Actuadores

Como se ha indicado anteriormente cada una las salidas digitales de la controladora S0-S7, tienen dos estados, activadas, que proporcionan 5 V de corriente continua al elemento que tienen conectado y desactivas en este estado aplican 0 V al elemento que tengan conectado. Por tanto un primer dato a tener en cuenta es que los actuadores  que conectemos han de tener una tensión de funcionamiento de alrededor de 5 V.  La imagen siguiente muestra la conexión de distintos actuadores a las salidas de la controladora.

Como se aprecia en el gráfico tenemos dos posibilidades de conexión de los actuadores a las salidas, una de ellas es conectar un terminal del actuador por ejemplo una lámpara a una de las salidas, S7 en el gráfico, y el otro terminal del actuador a masa (GND). En este caso cuando la salida está desactivada la lámpara permanece apagada y cuando la salida correspondiente se activa la lámpara se enciende. En el mismo gráfico podemos ver otros actuadores conectados de esta misma manera, tales como una resistencia calefactora en S6, un zumbador en S5, un motor en S4, y un relé en S3. Esta asignación entre actuador y salida, es a modo de ejemplo, ya que todas las salidas son iguales y por tanto cada actuador se puede conectar a cualquiera de ellas.  El relé nos sirve para conectar a la controladora actuadores que necesiten para su funcionamiento tensiones o corrientes distintas de las que suministran las salidas de la controladora.

Este modo de conexión es adecuado para todos los elementos citados incluidos motores cuando no necesitan cambiar el sentido de giro, de este modo podemos conectar hasta ocho actuadores, en cualquier orden y posición ya que como se ha dicho todas las salidas son iguales.

En las figuras siguientes se aprecia el circuito eléctrico de una salida que tiene conectado un actuador, en  el ejemplo una lámpara.

El otro modo de conexión consiste en conectar los actuadores entre dos salidas. Un actuador conectado de este modo tendrá aplicada una tensión y por tanto estará activado siempre que lo esté una sola de las dos salidas y por el contrario no tendrá aplicada ninguna diferencia de potencial y por tanto estará desactivado siempre que ambas salidas estén desactivadas o ambas estén activadas. Cualquier actuador se puede conectar de esta manera, si bien este modo de conexión es adecuado para conectar motores que en su funcionamiento precisen cambiar de sentido de giro. En la figura se muestra como ejemplo un motor conectado entre las salidas S0 y S1,  y cuyo funcionamiento se resume en el cuadro siguiente:

De esta manera podemos conectar hasta cuatro actuadores, por ejemplo cuatro motores como se indican en la figura siguiente sobre los que tendremos control además de sobre su funcionamiento sobre el sentido de giro.

Como se pone de manifiesto  por la figura 9, podemos utilizar simultáneamente ambos métodos de conexión.

En la figura siguiente se muestra como un ejemplo más la conexión de siete lámparas a otras tantas salidas (S0 a S6) de la controladora y un motor en S7, si además disponemos físicamente las lámparas formando un visualizador de siete segmentos, se amplían las aplicaciones y posibilidades de este montaje.

CONEXIÓN DE SENSORES A LA CONTROLADORA

Los sensores que proporcionan información sobre el estado del sistema se conectan a las entradas de la controladora.

A LAS ENTRADAS DIGITALES

Como hemos indicado, al leer cualquiera de las entradas digitales E0 a E7, éstas suministran al ordenador valores digitales (binarios), un cero o un uno lógico según su estado. Por tanto los sensores que podemos conectar a estas entradas han de hacer que estas entradas puedan tomar dos estados bien diferenciados. Algunos de los sensores que podemos conectar a estas entradas digitales son pulsadores, interruptores, barreras fotoeléctricas, etc. La conexión de sensores a las entradas digitales de la controladora se realiza conectando uno de los terminales a una de las entradas (E0, E1, ..) y el otro a GND, de este modo podemos conectar hasta ocho sensores biestables o digitales o que proporcionen dos estados bien diferenciados.

En la imagen siguiente se muestra a modo de ejemplo la conexión de distintos sensores a las entradas de la controladora. Así por ejemplo la entrada E0 tiene conectado un pulsador normalmente abierto, así en estado de reposo, sin activar el pulsador, el valor que leemos de la entrada E0 es uno lógico, ya que como hemos dicho anteriormente cada entrada digital está conectada internamente a través de una resistencia de 10 K a 5 V. Al actuar sobre el pulsador, éste se cierra y la entrada queda conectada a masa, por tanto la tensión que tiene aplicada es 0 V y el valor de esta entrada que leería el ordenador es cero lógico.

Siguiendo con el ejemplo de la figura,  la entrada digital E1, tiene conectado un pulsador normalmente cerrado, de este modo mientras no actuemos sobre el pulsador, la entrada E1 permanece conectada a 0 V y por tanto el valor que leeremos de la entrada E1 es un cero lógico. Al actuar sobre el pulsador éste se abre y la entrada E1 queda al "aire" y por tanto a 5 V a través de la resistencia de "pull-up" y el valor que leería el ordenador es uno lógico.

La entrada E2, tiene conectado un interruptor,  la entrada E3 un final de carrera,  la entrada E4 un relé Reed, lo dicho para el pulsador conectado a la entrada E0, es aplicable para explicar el funcionamiento de cualquiera de estos sensores.

También podemos conectar a las entradas digitales, sensores que no proporcionan señales digitales sino incluso analógicas,  pero tenemos que tener en cuenta que la entrada digital solo va a detectar o interpretar dos valores de entrada así todos los valores inferiores  de uno determinado los interpretará como cero lógico y todos los valores superiores a este como un uno lógico. Así por ejemplo podemos conectar a una entrada digital la señal proporcionada por una LDR, resistencia dependiente de la luz,  y así la entrada detectará entre luz y oscuridad, y asimilará el resto de valores intermedios a uno de estos dos. En la figura se ha conectado una LDR a la entrada digital E5.

RECUERDA: Los sensores conectados a las entradas digitales hacen que éstas tomen uno de los dos valores lógicos posibles.

A las entradas analógicas

A cada una de las cuatro entradas analógicas EA1 a EA4 de la controladora se pueden conectar sensores que proporcionen tensiones entre 0 y 5 V. La controladora proporciona un valor binario de 8 bits, proporcional al valor de tensión aplicada a la entrada correspondiente. Por tanto cada una de las entradas analógicas es capaz de leer 256 valores de tensión diferentes en el margen entre 0 y  5 V.

Algunos de los sensores que podemos conectar a una entrada analógica son cualquier tipo de resistencias variables como por ejemplo  potenciómetros, resistencias dependientes de la luz (LDRs),  resistencias dependientes de la temperatura NTCs o PTCs.

En la figura se puede ver la conexión de algunos sensores a las entradas analógicas de la  controladora, así por ejemplo un potenciómetro conectado a la entrada EA1,  los extremos del potenciómetro están conectados a 0 y 5 V respectivamente, (para mayor comodidad la controladora suministra esta tensión, pero se puede obtener también de una fuente externa) y la toma central se conecta a la entrada analógica EA1, así al desplazarse ésta de un extremo al otro se aplican a la entrada analógica tensiones entre 0 y 5 V.

La entrada EA2, se ha conectado al centro de un divisor de tensión formado por un sensor de iluminación LDR, junto con otra resistencia y conectado entre 0 y 5 V, de este modo las variaciones de resistencia de la LDR  producidas por los cambios de iluminación, se traducen en variaciones de tensión en el punto central del divisor de tensión. Con esta configuración a mayor oscuridad mayor valor de resistencia de la LDR y por tanto mayor voltaje aplicado a la entrada EA2.  Por el contrario, a mayor iluminación menor valor de la resistencia LDR, y por tanto menor valor de tensión aplicada a EA2.

Si se desea un funcionamiento a la inversa, esto es, mayor tensión a mayor iluminación y menor tensión a mayor oscuridad, hay que conectar el divisor de tensión al inverso tal y como el conectado a la entrada EA4.

Otro sensor muy utilizado en Tecnología son las resistencias dependientes de la temperatura como por ejemplo las NTC, que son resistencias con coeficiente negativo de temperatura, esto es disminuye el valor de su resistencia al aumentar la temperatura.

A la entrada analógica EA3, se ha conectado el punto central del divisor de tensión formado por la NTC y otra resistencia y conectado entra 5 V y 0V. De este modo al aumentar la temperatura  disminuye el valor de la resistencia NTC y por tanto el voltaje aplicado a EA3. Lo contrario ocurre cuando disminuye la temperatura, dando como resultado un aumento de la tensión en EA3.

Si se desea que el sentido de la variación de la tensión  en EA3 con respecto de la temperatura sea inverso del indicado en el párrafo precedente, basta simplemente con permutar entre sí las posiciones de las resistencias del divisor.

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