Tema 3: Els sensors i els actuadors


Sovint ens imaginem a un robot com una màquina amb forma humana, però en realitat qualsevol màquina automàtica programable que pot interactuar amb l’entorn és un robot.

És a dir, els robots interpreten informació del medi físic per realitzar una funció, però perquè això sigui possible les seves plaques programables necessiten tenir connectats certs dispositius electrònics, classificats en dos grups: sensors i actuadors.

  • Els sensors són els dispositius encarregats d’obtenir la informació de l’entorn, funcionant de manera similar als nostres sentits. Gràcies a ells, un robot pot mesurar el nivell de llum que hi ha, a quanta distància d’un objecte es troba o la temperatura de l’aigua, per exemple. Els sensors poden ser digitals o analògics. Els primers només tenen dos valors: 0 i 1 (encès i apagat, per exemple). En canvi els digitals accepten més de dos valors que es troben entre el 0 i un altre número que serà el rang màxim d’aquest dispositiu. Un exemple de sensor digital és un botó que permet el pas del corrent elèctric quan està premut (circuit tancat) i no la permet en ser deixat anar (circuit obert). Un exemple de sensor analògic és un sensor de temperatura, ja que el valor d’aquesta variable (temperatura) pot contemplar més de dues respostes.
  • Els actuadors són els dispositius que fan o no l’acció en funció de la informació proporcionada pels sensors. Gràcies a ells, el robot encendrà una llum, produirà un so o es desplaçarà, per exemple.

A la següent taula podeu veure alguns exemples dels sensors i actuadors més comuns:

Sensors Actuadors
Polsador: permet el pas del corrent elèctric quan està premut (circuit tancat) i no la permet quan es deixa de prémer (circuit obert). LED (Light Emitting Diode): díode que emet llum en ser travessat per un corrent elèctric. Les seves aplicacions es basen principalment en indicadors visuals.
Sensor d’ultrasò: detector de proximitat que mesura la distància que hi ha entre ell i un objecte pròxim, comptant el temps que hi ha entre l’emissió d’una ona ultrasònica i la seva recepció després de rebotar en l’objecte. Display numèric: permet visualitzar números en una pantalla mitjançant leds.
Sensor de llum: detecta les condicions d’il·luminació ambiental per permetre saber si hi ha més lluminositat o foscor. Pantalles LCD (Liquid Crystal Display): serveix per mostrar missatges a través de caràcters que poden ser lletres, números o símbols.
Sensor de so: detecta la intensitat del so del seu entorn. Brunzidor: produeix un so o brunzit continu o intermitent d’un mateix to.
Sensor de temperatura: mesura la temperatura de l’ambient o, en el cas dels submergibles, d’un líquid. Motor DC (direct current): pot girar 360 graus en tots dos sentits de manera contínua. Molt útil per a moure una roda, per exemple.
Sensor de moviment: detecta qualsevol cosa o persona en moviment dins de l'àrea en el qual està instal·lat. Micro servo: el seu rang de moviment està limitat de 0 a 180 graus i sol usar-se per a petits mecanismes. Està dissenyat per a moure’s una determinada quantitat de graus i després mantenir-se fix en una posició.
Potenciòmetre: permet controlar la velocitat d’un motor o la lluentor d’un LED, per exemple, girant-lo sobre el seu eix si es tracta d’un potenciòmetre de tipus rotatori. Motor pas a pas: és capaç de girar una quantitat de graus depenent de les seves entrades de control. Són ideals per a la construcció de mecanismes on és requereixen moviments molt precisos.

En una ciutat intel·ligent aquests dispositius són indispensables ja que amb la seva programació es pot fer que les llums d’un carrer s’encenguin o s’apaguin en funció del nivell de llum natural existent, que les llums d’un aparcament canviïn en funció de si la plaça està lliure o ocupada, que una porta s’obri o es tanqui si hi ha moviment a prop seu, que un semàfor estigui adaptat a les persones amb discapacitat visual, etc. Totes aquestes accions buscaran, com ja hem dit, millorar la gestió dels diferents serveis de la ciutat, oferir als ciutadans millors condicions de vida i/o reduir l’impacte ambiental de les urbs.

Quins sensors i actuadors fan falta per controlar l’apertura i el tancament automàtics de la porta de vidre d’un edifici? Dissenyeu un diagrama de blocs del funcionament d’aquest automatisme.

Quins sensors i actuadors caldria per controlar l’enllumenat públic d’un barri? Dissenyeu un diagrama de blocs del seu funcionament.

Cerqueu informació detallada d’algun sensor i feu una descripció simplificada.

Cerqueu informació detallada d’algun actuador i feu una descripció simplificada.