Diccionario La-Tecnologia: sistemas abiertos y cerrados

Hoy en La-Tecnologia Dictionary, hablaremos de los dos tipos básicos de sistemas de control: bucle abierto y bucle cerrado. Describiremos las diferencias entre ellos y exploraremos las diversas ventajas y desventajas de cada uno. Y finalmente, hablaremos sobre lo que sucede cuando intentas crear una línea entre los dos.

Y hubo mucha alegría. Imagen de Racoon Valley Electric Cooperative

Sistemas de control

Los sistemas de gobierno literalmente nos rodean. Iluminan nuestras habitaciones, lavan a nuestros no identificados y conspiran para retrasarnos en el trabajo. La mayoría de nosotros probablemente usamos o interactuamos con al menos cinco sistemas de control antes de que salgamos por la puerta por la mañana. Probablemente esté utilizando un sistema de control para leer este artículo.

Cuando decimos "sistema de control", estamos hablando de manera amplia. Un sistema de control se define como cualquier sistema que muestra control sobre una función. No importa cuán grande o pequeña sea la función. Un interruptor de luz estándar es un tipo simple de sistema de control. Gírelo hacia adelante y hacia atrás y la luz está encendida o no se puede medir. ¿Es demasiado brillante? Demasiado. No hay forma de explicar la preferencia por la intensidad de la luz, la duración del uso, la producción de energía o cualquier otra cosa.

Una humilde secadora de ropa. Imagen de Showplace Rents

Otro ejemplo común que discute la teoría del sistema de control es la secadora de ropa. Pon el temporizador en la secadora y funcionará hasta el final de los tiempos. ¿Durará lo suficiente para secar todo sin encoger nada? La única forma de saberlo es abrir la puerta y verificar.

Tanto el interruptor de luz como la secadora de ropa son sistemas de circuito abierto. El proceso es una línea recta de principio a fin, y funcionan sin preocuparse por su salida. Una vez que el interruptor de luz se invierte a la posición de encendido, la corriente fluirá hasta que se invierta el interruptor. El interruptor no sabe si la bombilla está agotada o incluso si está atornillada en el casquillo para comenzar. Y a la secadora de ropa no le importa si tu ropa está mojada, seca o completamente encogida cuando se acaba el tiempo.

Permanecer en el bucle

En un sistema de circuito cerrado, el proceso comienza de la misma forma que en un sistema de circuito abierto. Pero un sistema de circuito cerrado tiene uno o más circuitos de retroalimentación que pueden ajustar el proceso. A veces, la reacción simplemente hará que el proceso se repita hasta que se logre el resultado deseado.

Los dos ejemplos anteriores de un sistema de control de bucle abierto podrían convertirse fácilmente en bucles cerrados. Un interruptor de luz de nivel superior podría insertar una fotocélula, o podría votar un detector de movimiento y apagar las luces después de un período sin actividad medible en la habitación. La secadora de ropa podría mejorarse agregando un sensor de humedad. Dado que el nivel de humedad en la secadora cambiará durante el ciclo, ¿por qué no cuestionar el DHT22 y reiniciar el proceso hasta que se alcance un nivel de humedad predeterminado? Entonces, la secadora se convierte en un sistema de circuito cerrado. No más meter la mano y acariciar las toallas y los cuellos de las camisas para asegurarse de que todo esté seco. Bueno, al menos en teoría.

Que te dicen xkcd # 1116

Algunos sistemas de control existen en ambas formas. Los semáforos son un buen ejemplo de este fenómeno. Algunas luces son de circuito abierto y simplemente funcionan según un horario. Muchos más están cerrados y circulan de manera diferente en términos de flujo de tráfico o información recibida de otros semáforos. Los realmente inteligentes tienen receptores de vehículos de emergencia (EVP). Este es el sistema que permite a los camiones de bomberos y algunos otros vehículos de emergencia cambiar las luces a su favor. Un dispositivo en el vehículo dibuja un patrón específico en el módulo receptor en el poste de luz y la luz cambia lo antes posible.

Controlador de velocidad con Wikipedia

Ventajas y desventajas

La principal ventaja de los circuitos cerrados es bastante obvia: usar una reacción significa más y mejor control. Pero hay compensaciones. Es casi imposible lidiar con todo tipo de eventos en la creación de cualquier sistema, y ​​esto genera problemas imprevistos. Sin embargo, no todos son malos. Tal vez estás sentado en silencio en un rincón envuelto en un libro y las luces de movimiento direccional se apagan porque no te estás moviendo lo suficiente. Eso no es ideal, pero es bastante fácil volver a encender las luces y seguir leyendo.

Las cosas imprevistas pueden ser mucho peores que la oscuridad repentina. Por ejemplo: aspiradoras robóticas. Aquí tiene un sistema de circuito cerrado complejo para encargarse de uno de los trabajos de la vida. Debería ser genial, ¿verdad? Sí, pero debido a que es ciego a todo menos a sus límites preprogramados, no sabe cómo no esparcir errores.

Muchos sistemas de control de circuito cerrado se ven muy bien en papel, pero sus imperfecciones se vuelven claras en la ejecución. Tome un crucero, por ejemplo. Este es un sistema que funciona mejor que los humanos. Mantendrá la velocidad establecida hasta que frene o se quede sin gasolina. Actuará en función de la intención, ya sea en contra o en cola, ya sea que esté remolcando un bote o transportando niños alborotados. Pero un control de crucero no es consciente de acantilados o torres de vigilancia o ciervos que se lanzan frente al automóvil. El controlador de velocidad mantiene la cabeza gacha y realiza su tarea hasta que ya no puede continuar.

Los sistemas de circuito abierto pueden no ser tan inteligentes como los de circuito cerrado, pero a menudo brillan por su simplicidad. En su mayor parte, hacen lo que esperas que hagan. La luz se enciende, la luz se apaga. Y probablemente sean más confiables porque hay menos cosas que pueden salir mal. Por supuesto, un sistema de control de circuito abierto "simple" puede significar una curva de aprendizaje más pronunciada. No es fácil aprender a conducir una transmisión manual. Pero si no sabe cómo conducir uno, se está perdiendo algunas ventajas interesantes, como la capacidad de empujarlo si es necesario y la capacidad de bajar en lugar de pisar los frenos en condiciones de hielo. Entonces, la pregunta es: ¿es un sistema de circuito abierto más valioso que un sistema de circuito cerrado si significa tener más control sobre el proceso? ¿Depende completamente del proceso en cuestión?

Este triciclo es seguro e inseguro. Imagen a través de Apple Door

Lazo abierto versus lazo cerrado

Entonces, ¿dónde exactamente comienza un ciclo abierto y un ciclo cerrado? La línea parece clara para algunos sistemas, pero turbia para otros. ¿Cuántas sugerencias son suficientes para calificar? Agregue casi todo a un interruptor de luz y parece seguro decir que lo llevó de circuito abierto a circuito cerrado.

La mayoría de las veces, la línea entre los dos está borrosa. Piense en una puerta de garaje motorizada. Presiona el botón y la puerta se abre o se cierra. Empuje de nuevo y la puerta se moverá en la dirección opuesta. La mayoría de las puertas de garaje modernas tienen un lugar a prueba de errores para detener la puerta del garaje en caso de una emergencia. Si la puerta encuentra alguna resistencia, se detendrá y cambiará de dirección.

Se supone que el detector de roturas evita que las personas y sus triciclos sean aplastados si obstruyen accidentalmente mientras se cierra la puerta. Pero solo funciona si la persona o el objeto interrumpen el haz de infrarrojos. Solo hay una viga y se encuentra a unas seis pulgadas del piso. El sistema de puertas de garaje motorizadas es bastante limitado porque no tiene conciencia de posición. No sabe dónde está en la pista, solo está arriba y abajo esperando a ciegas una entrada o resistencia.

No todas las puertas pueden confiar en que se detendrán si sienten resistencia; probé la mía y duró. Entonces, si no entro lo suficiente en el garaje y luego vuelvo a colocar la puerta, podría golpear la parte trasera que sobresale de mi camioneta abierta. Evita que la puerta se cierre, pero está demasiado alto para romper la viga. Entonces, ¿la puerta del garaje es realmente un sistema de circuito cerrado?

• jgjtpw dice:

  Bueno, para ser honesto, la mayoría de las puertas tienen 2 cerraduras: la viga que evita que la puerta se cierre y un sensor de presión de aire que detecta cuando la puerta se apaga (para cerrarla). Se llama "seguro doble".

• notarealemail dice:

  "Boo" para controlar la velocidad; Nunca lo usaré. Demasiadas personas se quedan dormidas al volante con la cosa dispuesta a velocidades de autopista, y demasiadas personas confían en esos pequeños sensores para detectar el automóvil delantero.

  • Phrewfuf dice:

    "Esos pequeños sensores"
    No entiende los sensores de asistencia de estacionamiento con el sistema de radar real que se usa para la velocidad adaptativa.

    Estas pequeñas cosas son sensores ultrasónicos que se utilizan para la asistencia de estacionamiento: https://la-tecnologia.com/wp-content/uploads/2012/02/automotive-parking-sensors.jpg?w=800

    Estas manchas masivas (marcadas en rojo en la imagen) son los sensores de radar de largo alcance para el control de velocidad adaptativo:
    http://s42.photobucket.com/user/kreush33/media/photo1-1.jpg.html

    Y para tenerlo todo, estos son los últimos módulos que se utilizan no solo para ACC, sino también para señalización vial y otras cosas divertidas y útiles; sí, es una cámara estéreo:
    http://products.bosch-mobility-solutions.com/media/ubk_europe/db_application/stage_components/safety/stereocam_highres_0001_486x250.jpg

  • Dax dice:

    ¿Soy el único que siente que un control de crucero te hace sentir como si estuvieras en un tren desenfrenado?

    La dirección comienza a sentirse como si algo estuviera mal, como si no respondiera bien, como si estuviera un poco "floja" y el auto pudiera ir por ese camino en cualquier momento. En el momento en que vuelvo a pisar el pedal y empiezo a comer con la mano, se vuelve a sentir bien.

    Creo que debido a que el automóvil controla el acelerador, el ángulo de la dirección cambia sutilmente dependiendo de la carga del motor, porque ejerce fuerza sobre la geometría de la dirección y porque no tengo el pie en el pedal, no puedo. predice automáticamente cómo responderá la dirección, por lo que se siente mal.

    • RW versión 0.0.2 dice:

      Parece que necesita nuevas rótulas o extremos escalonados.

• notarealemail dice:

  https://www.explainxkcd.com/wiki/index.php/1116:_Traffic_Lights
  El pájaro se mueve, ¿hay un significado más profundo detrás de esto? ¿Morse quizás? ...

  • Kristina Panos dice:

    Me gusta cuando la única luz es violeta.

• Internet dice:

  ¿Sin mencionar las impresoras 3D?

• Alan Campbell dice:

  Trabajé en sistemas de posicionamiento de bucle cerrado de alta frecuencia ~ 50 kHz, alta precisión <0,1 micrones. Un error inaceptablemente grande resultó ser el sensor de posición más avanzado al insertar ruido en el bucle. Una solución resulta ser usar primero el sensor para mapear el error promedio a lo largo del tiempo y luego operar el circuito abierto del sistema. Tuve un profesor de control que llamó a un circuito abierto "control robusto".

  • Roberto dice:

    ¿Ese sensor en la carga fue su única reacción? Si es así, diría que presionar un codificador en el costado del disco y calcular la velocidad / derivación mejoraría enormemente todo su sistema. Lo más probable es que su mecánica de conducción haya dado como resultado una resonancia de fase, basada en submicrones niveles en los que su cabeza de lectura de código hace clic en el viento. Entonces, para contrarrestar eso, necesita algo para vigilar su viaje para amortiguar las oscilaciones de alta frecuencia.

    Sin embargo, estoy completamente de acuerdo con el mapeo, tome ese mapeo, úselo como su control anterior y configure su sistema de control a su alrededor. Ésta es la única forma de crear un sistema de control excepcionalmente robusto.

  • Dax dice:

    Un circuito abierto se desvía ligeramente cuando las condiciones cambian, ya que un cambio en la presión del aire o la temperatura podría cambiar un poco las cosas, pero la diferencia es constante: el actuador excede / socava la misma cantidad cada vez.

    Un circuito cerrado se ajusta a condiciones particulares, por lo que a menos que aprenda continuamente nuevos parámetros y se verifique dos veces, reforzará los errores causados ​​por cambios en las condiciones de una manera impredecible. Cuanto más "apretada" sea la configuración del bucle, más propenso será a oscilar.

• Santiago dice:

  La mayoría de las secadoras tienen termostatos, generalmente cerca del elemento calefactor y en el escape, son un circuito cerrado, puede considerar que son un circuito abierto cuando no se usa calor, solo secando, sin embargo, solo para las viejas y nuevas secadoras eficientes energéticamente. actúa a lo largo de la columna del tambor.

• Capmo dice:

  Este debe ser uno de los peores artículos sobre HaD en mucho tiempo y uno de los peores artículos sobre sistemas de circuito abierto versus sistemas de circuito cerrado. Los ejemplos son bastante malos y la discusión está en el quinto nivel. Suspiro.

  • rutigrem dice:

    Entra y chupa. ESTE tema es lo suficientemente denso como para cubrir varios buenos artículos, sin embargo, la poca información inexacta se diluye en un chat como:
    “Entonces, ¿dónde exactamente comienza un circuito abierto y un circuito cerrado? La línea parece clara para algunos sistemas, pero turbia para otros. "
    y
    “O sobre todo hacen lo que esperas que hagan. La luz se enciende, la luz se apaga. "
    ... cuyo rol solo llena la página y paga al “autor”, no para aportar valor informativo.

    HaD se acaba de convertir en un proxy desagradable. La mayoría de los artículos originales son superficiales e inexactos, y el resto es un nivel de canal de youtube lifehack copiado con los errores y un poco más.
    La proporción es 4/5 de distracción / clic frente a 1/5 de artículos honestos / informativos.

    • Brendan dice:

      Estoy estudiando ingeniería informática y estoy en el segundo año, pero no tenía una mejor idea de un sistema de control hasta este artículo. A pesar de las supuestas inexactitudes del artículo, lo encontré útil con una lectura más densa accesible. P.ej Artículo del sistema de control de Wikipedia que usa una caldera en un sistema de calefacción central en un temporizador para un ejemplo de circuito de control abierto y uno que está en un termostato para un ejemplo de circuito de control cerrado. Sin duda, ese es un gran ejemplo si ha visto una caldera que funciona con un temporizador y una que funciona con un termostato; pero si no lo hiciste, es un mal ejemplo para mí y me perdí algunos matices en el ejemplo. ¿Pero un interruptor de luz? ¿O un abridor de puerta de garaje? Como persona * profundamente experimentada en el uso de interruptores de luz * y en cerrar la puerta del garaje hasta que deja de funcionar, CONSULTAR SÍ, ENTIENDO ESE ARTÍCULO y por qué me gusta leerlo mejor que algo * absolutamente * "¡correcto!"

  • Ben Thar dice:

    Ejemplos mal elegidos; Explicaciones imprudentes. Este es un artículo terrible.

  • Un dron dice:

    +1, suspiro ... mal

• celdrono dice:

  @Kristina, si el abridor de la puerta de su garaje no vuelca automáticamente la puerta después de encontrar resistencia, por seguridad debe repararlo. En la mayoría de los modelos domésticos, hay un potenciómetro que le permite ajustar la "fuerza descendente". (Esto es independiente del controlador, lo que le permite ajustar la distancia de recorrido). Para ajustar, coloque un objeto de prueba de sacrificio en el piso debajo de la puerta (se sugiere un trozo de madera de 2 × 4 dimensiones), luego ajuste el empuñadura de fuerza hacia abajo. hasta que la puerta se invierta de manera confiable cuando golpee el objeto. Además, sugeriría colocar una pequeña caja de cartón en la misma posición y asegurarse de que la puerta de cierre esté volteada antes de aplastar la caja. Consulte el manual de funcionamiento de su abre-puertas de garaje para obtener instrucciones completas; o llame a un servicio profesional calificado.

• Marke3 dice:

  Espera, déjame justificar ... Un bucle abierto es ... No un bucle. Ahora que está fuera del camino, bucles cerrados ... O simplemente ... los bucles pueden complicarse si no te importa. Hacer ...

  • Rollyn01 dice:

    Un sistema de bucle abierto es un sistema que recibe un conjunto de salidas del usuario y almacena esa salida utilizando la retroalimentación como entrada para realizar ajustes en el sistema de control. Un circuito cerrado usa solo las reacciones de la salida para realizar sus ajustes sin la intervención del usuario. También conocido como man-in-the-loop y man-in-the-loop respectivamente.

• Rodney McKay dice:

  “Un interruptor de luz estándar es un tipo simple de sistema de control. Gírelo hacia adelante y hacia atrás y la luz está encendida o no se puede medir. ¿Es demasiado brillante? Demasiado. No hay forma de explicar la preferencia de luz, tiempo de uso, producción de energía o cualquier otra cosa. "

  Eso no es cierto. Si tiene dedos rápidos, podría modular la intensidad de la luz por ancho de pulso.

• Rodney McKay dice:

  "Un dispositivo en el vehículo dibuja un patrón específico en el módulo receptor en el poste de luz, y la luz cambia lo antes posible".

  No se pudo encontrar la instrucción para hacer esto. ¿Alguien sabe sobre un artículo de construcción? (dice con una sonrisa traviesa)

• Rodney McKay dice:

  “Por ejemplo, un procesador. Este es un sistema que funciona mejor que los humanos. Mantendrá la velocidad establecida hasta que frene o se quede sin gasolina. "

  Olvidó encontrar un pilar de puente como caso final.

• Rodney McKay dice:

  Creo que necesito un circuito cerrado para no consumir demasiado café antes del desayuno. Sería muy útil para Internet.

  • notarealemail dice:

    Jajaja, bonkuru tien. : D

• evitar dice:

  “Entonces, ¿dónde exactamente comienza un circuito abierto y un circuito cerrado? La línea parece clara para algunos sistemas, pero turbia para otros. ¿Cuántas sugerencias son suficientes para calificar? Agregue casi todo a un interruptor de luz y parece seguro decir que lo llevó de circuito abierto a circuito cerrado. "

  Wat

  "Agregue casi todo a un interruptor de luz y parece seguro decir que lo llevó de circuito abierto a circuito cerrado". "

  ¿Por qué escribir este artículo sin mencionar las matemáticas del ciclo de control? Por eso es un "misterio".