve un transductor de posición? (Valor 30%). Explique el funcionamiento de dos tipos

de transductores de posición basados respectivamente en dos principios de funcionamiento

distintos (Valor 70%).

PAAU 2002. Reserva Septiembre

a.- Indique qué misión tiene la Unidad Central de Procesamiento (CPU) en un ordenador,

estableciendo las partes de las que se compone y la función que realiza cada una de ellas (Valor

70%).

b.- ¿Existe alguna relación entre el término microprocesador y CPU? Justifique su

respuesta (Valor 30%).

PAAU 2003. Reserva Junio

a.- Explique en qué consiste un sistema de control de lazo cerrado. Para ello

describa brevemente la función que desempeñan los diferentes elementos que forman el

sistema. (valor del apartado 75%)

b.-¿Explique qué utilidad puede tener conocer la función de transferencia de un

sistema de control? valor del apartado 25%)

PAAU 2003. Reserva Septiembre

a.-Explique en qué consiste un sistema de control por lazo abierto, describiendo

brevemente la función que desempeñan los diferentes elementos que intervienen en el

sistema. (valor del apartado 65%)

b.-Indique qué se entiende por perturbación y explique en qué medida puede ser

controlada por medio del sistema anterior. (valor del apartado 35%)

PAAU 2004. Junio

a.-¿Qué es un transductor y para que sirve en un sistema de control? Ponga un ejemplo de

transductor describiendo su principio de funcionamiento. (Valor del apartado 65%)

b.-Indique qué es un actuador y qué función tiene en un sistema automatizado. (Valor del

apartado 35%)

PAAU 2004. Reserva Septiembre

a.-Establezca en qué consiste un sistema de control en lazo cerrado. Represente mediante

un diagrama de bloques los diferentes elementos que intervienen, describiendo brevemente su

función en el sistema de control. (Valor del apartado 75%)

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IES Pedro Simón Abril (Alcaraz)

Tecnología Industrial II

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b.-Indique las diferencias fundamentales del sistema anterior con uno de lazo abierto.

(Valor del apartado 25%)

PAAU 2005. Junio

a.-¿Qué entiende por función de transferencia de un sistema de control? (valor 30%)

b.-Ponga un ejemplo de un sistema sencillo indicando su correspondiente función

de transferencia. (valor 20%)

c.-Justifique el inconveniente fundamental que presenta un sistema de control de

lazo abierto. (valor 30%)

d.-¿Qué función tiene un actuador en un sistema de control? Ponga algún ejemplo

de actuador. (valor 20%)

PAAU 2005. Septiembre

a.-En un sistema de control de lazo cerrado, ¿qué posiciones puede tener un

transductor? (valor 25%)

b.-En relación con lo anterior, ¿qué funciones desempeña un transductor? (valor

30%)

c.-Ponga un ejemplo de transductor de temperatura que conozca justificando

brevemente su principio de funcionamiento. (valor 45%)

PAAU 2005. Reserva Junio

a.-Explique el funcionamiento de un sistema de control de lazo abierto. Apoye su

respuesta mediante un diagrama de bloques. (valor 50%)

b.-Ponga un ejemplo sencillo de control mediante lazo abierto. (valor 25%)

c.-Cómo reacciona un sistema controlado mediante lazo abierto frente a una

perturbación en el valor de la variable controlada? Justifique la respuesta. (valor 25%)

PAAU 2006. Reserva Junio

a.-Mediante un diagrama de bloques represente un sistema de control de lazo

cerrado. (valor 35%)

b.-Describa brevemente la función de los diferentes elementos que intervienen.

(valor 35%)

c.-Establezca las diferencias más importantes existentes entre un sistema de control

en lazo cerrado y uno en lazo abierto en relación a: (valor 30%)

-la configuración de ambos sistemas

-la acción de control que realizan

PAAU 2006. Reserva Septiembre

a.-Indique qué es un transductor y qué funciones puede desempeñar en un sistema

de control en lazo cerrado. (valor 40%)

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Tecnología Industrial II

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b.- Ponga un ejemplo de transductor de posición justificando brevemente su

principio de funcionamiento, así como su posible aplicación en un sistema de control. (valor

30%) c.-Ponga un ejemplo de transductor de temperatura justificando brevemente su

principio de funcionamiento. (valor 30%)

PAAU 2008. Reserva Junio

a.-Apoyando su respuesta en la representación mediante diagramas de bloques,

justifique las diferencias existentes entre un sistema de control de lazo abierto y un sistema

de control de lazo cerrado. (valor 35%)

b.-Establezca las ventajas e inconvenientes que conozca de un sistema respecto del

otro. (valor 15%)

c.-Defina la función que un transductor puede tener en uno u otro sistema. Ponga un

ejemplo de transductor de temperatura explicando su principio de funcionamiento. (valor

50%)

PAAU 2008. Reserva Septiembre

a.-Defina qué entiende por función de transferencia de un sistema, indicando qué

utilidad tiene conocer dicha función en un sistema. (valor 30%)

b.- Apoyando su respuesta con un diagrama de bloques, explique en qué consiste un

sistema de control de lazo cerrado. (valor 35%)

c.-Describa brevemente la función que desempeñan los diferentes elementos que

forman un sistema de control de lazo cerrado. (valor 35%)

PAAU 2009. Junio

a.- Describa brevemente los elementos que intervienen en un sistema de control por

lazo cerrado y su función en dicho sistema. (valor 55%)

b.-En relación a un sistema de lazo abierto, qué ventaja representa un sistema de

lazo cerrado. Justifique su respuesta. (valor 20%) c.-Explique qué se entiende por función

de transferencia de un sistema de control. (valor 25%)

PAAU 2009. Reserva Septiembre

a.-Establezca qué función tiene el regulador en un sistema de control. (valor 25%)

b.-Indique qué es un transductor. Ponga un ejemplo de transductor y justifique su

principio de funcionamiento. (valor 30%)

c.-Indique la función o funciones que realiza un transductor en un sistema de

control por lazo abierto y en un sistema de control por lazo cerrado. (valor 20%)

d.-Diga qué es un actuador y qué función tiene en un sistema de control. Ponga

algún ejemplo. (valor 25%)

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Tecnología Industrial II

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PAAU 2002. Reserva Septiembre

¿Para qué sirve un transductor de posición? (Valor 30%). Explique el funcionamiento de dos

tipos de transductores de posición basados respectivamente en dos principios de

funcionamiento distintos (Valor 70%).

Proporcionan una señal de tipo todo o nada, al detectar la presencia o posición de un

objeto en un punto o lugar. La detección puede producirse por contacto físico o sin contactar

con el objeto a controlar. Dentro de este grupo destacamos

a) Finales de carrera mecánicos

Son dispositivos cuyos contactos se activan o desactivan, en virtud

del accionamiento mecánico del objeto sobre una palanca, émbolo o varilla

que forma parte del propio dispositivo. Su principal inconveniente se debe a

la necesidad de existir contacto entre el objeto y el sensor.

b) Transductores de proximidad inductivos

Se utilizan únicamente para detectar objetos metálicos o ferrromagnéticos. Detectan

la variación del flujo magnético producido por una bobina cuando es cortado o atravesado por

un objeto metálico.

Al aproximar una pieza metálica a un campo

magnético generando por una bobina sometida

a una tensión alterna de alta frecuencia, se

crean en él unas corrientes denominadas de

Eddy, que aumentarán según se acerca a la

bobina que genera el campo. Estas corrientes

generan a su vez un campo magnético que se

opone al producido por el generador disminuyendo la tensión existente en la bobina.

PAAU 2002. Reserva Septiembre

a.- Indique qué misión tiene la Unidad Central de Procesamiento (CPU) en un

ordenador, estableciendo las partes de las que se compone y la función que realiza cada una

de ellas (Valor 70%).

La unidad central de procesamiento (CPU) es el “cerebro del ordenador”. Su función es

ejecutar los programas almacenado en la memoria central del ordenador, tomando sus

instrucciones, examinándolas y ejecutándolas una tras otra.

Consta de:

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Unidad de control (UC): extrae las instrucciones de la memoria principal y

determina su tipo.

Unidad aritmético lógica (ALU): ejecuta las instrucciones aritméticas y

lógicas para llevar a cabo las instrucciones

Registros de trabajo: están contenidos en una pequeña memoria de alta

velocidad donde se almacenan los resultados intermedios y cierta información

de control. Diferenciamos entre Registro de instrucciones (RI): contiene la

instrucción que se está ejecutando y Contador de programa (CP): indica la

próxima instrucción que se debe ejecutar

b.- ¿Existe alguna relación entre el término microprocesador y CPU? Justifique su

respuesta (Valor 30%).

Con este término se define cualquier CPU contenida en una sola pastilla. El

microprocesador es por tanto un circuito integrado que reúne en un solo chip las partes

fundamentales de la CPU, de ahí que en la mayoría de los casos los términos de CPU y

Microprocesador se consideran como sinónimos.

Las partes funcionales en las que se pude dividir el Microprocesador son ALU y UC

PAAU 2003. Reserva Junio

a.- Explique en qué consiste un sistema de control de lazo cerrado. Para ello

describa brevemente la función que desempeñan los diferentes elementos que forman

el sistema. (valor del apartado 75%)

Son sistemas de control en los que existe una realimentación de la señal de salida, es

decir, la señal de salida tiene efecto sobre la acción de control. Siempre que se produzcan

perturbaciones exteriores este sería el sistema de control idóneo que habría que diseñar,

puesto que el sistema es capaz de llevar a la variable controlada al valor deseado, a pesar de

que se produzcan dichas perturbaciones.

El diagrama de bloques que representa a estos tipos de sistemas de control es:

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Tecnología Industrial II

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La función de cada componente es:

Señal de entrada: es la señal de entrada al sistema. Suele ser una magnitud de tipo

físico (temperatura, humedad,…)

Transductor: es el elemento del sistema que capta la señal de entrada mediante el

sensor y, convierte la magnitud física de entrada en una señal de tipo, generalmente, eléctrica.

El transductor suele llevara asociado el selector de mando, con el que estableceremos el valor

de salida deseado.

Señal de referencia: es la producida por el transductor a partir de la entrada, pero

como ya hemos dicho en una magnitud comparable con la de realimentación.

Comparador: elemento del sistema de control que proporcionará una señal de error

consecuencia de la comparación entre la señal de referencia y la realimentada. Dicha señal

será cero cuando la de referencia y realimentada coincidan.

Regulador o Controlador: cerebro del sistema de control que proporciona una señal

consecuencia de la interpretación de la señal de error. La señal manipulada producida por este

componente ejercerá su acción sobre el actuador. Los controladores o reguladores puede ser

de acción Proporcional (P), integral (I) y derivativa (D). Si la variable a controlar está dentro

de los límites permisibles, el controlador no actúa, sólo lo hará cuando se aleje del valor

establecido para hacer que de nuevo alcance el valor deseado.

Actuador: es el elemento que interviene sobre la planta o proceso a controlar. Pueden

ser eléctricos (motores), neumáticos (cilindros, motores, válvulas) o hidráulicos (cilindros,

motores, válvulas)

Planta o proceso: son el conjunto de piezas o componentes que tienen un determinado

objetivo.

Captador: es un transductor que facilita la comparación entre la señal de salida y la de

entrada. Genera una señal realimentada que será comparada, a través del comparador, con la

de referencia. Sólo presente en los sistemas de lazo cerrado.

Señal de salida: es el valor deseado de la variable que deseamos controlar mediante

el sistema de control.

b.-¿Explique qué utilidad puede tener conocer la función de transferencia de

un sistema de control? valor del apartado 25%)

Gracias a la función de transferencia vamos a poder calcular la respuesta del sistema

ante las entradas y perturbaciones que puedan tener lugar. Asimismo por medio de la ecuación

característica, obtenida a partir de la función de transferencia y, por empleando el método de

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Tecnología Industrial II

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Routh, podremos saber si trabajamos con un sistema estable, entendiendo como tal 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.

PAAU 2003. Reserva Septiembre

a.-Explique en qué consiste un sistema de control por lazo abierto,

describiendo brevemente la función que desempeñan los diferentes elementos que

intervienen en el sistema. (valor del apartado 65%)

Son aquellos sistemas de control en los que la señal de salida no tiene influencia sobre

la señal de entrada. La señal que deseamos controlar puede divergir del valor deseado, debido

fundamentalmente a las perturbaciones. Cuando se opte por estos sistemas, se deberán

calibrar perfectamente los componentes y evitar que se produzcan perturbaciones.

El diagrama de bloques de este sistema de control es:

La función de cada componente es:

Señal de entrada: es la señal de entrada al sistema. Suele ser una magnitud de tipo

físico (temperatura, humedad,…)

Transductor: es el elemento del sistema que capta la señal de entrada mediante el

sensor y convierte la magnitud física de entrada en una señal de tipo, generalmente, eléctrica.

En el transductor suele llevar asociado el selector de mando, con el que estableceremos el

valor de salida deseado.

Señal de referencia: es la producida por el transductor a partir de la entrada, pero

como ya hemos dicho en una magnitud comparable con la de realimentación.

Regulador o Controlador: cerebro del sistema de control que proporciona una señal

consecuencia de la interpretación de la señal de error. La señal manipulada producida por este

componente ejercerá su acción sobre el actuador. Los controladores o reguladores puede ser

de acción Proporcional (P), integral (I) y derivativa (D). Si la variable a controlar está dentro

de los límites permisibles, el controlador no actúa, sólo lo hará cuando se aleje del valor

establecido para hacer que de nuevo alcance el valor deseado.

Actuador: es el elemento que interviene sobre la planta o proceso a controlar. Pueden

ser eléctricos (motores), neumáticos (cilindros, motores, válvulas) o hidráulicos (cilindros,

motores, válvulas)

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IES Pedro Simón Abril (Alcaraz)

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Planta o proceso: son el conjunto de piezas o componentes que tienen un determinado

objetivo.

Señal de salida: es el valor deseado de la variable que deseamos controlar mediante

el sistema de control.

b.-Indique qué se entiende por perturbación y explique en qué medida puede

ser controlada por medio del sistema anterior. (valor del apartado 35%)

Las Perturbaciones son todas las señales indeseadas que intervienen de forma adversa

en el funcionamiento del sistema. Pueden ser internas si se generan dentro del sistema, o

externas si se generan fuera del sistema y constituyen una entrada.

El control de las Perturbaciones se puede realizar:

Si son internas: evitando que se produzcan picos de corriente en actuadores

como motores o desgastes en las piezas y componentes del sistema.

Si son externas: evitando que se produzcan cambios bruscos de temperatura o

humedad ambiental, vibraciones del terreno o funcionamientos anómalos de los

transformadores eléctricos que puedan alimentar el sistema.

PAAU 2004. Junio

a.-¿Qué es un transductor y para qué sirve en un sistema de control? Ponga un

ejemplo de transductor describiendo su principio de funcionamiento. (Valor del apartado

65%)

El Transductor es el elemento del sistema de control que capta la señal de entrada

mediante el sensor y convierte la magnitud física de entrada en una señal de tipo,

generalmente, eléctrica.

Un ejemplo de transductor sería el LVDT (transductor inductivo de desplazamiento

lineal).

Se trata de un soporte cilíndrico sobre el que

actúan tres bobinados, uno en la parte central que sería

el primario, y dos en los extremos que actuarían de

secundarios. Dentro del cilindro se desplaza un núcleo

de material ferromagnético movido por el objeto cuyo

desplazamiento se quiere medir. El bobinado primario

se alimenta con corriente alterna de amplitud y

frecuencia constantes, induciendo en los secundarios

unas tensiones que dependerán del núcleo

ferromagnético de la siguiente manera: si el núcleo

está en el centro, las tensiones inducidas en los

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Tecnología Industrial II

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secundarios serán iguales; cuando se desplace el núcleo hacia alguno de los secundarios, su

tensión aumentará disminuyendo la del otro secundario, y viceversa.

b.-Indique qué es un actuador y qué función tiene en un sistema automatizado. (Valor

del apartado 35%)

Es el elemento final de un sistema de control que actúa directamente sobre la salida,

proceso o planta del sistema. Existe un actuador diferente, específicamente diseñado para

cada uno de los procesos susceptibles de ser controlados, como puede ser: nivel de líquidos,

velocidad, desplazamiento, giro, temperatura o aceleración. Pueden ser eléctricos (motores),

neumáticos (cilindros, motores, válvulas) o hidráulicos (cilindros, motores, válvulas)

Su función es, ejerciendo su acción sobre la planta o proceso que se quiere controlar,

conseguir llevar la variable controlada al valor deseado.

PAAU 2004. Reserva Septiembre

a.-Establezca en qué consiste un sistema de control en lazo cerrado. Represente

mediante un diagrama de bloques los diferentes elementos que intervienen, describiendo

brevemente su función en el sistema de control. (Valor del apartado 75%). PAAU 2003.

Reserva junio.

b.-Indique las diferencias fundamentales del sistema anterior con uno de lazo abierto.

(Valor del apartado 25%)

Como se puede observar en el diagrama de bloques del sistema de lazo abierto, en él

carecemos de comparador y captador, elementos presentes en el bucle cerrado. En

consecuencia el sistema no podrá percibir los cambios que afecten a la variable de salida o

controlada, la cual no tendrá repercusión sobre la entrada.

Estos sistemas se ven más afectados por las perturbaciones lo que puede ocasionar

que la señal de salida diverja del valor deseado debido a ellas.

A diferencia de lo que sucede con los sistemas de lazo cerrado, cuando se opta por un

lazo abierto se deberán calibrar perfectamente los componentes y evitar que se produzcan

perturbaciones.

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PAAU 2005. Junio

a.-¿Qué entiende por función de transferencia de un sistema de control? (valor

30%)

Se trata de la expresión matemática que nos permite definir el comportamiento del

sistema de control, calculando su respuesta ante las entradas que tengan lugar y las

perturbaciones que se produzcan y, que define el cociente entre la transformada de Laplace

de la señal de salida y la transformada de Laplace de la señal de entrada.

Cuando trabajamos con funciones de transferencia sustituimos la variable temporal (t)

por la variable compleja de Laplace (s), evitando así emplear ecuaciones de cálculo diferencial

cuya resolución es mucho más compleja.

b.-Ponga un ejemplo de un sistema sencillo indicando su correspondiente

función de transferencia. (valor 20%)

El sistema de realimentación no unitaria representado en la figura se corresponde con

el control automático de un sistema de calefacción. Su función de transferencia sería:

c.-Justifique el inconveniente fundamental que presenta un sistema de control

de lazo abierto. (valor 30%)

Estos sistemas carecen de comparador y captador, elementos presentes en el bucle

cerrado, en consecuencia no pueden percibir los cambios que afecten a la variable de

salida o controlada, la cual no tendrá repercusión sobre la entrada. Se ven más afectados

por las perturbaciones lo que puede ocasionar que la señal de salida diverja del valor deseado

debido a ellas.

A diferencia de lo que sucede con los sistemas de lazo cerrado, cuando se opta por un

lazo abierto se deberán calibrar perfectamente los componentes y evitar que se produzcan

perturbaciones.

d.-¿Qué función tiene un actuador en un sistema de control? Ponga algún

ejemplo de actuador. (valor 20%)

Es el elemento final de un sistema de control que actúa directamente sobre la salida,

proceso o planta del sistema. Existe un actuador diferente, específicamente diseñado para

cada uno de los procesos susceptibles de ser controlados, como puede ser: nivel de líquidos,

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Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios

IES Pedro Simón Abril (Alcaraz)

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velocidad, desplazamiento, giro, temperatura o aceleración. Pueden ser eléctricos (motores),

neumáticos (cilindros, motores, válvulas) o hidráulicos (cilindros, motores, válvulas)

Su función es, ejerciendo su acción sobre la planta o proceso que se quiere controlar,

conseguir llevar la variable controlada al valor deseado.

Un ejemplo de actuador son los Motores Paso a Paso que convierten la información

digital de control en movimientos mecánicos rotatorios. Es un dispositivo cuyo eje gira en

pasos discretos controlados por un dispositivo electrónico que genera las señales digitales

adecuadas para producir cada paso del eje rotor. Se utilizan en dispositivos cuyo movimiento

debe ser controlado con precisión y donde es más importante controlar el ángulo de giro que la

velocidad (impresoras, cámaras fotográficas,…). Estos motores en lugar de trabajar con

tensiones continuas o alternas sinusoidales, lo hacen con pulsos que son generados por el

circuito electrónico y aplicados a los distintos devanados que los componen. Sin embargo,

desarrollan muy poca potencia, con lo que no pueden ser utilizados en aplicaciones que

requieran grandes esfuerzos.

PAAU 2005. Septiembre

a.-En un sistema de control de lazo cerrado, ¿qué posiciones puede tener un

transductor? (valor 25%)

Puede adoptar:

Una posición inicial recibiendo la señal de mando y transformándola en la de

referencia, señal de tipo eléctrico que resultará comparable con la de

realimentación y legible por parte de los componentes del sistema.

Una posición final, en el bucle de realimentación, captando la señal controlada y

transformándola en una señal de realimentación que será comparada con la de

referencia. De esta forma se consigue que la señal de salida tenga su

repercusión sobre la entrada, de modo que si se aleja de los límites

establecidos, el sistema puede corregir el error y controlar de nuevo la señal

de salida restableciendo el valor deseado.

b.-En relación con lo anterior, ¿qué funciones desempeña un transductor?

(valor 30%)

Como ya se ha mencionado es el es el elemento del sistema que capta la señal de

entrada mediante el sensor y convierte la magnitud física de entrada en una señal de tipo,

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generalmente, eléctrica. En el transductor suele llevar asociado el selector de mando, con el

que estableceremos el valor de salida deseado.

Sus funciones son:

Recibir la magnitud física de la variable que queremos controlar y,

transformarla en otra de tipo de eléctrico que será transmitida al sistema y

comparada con la señal de realimentación.

Captar la magnitud física de la señal de salida, en los sistemas de bucle

cerrado, y reconducirla hacia la entrada. Esta señal realimentada será

comparada con la de referencia en el comparador y, si difiere de ella, se

producirá una señal de error que permitirá al sistema reaccionar para

conseguir que la variable controlada alcance de nuevo el valor deseado.

c.-Ponga un ejemplo de transductor de temperatura que conozca justificando

brevemente su principio de funcionamiento. (valor 45%)

Un ejemplo de transductor de temperatura es el termistor.

Los termistores se basan en la variación de la resistencia de un semiconductor con la

temperatura. Una de las características que los diferencia de las termorresistencias es su

resistencia nominal a temperatura ambiente, que es mucho más elevada. Existen dos tipos de

termistores según su variación con la temperatura:

PTC: sondas de resistencia con coeficiente de

temperatura positivo (la resistencia aumenta al

aumentar la temperatura). Se emplea para

controlar temperaturas entre -20 y 60 ºC.

NTC: sondas de resistencia con coeficiente de

temperatura negativo (la resistencia disminuye al

subir la temperatura). Se utilizan para medir

temperaturas más extremas.

Se fabrican a base de óxidos metálicos en el caso de las NTC, o base de titanio de

bario o silicio para los PTC. Posteriormente se encapsulan con distintos materiales (vidrio,

resinas epoxi,…) obteniendo distintas formas y tamaños.

PAAU 2005. Reserva Junio

a.-Explique el funcionamiento de un sistema de control de lazo abierto. Apoye su

respuesta mediante un diagrama de bloques. (valor 50%) PAAU 2003. Reserva septiembre.

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b.-Ponga un ejemplo sencillo de control mediante lazo abierto. (valor 25%)

Una cafetera eléctrica en la que los elementos del sistema de control serían:

Selector de mando: selector del tipo de café (largo, corto,

extralargo…)

Señal de referencia: tipo de café seleccionado

Regulador: temporizador

Actuador: válvula de paso del agua caliente hacia el depósito

de café.

Planta: mezcla de café y agua caliente

c.- Cómo reacciona un sistema controlado mediante lazo abierto frente a una

perturbación en el valor de la variable controlada? Justifique la respuesta. (valor 25%)

Las perturbaciones son todas las señales indeseadas que intervienen de forma adversa

en el funcionamiento del sistema. Pueden ser internas si se generan dentro del sistema, o

externas si se generan fuera del sistema y constituyen una entrada.

El sistema no reaccionaría corrigiendo el error, porque la señal de salida no tiene

repercusión sobe la entrada, y por tanto la variable controlada se alejaría del valor que

deseamos sin que el sistema lo resolviera por sí mismo.

PAAU 2006. Reserva Junio

a.-Mediante un diagrama de bloques represente un sistema de control de lazo

cerrado. (valor 35%) PAAU 2003. Reserva junio.

b.-Describa brevemente la función de los diferentes elementos que intervienen. (valor

35%) PAAU 2003. Reserva junio.

c.-Establezca las diferencias más importantes existentes entre un sistema de

control en lazo cerrado y uno en lazo abierto en relación a: (valor 30%)

-la configuración de ambos sistemas

-la acción de control que realizan

En cuanto a la configuración:

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Tecnología Industrial II

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Como se puede observar, en el diagrama de bloques del sistema de lazo abierto

carecemos de comparador y captador, elementos presentes en el bucle cerrado. En

consecuencia la señal de salida no tendrá repercusión sobre la entrada.

En cuanto a la acción de control:

El sistema de lazo abierto no podrá percibir los cambios que afecten a la variable de

salida o controlada, por tanto si esta abandona los límites preestablecidos, el sistema no

percibirá dicha variación y no podrá efectuar corrección alguna. En un sistema de lazo

cerrado, al existir realimentación, sí es posible realizar corrección cuando la variable de salida

o controlada se aleja de los valores deseados.

Por otra parte los sistemas de lazo abierto se ven más afectados por las

perturbaciones, lo que puede ocasionar que la señal de salida diverja del valor deseado debido

a ellas. A diferencia de lo que sucede con los sistemas de lazo cerrado, cuando se opta por un

lazo abierto se deberán calibrar perfectamente los componentes y evitar que se produzcan

perturbaciones.

PAAU 2006. Reserva Septiembre

a.-Indique qué es un transductor y qué funciones puede desempeñar en un

sistema de control en lazo cerrado. (valor 40%) PAAU 2004. Junio y PAAU 2005. Septiembre (apartado b)

b.- Ponga un ejemplo de transductor de posición justificando brevemente su

principio de funcionamiento, así como su posible aplicación en un sistema de control.

(valor 30%) PAAU 2002. Reserva Septiembre

c.-Ponga un ejemplo de transductor de temperatura justificando brevemente

su principio de funcionamiento. (valor 30%) PAAU 2005. Septiembre (apartado c)

PAAU 2008. Reserva Junio

a.-Apoyando su respuesta en la representación mediante diagramas de

bloques, justifique las diferencias existentes entre un sistema de control de lazo

abierto y un sistema de control de lazo cerrado. (valor 35%)

Sistema de Lazo abierto:

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Tecnología Industrial II

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Sistema de Lazo cerrado:

Como podemos observar en los diagramas de bloques, el sistema de lazo abierto carece

de captador y comparador, en consecuencia la señal de salida no tendrá influencia sobre la

entrada, no hay realimentación, y el sistema no percibirá perturbaciones que hagan que la

variable controlada abandone el valor deseado.

b.-Establezca las ventajas e inconvenientes que conozca de un sistema respecto

del otro. (valor 15%)

Lazo abierto:

Inconvenientes: en cuanto a la acción de control; el sistema no podrá percibir

los cambios que afecten a la variable de salida o controlada, por tanto si esta

abandona los límites preestablecidos, no percibirá dicha variación y no podrá

efectuar corrección alguna. En cuanto a las perturbaciones; se ven más

afectados por estas, lo que puede ocasionar que la señal de salida diverja del valor

deseado debido a ellas. Se requieren componentes muy precisos y caros.

Ventajas: es mucho más sencillo crear un sistema estable, siempre que no se

produzcan perturbaciones.

Lazo cerrado:

Ventajas: en cuanto a la acción de control; al disponer de captador y

comparador, el sistema podrá detectar si la variable controlada abandona los

valores inicialmente establecidos y actuar en consecuencia corrigiendo el error

producido. En cuanto a las perturbaciones, estos sistemas se ven menos

afectadas por las mimas, por tanto no es necesario calibrar tan exhaustivamente

los componentes previo a su puesta en funcionamiento. Los componentes que

integran el sistema pueden ser más baratos y poco precisos.

Inconvenientes: puede aparecer un problema de estabilidad, ya que si el

controlador no está bien ajustado puede sobrecorregir errores, lo que produciría

oscilaciones en la salida que inestabilizarían el sistema.

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c.-Defina la función que un transductor puede tener en uno u otro sistema.

Ponga un ejemplo de transductor de temperatura explicando su principio de

funcionamiento. (valor 50%)

El transductor es el elemento del sistema que capta la señal de entrada mediante el

sensor y, convierte la magnitud física de entrada en una señal de tipo, generalmente, eléctrica.

El transductor suele llevara asociado el selector de mando, con el que estableceremos el valor

de salida deseado. En el sistema de lazo cerrado, además del transductor que encontramos al

inicio de la cadena de mando o control, se dispone de un captador, transductor encargado de

captar la señal de salida y realimentarla hacia la entrada para corregir posibles errores.

Un ejemplo de transductor de temperatura es el termopar.

Los termopares se basan en el efecto Seebeck. Si unimos dos metales diferentes (A y

B) por los extremos, mediante una soldadura formando un circuito cerrado, y sometemos a

cada extremo a una temperatura diferente, entre ambos extremos se genera una ddp que

provoca la circulación de corriente eléctrica por el circuito. La corriente eléctrica generada

aumenta con la diferencia de temperatura entre las uniones. Si abrimos en cualquier punto el

termopar, sigue apareciendo, en los extremos abiertos, la tensión correspondiente al efecto

Seebeck, pero no circula corriente. Por tanto un termopar consiste en unir dos metales de

distinto índice de metabilidad, mediante una soldadura en un extremo. Dicho extremo es

sometido a la temperatura a medir, mientras que en el otro extremo de los metales se dispone

un soporte que se mantiene a temperatura constante, que servirá de referencia de la medida.

La tensión obtenida en el termopar será proporcional a la diferencia de temperatura entre

ambos metales.

PAAU 2008. Reserva Septiembre

a.-Defina qué entiende por función de transferencia de un sistema, indicando

qué utilidad tiene conocer dicha función en un sistema. (valor 30%).

Efecto Seebeck Termopar

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La función de transferencia es la expresión matemática que se define como cociente

entre la transformada de Laplace de la señal de salida (C(s) y la transformada de Laplace de la

señal de entrada (R(s)). Se trabaja con la variable compleja de Laplace, en lugar de con

variables temporales, ya que la resolución de las ecuaciones diferenciales complica

notablemente los cálculos, los cuales se ven simplificados al trabajar en el dominio de Laplace.

Gracias a la función de transferencia vamos a poder calcular la respuesta del sistema

ante las entradas y perturbaciones que puedan tener lugar. Asimismo por medio de la ecuación

característica, obtenida a partir de la función de transferencia y, por empleando el método de

Routh, podremos saber si trabajamos con un sistema estable, entendiendo como tal 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.

b.- Apoyando su respuesta con un diagrama de bloques, explique en qué

consiste un sistema de control de lazo cerrado. (valor 35%) PAAU 2003. Reserva Junio (apartado a)

c.-Describa brevemente la función que desempeñan los diferentes elementos

que forman un sistema de control de lazo cerrado. (valor 35%) PAAU 2003. Reserva Junio (apartado a) PAAU 2009. Junio

a.- Describa brevemente los elementos que intervienen en un sistema de

control por lazo cerrado y su función en dicho sistema. (valor 55%) PAAU 2003. Reserva Junio (apartado a)

b.-En relación a un sistema de lazo abierto, qué ventaja representa un sistema

de lazo cerrado. Justifique su respuesta. (valor 20%)

El sistema de lazo cerrado podrá corregir el error cuando la variable de salida o

controlada, abandone los valores inicialmente fijados. Esto va a ser posible gracias a la

presencia del captador, que recibe la señal de salida generando un señal de realimentación y al

comparador, que recibe la señal de realimentación y la compara con la de referencia, dando

lugar a una señal de error cuando ambas no coincidan. Por otra parte el sistema de lazo

cerrado prácticamente no se verá afectado por perturbaciones, es decir, por señales

internas o externas que intervienen de forma adversa en el funcionamiento del sistema. Todo

ello favorece que los componentes que forman el sistema puedan ser más baratos y menos

precisos que en un lazo abierto.

)(

)(

)(

)()(

sR

sC

tLr

tLcsG

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c.-Explique qué se entiende por función de transferencia de un sistema de

control. (valor 25%) PAAU 2008. Reserva Septiembre

PAAU 2009. Reserva Septiembre

a.-Establezca qué función tiene el regulador en un sistema de control. (valor

25%)

El controlador o regulador es el cerebro del sistema de control, encargado de

comparar una variable física con el valor deseado (mediante el comparador), 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 a su valor prefijado.

b.-Indique qué es un transductor. Ponga un ejemplo de transductor y

justifique su principio de funcionamiento. (valor 30%) PAAU 2008. Reserva Junio (apartado c)

c.-Indique la función o funciones que realiza un transductor en un sistema de

control por lazo abierto y en un sistema de control por lazo cerrado. (valor 20%)

En un sistema de lazo abierto, el transductor recibirá la señal de entrada

proporcionada por el sensor y la transformará en otra de tipo eléctrico, señal de referencia,

que será transmitida al resto de los componentes del sistema, para llevar a la variable

controlada al valor deseado. En un sistema de lazo cerrado, el transductor realizará esta

función y además captará la señal de salida (captador) para generar una señal de

realimentación que será transmitida al comparador, donde se comparará con la de referencia,

de modo que si ambas señales non son coincidentes se producirá una señal de error que será

transmitida al regulador y de este al resto de los componentes del sistema, para llevar a la

variable controlada de nuevo al valor deseado. Así en los sistemas de lazo cerrado, gracias al

captador la señal de salida tiene su influencia sobre la entrada.

d.-Diga qué es un actuador y qué función tiene en un sistema de control. Ponga

algún ejemplo. (valor 25%) PAAU 2005. Junio (apartado d)