sistemas de control

6. Realización electrónica de sistemas de control

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6. Realización electrónica de sistemas de control

En este capítulo se pretende abordar la forma de llevar a la práctica todos aquellos conceptos que se
han estudiado en los capítulos anteriores acerca del diseño de los distintos sistemas de control, es
decir, se dará una perspectiva general de la tecnología propia de los sistemaselectrónicos de control.
Para realizar este estudio se ha tratado de evitar descripciones demasiado detalladas de los
componentes en constante evolución, y también se ha tratado de demostrar que un mismo problema
puede resolverse por distintos procedimientos. Así pues, si bien se han analizado los desarrollos más
adecuados a las técnicas modernas (electrónica digital, instrumentación virtual,etc.), tampoco se han
olvidado las técnicas más clásicas, como puedan ser las técnicas analógicas.

6.1 Circuitos analógicos
6.1.1 Introducción
Existen diversas posibilidades de llevar a cabo un sistema de control mediante electrónica analógica,
ya sea mediante complejos circuitos a base de transistores y componentes discretos, o bien, mediante
circuitos integrados diseñados específicamentepara llevar a cabo una acción de control.
En este apartado se analizará un caso intermedio, es decir, no bajaremos al nivel del transistor, ni
estudiaremos circuitos integrados específicos, sino que los sistemas de control que se verán, estarán
diseñados de forma sencilla y serán de simple construcción. Para ello se hará uso de las características
del amplificador operacional, un componenteformado a base de diversas etapas de transistores y de
uso muy extendido, por lo que su precio es moderado, además de ser de uso sencillo en el diseño de
circuitos, comparado con los circuitos formados por transistores discretos.
Este amplificador se denomina operacional, ya que puede utilizarse para realizar diferentes
operaciones con las señales eléctricas (adición, derivación, integración,...), pudiendo servir
igualmente como amplificador de un sistema de control.

6.1.2 El amplificador operacional
Un amplificador operacional es un amplificador diferencial de corriente continua que posee una
elevada ganancia. Su uso es habitual en configuraciones de circuitos que disponen de características
determinadas por redes externas de realimentación.

Teoría de control. Diseñoelectrónico

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La función de transferencia de cualquier circuito electrónico es, como ya se vio en capítulos
anteriores, la relación entre la función de salida y la función de entrada. Para un amplificador de
tensión, la función de transferencia o ganancia viene determinada por la expresión:
Av =

Vo
Vi

(6.1)

La mejor aproximación para el diseño de circuitos es suponer que elamplificador operacional es ideal,
lo que permite realizar el cálculo de la función de transferencia de forma mucho más sencilla. Con
posterioridad al diseño inicial, se deberán comprobar las características no ideales del amplificador
operacional para determinar cómo afectan al circuito. Si los efectos no son importantes, el diseño
estará completo; en otro caso, se necesitará realizar un diseñoadicional.
La figura 6.1 representa el circuito equivalente simplificado de un ampliador operacional (AO). El
modelo consiste en una impedancia de entrada Rd conectada entre dos terminales de entrada V1 y V2.
La etapa de salida está formada por una fuente de tensión controlada en serie con una resistencia de
salida Ro conectada al terminal de salida. La diferencia de tensión entre los dos terminalesde entrada
provoca un flujo de corriente a través de R d. La tensión diferencial es multiplicada por A, la ganancia
del AO, para generar la tensión de salida.

Fig. 6.1 Circuito equivalente de un amplificador operacional (AO)

Para simplificar los cálculos de diseño, deberemos asumir las siguientes características para un
amplificador operacional ideal:
- Ganancia en lazo abierto = ∞
-...