El control automàtic

Qüestionari inicial

  1. Anomena deu utensilis o objectes domèstics que funcionin sols o amb la mínima intervenció humana.
  2. Anomena deu joguines que facin alguna cosa sense l'intervenció del nen o nena.
  3. Anomena deu objectes d'ús general (cotxes, objectes urbans, etc.) que funcionin total o parcialment sols.
  4. Com creus que funciona alguns dels objectes anomenats?
  5. Saps què és un robot?


Objectius:

  • Identificar aparells amb automatismes.
  • Identificar tipus d'automatismes llaç obert i tancat.
  • Evolució dels automatismes al llarg del temps.
  • Experimentar amb diferents tecnologies: Elèctrica, electrònica, programada.
  • Dissenyar i muntar un automatisme.


Introducció

L'emplenament de la cisterna del wàter, les rentadores, els robots utilitzats per fabricar parts de cotxes, ordinadors, telèfons mòbils, etc. Aquests sistemes junt a un gran nombre d'altres aparells i sistemes formen part del que anomenem automatismes o processos de control automàtic.

Automatitzar vol dir reduir al mínim la intervenció humana en l'accionament de màquines, aparells, o processos.

Segons el grau d'intervenció humana parlarem de:

  • sistemes automàtics on la intervencióhumana es limita en la posta en marxa
  • sistemes semiautomàtics on cal la intervenció de les persones per realitzar alguna de les seves funcions.

Per automatitzar un procés es pot utilitzar alguna de les següents tecnologies:

  • Mecànica
  • Pneumàtica
  • Elèctrica
  • Electrònica
  • Programada
  • Informàtica

Aquestes tecnologies es poden aplicar de forma individual o combinant-les entre sí.

 

Com funciona un automatisme

Un automatisme és un sistema de control on hi ha uns elements d'entrada, uns elements de control, el procés a controlar i la sortida o resultat del procés.

Algunes exemples de control:

Entrada

Elements de control

Procés
Sortida / resultat
Electricitat Interruptor Encendre o apagar una làmpada elèctrica. Llum encès o apagat
Aigua, gas Sensor de pressió del escalfador La temperatura de l'aigua d'una aixeta Aigua calenta o freda
Electricitat Termòstat la temperatura de la planxa Qualitat del planxat
Cabal d'aigua Vàlvula de boia Emplenament de la cisterna del wàter Emplenat automàtic
Electricitat, aigua Programador Rentar la roba amb una rentadora automàtica Qualitat del rentat

Hi ha dos tipus bàsics de funcionament d'un sistema de control.

Sistemes de llaç obert

Un cop activats executen el procés durant un temps prefixat, independentment del resultat obtingut. Són sistemes molt senzills que no supervisen el resultat de la sortida.

Són exemples de sistemes de llaç obert el llum de l'escala, on passat un temps prefixat des de l'activació el llum s'apaga independentment de si hi o no hi ha gent a l'escala. Un altre exemple pot ser la torradora de pa.

Activitat: posa algun exemple de sistema automàtic de llaç obert.

Sistemes de llaç tancat

Són sistemes on el comportament de la sortida és analitzat per mantenir el procés en funcionament fins aconseguir l'efecte desitjat. Són sistemes realimentats.
La realimentació consisteix en comparar el valor de la sortida amb un valor predeterminat anomenat consigna i en funció del resultat de la comparació regular el sistema de control

Activitats : Posa algun exemple de sistema automàtic de llaç tancat.

Els sensors

Els sensors són elements elèctrics o electrònics que varien algun dels seus paràmetres, generalment la resistència, en funció de alguna magnitud o fenomen físic com: la temperatura, la pressió, la llum, la distància, el camp magnètic, etc.

Video els sensors

Activitats: Demostracions amb sensors del Sadex, l'autòmat o la pneumàtica.

Les tecnologies dels automatismes

Sistemes de control mecànic

Durant molts anys la única forma de automatitzar algun procés era recorrent a elements mecànics.

Elements simples com palanques, cadells, molles, engranatges, etc. O sistemes més sofisticats compostos per la combinació de moltes peces.

En l'actualitat encara hi ha alguns automatismes que funcionen amb tecnologia mecànica com són la cisterna del wàter, les aixetes de alguns serveis públics, vàlvules de seguretat en instal·lacions de gas, la pressió d'una olla a pressió, etc.

Fins no fa gaires anys també es regulaven mecànicament sistemes complexos com la carburació i la regulació de temperatura del cotxe, els despertadors, els telers, etc.

Un element molt important en els sistemes de regulació mecànics va ser el regulador centrífug de Watt. Era un sistema realimentat que permetia regular l'entrada de vapor en el pistó en funció de la velocitat de la màquina. Va ser el inici de regulació de les màquines.

Regulador centrífug de Watt
Sistema d'emplenat de la cisterna del wàter© Mc G H

Activitats analitza el funcionament del regulador de Watt.