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¿Qué es un Actuador?

Los actuadores son dispositivos que transforman diferentes formas de energía en movimiento físico. Pueden ser accionados por electricidad, aire comprimido, líquidos como el agua o el aceite, campos magnéticos, vapor, calor, entre otros. La energía transformada por un actuador se utiliza para controlar el movimiento de objetos o componentes.

Usos de los Actuadores

Los actuadores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, ya sea como dispositivos para movimientos simples como estirar, doblar y girar, o para generar energía de forma continua, como los motores.

En función del aporte de energía, los actuadores suelen dividirse en tres categorías principales:

• Actuadores eléctricos: robots industriales y equipos de transporte que requieren un posicionamiento de alta precisión.
• Actuadores hidráulicos: máquinas herramienta y maquinaria de construcción que requieren un gran empuje.
• Actuadores neumáticos: equipos industriales generales y de producción de alimentos que requieren una construcción limpia y sencilla.

Principios de los Actuadores

A grandes rasgos, los actuadores pueden dividirse en los siguientes principios fundamentales:

1. Actuadores Eléctricos

Los actuadores eléctricos son componentes de accionamiento que están compuestos por elementos como husillos de bolas, guías lineales y servomotores. Estos actuadores se utilizan para mover y transportar equipos en procesos de producción. Entre los tipos de actuadores eléctricos se encuentran los servomotores, que utilizan la electricidad como fuente de energía, los actuadores electromagnéticos, que emplean la fuerza magnética generada por electroimanes, y los actuadores piezoeléctricos, que se basan en la deformación de materiales piezoeléctricos al aplicarles tensión eléctrica.

2. Actuadores Hidráulicos

Los actuadores hidráulicos son actuadores que utilizan la fuerza de los fluidos basándose en el principio de Pascal, por lo que, aunque son pequeños, pueden generar grandes cantidades de energía y se utilizan en equipos que requieren grandes cantidades de energía, como fábricas y maquinaria de construcción.

3. Actuadores Neumáticos

Los actuadores neumáticos utilizan la presión neumática como fuente de energía, mientras que los hidráulicos requieren grandes cargas, alta presión y equipos pesados, por lo que se utilizan como método seguro con cargas bajas y poco riesgo de incendio.

Más Información sobre Actuadores

1. Actuadores Hidráulicos y Eléctricos

Los actuadores se utilizan principalmente para la energía de propulsión con una densidad de potencia de alrededor de 1k (W/kg), utilizándose el control de la energía hidráulica para aplicaciones de mayor potencia y el control de la energía eléctrica para aplicaciones de menor potencia.

Los actuadores controlados eléctricamente también han mejorado activamente su potencia en los últimos años como resultado de la innovación tecnológica. No obstante la potencia real sólo ha mejorado significativamente en el campo de los motores de corriente continua sin escobillas para aplicaciones de actuadores pequeños y medianos. Mientras que los servomotores de corriente alterna para grandes aplicaciones no han experimentado un aumento significativo de la potencia desde principios de la década de 2000. La potencia de los servomotores de CA para grandes aplicaciones no ha experimentado mejoras significativas desde principios de la década de 2000.

Por lo tanto, especialmente en los campos de las máquinas herramienta y la maquinaria de construcción en fábricas que requieren grandes densidades de potencia de 10k(W/kg), los actuadores hidráulicos son el único dominio de estas aplicaciones, y los actuadores controlados eléctricamente no se utilizan en estos campos. Sin embargo, también es cierto que el control de la energía hidráulica es deseable en este campo desde la perspectiva de los costes de funcionamiento, como los cambios de aceite y el mantenimiento, así como las consideraciones medioambientales, y si es posible, el control eléctrico.

2. Actuadores Híbridos con Control Hidráulico y Eléctrico

Una de las tendencias tecnológicas recientes es el desarrollo de actuadores híbridos con control hidráulico y eléctrico. El control hidráulico se ha basado generalmente en el principio de Pascal, pero los problemas con esto son que se requieren equipos de tuberías para la circulación de aceite para el control de flujo de la servoválvula del aceite de trabajo, lo que hace que el equipo sea grande, y que el aceite de trabajo se deteriora debido al aumento de la temperatura del calor de escape de la máquina, lo que resulta en altos costes de mantenimiento para los cambios periódicos de aceite. Esto también provoca el deterioro del aceite de trabajo debido al aumento de la temperatura del calor de escape de la máquina, lo que resulta en altos costes de mantenimiento para los cambios periódicos de aceite.

Los últimos actuadores híbridos controlados hidráulica y eléctricamente permiten controlar la salida final del actuador mediante la velocidad de accionamiento del servomotor eléctrico, en lugar de mediante el control de caudal de la servoválvula. De este modo, pueden reducirse los costes de mantenimiento por cambios de aceite y el sistema también es adecuado para consideraciones medioambientales.

¿Qué es un Comprobador de Resistencia de Aislamiento?

Un comprobador de aislamiento es un dispositivo que se utiliza para evaluar el estado del aislamiento eléctrico. También se conocen como comprobadores de resistencia de aislamiento, ya que miden la resistencia del aislamiento en un sistema eléctrico.

Es crucial que los equipos eléctricos estén correctamente aislados. Un aislamiento deteriorado puede dar lugar a fugas eléctricas, incendios y riesgos de electrocución. Para prevenir estos riesgos, es necesario realizar pruebas periódicas de resistencia de aislamiento utilizando un comprobador especializado. Este dispositivo aplica una tensión determinada, que puede llegar hasta 1.000 VCC según el sistema, y mide la resistencia del aislamiento para verificar su calidad y detectar posibles problemas.

Usos de los Comprobadores de Resistencia de Aislamiento

Los comprobadores de aislamiento se utilizan para evaluar la capacidad de aislamiento de los sistemas eléctricos. Aunque son menos comunes en los hogares, son ampliamente utilizados en entornos de producción y por personal de mantenimiento eléctrico.

Estos dispositivos se utilizan en las pruebas finales de productos eléctricos durante la fabricación y en el mantenimiento de instalaciones eléctricas. La medición de resistencia de aislamiento implica aplicar una tensión específica dependiendo del sistema que se está probando. Por ejemplo, las mediciones en líneas telefónicas se realizan con tensiones de 25-50 V, mientras que para electrodomésticos se utilizan 125 V CC. Para líneas de distribución de alta tensión y centrales eléctricas, se aplican tensiones de 1.000 V CC.

Principio de los Comprobadores de Resistencia de Aislamiento

Los comprobadores de aislamiento están compuestos por terminales de cableado, interruptores, una fuente de alimentación de corriente continua, amperímetros y elementos de protección de corriente.

Estos dispositivos utilizan dos terminales de cableado: el terminal de tierra y el terminal de línea. El terminal de tierra se conecta a tierra, mientras que el terminal de línea se conecta a la parte que se está midiendo.

Al activar el interruptor, se aplica una tensión continua generada por la fuente de alimentación de corriente continua. La pequeña corriente que fluye hacia la tierra se conoce como corriente de fuga, y la resistencia de aislamiento se determina midiendo esta corriente de fuga utilizando un amperímetro.

Cuando se aplica una tensión de alta tensión, se utiliza un elemento de protección de corriente para evitar corrientes excesivas en el circuito. Debido a este elemento de protección de corriente, la impedancia interna del medidor de resistencia de aislamiento está diseñada para ser muy alta.

Cuanto mayor sea el valor de la resistencia de aislamiento, mejor será la capacidad de aislamiento. Si hay una falla en el aislamiento, el valor de la resistencia de aislamiento será extremadamente bajo.

Más Información sobre los Comprobadores de Resistencia de Aislamiento

1. Finalidad del Uso de un Comprobador de Resistencia de Aislamiento

Los comprobadores de resistencia de aislamiento se utilizan para medir el estado del aislamiento de los circuitos eléctricos y los componentes eléctricos instalados en fábricas y hogares.

Las causas de los fallos de aislamiento pueden ser una mala instalación de los circuitos eléctricos, un aislamiento deficiente entre las piezas que se cargan y las que no, un deterioro relacionado con la edad, un deterioro del cableado interno, daños debidos a cortocircuitos en las piezas utilizadas y daños en la caja. Si no se controlan, pueden provocar incendios por fugas eléctricas y electrocución, lo que puede ser muy peligroso.

Para evitar este tipo de problemas, desconecte el sistema de alimentación y mida la resistencia de aislamiento en cuanto se produzca un “disparo del interruptor de fugas” o una “descarga eléctrica durante el funcionamiento”.

2. Método de Medición

El siguiente procedimiento se utiliza para medir el comprobador de resistencia de aislamiento:

1. Conecte el terminal de tierra del comprobador de resistencia de aislamiento a un punto metálico conectado a tierra (si es posible, un terminal conectado al polo de tierra).
2. Seleccione la tensión aplicada con el mando en función de la tensión del sistema.
3. Presione el terminal de línea contra un punto conectado a tierra separado del terminal de tierra y pulse el botón de medición.
4. Compruebe que se visualiza 0,00 MΩ. (Comprobación del cero).
5. Suelte el botón de medición y presione el terminal de línea contra el punto de medición.
6. Pulse el botón de medición y compruebe la resistencia de aislamiento.

Es posible que la indicación de la resistencia de aislamiento no sea estable porque la carga eléctrica tarda en acumularse si la longitud del circuito es larga. En tales casos, siga aplicando tensión hasta que la indicación se estabilice.

Además, cuando se aplican tensiones elevadas, como 1.000 VCC, se acumula una gran cantidad de carga residual. Tocar el circuito eléctrico con las manos desnudas puede provocar riesgo de descarga eléctrica, por lo que es necesario asegurarse de que se llevan a cabo procedimientos de descarga.

Las normas técnicas para instalaciones eléctricas especifican valores de resistencia de aislamiento para categorías de sistemas de tensión. Los criterios para determinar los resultados de la medición son.

• Tensión de tierra igual o inferior a 150 V → Resistencia de aislamiento igual o superior a 0,1 MΩ.
• Tensión de tierra igual o superior a 150 V pero inferior a 300 V → Resistencia de aislamiento igual o superior a 0,2 MΩ.
• Circuitos de baja tensión con una tensión de tierra igual o superior a 300 V → resistencia de aislamiento igual o superior a 0,4 MΩ.

En el caso de un fallo de aislamiento real, la medición de los circuitos eléctricos y los equipos eléctricos de forma bien dividida conduce a la detección temprana de la parte deteriorada. La detección temprana de fallos de aislamiento es una prueba de habilidad para el personal de mantenimiento de equipos eléctricos.

¿Qué es un Motor sin Escobillas?

Los motores sin escobillas son motores en los que se eliminan las escobillas, el conmutador y otras partes mecánicas de contacto. En su lugar, se utiliza un circuito electrónico para controlar la conmutación de la corriente. Estos motores funcionan mediante la interacción de un campo magnético producido por las bobinas del estator y un rotor con imanes permanentes. La corriente se conmuta utilizando sensores y dispositivos semiconductores para lograr el movimiento del motor.

Estos motores combinan las ventajas de los motores de corriente continua, donde la corriente está relacionada con el par y la tensión con la velocidad de rotación, con las características de los motores de corriente alterna. Son compactos, eficientes, duraderos y no generan chispas ni ruido. Debido a estas ventajas, se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, desde dispositivos informáticos hasta electrodomésticos.

Aplicaciones de los Motores sin Escobillas

Los motores sin escobillas poseen las ventajas de los motores de corriente continua y se destacan por su alto rendimiento, larga vida útil y bajo nivel de ruido. Son ampliamente utilizados en electrodomésticos, equipos electrónicos y automóviles. En el ámbito de los electrodomésticos, se emplean en motores de ventilador, aires acondicionados, lavavajillas, lavadoras, refrigeradores, aspiradoras y más. Son especialmente adecuados para compresores de aires acondicionados y refrigeradores controlados por inversores.

En el ámbito de la electrónica profesional, se utilizan en diversas aplicaciones, como alimentadores de papel para impresoras láser, sistemas de propulsión y estabilización de drones, discos duros y ópticos, y accionamientos para herramientas como taladros, destornilladores y sierras. También se encuentran en máquinas expendedoras, terminales financieros, máquinas de venta de billetes, fotocopiadoras, calentadores de agua y vitrinas refrigeradas.

Además, su uso en la industria automotriz está creciendo rápidamente. Se están implementando en sistemas de dirección asistida eléctrica, cerraduras de puertas, ajuste de los faros, apertura y cierre de puertas, compresores de aire acondicionado para vehículos eléctricos y motores de tracción para vehículos eléctricos.

Principio de los Motores sin Escobillas

Los motores sin escobillas constan de un rotor y un estator, un sensor para detectar la posición de giro del rotor y un circuito de accionamiento para el accionamiento.

1. Rotor y Estator

El rotor utiliza imanes permanentes para crear un campo magnético, mientras que el estator está bobinado para generar un flujo magnético. En función del ángulo de giro del rotor, la dirección de la corriente en las bobinas del estator cambia para alterar la dirección del flujo magnético. Los motores sin escobillas utilizan sensores e interruptores semiconductores en lugar de conmutadores y escobillas para cambiar la dirección del flujo magnético.

2. Detección de la Posición Rotacional del Rotor

Los circuitos integrados Hall o los codificadores ópticos se utilizan como sensores para detectar la posición rotacional del rotor. Otro método consiste en detectar el EMF de retorno. El rotor se hace girar detectando la posición del rotor y conmutando la corriente para que la dirección del flujo magnético en el estator avance secuencialmente. Si el bobinado del motor es trifásico, se colocan tres sensores en el interior del estator y se emite una señal digital a medida que gira el rotor.

3. Variador de Velocidad

Los motores sin escobillas requieren un circuito inversor para controlar el motor como fuente de alimentación. Se conecta un transistor de conmutación al bobinado del motor y seis transistores forman el inversor. La fuente de alimentación comercial se rectifica mediante un puente de diodos que convierte la tensión en continua, y que se suministra al circuito inversor.

Una señal digital procedente del sensor de detección de la posición del rotor se introduce en los transistores del circuito del inversor, encendiendo y apagando la fuente de alimentación del inversor. Esta potencia se suministra a los bobinados del motor y acciona el motor. El ángulo del polo magnético del rotor se detecta a partir de una combinación de señales de los sensores y los transistores de los devanados en los que se requiere par se controlan para que se cree un campo magnético giratorio.

La velocidad de rotación del motor se retroalimenta a partir de las señales de los sensores al circuito de control para que se pueda mantener una velocidad determinada.

Más Información sobre los Motores sin Escobillas

Características de los Motores sin Escobillas

1. Larga Vida útil
Los motores sin escobillas tienen características de larga vida útil debido a la ausencia de colector y escobillas y a la ausencia de piezas deslizantes. Duran 10 veces más que los motores de escobillas y son más fáciles de mantener.

2. Características del Motor
El motor tiene las características de un motor de corriente continua, siendo proporcionales la corriente y el par y la tensión y la velocidad de giro, pudiendo obtenerse un par elevado incluso a bajas velocidades. Tiene la mayor eficiencia en comparación con otros motores, y su pequeño tamaño y bajo nivel de ruido lo hacen adecuado para una amplia gama de aplicaciones. La rotación a alta velocidad también es fácil, y el ruido generado es bajo.

3. Controlabilidad
Las características de pequeño tamaño y peso ligero y el momento de inercia relativamente pequeño los hacen excelentes para seguir los cambios. Aunque cambie la carga, es posible funcionar a una velocidad estable desde baja hasta alta velocidad.

4. Desventajas
Requiere un circuito inversor para controlar la rotación del motor como fuente de alimentación del mismo. El coste total del dispositivo, incluyendo la unidad de control y el sensor de posición rotativa, es desfavorable.

¿Qué es un Generador de Ruido?

Los generadores de ruido se utilizan principalmente para evaluar el rendimiento de diversos dispositivos y sistemas.

Pueden generar ruido blanco o ruido rosa, y están disponibles como una de las funciones de los generadores de funciones.

El ruido blanco es un ruido de intensidad uniforme en toda la gama de frecuencias, desde las frecuencias bajas a las altas en el eje de frecuencias.

El ruido rosa es un ruido cuyos componentes se hacen más pequeños a medida que aumenta la frecuencia.

Usos de los Generadores de Ruido

Existen dos tipos de generadores de ruido: los generadores de ruido específicos y las funciones de generador de ruido incluidas en los generadores de funciones.

La finalidad de ambos tipos de generadores de ruido es evaluar si el equipo sometido a prueba puede mantener las funciones y el rendimiento previstos generando ruido generado en el mundo natural como pseudo ruido blanco o ruido rosa con el generador de ruido.

Se utilizan en pruebas de EMI (interferencia electromagnética), pruebas de BER (tasa de error de bits) para evaluar si los errores de datos en los equipos están dentro de un rango predeterminado, y pruebas de transmisión de datos en unidades de disco de diversos grabadores BD/DVD. Pruebas de transmisión de datos en unidades de disco de diversos grabadores BD/DVD.

Principio de los Generadores de Ruido

Existen varios tipos de generadores de ruido, algunos de los cuales emiten ruido en el rango de unos pocos KHz a GHz y cuya frecuencia de salida puede ajustarse linealmente.

También se puede ajustar el nivel de ruido de salida. Además de las interfaces que pueden manejarse a través de un panel de control en el propio dispositivo, algunos tipos pueden controlarse desde un PC a través de Ethernet.

Información complementaria sobre las mencionadas pruebas EMI con generadores de ruido.

Las pruebas EMI generan el ruido más desfavorable que podría producirse en el entorno en el que el equipo es utilizado por el usuario, y evalúan si el equipo puede mantener un funcionamiento normal.

Por ejemplo, en el caso de electrodomésticos como los televisores, es aceptable que el ruido interrumpa momentáneamente la imagen en la pantalla o haga que el audio vaya mal, pero el equipo debe volver a su estado original cuando se elimina el ruido transitorio.

En otras palabras, el vídeo y el audio deben emitirse con normalidad y el televisor debe poder pasar de un canal a otro y cambiar el volumen en función de las operaciones del usuario.

Esto se controla mediante un microcontrolador para el control del sistema. En general, los microcontroladores son sensibles al ruido y, en el pasado, el ruido momentáneo solía hacer que se descontrolaran o se colgaran, dejándolos inoperativos.

Para evitar estas situaciones, se utilizan generadores de ruido para crear las peores condiciones ambientales y evaluar si el funcionamiento normal puede continuar en estas condiciones, lo cual es una prueba importante para mejorar la calidad de los equipos.

¿Qué es un Filtro de Ruido?

Los filtros de ruido son componentes electrónicos utilizados para eliminar el ruido de las fuentes de alimentación y las señales.

Se utilizan en muchos circuitos eléctricos y electrónicos. Cuando cambia el valor de la corriente en un cable de comunicación, se genera un campo magnético en los alrededores. Este campo magnético genera ruido (señales anormales) en el cable circundante.

La generación de ruido puede evitarse instalando filtros de ruido. Tenga en cuenta que el uso de equipos que no procesan el ruido puede provocar fallos y averías.

Aplicaciones de los Filtros de Ruido

Los filtros de ruido se utilizan ampliamente en equipos acústicos e industriales. Los siguientes son ejemplos de aplicaciones de los filtros de ruido.

• Prevención de ruidos en altavoces
• Prevención de ruido en equipos de radio
• Líneas de alimentación de PLC, PC y servidores
• Circuitos de alimentación de inversores y tiristores

Se utilizan principalmente en equipos receptores en los que se desea evitar el ruido y en equipos de salida que generan ruido. Los altavoces y las radios son equipos en los que se desea eliminar el efecto del ruido, por lo que se instalan filtros de ruido en las líneas de comunicación. En este caso, el ruido es una fuente de ruido.

Los ordenadores, como los PLC, también quieren evitar fallos de funcionamiento causados por el ruido, por lo que a veces se instalan filtros de ruido en las líneas de alimentación y otros equipos. Los inversores y tiristores, por su parte, son dispositivos generadores de ruido.

Como los cambios de corriente y tensión en el circuito secundario pueden ser bruscos, el ruido generado se elimina suavizándolo con un filtro de ruido. Para suavizar la corriente generada, se suele utilizar una reactancia.

Principio de los Filtros de Ruido

El ruido se transmite de dos formas principales: ruido de radiación, que se irradia directamente al espacio desde el interior de los equipos electrónicos, y ruido conducido, que se transmite a través de las líneas de alimentación y el cableado de los circuitos electrónicos y provoca interferencias en otros equipos electrónicos. Se genera como ruido, por ejemplo, cuando se introducen ondas de radio de distintas longitudes de onda.

Para evitar este ruido, se utiliza un filtro (filtro de paso bajo) para cortar las señales de alta frecuencia si la causa principal del ruido es la alta frecuencia. En cambio, si el ruido es de baja frecuencia, se utiliza un filtro que corta las bajas frecuencias (filtro pasaaltos).

Los inductores y los condensadores son los tipos más comunes de filtros de paso bajo. Los inductores tienen una impedancia baja para las señales de baja frecuencia y una impedancia alta para las señales de alta frecuencia. Por lo tanto, la inserción de un inductor en serie en un circuito permite que los componentes de señal de baja frecuencia pasen fácilmente, mientras que los componentes de alta frecuencia tienen dificultades para pasar.

Los condensadores, por su parte, tienen las propiedades opuestas a los inductores. Combinando un condensador y un inductor se obtiene un filtro de ruido que corta las frecuencias bajas y altas.

Cómo seleccionar un Filtro de Ruido

Dos factores importantes a la hora de seleccionar un filtro de ruido son la tensión nominal y la corriente nominal.

1. Tensión Nominal

Utilice una tensión inferior a la tensión nominal (tensión máxima de funcionamiento) especificada para cada producto. Algunos fabricantes tienen en cuenta las fluctuaciones de tensión y pueden permitir el uso a tensiones superiores a la tensión nominal. 

2. Corriente Nominal

Al igual que ocurre con la tensión, cada producto tiene su propio límite superior para el valor de la corriente. En particular, en el caso de la corriente, las características tienden a cambiar en función de la temperatura ambiente, por lo que es necesario comprobar previamente el entorno en el que se va a utilizar el producto.

A medida que aumenta la temperatura ambiente, la corriente de carga admisible disminuye gradualmente. Durante un breve periodo de tiempo, una corriente superior a la permitida no causará problemas graves, pero si la corriente fluye repetidamente, puede provocar un fallo. Además, las fuentes de alimentación de CC, por ejemplo, pueden generar corrientes de irrupción, y los filtros de ruido deben seleccionarse teniendo en cuenta el valor y la duración de la corriente.

Más Información sobre los Filtros de Ruido

Precauciones de uso de los Filtros de Ruido

El cableado de tierra también es importante para los filtros de ruido. El cableado de tierra debe ser lo más grueso y corto posible. Si el cable de tierra es largo, puede actuar un componente de inductancia y reducir las características de atenuación.

También es importante no atar el cableado de entrada/salida o cablearlos muy juntos. Si el cableado de entrada/salida está muy junto, los componentes de ruido de alta frecuencia eludirán el filtro y no se conseguirá el efecto de filtrado deseado.

¿Qué es un Controlador de Movimiento?

El controlador de movimiento es un dispositivo que controla el movimiento de equipos accionados por servomotores y otros dispositivos.

El usuario programa previamente el movimiento que desea realizar y el controlador de movimiento lo ejecuta para controlar el movimiento del equipo.

Usos de los Controladores de Movimiento

Los controladores de movimiento se utilizan para controlar equipos accionados por servomotores o motores lineales. Por tanto, se aplican a robots industriales y máquinas herramienta. Las aplicaciones específicas son las siguientes:

• Para el control de robots cooperativos
• Para el control de máquinas de envasado de consumibles en general
• Para el control de máquinas de impresión comercial
• Para el control de prensas de alta velocidad
• Para el control de robots de montaje automático

Principio de los Controladores de Movimiento

El principio de los controladores de movimiento varía en función del método de salida. Los métodos de salida típicos son los siguientes:

1. Método de Pulso Común

El sistema de pulso común es un sistema que controla el motor con una señal de dirección de rotación y un comando de operación de pulso. La dirección de rotación es controlada por la señal de dirección de rotación y el motor es operado por la señal de operación de pulsos.

2. Sistema de Pulsos de Dos Direcciones

El sistema de pulsos de dos direcciones controla el motor utilizando dos comandos: un comando de operación de pulsos de rotación hacia adelante y un comando de operación de pulsos de rotación hacia atrás. El motor es accionado en dirección de avance por un comando de operación de pulso FWD y en dirección de retroceso por un comando de operación de pulso REV.

3. Método de Entrada de Diferencia de Fase

El método de entrada de diferencia de fase determina la dirección de rotación a partir de la diferencia de fase entre dos señales de pulso. La rotación hacia delante se realiza cuando la señal de impulso de referencia está 90° por delante y la rotación hacia atrás se realiza cuando está 90° por detrás.

Cómo seleccionar un Controlador de Movimiento

El control por interpolación es importante a la hora de seleccionar un controlador de movimiento. El control por interpolación es un método de control sincronizado entre varios ejes. Existen dos tipos de controladores de movimiento: interpolación directa e interpolación circular.

1. Interpolación Lineal

La interpolación lineal es un método de control en el que dos motores se controlan simultáneamente para moverse linealmente a la posición deseada. La CPU calcula y controla el movimiento para que se mueva en línea recta en dirección diagonal, en lugar de moverse horizontalmente y luego verticalmente. El uso de la interpolación lineal permite desplazarse en línea recta en dirección diagonal, reduciendo así el tiempo necesario para el posicionamiento.

2. Interpolación Circular

La interpolación circular es un método de control mediante el cual la CPU calcula el movimiento de dos motores en un arco circular cuando se controlan simultáneamente. Como la trayectoria del movimiento no es lineal, se tarda más en alcanzar la posición objetivo que con la interpolación lineal. Sin embargo, al utilizar la interpolación circular, es posible evitar obstáculos en la ruta.

Más Información sobre los Controladores de Movimiento

1. Características de los Controladores de Movimiento y los Autómatas Programables

Los controladores de movimiento son similares a los PLC en el sentido de que controlan automáticamente equipos con programas personalizados por el usuario. Los controladores de movimiento se caracterizan por su idoneidad para controlar servosistemas.

Los controladores de movimiento se utilizan a menudo para el control de movimiento en lugar de los PLC. Una ventaja de los controladores de movimiento es que son adecuados para el control de un gran número total de ejes, como el control multieje y la sincronización.

Los PLC tienen un número limitado de ejes que puede controlar un único PLC, pero los controladores de movimiento pueden controlar muchos más ejes. Por este motivo, los controladores de movimiento se utilizan en máquinas herramienta y robots industriales que requieren un control multieje preciso.

2. Programación de Controladores de Movimiento y Autómatas Programables

El principio de los PLC y los controladores de movimiento difiere en el método de procesamiento en la CPU: los PLC son controladores multitarea que leen todas las líneas del programa cada vez que se ejecutan y ejecutan todas las líneas a la vez. Por lo tanto, el tiempo requerido para leer todas las líneas del programa es el factor limitante de la velocidad y no se dispone de suficiente tiempo de computación para realizar operaciones de control complejas.

Los controladores de movimiento se diferencian de los PLC en que el programa se lee y ejecuta una línea a la vez. Por lo tanto, en comparación con los PLC, el procesamiento aritmético requerido para una tarea es más corto, lo que permite un procesamiento de alta velocidad.

Además, el tiempo de procesamiento de una sola línea de un controlador de movimiento no se ve afectado por el aumento de la capacidad del programa. Por lo tanto, los controladores de movimiento pueden procesar sistemas complejos como servomotores a velocidades más altas.

¿Qué es un Controlador de Movimiento?

Un controlador de movimiento es un dispositivo utilizado para controlar el movimiento de equipos accionados por servomotores o motores lineales.

Los usuarios programan de antemano el movimiento que desean conseguir y hacen que el controlador de movimiento lo ejecute para controlar el movimiento del equipo.

Los controladores de movimiento se parecen a los PLC en que controlan automáticamente los equipos con programas personalizados por el usuario. Sin embargo, están especializados en el control de motores.

En cambio, los PLC pueden realizar varios tipos de control, sin limitarse a los motores. En otras palabras, las características de los controladores de movimiento y los PLC difieren en términos de generalidad.

Usos de los Controladores de Movimiento

Los controladores de movimiento se utilizan para controlar equipos accionados por servomotores y motores lineales. Se utilizan para controlar una amplia variedad de equipos, pero las aplicaciones más comunes son los robots industriales y las máquinas industriales que realizan tareas de rectificado y corte.

Para controlar el movimiento se suelen utilizar controladores de movimiento en lugar de PLC. Una de las ventajas de los controladores de movimiento es que son adecuados para controlar varios ejes y la sincronización cuando el número total de ejes es grande.

Mientras que un PLC tiene un número limitado de ejes que puede controlar una sola unidad, los controladores de movimiento pueden controlar muchos más ejes. Por este motivo, los controladores de movimiento se utilizan en máquinas herramienta y robots industriales que requieren un control preciso de varios ejes.

Cómo Seleccionar los Controladores de Movimiento

Para seleccionar controladores de movimiento, es necesario comprender las diferencias en el control por interpolación. El control por interpolación es un método de control para el control síncrono, como los arranques y paradas simultáneos entre varios ejes. Existen dos tipos de controladores de movimiento: interpolación lineal e interpolación circular.

1. Interpolación Lineal

La interpolación lineal es un método de control en el que, al posicionar con dos motores, éstos se controlan simultáneamente para moverse linealmente hasta la posición deseada. La CPU calcula y controla los motores para que se muevan en línea recta en dirección diagonal en lugar de moverse horizontalmente y luego verticalmente.

Dado que la interpolación lineal permite el movimiento lineal oblicuo, puede reducirse el tiempo necesario para el posicionamiento. Por esta razón, en las máquinas herramienta, la interpolación lineal se utiliza para el movimiento de la herramienta en las secciones en las que no se realiza ningún corte.

2. Interpolación Circular

La interpolación circular es un método de control en el que, al igual que en la interpolación lineal, cuando se controlan simultáneamente dos motores para el posicionamiento, la CPU calcula el movimiento para dibujar un arco circular. Dado que la trayectoria del movimiento no es lineal, tiene la desventaja de que tarda más tiempo en alcanzar la posición objetivo que la interpolación lineal.

Utilizando la interpolación de arco, si hay obstáculos en la ruta de posicionamiento, es posible evitar los obstáculos.

Principios de los Controladores de Movimiento

Los PLCs son a menudo comparados con los controladores de movimiento, y el principio de los PLCs y los controladores de movimiento difiere en el método de procesamiento de la CPU.

Los PLCs se caracterizan por el hecho de que cada línea del programa se lee en cada ejecución. Los PLC se caracterizan por el hecho de que todas las líneas del programa se leen en cada ejecución, y tienen un control multitarea en el que todas las líneas se ejecutan simultáneamente.

Por esta razón, el PLC debe leer todas las líneas del programa. La desventaja de esta limitación del tiempo de lectura es que los PLC no disponen de suficiente tiempo de cálculo para realizar un control complejo.

Especialmente en el caso del control complejo, la capacidad del programa también aumenta y la carga requiere aún más tiempo. Sin embargo, este método de carga de programas difiere significativamente entre los PLC, los controladores de movimiento y los PC ordinarios.

A diferencia de los PLC, los controladores de movimiento leen y ejecutan los programas en una línea simultáneamente, igual que un PC normal. Por lo tanto, los controladores de movimiento son menos costosos y más rápidos en el cálculo por tarea que los PLC.

Otra ventaja de los controladores de movimiento es que el aumento de la capacidad del programa no afecta al tiempo necesario para una sola línea de procesamiento. Por lo tanto, para sistemas complejos como los servomotores, el control mediante controladores de movimiento es más eficaz que el control mediante un PLC, lo que permite procesar sistemas complejos a mayor velocidad.

Existen tres tipos de métodos de salida de los controladores de movimiento que permiten un control complejo y de alta velocidad: método de impulsos/método de impulsos comunes, método de impulsos y método de entrada de diferencia de fase/método de diferencia de fase de 90 grados.

1. Método de Impulsos/Método de Impulsos Comunes

El método de impulso/método de impulso común es un método en el que la dirección de rotación se determina según el nivel H/L de la señal DIR cuando se introduce un pulso en la señal CLK. En el control real, la señal DIR determina la dirección de rotación (H: adelante, sentido horario, rotación a la derecha; L: atrás, sentido antihorario, rotación a la izquierda), y se introducen pulsos en la señal CLK en el momento de la rotación.

2. Método de Impulsos

El método de impulsos es un método en el que el sentido de giro se determina cuando se introduce un impulso en la señal CW o CCW. CCW significa Counter Clock Wise (sentido contrario al reloj) e indica rotación inversa, en sentido contrario a las agujas del reloj o a la izquierda.

3. Método de Entrada de Diferencia de Fase/Método de Diferencia de Fase de 90 Grados

El método de entrada de diferencia de fase/método de diferencia de fase de 90 grados es un método en el que el sentido de giro se determina a partir del desplazamiento de fase de los pulsos de entrada a las señales de pulsos de fase A y B.

Si la señal de pulso de fase A está desfasada con respecto a la señal de pulso de fase B en -90 grados, la rotación es en sentido contrario a las agujas del reloj o hacia la izquierda.

¿Qué es un Emulador?

Un emulador es un software o hardware que emula el comportamiento de un hardware o software.

Usos de los Emuladores

Un ejemplo de emulador de uso común es un emulador de software, necesario cuando se ejecutan aplicaciones del sistema operativo Android en un smartphone en un PC con sistema operativo Windows.

Los emuladores de hardware son, por ejemplo, los que se utilizan para depurar el desarrollo de programas para dispositivos con microcontroladores.

Principio de los Emuladores

Aunque el hardware y el software informáticos parecen dos cosas distintas, la diferencia estriba en realidad en si el mismo contenido se ejecuta en hardware o en software.

Los programas creados en lenguajes de programación visuales o lenguajes de alto nivel también se ejecutan en hardware y, por tanto, se convierten en última instancia en lenguaje máquina, que se expresa en términos de 0s y 1s. Por otra parte, todos los circuitos del hardware, que sólo puede manejar 0s y 1s, consisten en circuitos lógicos que realizan la ley de Morgan, y todas las operaciones numéricas también son procesadas por los mismos circuitos.

Esto significa que tanto el software como el hardware procesan una combinación de operaciones lógicas de 0 y 1 en diferentes realizaciones. Lo mismo ocurre con los dispositivos periféricos conectados a los ordenadores, que constituyen la base de toda la tecnología digital.

Tipos de Emuladores

1. Emulador de Software

Si desea ejecutar una aplicación del sistema operativo Android en un sistema operativo Windows, el software desarrollado en lenguajes de alto nivel que puede ejecutarse en ambos sistemas operativos puede funcionar en ambos. Sin embargo, si la aplicación se desarrolla sobre uno de los entornos de desarrollo de aplicaciones, es posible que no se ejecute correctamente en el otro SO.

En estos casos, por ejemplo, complementar la aplicación en el SO Android con un software emulador entre el SO Android y el SO Windows permite un funcionamiento normal, pero la velocidad de funcionamiento se reduce porque se ejecuta a través de un software emulador.

Otro ejemplo es el software emulador que conecta diferentes navegadores en el mismo SO. Por ejemplo, esto se utiliza cuando una página creada para Internet Explorer se visualiza en Edge. También en este caso, la velocidad de funcionamiento se reduce debido al procesamiento del programa emulador.

2. Emuladores de Hardware

ICE (en inglés: In Circuit Emulator) es uno de los emuladores de hardware utilizados para el desarrollo de software para dispositivos basados en microcontroladores.

Cuando se depura software, es necesario comprobar el estado interno del microcontrolador y de los dispositivos periféricos mientras se procede, pero el estado interno de un microcontrolador normal difícilmente puede conocerse desde los terminales externos. Por esta razón, el ICE es un hardware que sustituye al microcontrolador mediante la creación de un chip de emulación que funciona de la misma manera que el microcontrolador pero que dispone de un terminal que emite el estado interno al exterior.

El ICE puede conectar una memoria externa para rastrear la memoria dentro del microcontrolador, o establecer un punto de interrupción para comprobar el estado interno deteniendo (rompiendo) la ejecución del programa en un punto arbitrario. 

3. Otros Emuladores de Hardware

Además de para depurar software embebido, los emuladores de hardware también se pueden utilizar para ejecutar software en ordenadores que ya no están disponibles por avería u otros motivos.

Más Información sobre los Emuladores

1. Consejos para usar ICE

C se utiliza principalmente en el campo del desarrollo de software para el control de microordenadores, ya que la funcionalidad ICE requiere un programa que haga funcionar directamente el hardware paso a paso.

Aunque los lenguajes de alto nivel facilitan el desarrollo de programas y los hacen más cortos, los programas en C tienen un tamaño de código menor cuando se escriben realmente en la ROM del microcontrolador.

Esto se debe a que C puede escribirse a un nivel cercano al del ensamblador, lo que reduce la capacidad de la ROM, disminuye el número de pasos, mejora el rendimiento en tiempo real y permite un control preciso del hardware periférico.

2. Emuladores Mixtos Hardware/Software

Si se sigue el principio del emulador, también es posible realizar emuladores híbridos con hardware y software. Por ejemplo, un nuevo sistema operativo en desarrollo puede ejecutarse y depurarse en un emulador híbrido que imita el ordenador completo.

¿Qué es un Núcleo de Ferrita?

Un núcleo de ferrita es un material magnético cerámico a base de hierro que se ha procesado en función de la aplicación.

El uso de ferrita como núcleo magnético bloquea las corrientes de alta frecuencia y, por tanto, es eficaz como supresor de ruidos. Las ferritas se dividen en diferentes sistemas según su composición, pero las ferritas de Ni-Zn se utilizan principalmente para el rechazo de ruidos.

Esto se debe a que el sistema Ni-Zn no requiere tratamiento de aislamiento y tiene unas excelentes características de alta frecuencia. El ruido puede eliminarse haciendo pasar el cable a través de un núcleo de ferrita en forma de anillo.

Usos de los Núcleos de Ferrita

Los núcleos de ferrita se utilizan para eliminar el ruido en equipos electrónicos. El efecto reductor de ruido de los núcleos de ferrita no sólo se limita al ruido que entra en el cable desde el exterior, sino que también puede eliminar el ruido generado por el lado del cable.

Los núcleos de ferrita son componentes de supresión de ruido sencillos y económicos, y se caracterizan por su fácil manejo. Por lo tanto, la supresión de ruido puede llevarse a cabo sin necesidad de modificar el diseño de las placas o los circuitos. Por lo tanto, pueden utilizarse como método experimental antes de finalizar las especificaciones finales, o como medida de supresión de ruido de emergencia.

Principio de los Núcleos de Ferrita

Hay dos principios fundamentales por los que los núcleos de ferrita pueden eliminar el ruido: en primer lugar, actúan como un filtro para cortar las altas frecuencias y eliminar el ruido causado por las corrientes de alta frecuencia.

Cuando la electricidad fluye por el orificio del núcleo de ferrita, el cable se convierte en un inductor y la impedancia del cable cambia en función de la magnetización del núcleo de ferrita. En ese momento, la impedancia aumenta en la banda de alta frecuencia, lo que permite atenuar las corrientes de alta frecuencia que son componentes de ruido.

En segundo lugar, las pérdidas por histéresis permiten disipar las corrientes de ruido en forma de energía térmica. Cuando un inductor está formado por un núcleo de ferrita y circula por él una corriente alterna, el campo magnético generado fluctúa en dirección y magnitud a lo largo del tiempo con una cierta periodicidad.

La magnetización del núcleo de ferrita que realiza un ciclo se denomina bucle de histéresis, y la pérdida de energía que se produce durante este proceso se denomina pérdida de histéresis.

Cómo seleccionar un Núcleo de Ferrita

A la hora de seleccionar un núcleo de ferrita, es importante tener en cuenta lo siguiente:

1. Reducir el Ruido en la Banda de Alta Frecuencia por Encima de 150 MHz como Guía

• Seleccione un núcleo de ferrita con un diámetro interior que se ajuste al cable y un diámetro exterior lo más grande y largo posible.
• Utilice el cable sin girarlo
• Se obtienen buenas características de impedancia debido al factor de forma del núcleo de ferrita

2. Cuando se utiliza para cortar el Ruido en Rangos de Frecuencia Inferiores a 150 MHz o como Supresor de Ruido para Cables en Equipos

• Seleccione un tipo con un diámetro interior grande y una longitud corta del núcleo de ferrita
• Utilizar con vueltas en el cable
• Adquirir buenas características de impedancia en función del número de espiras

Más Información sobre los Núcleos de Ferrita

1. Material del Núcleo de Ferrita

En los núcleos de ferrita se utilizan materiales magnéticos blandos, conocidos como ferritas blandas. Los óxidos de metales de transición como el níquel, el hierro, el zinc y el cobre son las principales materias primas. La composición de la ferrita blanda permite variar la permeabilidad magnética, por lo que la impedancia puede ajustarse en función de la proporción de la materia prima principal.

La impedancia tiene dos componentes: la reactancia y la resistencia. En los núcleos de ferrita para rechazo de ruido, la composición del material contiene una gran cantidad de componente de resistencia. Por lo tanto, el rechazo de ruido es más eficaz para disipar la energía de la corriente de ruido en forma de calor debido a las pérdidas por histéresis, en comparación con el efecto de un filtro que corta las altas frecuencias.

2. Rendimiento de Rechazo de Ruido de los Núcleos de Ferrita

El rendimiento de rechazo de ruido de un núcleo de ferrita se evalúa por su impedancia. La impedancia viene determinada por las propiedades del material, el factor de forma y el número de espiras.

Las propiedades del material vienen determinadas por la composición de la ferrita blanda. El factor de forma es el área de la sección transversal del núcleo de ferrita dividida por la longitud media de la trayectoria magnética. Por lo tanto, los núcleos de ferrita con una sección transversal grande y un diámetro interior pequeño suelen funcionar mejor. Para aumentar el rechazo del ruido, también es eficaz enrollar el cable varias veces alrededor del núcleo de ferrita.

Sin embargo, cuando un conductor se enrolla más de una vez, el principio y el final del enrollamiento están cerca el uno del otro, lo que crea una capacitancia parásita entre ellos. Esta capacitancia parásita reduce la eficacia de las contramedidas contra los componentes de alta frecuencia, por lo que es necesario enrollar el cable sin perder de vista la banda de frecuencia para la que se desea reducir el ruido.

¿Qué es un Bloque de Terminal?

Los bloques de terminales son dispositivos utilizados para conectar y fijar los cables y conductores en sistemas eléctricos y electrónicos. También se les conoce como bornas o regletas de conexión.

Los cables se tratan con terminales crimpados o similares y se fijan a LOS bloques de terminales. Existen tipos de bloques de terminales atornillados y sin atornillar.

También los hay de dos etapas y resistentes a aceites y productos químicos. La tensión y la continuidad pueden medirse en el bloque de terminales con un comprobador.

Usos de los Bloques de Terminales

Los bloques de terminales se utilizan para establecer la conexión entre los circuitos internos del panel y el cableado externo.. Los bloques de terminales se utilizan en cuadros de distribución, conmutadores, disyuntores, filtros de ruido, aeroespacial, relés, controles de aire acondicionado, etc.

Existen diferentes tipos de bloques de terminales disponibles, que se seleccionan según las necesidades específicas de cada aplicación. Por ejemplo, hay bloques de terminales especiales para interfaces, que son compactos y cómodos con un gran número de terminales. Además, existen bloques de terminales específicos de la aplicación para conexión a tierra, fusibles, etc.

Principio de los Bloques de Terminales

Los bloques de terminales se dividen en placas conductoras y componentes como vigas de plástico, que cumplen funciones específicas en el sistema eléctrico.

Las placas conductoras son fabricadas con materiales conductores y se utilizan para permitir el flujo de corriente eléctrica entre los cables. Por otro lado, las vigas de plástico se encargan de aislar el circuito eléctrico para prevenir fallos a tierra.

Para conectar los cables a la placa conductora, se utilizan terminales de engarce que se sujetan debajo de los tornillos correspondientes. Se recomienda no sujetar más de tres cables en un mismo tornillo para evitar aumentar la resistencia de contacto. Además, es importante proteger los terminales de engarce con tubos marcados o tapones aislantes para prevenir descargas eléctricas.

Es fundamental verificar que los cables no estén en contacto con equipos o aparatos para evitar posibles descargas eléctricas o fallos a tierra. Antes de utilizar el bloque de terminales, es necesario revisar las especificaciones del fabricante para asegurarse de que la corriente y la tensión se encuentren dentro de los límites permitidos.

Los bloques de terminales sin tornillos ofrecen una opción práctica, ya que no requieren terminales adicionales y permiten la conexión directa de los cables pelados.

Por otro lado, las vigas de resina están disponibles en diferentes materiales termoplásticos y termoendurecibles, con propiedades térmicas y químicas distintas. Los tornillos y placas conductoras suelen estar fabricados en cobre, acero inoxidable, cromo u otros metales conductores, y muchos productos cumplen con la directiva RoHS.

Tipos de Bloques de Terminales

Además de los bloques de terminales clasificados según los métodos de conexión, existen otros bloques de terminales con funciones específicas que resultan prácticos en diversas aplicaciones.

Los bloques de terminales comunes, que cuentan con conexiones internas para los terminales, se utilizan principalmente en la distribución de energía. Están disponibles en diferentes tipos, como bloques de 10 y 20 polos, enchufables y de conexión por tornillo. La selección del tipo de bloque de terminales se realiza en función de las especificaciones del equipo.

Los bloques de terminales de conectores se emplean para convertir diferentes estándares de conectores en terminales. Los conectores se conectan al bloque de terminales, y los cables se conectan a los terminales correspondientes a los pines del conector, lo que permite realizar las conexiones sin necesidad de soldadura.

Estos bloques de terminales de conectores son compatibles con una variedad de conectores, como D-Sub, MIL y FCN. También se encuentran disponibles conexiones de terminales con tornillos, tipo enchufable, entre otros.

En aplicaciones de Entrada/Salida (E/S) a controladores lógicos programables (PLC), se utilizan comúnmente bloques de terminales de conectores. Al conectar el conector de E/S del PLC al bloque de terminales de conectores mediante un cable y realizar el cableado de las E/S al bloque de terminales, es posible realizar las E/S del PLC, lo que reduce el tiempo de trabajo necesario para el cableado.

Más Información sobre los Bloques de Terminales

Normas para Bloques de Terminales

Las normas para los bloques de terminales especifica detalladamente la tensión nominal de aislamiento, los cables compatibles y las dimensiones, como el tamaño nominal del tornillo para el cable.

También se especifican varias pruebas de rendimiento, incluida una prueba de temperatura para medir el aumento de temperatura cuando se aplica una corriente de prueba, una prueba de resistencia de aislamiento, una prueba de ciclo térmico y una prueba de resistencia.

Las pruebas se especifican para un tipo de producto o para cada producto. Los fabricantes realizan pruebas de acuerdo con las normas para poder garantizar la funcionalidad de sus productos.

Cuando se utiliza en el extranjero, el producto debe cumplir las normas locales. Algunos fabricantes comercializan productos normalizados UL (normas estadounidenses) y productos normalizados CE (normas de la zona UE).