Relés temporizadores

En instalaciones automáticas es muy frecuente la maniobra de actuadores en función del tiempo. Usamos relés temporizadores para retardar la activación o desactivación de los contactores que gobiernan el funcionamiento de máquinas o motores. 

Vamos a ver algunos circuitos sencillos para comprender el funcionamiento de este tipo de relés y ver todo lo que pueden hacer por nosotros.

Activación retardada 

S1 es un accionamiento de tipo interruptor, como bien podría ser un selector. Es un elemento biestable que puede estar a 0 o a 1. Al ponerlo a 1, el relé temporizador a la conexión recibe corriente y empieza su cuenta atrás. En este caso le he asignado un tiempo de 4 segundos. Al transcurrir ese lapso de tiempo el contacto temporizado normalmente abierto KA1 se cierra y no es hasta entonces cuando KM1 recibe corriente. Es por eso que este circuito puede describirse como función de activación retardada. Vamos a implementar esta función en un clásico circuito de control de un contactor con los habituales pulsadores de paro, marcha e incluyendo además, la también necesaria función de realimentación.

Un detalle crucial, en estos casos, es usar un contacto NC de KM1 para desconectar K1 en el momento en que KM1 se pone en marcha, así nos cercioramos de que cada rama del circuito funciona en el momento deseado.

Aquí tenéis un vídeo que muestra la simulación de ambos circuitos:

                              

A partir de aquí, ocurre un big bang para el/la estudiante de automatismos ya que las posibilidades se disparan de forma exponencial. Echándole tiempo e imaginación, podemos construir infinidad de circuitos curiosos con el solo uso de los componentes que hemos visto hasta ahora. Cuando digo curiosos me refiero a que empezamos a trabajar con estructuras de automatización que pueden incluso simular comportamientos con cierto grado de inteligencia, ya que poco a poco nos vamos adentrando en una "programación" cableada cada vez más compleja. 

Llegará un momento, que esa manera de "programar" cableando será tan y tan compleja, que será mucho más sencillo y práctico implementar las funciones deseadas mediante un autómata programable. Ya llegaremos a eso. Por ahora, sigamos en el reino de la lógica cableada ya que es la base fundamental de la automatización y es vital entenderla bien. 

Veamos algunos ejemplos creativos que nos darán una idea de esas posibilidades que mencioné antes. 

Semáforo

Este esquema, puede resultar un poco intimidante al principio pero no hay nada nuevo aquí que no hayamos usado ya. Simplemente hemos tirado de temporizadores y contactos auxiliares para organizar una secuencia similar a la que ejecuta un semáforo. Analizándolo en términos de electrónica digital, bien podríamos definir este circuito como de tipo secuencial. 

                                       

Los relés temporizadores nos permiten programar las acciones en el tiempo, mientras que los contactos auxiliares funcionan como las puertas lógicas en la electrónica digital. Combinando unos y otros podemos diseñar prácticamente cualquier secuencia deseada. 

Blink

Cuando se empieza a estudiar un lenguaje de programación, lo habitual es empezar por escribir un programa sencillo llamado "Hello World". Cuando se inicia un@ en el manejo de un microcontrolador como el de Arduino o el de una computadora como Raspberry Pi, se suele empezar por hacer parpadear un led. Eso, en el mundillo del Physical Computing, sería el equivalente del "Hello World" que se escribe por primera vez en un lenguaje como C++ o Python. En Arduino, este programa se llama Blink. He reproducido ese efecto con lógica cableada y por el camino, he descubierto una cosa curiosa que explico en el siguiente vídeo:

                                         

Es primordial que cada rama o network, como dicen en lógica programada, funcione en el momento que le toca y no se superponga a otras si no es eso lo que se está buscando. Si la secuencia no está bien ordenada o las transiciones entre etapas no están claras, transcurrido un solo ciclo el circuito puede empezar a comportarse de forma errática, dando errores y pudiendo desembocar en un caos que no nos podemos permitir. Es por eso que se desarrollaron métodos como el Grafcet o la guía Gemma para diseñar secuencias de automatización prestando especial atención a las etapas y las transiciones entre éstas, para que no ocurran fallos como éste que ocurría en la primera versión de Blink que habéis visto en el vídeo. 

Está claro que temporizadores y contactos auxiliares dan mucho juego. En estos ejemplos estoy usando luces como receptores, pero bien podrían ser motores, electroválvulas u otros. Los temporizadores que he usado en estos ejemplos son a la conexión, pero también tenemos a la desconexión e incluso a la conexión-desconexión. Todos estos componentes juntos nos ofrecen mucha versatilidad.

La lógica cableada tiene sus ventajas como su robustez y resistencia en entornos industriales. Sin embargo, cada vez más se va imponiendo la lógica programada por su flexibilidad y facilidad. El semáforo y el parpadeo que hemos hecho están bien pero, ¿y si quisiéramos hacer una secuencia de luces como la del coche fantástico? Tendríamos que hacer un circuito como el del semáforo con unas cuantas ramas más, y luego conseguir que al llegar a la última luz, todas las luces hicieran la secuencia inversa. Imaginaros la de cableado que hace falta para eso. En fin, sigue siendo factible. Hay cuadros eléctricos que pueden tener decenas e incluso cientos de relés. Pero pensad que, por otro lado, podemos tener un autómata programable en el que simplemente conectamos las entradas por un lado y las salidas por otro ... y ya está. A partir de ahí nos ponemos a programar hasta conseguir la automatización requerida y listo. No se puede negar que es infinitamente más práctico, como tampoco se puede negar que a pesar de todo, la lógica cableada sigue teniendo su encanto, ¿cierto?

En lógica programada, un esquema como el de Blink, se queda en esto:

Un generador de funciones crea una onda cuadrada de frecuencia 1 Hz. Suficiente para conseguir que nuestra luz se encienda y se apague de modo intermitente. 

                                 

¿Verdad que fue mucho más divertido hacerlo con lógica cableada?

Que la fuerza os acompañe. 

Esquemas y simulaciones realizados con FluidSIM.