DIAGRAMA DE BLOQUES
CONCEPTO Los diagramas de bloques o unifilares son los más elementales y se usan en diversos campos. Representan circuitos, procesos (funciones) y/o sistemas (o parte de ellos) por medio de símbolos sencillos (bloques), aun cuando lo que se represente sea complejo. Se utilizan en la primera etapa del diseño en electrónica, es decir, en la etapa de concepción de la solución (o idea inicial). Entrega una explicación sencilla de lo que representa.
REPRESENTACIONES GRAFICAS (Símbolos más usados)
Señal: Es una línea con causalidad asignada mediante una flecha.
Sumador ó restador: Es la suma o resta de dos o más señales.
Ramificación: Es una señal que toma varios caminos.
Relación dinámica o estática: es una relación entre dos variables mediante su función de transferencia o respuesta en frecuencia.
COMPONENTES Y DEFINICIONES DE UN DIAGRAMA DE BLOQUES Para la ingeniería de control, la forma descriptiva de ver un sistema es con base en diagrama de bloques, donde las variables controlables y no controlables se representan con flechas; en tanto que los bloques o cajas representan el proceso, el mecanismo de regulación, de medición y demás dispositivos del sistema. En el diagrama de bloques se puede apreciar directamente si el sistema es de lazo abierto (sin regulador automático) o de lazo cerrado (con regulador automático), así también, se puede saber el tipo de proceso, de regulador en cada caso dado, la señal de regulación y los otros componentes del sistema.
COMPONENTES DE UN LAZO DE CONTROL Un lazo de control tienen como componentes básicos los ilustrados en la figura:
Comparador. En este tipo de componentes las señales deseadas son “comparadas” dando como resultado la diferencia o la adición de señales.
También es conocido como punto de suma o diferencia
Bloque. En los bloques se representan las partes del sistema sin entrar en detalles. Además de estos componentes, se tienen las señales que indican el tipo de variables de que se trata y dentro de los bloques se informa el tipo de componente del sistema que se tiene.
SEÑALES
Valor de referencia: También conocida como valor de ajuste o valor guía, entrega al sistema de control el valor deseado de la variable regulada.
Error: También conocida como variación en la regulación, entrega al regulador la diferencia entre el valor real y el valor deseado de la variable controlada.
Señal de regulación: Es la señal que manda el regulador sobre el dispositivo que ejecuta la acción de control.
Entrada: Señal que efectúa el cambio en el proceso.
Perturbación: Son señales no controladas, que provocan cambios en la señal de salida.
Salida: también conocida como señal regulada o valor real, indica el valor actual que tiene la señal que se está controlando.
BLOQUES
Regulador: Dispositivo mecánico, electrónico o computacional que después de recibir la señal de comparación aumenta o disminuye la señal de regulación.
Unidad de regulación: Dispositivo que ejecuta la acción de regulación. Se llama actuador.
Proceso: También conocido como objeto a regular, recibe modificaciones adecuadas entre las señales de entrada y salida.
Unidad de medición: Censa la variable a medir y adecua la señal de salida. Se trata de los sensores, los transductores, el acondicionamiento de señales y la presentac ión de datos.
EJEMPLO: Si en un tanque de agua, es deseado un cierto nivel de agua, la unidad de regulación sería una válvula, el dispositivo de medición sería un flotador y la señal de entrada seria el flujo de agua. El diagrama de bloques quedaría como:
Como ya se dijo, un sistema de control de lazo abierto o de lazo cerrado se puede representar de manera gráfica con la ayuda de los diagramas de bloques. Asimismo, un sistema complejo puede ser representado como la unión grafica de pequeños subsistemas en un diagrama de bloques. Al tener conexiones, por ejemplo, en serie, paralelo y de retroalimentación, estas se pueden simplificar siguiendo pequeñas reglas algebraicas. Se debe tomar en cuenta que al usar estas reglas, los diagramas se vuelven más complejos, y en algunos casos, es mejor sustituirlos por variables para resumirlos.
REDUCCION DE DIAGRAMAS DE BLOQUES Al realizar un análisis de las reglas algebraicas, se puede observar que la reducción de diagramas de bloques es, por decirlo, sencilla. Existen bastantes reglas que van desde las más básicas hasta las más complejas. Un resumen de las más básicas son las siguientes:
CONEXIÓN EN SERIE
CONEXIÓN EN PARALELO
RETROALIMENTACION (negativa y positiva)
