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Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios

                                                                        IES Pedro Simón Abril (Alcaraz)
                                                                                Tecnología Industrial II



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%)




                                                                                                      1
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                                                                               Tecnología Industrial II



        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%)




                                                                                                     2
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                                                                       IES Pedro Simón Abril (Alcaraz)
                                                                               Tecnología Industrial II



       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



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:




                                                                                                      4
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                                                                                Tecnología Industrial II



               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:




                                                                                                      5
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                                                                        IES Pedro Simón Abril (Alcaraz)
                                                                                Tecnología Industrial II



       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

                                                                                                      6
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                                                                                Tecnología Industrial II



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)


                                                                                                      7
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                                                                                  Tecnología Industrial II



           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



                                                                                                        8
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                                                                                 Tecnología Industrial II



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.




                                                                                                       9
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                                                                       IES Pedro Simón Abril (Alcaraz)
                                                                               Tecnología Industrial II



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,



                                                                                                    10
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                                                                         IES Pedro Simón Abril (Alcaraz)
                                                                                 Tecnología Industrial II



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,




                                                                                                      11
Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios

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                                                                                 Tecnología Industrial II



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.

                                                                                                      12
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                                                                               Tecnología Industrial II



       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:




                                                                                                    13
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                                                                                 Tecnología Industrial II



       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:




                                                                                                      14
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                                                                                 Tecnología Industrial II



       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.




                                                                                                      15
Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios

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                                                                                 Tecnología Industrial II



       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.




           Efecto Seebeck                                    Termopar


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%).




                                                                                                      16
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                                                                                Tecnología Industrial II



       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.


                                                 Lc (t )   C ( s)
                                         G( s)
                                                 Lr (t )   R( s )



       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.


                                                                                                     17
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                                                                                 Tecnología Industrial II



       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)




                                                                                                      18

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Pau sistemas automáticos

  • 1. Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 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%) 1
  • 2. Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 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%) 2
  • 3. Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 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%) 3
  • 4. Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 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: 4
  • 5. Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 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: 5
  • 6. Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 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 6
  • 7. Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 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) 7
  • 8. Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 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 8
  • 9. Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 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. 9
  • 10. Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 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, 10
  • 11. Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 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, 11
  • 12. Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 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. 12
  • 13. Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 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: 13
  • 14. Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 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: 14
  • 15. Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 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. 15
  • 16. Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 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. Efecto Seebeck Termopar 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%). 16
  • 17. Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 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. Lc (t ) C ( s) G( s) Lr (t ) R( s ) 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. 17
  • 18. Colección Pruebas de Acceso a Estudios Universitarios IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) Tecnología Industrial II 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) 18