Después de preparar el camino llegó el momento de indagar en un tema tan importante y de mucha importancia en el mundo de la tecnología, se trata de la conmutación y aprovecharemos lo aprendido sobre el transistor bjt para abordar este campo.
A simple vista podemos definir la palabra conmutación como algo sencillo: cambiar de un estado a otro, para ilustrar este hecho volvamos al ejemplo de encender una bombilla, en el primer instante de tiempo t1 la bombilla está apagada y presionamos el interructor, luego de presionar el interruptor en el segundo instante de tiempo t2 la bombilla estará encendida, ha ocurrido un cambio de estado de apagado a encendido lo cual podremos describir como una conmutación de off a on.
Si volvemos a presionar el interruptor tendremos una conmutación de on a off. De lo expuesto podemos decir que el interruptor es un conmutador que cambia el estado on/off del bombillo y dicho bombillo solo puede estar en uno de dos estados posibles: on u off.
PixabayAhora mis queridos lectores podrían cuestionarse que no hay mucha ciencia en el encendido/apagado de un bombillo, es algo que hacemos a diario sin siquiera pensar en ello. Pero es el inicio de algo importante, incluso podemos darle una utilidad compleja a este on/off de un bombillo usandolo para enviar mensajes SOS o algun otro tipo de mensajes.
Ahora podemos plantear dos usos para la conmutación, el primero y más simple es la activación/desactivación de dispositivos (como el caso del bombillo), En este caso se puede hacer de forma manual o automática.
El segundo es la generación de señales digitales, de ahí se define un bit como un estado lógico en el cual la señal esta presente o ausente 1 o 0 representado en números binarios.
Para este artículo iniciamos enfocados en la conmutación para activación de dispositivos de forma automática.
PixabayVolvemos al ejemplo del bombillo, cada vez que oscurece usted se ve en la necesidad de ir hasta donde está el interruptor para encenderlo (conmutación manual), pero... ¿Qué tal si hacemos que al caer la noche las bombillas enciendan sin que usted tenga que intervenir y de la misma forma apaguen al salir el sol? sería algo genial y es lo que la tecnología electrónica busca, facilitarnos algunas tareas del día a día.
Para hacerlo posible se necesitaría un elemento sensor capaz de detectar el nivel de luminosidad del ambiente, estos existen en el mercado con el nombre de "fotoceldas", el dispositivo completo permite detectar el nivel de luz en el ambiente y conmutar un interruptor para activar o desactivar lo que esté conectado a él que para nuestro caso son los bombillos, en este caso ocurre una conmutación automática.
Para que ocurra una conmutación automática debe cumplirse una condición que en este caso es la cantidad de lumens presentes en el sensor.
Nuestro circuito podría representarse de la siguiente forma:
Una conmutación automática siempre necesitará que se cumpla cierta condición para llevarse a cabo, esto requiere de sensores que monitoréan constantemente una variable física y actúan en correspondencia a los cambios que dicha variable pueda presenter.
En nuestro ejemplo la variable fue la cantidad de lumens (luz) presentes en el ambiente y nuestro dispositivo a activar fue una lampara incandescente, este circuito se puede reemplazar para otros procesos físicos como el encendido/apagado de una bomba de agua mediante un sensor de presión, el control de nivel de un líquido en un tanque entre un sin fín de aplicaciones.
GENERACIÓN DE SEÑALES POR CONMUTACIÓN
Una señal es aquel acto que envía un mensaje a un resector, podríamos evaluar la conmutación automática para activar/desactivar dispositivos como una señal en la que definimos el estado "activo" como un "1 lógico" e "inactivo" como un "0 lógico". Debemos considerar aquí que este típo de señales pueden ser leídas o escritas. Una forma de leer en el caso del bombillo puede ser con un observador (manual) o un sensor de luz (automático), el observador/sensor mira el bombillo y si está encendido interpreta como 1 lógico, si está apagado sería un 0 lógico.
Si el valor actual no es el deseado se procede a "escribir" el valor que se quiere tener, en el caso del observador si desea por ejemplo encender la bombilla y esta leyendo que está apagada (cero lógico) éste irá al interruptor para encenderla (escribir un 1 lógico).
Este 0 o 1 pueden ser interpretados como un bit, pero la generación y análisis de señales es un poco más complejo que eso, aquí solo nos estámos limitando por ahora a señales generadas por conmutación las cuales siempre son de forma "cuadrada" pero aún así la variable "tiempo" incluye mucha complejidad al asunto.
Los dispositivos más avanzados envían mensajes que se componen de 8/16/32/64 y mas bits, estos mensajes dan forma a todo lo que vemos y entendemos de las máquinas según nuestro lenguaje real. En realidad es la forma como se compone un lenguaje denominado "lenguaje máquina" porque es todo lo que leen, interpretan y escriben nuestros dispositivos creando y combinando códigos para adaptar los mensajes a un lenguaje capaz de ser interpretado por el ser humano.
En el caso de la activacion/desactivación automática por conmutación pueden establecerse una o más condiciones para que un dispositivo sea conmutado, supongamos que deseamos controlar el llenado de agua en un tanque almacenador, para ello tenemos que conmutar una bomba que se encarga de suministrar agua al tanque, aquí existen dos condiciones puntuales a evaluar: Que el tanque no este lleno ya que si lo esta el encendido de la bomba provocara un derrame de agua, que exista buena presión de agua en la entrada de la bomba ya que si no existe agua la bomba podría dañarse por trabajar en vacío.
Es cuando las cosas comienzan a complicarse porque ahora se requiere que dos condiciones se cumplan para poder conmutar el elemento actuador, dado que solo es la superficie de las posibilidades, existe una forma de implementar una lógica llamada "lógica combinacional" que nos permite generar ciruitos capaces de cumplir lo que se necesite.
Por ahora creo que el contenido aquí presente es suficiente para entender qué es la conmutación electrónica y la importancia de esta.
Gracias por haber leído una vez más.
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