Interfaces de contadores

Salidas de impulsos: contacto seco o tensión

Contactos secos, colector abierto e impulsos de tensión: compruebe aislamiento, cableado, tiempos y escalado antes de conectar un contador.

Si se identifica mal el circuito de salida, puede ocurrir una de dos cosas. Una salida que aplica tensión a una entrada diseñada para un contacto puede dañarla. Una salida de transistor sin alimentación, o con la polaridad invertida, no produce recuentos. Las etiquetas del contador no evitan ninguno de los dos errores, porque «pasivo», «libre de potencial» y «S0» describen circuitos distintos según el manual. Identifique primero el circuito en el esquema de bornes. Compruebe por separado los tiempos y el peso de cada impulso.

Tres circuitos de salida

Circuito de salidaQué hace el contadorQué necesita el circuito receptor
Contacto seco mecánico, como un relé reed o electromecánicoAbre y cierra un contacto sin aportar tensión a la señalAlimentación para detectar el cierre, carga adecuada para el contacto y tratamiento del rebote
Transistor de colector abierto o drenador abiertoConmuta corriente en un circuito alimentado externamenteAlimentación y limitación de corriente especificadas, polaridad correcta y umbrales compatibles
Salida que aplica tensión, como una salida push-pullGenera niveles alto y bajo definidos con su propia alimentaciónEntrada apta para esos niveles y referencia de señal especificada

IEC 62053-31 denomina «pasiva» la salida S0 porque el contador no la alimenta. Algunos manuales reservan «pasiva» para los contactos de relé y llaman «activa» a cualquier salida de transistor. Lea el circuito, no solo el término.

Una salida de estado sólido anunciada como «libre de potencial» sigue exigiendo comprobar la corriente de fuga en estado abierto y la caída de tensión en conducción. La polaridad depende del circuito: algunas salidas de relé MOSFET conmutan tanto CA como CC. Un contacto de relé mecánico tiene resistencia de contacto y una capacidad de aislamiento limitada. Siga el circuito y los valores especificados, sin tratar todas las salidas «libres de potencial» como contactos mecánicos o transistores NPN.

Contactos secos

Un relé reed o un contacto de relé no aporta tensión. Al cerrarse, completa el circuito de detección del receptor. Un par de contactos desnudos no tiene polaridad, pero los componentes de protección de los bornes del contador pueden imponer una. Siga el esquema completo de bornes.

El contacto debe conmutar de forma fiable la pequeña corriente de detección del receptor. Los contactos de relés de potencia están nominalmente clasificados en amperios y, con unos pocos miliamperios, una película superficial puede impedir el cierre efectivo del circuito. La ficha G2R de Omron muestra la magnitud de la diferencia. La versión de contacto simple de 10 A tiene una carga mínima de referencia (tasa de fallo nivel P) de 100 mA a 5 V CC. La versión de contactos bifurcados tiene 1 mA a 5 V CC. Una entrada que humecta el contacto con unos pocos miliamperios necesita un relé reed o un contacto bifurcado o revestido de oro, no un contacto de potencia.

Los contactos rebotan: un cierre genera una breve ráfaga de transiciones. El filtro de entrada debe rechazarla y seguir aceptando el impulso válido más corto. La guía de relés de OMRON trata la carga del contacto y el rebote como comprobaciones independientes. Si el rebote atraviesa el filtro, aparecen recuentos que no constan en el registro del propio contador.

Salidas de colector abierto y drenador abierto

Una salida NPN de colector abierto o de canal N con drenador abierto lleva la señal hacia su retorno cuando conduce. Al desconectarse, libera la señal y una resistencia pull-up del receptor o externa establece el otro estado. Muchos contadores de impulsos ya incorporan esa resistencia. Lea la especificación de entrada antes de añadir una fuente o una resistencia.

El colector abierto corresponde a un transistor bipolar; el drenador abierto, a un MOSFET. Una salida PNP o de canal P suministra corriente en lugar de absorberla. Identifique el tipo de transistor y el sentido de la corriente a partir del esquema de bornes.

La corriente de fuga en estado abierto y la caída de tensión en conducción deben dejar margen a ambos lados del umbral del receptor. La nota técnica SLVA485 de Texas Instruments muestra cómo el valor de la resistencia pull-up, los umbrales de entrada, la fuga y la capacitancia de la línea determinan ese margen y el tiempo de subida. La sección S0 siguiente desarrolla un ejemplo numérico.

Muchas salidas de transistor están aisladas ópticamente de los circuitos internos del contador. Schneider Electric documenta la salida de impulsos del iEM2050 como una salida de colector abierto, aislada ópticamente, dependiente de la polaridad y que requiere una fuente de tensión externa. Una salida así no comparte la masa interna del contador. Conecte su borne negativo al retorno del receptor, no a otro borne etiquetado como común.

Salidas que aplican tensión

Una salida push-pull u otra salida activa establece sus propios niveles alto y bajo. Compruebe el nivel alto bajo la carga del receptor, la tensión máxima de su entrada y la conexión de retorno. No conecte una salida activa a una entrada diseñada solo para contactos salvo que la especificación de entrada lo permita. Una entrada que suministra su propia corriente de detección puede recibir corriente en sentido inverso por un nivel alto activo.

La expresión «salida de impulsos de energía activa» suele referirse a impulsos que representan energía activa en kWh. No indica nada sobre el circuito eléctrico de salida. Lea la especificación eléctrica además de la magnitud medida.

Salidas S0

S0 es una salida de impulsos de dos hilos, sensible a la polaridad y alimentada externamente. El interruptor suele ser un transistor de optoacoplador. El nombre procede de DIN 43864. IEC 62053-31:1998 definió la interfaz internacionalmente; IEC retiró esa norma en 2022 cuando fue sustituida por IEC 62052-11:2020. Los manuales de contadores siguen citando 62053-31.

La interfaz tiene dos clases: A para recorridos de cable largos y B para cortos. Los valores siguientes proceden de la nota técnica sobre S0 de Saia Burgess Controls, que resume la norma.

ParámetroClase AClase B
Tensión máxima de alimentación27 V CC15 V CC
Corriente en conducciónDe 10 a 27 mADe 2 a 15 mA
Corriente máxima en estado abierto2 mA0,15 mA
Duración mínima del impulso y la pausa30 ms cada uno30 ms cada uno

Un impulso de 30 ms más una pausa de 30 ms dan un periodo de 60 ms; por tanto, una salida S0 no puede superar aproximadamente 16,7 Hz. Con 1.000 impulsos/kWh alcanza esa frecuencia a 60 kW. Para una carga mayor, configure una constante de impulsos menor.

La resistencia externa establece la corriente en conducción. La nota de Saia desarrolla este ejemplo: fuente de 12 V, objetivo de 10 mA, resistencia en serie de 100 Ω dentro del contador y aproximadamente 0,2 V en el optoacoplador y otros 0,2 V en el diodo de protección. La resistencia externa es (12 − 1 − 0,2 − 0,2) V ÷ 10 mA, aproximadamente 1,06 kΩ. Con la salida activada, el borne S0+ está a 1,4 V. Con la salida abierta, una de clase A puede tener hasta 2 mA de fuga. Esa fuga produce una caída de 2,1 V en 1,06 kΩ, por lo que el borne puede quedar en solo 9,9 V. El umbral del receptor debe estar bien dentro de la banda entre 1,4 V y 9,9 V.

En muchos contadores para carril DIN, los bornes S0 están en la misma fila que los conductores de red. Aísle la alimentación del contador antes de trabajar en ellos.

Compatibilizar la salida con la entrada del contador de impulsos

Anote estos datos antes de seleccionar o cablear un contador de impulsos:

ElementoQué registrar
Identidad de la salidaModelo exacto del contador, opción de salida, bornes y configuración. Un LED de prueba frontal puede tener una constante de impulsos distinta de la salida cableada.
Límites eléctricosQuién suministra la corriente de detección, tensión y corriente permitidas, umbrales de entrada, caída en conducción y fuga en estado abierto
Referencia y aislamientoPolaridad, retorno de señal, clasificación del aislamiento y bornes compartidos entre canales. Dos bornes llamados «común» no están necesariamente al mismo potencial.
TiemposAnchura del impulso, pausa mínima, frecuencia máxima, flanco contado y ajuste antirrebote o del filtro de entrada
SignificadoMagnitud medida, unidades por impulso o impulsos por unidad, y si la salida representa importación, exportación u otro total configurado

Un cable largo añade capacitancia. Con una resistencia pull-up de valor alto, esa capacitancia ralentiza el flanco ascendente y un impulso corto puede terminar antes de que la señal cruce el umbral. El cable también capta interferencias que una entrada de contacto puede contar como impulsos. Respete los límites de cable de los fabricantes del contador y del receptor. Tienda y termine el cable y su pantalla según las instrucciones de los equipos y el diseño de puesta a tierra de la instalación. Si añade una interfaz o un aislador, compruebe sus tiempos además de sus valores eléctricos nominales.

Comprobar anchura, pausa y frecuencia máxima

La frecuencia de impulsos es el número de impulsos completos por segundo. La anchura es el tiempo activo y la pausa es el tiempo inactivo antes del impulso siguiente. Los tres deben respetar los límites del contador, de cualquier interfaz y del receptor.

Para un tren regular de impulsos:

periodo en ms = 1000 ÷ frecuencia en Hz

anchura del impulso + pausa mínima exigida ≤ periodo

Sigue aplicándose la frecuencia máxima del fabricante y el filtrado de entrada puede reducirla. El PM3210 de Schneider necesita impulsos de al menos 50 ms y pausas al menos igual de largas; su salida no puede superar 10 Hz.

Para electricidad, con una constante K en impulsos/kWh y una potencia máxima P en kW:

frecuencia prevista = P × K ÷ 3600

Por ejemplo, 36 kW con 1.000 impulsos/kWh producen 10 Hz, con un periodo de 100 ms. Un impulso de 20 ms deja una pausa de 80 ms. Un receptor que exige al menos 10 ms de impulso, 10 ms de pausa y como máximo 40 Hz supera estas comprobaciones:

La misma configuración falla en un alimentador de 200 kW: 200 × 1.000 ÷ 3.600 son 55,6 Hz, por encima del límite de entrada de 40 Hz. El receptor pierde impulsos con carga máxima y lee correctamente con carga baja, por lo que una comprobación puntual nocturna no detectará el fallo. Con 100 impulsos/kWh, el mismo alimentador da 5,6 Hz.

Calcule a la carga máxima creíble, no a la media. Para agua o gas, multiplique el caudal máximo por hora por los impulsos por unidad y divida por 3.600. Un contador de agua con salida de 1 litro/impulso a un caudal máximo de 25 m³/h da 25.000 ÷ 3.600, es decir, 6,9 Hz. Con 10 litros/impulso al mismo caudal da 0,69 Hz. La calculadora de escalado de contadores de impulsos realiza este cálculo, muestra el recuento previsto en cada intervalo de comunicación e indica cuándo se produce un desbordamiento del contador.

Un contador de impulsos dedicado cuenta cada flanco y comunica un total en cada intervalo. Una entrada digital ordinaria consultada una vez por minuto solo ve el estado en cada consulta y pierde los impulsos intermedios. Confirme qué método usa el dispositivo de adquisición.

Convertir recuentos de impulsos en consumo

La constante de impulsos (impulsos por unidad) es el recíproco del peso del impulso (unidades por impulso). Registre la unidad junto al número.

Ajuste del contadorConversiónEjemplo
Impulsos por kWhEnergía = recuento ÷ constante2.500 impulsos ÷ 1.000 impulsos/kWh = 2,5 kWh
Litros por impulsoVolumen = recuento × peso75 impulsos × 10 litros/impulso = 750 litros
Impulsos por metro cúbicoVolumen = recuento ÷ constante240 impulsos ÷ 100 impulsos/m³ = 2,4 m³

Use el valor configurado para la salida de bornes. Algunos contadores ya incorporan las relaciones de transformación: la salida del PM3210 representa energía primaria con las relaciones aplicadas. Si el sistema de monitorización vuelve a aplicarlas, el total queda multiplicado indebidamente por esa relación. La calculadora de escalado de contadores de impulsos acepta impulsos por kWh y muestra la conversión y los supuestos de frecuencia.

Conserve el recuento sin escalar y la configuración de escalado. En un contador acumulativo, calcule la diferencia entre dos lecturas y convierta después esa diferencia. No sume entre sí los totales acumulativos sucesivos. Una diferencia negativa puede deberse a desbordamiento, reinicio o sustitución del contador. Compruebe el módulo del contador antes de interpretarla como desbordamiento.

Para alinear un total remoto con la pantalla del contador, anote una lectura del contador y otra del receptor a la misma hora. Añada a esa referencia la diferencia de recuentos escalada. Un receptor instalado hoy no dispone del consumo anterior del contador.

Con poco consumo, llegan pocos impulsos en un intervalo breve. Un contador de 1 litro/impulso con un caudal estable de 2,5 litros/minuto da 2 recuentos en un minuto y 3 en el siguiente. El caudal calculado alterna entre 2 y 3 litros/minuto, aunque el total es correcto. Compare los totales durante un periodo que incluya muchos impulsos.

Recuento de impulsos con EpiSensor

La familia ZPC de contadores de impulsos conecta salidas de impulsos de contadores existentes al Gateway inalámbrico. La ficha actual ZPC-2X, EPI-072-00, indica estos valores para los modelos alimentados de la red:

Modelo o parámetroEspecificación publicada
ZPC-20Un canal de impulsos
ZPC-22Dos canales de impulsos
Anchura mínima del impulso10 ms
Pausa mínima entre impulsos10 ms
Frecuencia máxima de impulsos40 Hz
Tensión máxima de entrada35 V CC

Aplique juntos todos los límites de tiempo. Diez milisegundos activo más diez inactivo permitirían 50 Hz, pero el máximo es 40 Hz. Una salida S0 conforme cabe dentro de estos límites: sus impulsos y pausas de 30 ms superan los 10 ms, sus 16,7 Hz máximos están por debajo de 40 Hz y los 27 V máximos de clase A quedan por debajo de 35 V CC. Estas cifras corresponden solo a los ZPC-2X alimentados de la red. Los ZPC-10 y ZPC-12 alimentados por batería cuentan hasta 4 impulsos por segundo; por tanto, el contador de agua anterior de 1 litro/impulso a 6,9 Hz necesita un modelo alimentado de la red.

La ficha no indica la tensión de detección, la corriente de detección ni el umbral de conmutación de la entrada. Remite a la hoja de instalación, que sí los indica. Lea la hoja del modelo instalado antes de conectar una salida S0: en conducción, S0 necesita 10 mA (clase A) o 2 mA (clase B), procedentes del receptor o de una fuente externa.

La guía de aplicación de contadores de impulsos sigue el recuento desde el receptor, a través del Gateway, hasta Edge. Mantenga explícitos en cada etapa la magnitud representada por los impulsos, la conversión y si el valor es acumulativo o por intervalo.

El Directorio de dispositivos incluye contadores de impulsos e interfaces de terceros, incluidos modelos LoRaWAN, con sus características documentadas.

Puesta en servicio y resolución de problemas

Antes de aceptar una lectura remota, provoque un cambio de recuento conocido. Compare el contador de origen, el recuento sin escalar y el valor convertido durante el mismo periodo. Compruebe después el registro en su destino final. Un enlace de radio correcto no demuestra que el cableado ni el escalado sean correctos.

Problema observadoComprobaciones
El recuento no cambiaSalida habilitada en el contador, consumo suficiente, alimentación de detección presente cuando se necesita, polaridad y niveles compatibles con la entrada
Recuentos adicionalesRebote de contactos, interferencias, selección de flanco, datos recibidos duplicados
Faltan recuentos solo con carga altaFrecuencia máxima, anchura, pausa y filtrado en cada interfaz, calculados a la carga máxima
Recuento sin escalar correcto, consumo incorrectoConstante de impulsos usada como peso, conversión de unidades, relación de transformación aplicada dos veces
Salto del total tras un corte o reinicioRetransmisión, reinicio, desbordamiento o sustitución; tratamiento de los totales acumulativos

La guía de puesta en servicio y conciliación de contadores de impulsos cubre el registro completo: totalizadores inicial y final, prueba controlada de recuento, escalado, persistencia y recuperación. Repita la comparación después de cambiar la configuración de impulsos del contador o sustituir el receptor.

Si no está clara la compatibilidad eléctrica, lleve el manual del contador, el esquema de bornes, la frecuencia máxima y el recorrido de cable propuesto al Configurador de sistemas. Esos datos determinan si hace falta conexión directa o una interfaz.