Elementos electrónicos de entrada, salida y proceso

El verdadero potencial de un sistema electrónico reside en su capacidad para interaccionar con su entorno, obtener información, procesarla y actuar sobre él. El paradigma de funcionamiento del modelo anterior responde, por tanto, a un esquema de entrada-proceso-salida. Las magnitudes físicas características del entorno han de convertirse en señales cuya naturaleza y forma puedan ser tratadas por los sistemas electrónicos. Paralelamente, las señales que proporcionan estos dispositivos deben transformarse y acondicionarse para que sus efectos actúen sobre el entorno exterior.

Los transductores son dispositivos que convierten una magnitud física en otra de diferente naturaleza, es decir, provocan un cambio en la forma energética de la señal. De este modo, los tipos de señales mecánicas, térmicas, magnéticas, eléctricas, ópticas y moleculares pueden ser magnitudes objeto o destino de la transducción.

En el campo de la instrumentación electrónica aparecen dos grandes grupos de transductores asociados directamente a este concepto: los sensores y los actuadores. Los primeros son responsables de obtener y proporcionar la información del entorno a los sistemas de procesamiento. La principal misión de los segundos es llevar a cabo las acciones sobre dicho entorno. El presente capítulo abordará las características y rasgos determinantes de cada uno de estos tipos, con un detalle general de sus aplicaciones y utilidades en distintos campos de la industria y la actividad humana.

Dispositivos de entrada: sensores

Desde el punto de vista electrónico, un transductor contemplado como un elemento de entrada es un dispositivo capaz de convertir el valor de una magnitud física en una señal susceptible de ser procesada por un sistema eléctrico o electrónico. La condición más relevante que debe cumplir un transductor es que, al efectuar la medida, debe evitar en lo posible modificar el sistema observado; en caso contrario, los resultados obtenidos podrían no ser válidos.

Un transductor electroacústico, un dispositivo capaz de convertir el valor de una magnitud física en una señal susceptible de ser procesada por un sistema eléctrico o electrónico.

Los transductores obtienen la medida de la magnitud física objeto a través de dispositivos captadores. A continuación, acondicionan convenientemente la medida a través de un proceso de filtrado, amplificación, adaptación de impedancias y modulación o demodulación para, finalmente, canalizarla como una señal hacia el dispositivo de procesamiento. Las variables físicas susceptibles de ser medidas por estos dispositivos son numerosas y de naturaleza diversa: fuerza, longitud, temperatura, aceleración, velocidad, presión, frecuencia, capacidad, resistencia, tiempo, etc. En general, las señales que procesan los dispositivos electrónicos se reducen a tensión eléctrica, intensidad de corriente, resistencia, capacidad, luz y frecuencia.

Por otra parte, se llama sensor a un dispositivo que mide una magnitud física y proporciona una señal de salida. Un sensor es, por tanto, un transductor con la particularidad de que, conceptualmente, tiene como objeto ampliar los «sentidos» de un sistema para que éste pueda percibir estímulos externos.

Los sensores pueden constituir sistemas de medida completos (en la imagen, sensor de radiación electromagnética) y en otras se limitan a ser captadores.

Bajo la denominación «sensor» se engloban multitud de dispositivos que en unas ocasiones constituyen sistemas de medida completos y en otras se limitan a ser captadores, sin cubrir el resto de las etapas. Los sensores pueden clasificarse atendiendo a múltiples criterios. Tradicionalmente se comienza por distinguir entre sensores pasivos, que son aquellos que no necesitan energía adicional para llevar a cabo la captación o medida y conversión de la magnitud física, y activos, que requieren alimentación externa para trabajar.

En los sensores es de vital importancia el proceso denominado calibración, consistente en normalizar la relación existente entre la magnitud medida y la señal proporcionada. Existen organismos oficiales que definen normas para establecer las características que deben cumplir estos dispositivos, si bien en todo caso es necesario acudir a las hojas de características de los fabricantes para conocer con detalle dicha relación e interpretar adecuadamente los valores obtenidos en cada una de las medidas.

Los sensores pueden clasificarse también según el tipo de señal que proporcionan en analógicos, digitales y «todo-nada». Se dicen analógicos cuando proporcionan señales cuyo rango de magnitudes es continuo, mientras que reciben el nombre de digitales si entregan valores discretos codificados. Un caso particular de sensor digital es aquel que sólo es capaz de discriminar dos estados, por lo que se conoce por sensor «todo-nada».

Por último, los sensores también pueden clasificarse atendiendo a la magnitud física que son capaces de medir. Cabe distinguir entonces entre sensores de posición lineal o angular, de desplazamiento o deformación, de velocidad lineal o angular, de aceleración, fuerza y par, presión, caudal, temperatura, presencia o proximidad, intensidad lumínica, visión artificial, químicos y biológicos.

Los sensores tienen propiedades comunes que determinan su comportamiento. Entre las características estáticas, que describen el funcionamiento del sensor en régimen permanente, destacan el campo de medida, o rango de valores que puede tener la magnitud que se va a medir; la precisión, o mayor diferencia existente entre el valor obtenido y el real, y la resolución, que indica el mínimo cambio que el sensor es capaz de detectar en la magnitud física.

Otras características son la repetibilidad, entendida como la capacidad para proporcionar dos veces el mismo valor ante la misma medida; la sensibilidad o posible variación de la señal de salida; la linealidad o ajuste del comportamiento del sensor a un recta; el ruido que incorpora el propio sensor, y la histéresis, definida como el efecto que tiene sobre el resultado medir la misma magnitud cuando ésta aparece como evolución ascendente o descendente del sistema físico.

A su vez, las características dinámicas estudian el comportamiento del sensor en régimen transitorio. Destacan entre ellas la velocidad o tiempo que tarda en proporcionar una salida tras la captación y la respuesta en frecuencia y la estabilidad, que se entiende como el grado de dependencia de otras magnitudes externas como, por ejemplo, la temperatura cuando se mide otra magnitud.

Sensores según sus fundamentos físicos

Los distintos tipos de sensores que actúan como elementos de entrada en los sistemas electrónicos pueden ser de varias clases, dependiendo de los fundamentos físicos en los que se basen para su funcionamiento. Es posible discernir, en consecuencia, entre sensores resistivos, capacitivos, inductivos, electromagnéticos, piezoeléctricos, piroeléctricos, fotovoltaicos y fotoeléctricos. Los párrafos siguientes resumen las características más destacadas de cada clase.

Se llama resistivos a aquellos sensores que presentan una variación de la resistencia eléctrica que depende de la magnitud física que miden o detectan. Los capacitivos, por su parte, presentan una variación de su capacidad eléctrica según la magnitud medida. Desde un punto de vista físico, los dispositivos ven modificada la distancia de sus placas, el espesor del dieléctrico o la constante dieléctrica por efecto del fenómeno que se mide. Paralelamente, los sensores inductivos se basan en la variación del flujo magnético asociado a una inductancia electromagnética por cambios en la permeabilidad del material que rodea el dispositivo o por modificación de las características geométricas de la inductancia.

Los tacómetros son instrumentos que miden la velocidad de giro de un eje. Se usan, por ejemplo, para determinar la velocidad de rotación de un motor.

A su vez, los sensores electromagnéticos basan su funcionamiento en la alteración del campo magnético o eléctrico que se produce en un sistema. Tal es el caso de los tacómetros, caudalímetros, sensores basados en efecto Hall, medidores de campo, vatímetros y detectores de proximidad. Como inciso, debe recordarse que se conoce como efecto Hall al fenómeno según el cual en un conductor por el que circula corriente aparece una diferencia de potencial transversal como consecuencia de la presencia de un campo magnético perpendicular.

En un tercer grupo, los sensores de efecto piezoeléctrico se sustentan en un fenómeno físico descubierto a finales del siglo xix según el cual al deformar determinados materiales aparece una tensión eléctrica entre sus caras. Este efecto es reversible, por lo que al someter a tensión eléctrica un material de esta naturaleza se provoca la aparición de una deformación mecánica.

Esquemas de diversas clases de sensores fotoeléctricos.

Algunos materiales piezoeléctricos usuales son el cuarzo, cerámicas piezoeléctricas como el circonato de plomo y algunos polímeros como el polifluoruro de vinilideno. Como aplicaciones habituales, los sensores piezoeléctricos se emplean en la medida de vibraciones, fuerzas y presiones y, en particular, para medir las vibraciones de máquinas, interruptores para teclados y contabilización de vehículos en vías de circulación.

De forma análoga, el efecto piroeléctrico relaciona el cambio de temperatura en un material con la aparición de cargas eléctricas superficiales. Su aplicación más importante es como detector de radiación térmica. Entre los materiales piroeléctricos más comunes se encuentran el sulfato de litio, el tantalato de litio y, de nuevo, el polifluoruro de vinilideno, ya que muchos materiales piezoeléctricos también son piroeléctricos. Los sensores piroeléctricos se utilizan como medidores de temperatura a distancia en hornos, vidrio o metal fundido. También constituyen la base de sensores de presencia y de detectores de gases que absorben radiación infrarroja.

Los sensores fotovoltaicos se basan en la tensión eléctrica que se obtiene cuando una radiación ioniza una unión PN. Construidos con materiales semiconductores como el silicio y el germanio, se usan en sensores múltiples como los detectores de humos, pirómetros de infrarrojos, calorímetros, etc. Finalmente, los sensores fotoeléctricos aprovechan los efectos que provoca la radiación electromagnética de la luz en la capacidad de los semiconductores para permitir el paso de la corriente eléctrica.

Tipos de sensores

Interruptores, potenciómetros, termopares, sensores ópticos, galgas extensiométricas... La variedad de dispositivos sensores según su utilización y fundamento físico es muy extensa, tal como podrá apreciarse en los párrafos siguientes dedicados a su descripción.

Los potenciómetros son elementos resistivos con un valor de resistencia variable.

Interruptores y potenciómetros. En primer lugar, en el apartado de los interruptores se pueden incluir todos aquellos dispositivos mecánicos que cierran de forma temporal o permanente un circuito. Existen multitud de configuraciones de interruptores, pulsadores, conmutadores, cruzamientos, finales de carrera, aunque todos, de forma más o menos compleja, permiten o impiden la circulación de la corriente eléctrica.

Los interruptores disponen de al menos dos terminales. En el caso más habitual se usan tres (conmutadores), donde uno es el común y los otros dos son, respectivamente, el contacto normalmente cerrado (Normally Closed, nc) y el contacto normalmente abierto (Normally Open, no). En una instalación, su papel se limita a detectar la presencia física de un objeto que active el mecanismo, por lo que son dispositivos de tipo «todo-nada».

Los potenciómetros son dispositivos que pertenecen al grupo de los sensores resistivos, dado que proporcionan una variación en la resistencia en función de la magnitud medida. Disponen de tres terminales, uno de los cuales se llama cursor y se desplaza por efecto del movimiento circular o lineal de un vástago. Aunque la resistencia existente entre los extremos del potenciómetro no varía, la que se acumula entre cualquiera de los dos extremos y el cursor presenta un valor que depende de la posición o giro del vástago.

La variación del valor resistivo de un potenciómetro puede ser lineal o logarítmica. Esta última es de aplicación habitual en sistemas de audio en los que resulta importante asociar una variación semejante a la que experimenta el cerebro cuando el oído capta sonidos o si se pretende trabajar con precisión distinta en diferentes zonas del rango de trabajo.

Así pues, los potenciómetros pueden medir magnitudes físicas asociadas a desplazamientos lineales o angulares, para proporcionar siempre un valor resistivo asociado. La variación de la resistencia provoca variaciones de tensión o corriente cuando forma parte de un circuito eléctrico. En caso de que el sistema de variación de un potenciómetro requiera el uso de herramientas se denomina resistencia variable, sirve para ajustar parámetros, suele presentar sólo dos terminales (un extremo y el cursor) y no se emplea como sensor sino como dispositivo de ajuste y calibración.

En un grupo adicional de sensores figuran las galgas extensiométricas, cuyo fundamento físico se basa en la variación que experimenta la resistencia de un dispositivo cuando se somete a un esfuerzo mecánico. Los materiales válidos para este fin son muy diversos, desde conductores metálicos de diferentes aleaciones a semiconductores. Entre las aplicaciones más habituales están las medidas de fuerza, presión, aceleración y desplazamiento.

Termistores y termopares. Particular interés presentan los sensores dedicados a la medición de la temperatura. Para este fin pueden emplearse múltiples dispositivos y diferentes principios físicos. Entre estos sensores destacan los rtd, resistencias variables con la temperatura, fabricadas con material conductor, y los termistores, unos sensores de temperatura resistivos fabricados con material semiconductor. Los termistores se dividen en dos grandes grupos según el signo de su coeficiente de temperatura. Si su valor resistivo es directamente proporcional a la temperatura se conocen por las siglas ptc; cuando experimentan una variación inversamente proporcional, se denominan ntc.

Las aplicaciones de los termistores son muy numerosas. Pueden usarse en sistemas de medida y control de temperatura cuando se basan en el calentamiento externo del dispositivo o en medidas de caudal, nivel y composición de gases si el proceso consiste en calentar el propio circuito de medida. Por último, existen sensores de temperatura en circuito integrado que incorporan todo un sistema de medición y acondicionamiento de señal, para lo cual transforman y codifican incluso la temperatura medida.

Esquema de un termopar.

Por otra parte, en 1822, el científico alemán Thomas Seebeck observó que en dos conductores de materiales distintos, unidos por ambos extremos y cuyas uniones se someten a temperaturas distintas, aparece una circulación de corriente eléctrica. Si se abre una de las uniones, la corriente cesa pero se establece una diferencia de potencial. La tensión existente depende de la naturaleza de los conductores y de la diferencia de temperatura entre la unión y los extremos. Un dispositivo semejante ha recibido el nombre de termopar.

Los termopares se usan profusamente en aplicaciones industriales, ya que permiten trabajar con rangos de temperatura muy amplios y de valor elevado. Existen diferentes tipos de termopares según las aleaciones utilizadas. Para determinar la temperatura de la unión se emplean tablas que asocian la temperatura con un valor de tensión en milivoltios (mV), como la mostrada en la tabla 1.

Tabla 1. Tipos de termopares según su composición y temperatura.

Las conexiones físicas de los extremos de los conductores con el circuito de medida constituyen otro termopar. Ello obliga a recurrir a métodos de compensación, como pueden ser la unión fría o circuitos electrónicos que eliminen los efectos de la temperatura ambiente.

Fotorresistencias, sensores ópticos y de ultrasonido. Conocidas por el nombre de ldr, las fotorresistencias son semiconductores cuyo valor resistivo varía con la iluminación que reciben. La causa física de dicha variación aparece como consecuencia de la energía que proporciona la radiación luminosa, que favorece un aumento del número de electrones capaces de pasar de la banda de valencia a la de conducción.

Desde el punto de vista práctico, un dispositivo semejante se comporta como una resistencia cuyo valor nominal varía significativamente con la luz a la que está expuesto. Una de las aplicaciones más usuales se da en los interruptores crepusculares, que gobiernan el encendido y apagado de las luces urbanas en sincronismo con la intensidad de la luz solar.

Semejantes a los anteriores, los fotodiodos y fototransistores son dispositivos semiconductores cuya polarización se realiza a través de la luz. Habitualmente, trabajan en conjunción con diodos fotoemisores y presentan configuraciones físicas diversas. Células fotoeléctricas, sistemas de reflexión y detectores de final de carrera sin contacto son algunos ejemplos de sus numerosas aplicaciones prácticas.

A su vez, los codificadores o encoders son dispositivos que permiten medir magnitudes de desplazamiento y velocidad. Su funcionamiento se basa en un elemento cuyo movimiento interrumpe la conexión óptica entre un sistema emisor y un receptor de luz. El diseño del elemento suele ser un disco con varias perforaciones que gira solidariamente con el movimiento del sistema físico. La luz del emisor atraviesa las perforaciones y se bloquea con las zonas intermedias, generando pulsos luminosos en el receptor.

Las células fotoeléctricas sirven de ejemplo de la aplicación de los dispositivos semiconductores conocidos como fotodiodos y fototransistores.

La cuantificación de estos pulsos permite determinar el desplazamiento y la velocidad de giro del disco y, por extensión, del sistema físico. Empleando dos sistemas de emisión y recepción de luz situados en desfase se puede determinar el sentido del giro. De este modo, los codificadores permiten determinar, por ejemplo, la dirección y el sentido del movimiento del ratón mecánico del ordenador.

En algunas ocasiones, en vez de usar discos perforados se recurre a sistemas que alternan franjas de reflexión y no reflectoras empleando un diodo emisor de infrarrojos y un fotodetector. Sistemas de este tipo son el sensor CNY-70, que encapsula ambos dispositivos y constituye el sistema sensorial básico de los microrrobots seguidores de líneas.

El ratón mecánico de un ordenador es un tipo de sensor táctil.

Los dispositivos de acoplamiento de carga (ccd) son sensores formados por un conjunto de condensadores muy próximos entre sí y dispuestos en forma de cuadrícula que conforman en conjunto un sistema capaz de captar la luz procedente de una instantánea. Se usan como núcleo sensible de los sistemas de captación de las cámaras fotográficas digitales y de los grabadores de vídeo.

La resolución o número de celdas individuales (píxeles) del dispositivo ccd determinará el grado de detalle de la imagen captada. Adicionalmente, con ayuda de procesamiento adecuados y el software necesario se pueden obtener sistemas de reconocimiento inteligente que permitan identificar y regular accesos, por ejemplo a través del reconocimiento de matrículas, iris, huellas dactilares, etc.

Para terminar, debe hablarse de los sensores de ultrasonidos, unos dispositivos diseñados para detectar vibraciones mecánicas en torno a 40 kHz (no audibles por el ser humano). La combinación de un emisor de ultrasonidos y un detector con la electrónica de control necesaria permite diseñar sistemas de detección de objetos a distancia basándose en el eco o reflejo de las ondas ultrasónicas al chocar con los obstáculos.

Los sistemas de detección con ultrasonidos constituyen la base del sonar. Con ultrasonidos se diseñan sensores de nivel de líquidos, detectores de grietas, sistemas de guiado automático y otros muchos dispositivos de aplicaciones prácticas.

Dispositivos de proceso

Se llama dispositivos de proceso a los sistemas capaces de obtener señales de entrada, procesarlas y generar como resultado señales de salida. El procesamiento puede consistir en una tarea relativamente sencilla como realizar operaciones lógicas, cálculos matemáticos o conversiones o de diversos niveles de complejidad, como la implementación de algoritmos de regulación y control.

Los sistemas más sencillos de procesamiento carecen de memoria interna, ya que se limitan a generar salidas dependientes de las señales presentes a su entrada. Todos los circuitos combinacionales pueden considerarse, por tanto, sistemas de procesamiento, incluyendo los convertidores digital-analógico (D/A) y analógico-digital (A/D). En un segundo término, los sistemas secuenciales aumentan la capacidad de procesamiento al disponer de capacidad para procesar, junto a las entradas, el estado anterior del sistema. Con estos dispositivos se pueden implantar procesos más complejos.

La aparición de las unidades centrales de proceso (ucp) dotadas internamente de una unidad de control (uc) capaz de ejecutar instrucciones junto a una unidad aritmético-lógica (ual) responsable de trabajar con operadores aritméticos, relacionales y lógicos, dio lugar al desarrollo de los sistemas de procesamiento programables. Estos sistemas coordinan otros dispositivos, como las memorias destinadas a almacenar los datos y los programas, así como los sistemas de entrada-salida responsables de la interacción con el exterior. Todos los componentes internos se comunican a través de circuitos electrónicos especializados llamados buses internos.

El avance tecnológico dejó paso progresivamente a la miniaturización de los dispositivos. El microprocesador es una unidad central de proceso integrada en un solo componente o chip. En su interior hay millones de transistores que constituyen los diferentes circuitos de procesamiento, principalmente la unidad de control (uc), la unidad aritmético-lógica (ual) y un conjunto de registros. Con los adelantos de la tecnología se han incorporado también circuitos especializados en el tratamiento de números en coma flotante (coprocesadores matemáticos), memoria de acceso rápido con instrucciones y datos de acceso frecuente (memorias caché), con capacidad multiproceso y puertos rápidos de entrada-salida.

Los microprocesadores trabajan con el auxilio de componentes externos como memorias y unidades especializadas para la gestión de la entrada y la salida, así como la gestión de interrupciones. Se comunican con ellos a través de buses y canales externos. El microprocesador es el cerebro de las computadoras, responsable de interpretar y ejecutar las instrucciones de los programas. La evolución de estos dispositivos, extremadamente veloz, ha impulsado un proceso de continua mejora en la rapidez y potencia de los sistemas asociados.

Microprocesadores y microcontroladores

Los microcontroladores pueden verse como una computadora en un circuito integrado.

El primer microprocesador de la historia fue fabricado por Intel en 1971. En los siguientes años, éste y otros fabricantes desarrollaron multitud de sistemas que impulsaron una rapidísima evolución de estos dispositivos. Entre los numerosos parámetros que caracterizan a un procesador destacan la frecuencia de trabajo, el número de bits de los buses internos, el consumo eléctrico, la tecnología utilizada y el número de dispositivos auxiliares incorporados (por ejemplo, el doble núcleo o los coprocesadores especializados integrados).

Si un microprocesador es una ucp en un solo chip, un microcontrolador es una computadora en un circuito integrado. En concreto, los microcontroladores incluyen todas las unidades básicas de un microprocesador junto con la memoria y los puertos de entrada y salida. Su campo de aplicación es muy variado, aunque predominan las aplicaciones industriales. Hoy en día, estos dispositivos forman parte de dispositivos electrónicos tan variados como controladoras de disco, lavadoras, televisores y robots. En su cometido, realizan tareas específicas y concretas dentro del contexto de sistemas más extensos dotados de otros microcontroladores, a menudo coordinados por microprocesadores.

En general, las limitaciones comparativas de los microcontroladores frente a los microprocesadores se manifiestan en limitaciones de potencia. Disponen de juegos de instrucciones muy avanzados y pueden programarse con lenguajes de medio y alto nivel. Han sustituido a los sistemas electrónicos cableados, a los sistemas combinacionales y a los secuenciales. La electrónica necesaria para su funcionamiento suele ser muy sencilla, limitada muy a menudo a un sistema de alimentación y otro de sincronización o reloj.

Esta ausencia de componentes externos hace que diseñar sistemas programables en electrodomésticos, robots, automóviles o equipos industriales sea fácil y económico. Por lo común, el software de los microcontroladores recibe el nombre de software empotrado y se encuentra pregrabado en las memoria flash internas de cada sistema en cuestión.

Microcontroladores especiales. Los autómatas programables y los procesadores digitales de señal constituyen casos especiales de sistemas de microcontrol de sistemas automatizados. Los primeros se conocen habitualmente por las siglas inglesas plc (Programmable Logic Controller, o controlador lógico programable). Su ámbito de aplicación original era el industrial, aunque el desarrollo de la domótica les ha llevado a introducirse en el ambiente doméstico.

Los primeros plc aparecieron en la década de 1960 como alternativa a sistemas cableados difíciles de mantener y sin posibilidad de ser programados cuyo cometido era gobernar el funcionamiento de las máquinas y procesos industriales. Inicialmente, los plc incluían sistemas basados en microprocesador y estaban especializados en trabajar con multitud de señales de entrada y salida. Su lógica de funcionamiento se limitaba a repetir un proceso secuencial que comenzaba con la lectura de las entradas, para después comprobar las diferentes condiciones de ejecución y finalmente activar o desactivar las salidas antes de iniciar de nuevo el ciclo.

En los últimos años, los plc han evolucionado notablemente mucho y son capaces de trabajar en colaboración con otros autómatas a través de redes. También forman parte de un nivel próximo a los sistemas bajo supervisión en la pirámide del control automático, en la que están por encima otros equipos como computadoras y servidores responsables de la gestión. En el ámbito doméstico, los autómatas son los responsables de coordinar y dirigir los hogares inteligentes y pueden ser programados, supervisados y monitorizados por computadoras personales. Además, admiten control remoto a través de sistemas móviles e Internet.

Los PLC encuentran aplicación en diversos equipos electrónicos de consumo, como las cámaras digitales.

Por su parte, los dsp son procesadores digitales de señal especializados en trabajar con señales procedentes de sensores. Después del acondicionamiento adecuado mediante amplificadores, filtros y conversores A/D, son capaces de trabajar en tiempo real para asumir multitud de operaciones numéricas a alta velocidad y proporcionar señales de salida digitales que pueden dirigirse hacia dispositivos actuadores directamente o transformadas en analógicas mediante un conversor D/A.

Los dsp pueden trabajar con múltiples datos en paralelo y su ciclo de trabajo se ajusta a la frecuencia de muestreo necesaria para efectuar el control de sistemas físicos. Los primeros procesadores digitales de señal aparecieron en los años setenta de la mano de Intel, aunque el mayor desarrollo de estos dispositivos no llegó hasta dos décadas más tarde. Actualmente disponen de herramientas y compiladores para programarlos con lenguajes de medio y alto nivel como C y C++.

Las aplicaciones más usuales de los plc se centran en el ámbito del audio y el video, aunque están presentes en dispositivos de telefonía móvil, sistemas de telecomunicación e incluso equipos electrónicos de consumo como cámaras digitales. En su interior tienen una arquitectura en la que las instrucciones y los datos residen en memorias independientes. Las funciones predefinidas se han especializado en el tratamiento de información en áreas como el filtrado de señales.

Dispositivos de salida

La denominación de dispositivo de salida se aplica a dos grandes grupos de transductores denominados actuadores e indicadores. Los primeros son mecanismos capaces de convertir una señal eléctrica procedente del sistema de procesamiento y gobierno en otra forma de energía, generalmente mecánica.

Los indicadores luminosos y acústicos, por su parte, tienen como objeto señalizar e informar sobre el estado del sistema de procesamiento y proporcionar los resultados. Se considera indicadores ópticos a los diodos led (electroluminiscentes, según sus siglas en inglés), los displays de siete segmentos y de cristal líquido, las pantallas de diversas tecnologías (diodos, plasma, tft) y los indicadores acústicos de sirenas, timbres y altavoces.

Las pantallas planas (de plasma o de transistoresTFT) constituyen aplicaciones de dispositivos de salida que usan indicadores luminosos.

Los actuadores pueden ser eléctricos, hidráulicos y neumáticos. Entre los primeros, los más importantes son los motores, las electroválvulas, los electroimanes, los relés de mando y los contactores, si bien estos dos últimos tienen como misión acoplar los circuitos de mando representados por los procesadores con los circuitos de fuerza.

Los actuadores hidráulicos están accionados por la energía procedente de la presión de un fluido líquido, generalmente aceite mineral. Proporcionan fuerzas y pares elevados permitiendo un control muy preciso y continuo. Los actuadores neumáticos son accionados por la energía procedente de la presión de un fluido gaseoso (en general, aire). Son seguros y robustos, aunque proporcionan escasa exactitud en su movimiento. Entre los elementos más comunes están los cilindros de simple y doble efecto y las válvulas. Las características principales de un actuador son la potencia, la velocidad, la precisión y el grado de control y resolución que proporcionan.