¿Qué es la comunicación de señales de interruptor?

Las señales de conmutación convierten los estados ON/OFF en formato 1/0, organizándolos en secuencias significativas en el tiempo, como el código Morse, para controlar sistemas digitalmente. Los caudalímetros proporcionan tipos de salida por pulsos que incluyen interruptores de lengüeta, transistores (uniones NPN y PNP), dispositivos lógicos, sensores Namur (pulsos de corriente) y bobinas electromagnéticas. En este artículo se presentan varios métodos comunes de comunicación por conmutación.

Un interruptor de lengüeta sella dos láminas metálicas dentro de un tubo de vidrio, recubiertas en los puntos de contacto con metales duros resistentes al desgaste (como rodio y rutenio) para prolongar la vida útil. Para evitar la oxidación de las láminas, el tubo se llena con gas inerte o se evacua para crear vacío, mejorando así el rendimiento. Su principio es simple: cuando se acerca un campo magnético, la atracción magnética supera la elasticidad de las láminas, haciendo que se toquen y cierren el circuito. Sin embargo, debido a su estructura delicada, los interruptores de lengüeta tienen limitaciones inherentes en la corriente que pueden manejar.

Los relés electromagnéticos utilizan una corriente pequeña para controlar una mayor, similar a los interruptores de lengüeta, pero con un electroimán en lugar de un imán permanente. Cuando se energiza el electroimán, la fuerza electromagnética del núcleo mueve el punto de contacto común para completar el circuito. Se usan para manejar altas corrientes o para proporcionar aislamiento completo por razones de seguridad, ya que manipular dispositivos de alta corriente directamente puede ser peligroso.

Los transistores, también llamados “interruptores sin contacto”, resuelven los problemas de desgaste y otras limitaciones de los interruptores con contacto. La conductividad del semiconductor, que está entre la de un conductor y un aislante, puede modificarse mediante señales eléctricas externas. Los transistores utilizan esta propiedad para cambiar entre estados ON (conducción) y OFF (no conducción). Al no tener estructura mecánica como imanes o láminas metálicas, los transistores permiten señales más rápidas y complejas que simples estados binarios. Los caudalímetros de paleta AxleSense patentados por LORRIC usan OCT para comunicación por cable bajo este principio, y cuentan con protección mediante acoplamiento óptico para evitar que otros sistemas se vean afectados si el circuito de conmutación sufre daños externos.

Las salidas lógicas no son señales de conmutación, sino señales puramente lógicas que cambian entre dos niveles de voltaje predefinidos, definidos como lógica 0 y lógica 1. Un voltaje bajo emite una señal "0", y uno alto, una señal "1". Las interfaces más comunes son TTL y CMOS. En TTL, el 0 lógico se define como menor a 0.4 V y el 1 lógico como mayor a 2.4 V. En CMOS, el 0 lógico es inferior al 33 % del voltaje de alimentación y el 1 lógico, superior al 66 %, por lo que la señal depende de la relación entre estos umbrales y el voltaje de suministro.