Los controladores móviles reciben información de numerosos dispositivos instalados en la máquina.
Algunas señales representan estados simples de encendido o apagado, mientras que otras representan valores que cambian continuamente, como la presión, la temperatura o la posición.
Estas señales suelen conectarse a dos tipos principales de entradas:
Entradas digitales
Entradas analógicas
Comprender la diferencia entre ambas es importante para seleccionar sensores, configurar las E/S del controlador y diseñar la lógica de control de la máquina.
En este artículo explicamos cómo funcionan las entradas analógicas y digitales en los controladores móviles y cuándo se utiliza cada una.
Una entrada digital representa un estado discreto, normalmente interpretado por el controlador como:
ON / OFF
HIGH / LOW
1 / 0
Por ejemplo, un interruptor de límite puede indicar al controlador si un componente mecánico ha alcanzado una posición determinada.
Interruptor de límite
↓
Entrada digital
↓
Controlador móvil
↓
ON / OFF
Entre los dispositivos que suelen conectarse a entradas digitales se encuentran:
Pulsadores
Interruptores de límite
Sensores de proximidad
Presostatos
Contactos de relé
Interruptores de asiento
Interruptores de puertas o cubiertas
En estos casos, el controlador no necesita conocer un valor que cambia continuamente. Solo necesita identificar el estado actual.
Consideremos una máquina con un interruptor de límite instalado en un brazo hidráulico.
Cuando el brazo alcanza una posición determinada:
El brazo alcanza el límite
↓
Interruptor activado
↓
Entrada digital
↓
Controlador móvil
↓
Limitar / detener movimiento
El controlador puede utilizar este estado como parte de su lógica de control.
Otro ejemplo sería un interruptor del freno de estacionamiento:
Freno aplicado → Entrada ON
Freno liberado → Entrada OFF
El programa puede determinar qué funciones de la máquina están disponibles en cada estado.
Una entrada analógica mide una señal que varía dentro de un rango, en lugar de limitarse a dos estados.
Entre las señales analógicas habituales se encuentran:
0–5 V
0–10 V
4–20 mA
Señales de sensores resistivos
Estas señales pueden representar magnitudes físicas como:
Presión hidráulica
Temperatura
Posición
Nivel de fluido
Posición de un joystick
Por ejemplo:
Sensor de presión
↓
0–10 V
↓
Entrada analógica
↓
Controlador móvil
↓
Valor de presión
El controlador convierte la señal eléctrica en un valor que puede utilizar el software de control de la máquina.
Supongamos que un sensor de presión hidráulica tiene un rango de medición de:
0–250 bar
y una salida de:
0–10 V
La relación podría ser:
0 V → 0 bar
5 V → 125 bar
10 V → 250 bar
Si el controlador recibe una señal de 6 V, la presión correspondiente será aproximadamente:
150 bar
Esta conversión se conoce como escalado de la señal del sensor.
Una vez convertido el valor, el controlador puede utilizarlo para el control de la máquina, alarmas, diagnóstico o visualización en una HMI.
La principal diferencia está en el tipo de información que representan.
| Característica | Entrada Digital | Entrada Analógica |
|---|---|---|
| Tipo de señal | Discreta | Variable |
| Información | ON/OFF | Valor medido |
| Ejemplo | Interruptor de límite | Sensor de presión |
| Señales habituales | HIGH/LOW | 0–5 V, 0–10 V, 4–20 mA |
| Uso habitual | Detección de estado | Medición y control |
| Escalado | Normalmente no | Normalmente sí |
Una forma sencilla de entenderlo es:
Entrada digital = ¿En qué estado está?
Entrada analógica = ¿Cuánto hay?
La mayoría de las máquinas móviles utilizan tanto entradas digitales como analógicas.
Por ejemplo:
Interruptor de límite ─ Digital ─┐
│
Interruptor de asiento ─ Digital ┤
│
Sensor de presión ─── Analógica ─┤
│
Sensor de posición ── Analógica ─┤
↓
Controlador móvil
↓
Lógica de control
↙ ↘
Salidas CAN / HMI
El controlador combina la información procedente de diferentes entradas para determinar cómo debe funcionar la máquina.
Por ejemplo, una función hidráulica puede depender de varios estados y mediciones antes de ser activada.
Las señales eléctricas reales no siempre son perfectamente estables.
Un interruptor mecánico puede cambiar rápidamente de estado varias veces durante una sola pulsación. Este fenómeno se conoce como rebote de contactos.
El debounce ayuda a convertir esa señal en un estado digital estable:
Señal del interruptor
↓
Debounce
↓
ON / OFF estable
Las señales analógicas también pueden presentar pequeñas fluctuaciones debido al ruido eléctrico, vibraciones o características del sensor.
El filtrado puede estabilizar la medición antes de utilizarla en la lógica de control.
Sin embargo, un filtrado excesivo puede ralentizar la respuesta, por lo que debe configurarse de acuerdo con las necesidades de la aplicación.
El procesamiento de las entradas también puede incluir funciones de diagnóstico.
En un sensor analógico, el controlador puede comprobar si la señal eléctrica se encuentra dentro del rango esperado.
Por ejemplo, para un sensor de 4–20 mA:
Señal esperada
4–20 mA
↓
Dato válido
Señal anormal
↓
Posible fallo del sensor
o del cableado
Entre las posibles causas se encuentran:
Cableado dañado
Conectores sueltos
Fallo del sensor
Tensión de alimentación incorrecta
Cortocircuitos
La capacidad exacta de diagnóstico dependerá del hardware del controlador, del circuito de entrada y del software de la aplicación.
Leer una entrada es solo el primer paso.
El controlador utiliza esa información para tomar decisiones y controlar diferentes funciones de la máquina.
Por ejemplo:
Joystick
Sensor de presión
Interruptor de límite
↓
Controlador móvil
↓
Lógica de control
↓
Salidas PWM / Digitales
↓
Válvulas hidráulicas
Al mismo tiempo, los valores importantes pueden transmitirse mediante CAN a una HMI.
El operador puede visualizar:
Presión hidráulica
Estado de interruptores
Posición de la máquina
Advertencias
Modo de funcionamiento
De esta forma, las señales físicas de sensores e interruptores pasan a formar parte del sistema electrónico completo de la máquina.
Antes de conectar un dispositivo a un controlador móvil, los ingenieros deben comprobar sus especificaciones.
Es importante confirmar:
Si la señal es analógica o digital
El rango de tensión o corriente
Si la entrada del controlador admite esa señal
Los requisitos de alimentación del sensor
Si es necesario realizar escalado
Si se necesita filtrado
Si la aplicación requiere diagnóstico de la señal
Por ejemplo, un sensor de 4–20 mA no debe tratarse simplemente como un sensor de 0–10 V. La entrada del controlador debe ser compatible o estar configurada correctamente para el tipo de señal utilizado.
Las entradas analógicas y digitales permiten que un controlador móvil reciba diferentes tipos de información procedente de la máquina.
Las entradas digitales se utilizan principalmente para estados discretos, como interruptores, pulsadores y señales ON/OFF.
Las entradas analógicas permiten medir valores variables, como presión, temperatura, posición y nivel.
En una máquina móvil típica, el proceso puede resumirse así:
Sensores e interruptores → Entradas del controlador → Lógica de control → Salidas / CAN / HMI
Seleccionar correctamente el tipo de entrada y configurar adecuadamente el escalado, filtrado y diagnóstico permite desarrollar sistemas de control más fiables y fáciles de mantener.
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