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MECATRÓNICA – Sistemas de control electrónico en la ingeniería mecánica y eléctrica 6ª Edición

MECATRÓNICA – Sistemas de control electrónico en la ingeniería mecánica y eléctrica 6ª Edición

$12,971

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  • Autor: BOLTON, William

    Páginas: 664

    Editorial: Alfaomega

     

    SKU: 9786076229743 Categorías: , , ,

    Descripción

    La simbiosis de la ingeniería mecánica y la ingeniería electrónica aunada al control inteligente computarizado en el diseño y manufactura de productos y procesos ha propiciado que técnicos e ingenieros busquen métodos interdisciplinarios para la ingeniería; técnicos e ingenieros que requieren adquirir capacidades operativas y comunicativas mediante una variedad de disciplinas de ingeniería.
    Este documento expone los fundamentos básicos de la mecatrónica, así como las herramientas necesarias para el desarrollo de habilidades más avanzadas. Tiene como principal propósito ofrecer un estudio completo de la mecatrónica que pueda ser útil tanto a técnicos como a estudiantes de ingeniería. Aborda temas como los sensores, condicionamiento de la señal, actuadores, microprocesadores, modelos de sistemas y el diseño de sistemas en mecatrónica.

    VENTAJAS

    • Cada uno de los capítulos cuenta con un listado de objetivos, figuras, un resumen y una serie de problemas cuyas soluciones aparecen al final del libro.
    • En el último capítulo se incluyen tareas de investigación y diseño, así como claves de sus posibles respuestas.
    • En esta edición se hizo una reestructuración de las partes que conforman el libro para adecuarlo a la secuencia general de la enseñanza.

    CONOZCA

    • Las diversas formas y elementos del sistema de lazo abierto y del sistema de lazo cerrado.
    • Los requerimientos para el acondicionamiento de señal y cómo se pueden utilizar los amplificadores operacionales.
    • Los elementos de presentación de datos utilizados de manera común y sus características, así como los principios de las pantallas, en particular las de siete segmentos LED y las pantallas de matriz de puntos.

    APRENDA

    • A determinar los posibles sistemas de actuación mecánica para la transmisión de movimiento entre los que están lineal a rotatorio, rotatorio a rotatorio, rotatorio a lineal y transmisión de movimiento cíclico.
    • A identificar los principios de motores de c.d., entre ellos el motor de imán permanente, y cómo éste puede tener su velocidad controlada, así como el principio del motor de c.d. de imán permanente sin escobillas.
    • Crear programas que involucran temporizadores, contadores, registros de cambio, relevadores maestros, saltos y manejo de datos.

    DESARROLLE SUS HABILIDADES PARA

    • Utilizar el lenguaje ensamblador para escribir programas que contengan transferencias de datos, aritmética, lógica, jumps (saltos), branches (ramificaciones o controles de flujo), subrutinas, retrasos y tablas de consulta.
    • Utilizar el lenguaje C para la escritura de programas sencillos para microcontroladores.
    • Desarrollar programas de escalera para un PLC que involucran funciones lógicas, cierre, relevadores internos y secuenciación.

    A QUIEN VA DIRIGIDO

    El presente documento está dirigido a técnicos y estudiantes de las carreras de Ingeniería mecánica, Ingeniería eléctrica, Mecatrónica y Computación.

    Contenido

    Prefacio ix
    I IntroduccIón 1
    1. introducción a la mecatrónica 3
    1.1 ¿Qué es la mecatrónica? 3
    1.2 El proceso de diseño 5
    1.3 Sistemas 6
    1.4 Sistemas de medición 8
    1.5 Sistemas de control 9
    1.6 Controlador lógico programable 21
    1.7 Ejemplos de sistemas mecatrónicos 22
    Resumen 25
    Problemas 26
    II. Sensores Y Acondicionamiento
    de Señales 27
    2. Sensores y transductores 29
    2.1 Sensores y transductores 29
    2.2 Terminología del funcionamiento 30
    2.3 Desplazamiento, posición y proximidad 35
    2.4 Velocidad y movimiento 46
    2.5 Fuerza 49
    2.6 Presión de fluidos 50
    2.7 Flujo de líquidos 54
    2.8 Nivel de líquidos 55
    2.9 Temperatura 56
    2.10 Sensores de luz 61
    2.11 Selección de sensores 62
    2.12 Ingreso de datos mediante interruptores 63
    Resumen 65
    Problemas 66
    3. Acondicionamiento de señales 69
    3.1 Acondicionamiento de señales 69
    3.2 Amplificador operacional 70
    3.3 Protección 81
    3.4 Filtrado 83
    3.5 Puente de Wheatstone 84
    3.6 Modulación por pulsos 88
    3.7 Problemas con las señales 89
    3.8 Transferencia de potencia 92
    Resumen 92
    Problemas 93
    4. Señales digitales 95
    4.1 Señales digitales 95
    4.2 Señales analógicas y digitales 95
    4.3 Convertidores de señales digital a analógica y de
    analógica a digital 99
    4.4 Multiplexores 105
    4.5 Adquisición de datos 106
    4.6 Procesamiento de señales digitales 109
    Resumen 110
    Problemas 110
    5. Lógica digital 112
    5.1 Lógica digital 112
    5.2 Compuertas lógicas 113
    5.3 Aplicaciones de las compuertas lógicas 120
    5.4 Lógica secuencial 126
    Resumen 133
    Problemas 133
    Contenido
    6. Sistemas de presentación de datos 136
    6.1 Pantallas 136
    6.2 Elementos para la presentación de datos 137
    6.3 Grabación magnética 142
    6.4 Grabación óptica 146
    6.5 Pantallas o displays 147
    6.6 Sistemas de adquisición de datos 151
    6.7 Sistemas de medición 155
    6.8 Prueba y calibración 158
    Resumen 160
    Problemas 160
    III. Actuación 163
    7. Sistemas de actuación neumática
    e hidráulica 165
    7.1 Sistemas de actuación 165
    7.2 Sistemas neumáticos e hidráulicos 165
    7.3 Válvulas para control de dirección 169
    7.4 Válvulas de control de presión 173
    7.5 Cilindros 175
    7.6 Servo válvulas y válvulas de control
    proporcional 178
    7.7 Válvulas para el control de procesos 180
    7.8 Actuadores giratorios 185
    Resumen 186
    Problemas 186
    8. Sistemas de actuación mecánica 188
    8.1 Sistemas mecánicos 188
    8.2 Tipos de movimiento 189
    8.3 Cadenas cinemáticas 191
    8.4 Levas 194
    8.5 Engranes 196
    8.6 Rueda dentada y trinquete 200
    8.7 Bandas y cadenas de transmisión 200
    8.8 Cojinetes (chumaceras) 202
    Resumen 204
    Problemas 205
    9. Sistemas de actuación eléctrica 207
    9.1 Sistemas eléctricos 207
    9.2 Interruptores mecánicos 207
    9.3 Interruptores de estado sólido 209
    9.4 Solenoides 215
    9.5 Motores de c.d 217
    9.6 Motores de c.a 225
    9.7 Motores paso a paso 227
    9.8 Selección de un motor 234
    Resumen 237
    Problemas 237
    IV. Sistemas de microprocesadores 239
    10. Microprocesadores y
    microcontroladores 241
    10.1 Control 241
    10.2 Sistemas de microprocesadores 241
    10.3 Microcontroladores 253
    10.4 Aplicaciones 272
    10.5 Programación 274
    Resumen 277
    Problemas 277
    11. Lenguaje ensamblador 278
    11.1 Lenguajes 278
    11.2 Conjunto de instrucciones 279
    11.3 Programas en lenguaje ensamblador 285
    11.4 Subrutinas 290
    11.5 Tablas de consulta 293
    11.6 Sistemas embebidos 296
    Resumen 300
    Problemas 300
    12. Lenguaje C 302
    12.1 ¿Por qué el lenguaje C? 302
    12.2 Estructura de un programa 302
    12.3 Control de flujo y ciclos 309
    12.4 Arreglos 313
    12.5 Apuntadores 314
    12.6 Desarrollo de programas 316
    12.7 Ejemplos de programas 317
    12.8 Programas Arduino 319
    Resumen 323
    Problemas 323
    13. Sistemas de
    entrada/salida 326
    13.1 Interfaces 326
    13.2 Direccionamiento entrada/salida 326
    vi contenido
    13.3 Requerimientos de una interfaz 329
    13.4 Adaptadores de interfaz para dispositivos
    periféricos 336
    13.5 Interfaz para comunicaciones en serie 341
    13.6 Ejemplos de acoplamiento mediante interfaz 344
    Resumen 347
    Problemas 348
    14. Controladores lógicos programables 349
    14.1 Controladores lógicos programables 349
    14.2 Estructura básica del PLC 349
    14.3 Procesamiento de la entrada/salida 353
    14.4 Programación en escalera o ladder 354
    14.5 Lista de instrucciones 358
    14.6 Enclavamiento y relevadores internos 361
    14.7 Secuenciación 363
    14.8 Temporizadores y contadores 364
    14.9 Registros de corrimiento 367
    14.10 Controles maestro y de salto 368
    14.11 Manejo de datos 369
    14.12 Entrada/salida analógica 371
    Resumen 373
    Problemas 374
    15. Sistemas de comunicación 376
    15.1 Comunicaciones digitales 376
    15.2 Control centralizado, jerárquico y distribuido 376
    15.3 Redes 379
    15.4 Protocolos 381
    15.5 Modelo de interconexión de sistemas abiertos 382
    15.6 Interfaces de comunicación en serie 385
    15.7 Interfaces de comunicación paralela 391
    15.8 Protocolos inalámbricos 394
    Resumen 395
    Problemas 395
    16. Localización de fallas 397
    16.1 Técnicas para detección de fallas 397
    16.2 Temporizador vigilante 398
    16.3 Verificación de paridad y codificación de errores 399
    16.4 Fallas comunes de hardware 400
    16.5 Sistemas basados en microprocesadores 402
    16.6 Emulación y simulación 405
    16.7 Sistemas basados en PLC 407
    Resumen 409
    Problemas 410
    V. modelos de Sistemas 411
    17. Modelos de sistemas básicos 413
    17.1 Modelos matemáticos 413
    17.2 Bloques funcionales de sistemas mecánicos 414
    17.3 Bloques funcionales de sistemas eléctricos 422
    17.4 Bloques funcionales de sistemas de fluidos 426
    17.5 Bloques funcionales de sistemas térmicos 433
    Resumen 436
    Problemas 437
    18. Modelado de sistemas 439
    18.1 Sistemas de ingeniería 439
    18.2 Sistemas rotacional-traslacional 439
    18.3 Sistemas electromecánicos 440
    18.4 Linealidad 443
    18.5 Sistemas hidromecánicos 445
    Resumen 448
    Problemas 448
    19. Respuestas dinámicas de sistemas 449
    19.1 Modelado de sistemas dinámicos 449
    19.2 Terminología 450
    19.3 Sistemas de primer orden 452
    19.4 Sistemas de segundo orden 458
    19.5 Medidas de desempeño de los sistemas
    de segundo orden 464
    19.6 Identificación de sistemas 467
    Resumen 467
    Problemas 469
    20. Funciones de transferencia
    de sistemas 471
    20.1 La función de transferencia 471
    20.2 Sistemas de primer orden 474
    20.3 Sistemas de segundo orden 476
    20.4 Sistemas en serie 478
    20.5 Sistemas con lazos de realimentación 479
    20.6 Efecto de la ubicación de los polos
    en respuesta transitoria 480
    Resumen 484
    Problemas 484
    contenido vii
    21. Respuesta en frecuencia 486
    21.1 Entrada senoidal 486
    21.2 Fasores 487
    21.3 Respuesta en frecuencia 489
    21.4 Diagramas de Bode 492
    21.5 Especificaciones de desempeño 501
    21.6 Estabilidad 502
    Resumen 503
    Problemas 504
    22. Controladores en lazo cerrado 505
    22.1 Procesos continuos y discretos 505
    22.2 Terminología 507
    22.3 Modo de control de dos posiciones 509
    22.4 Modo de control proporcional 510
    22.5 Control derivativo 512
    22.6 Control integral 514
    22.7 Control PID 516
    22.8 Controles digitales 517
    22.9 Desempeño de los sistemas de control 520
    22.10 Sintonización de controladores 521
    22.11 Control de velocidad 523
    22.12 Control adaptable 523
    Resumen 526
    Problemas 527
    23. inteligencia artificial 528
    23.1 ¿Qué significa inteligencia artificial? 528
    23.3 Percepción y cognición 528
    23.3 Razonamiento 530
    23.4 Aprendizaje 533
    Resumen 534
    Problemas 534
    VI. conclusión 535
    24. Sistemas mecatrónicos 537
    24.1 Diseños mecatrónicos 537
    24.2 Casos de estudio 548
    24.3 Robótica 563
    Resumen 567
    Problemas y tareas 567
    Tareas para investigación 568
    Tareas para diseño 568
    Apéndices 569
    A. La transformada de Laplace 571
    B. Sistemas numéricos 581
    C. Álgebra booleana 587
    D. Conjuntos de instrucciones 596
    E. Funciones en biblioteca de C 601
    F. MATLAB y SIMULINK 604
    G. Análisis de circuitos eléctricos 610
    Información adicional 620
    Respuestas 624
    Índice analítico 639
    viii contenIdo

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