ES2160889T5 - Procedimiento y aparato para comprobar un contador electronico de electricidad. - Google Patents

Abstract

UN MEDIDOR DE ENERGIA ELECTRONICA DETECTA LA TENSION DE ENTRADA Y LAS SEÑALES DE CORRIENTE Y LAS PROCESA PARA GENERAR UNA PLURALIDAD DE MEDIDAS DE ENERGIA. EL MEDIDOR INCLUYE UN SISTEMA DE PROCESAMIENTO (14/16) PARA SELECCIONAR UNA DE LA PLURALIDAD DE MEDIDAS DE ENERGIA Y PARA GENERAR UNA SEÑAL DE COMPROBACION PULSANTE RELACIONADA CON LA MEDICION DE ENERGIA SELECCIONADA PARA COMPROBAR EL FUNCIONAMIENTO DEL MEDIDOR, Y UN PUERTO DE COMUNICACIONES OPTICAS (40) ACOPLADO AL SISTEMA DE PROCESAMIENTO PARA TRANSMITIR LA SEÑAL DE COMPROBACION PULSANTE DESDE EL MEDIDOR A UN DISPOSITIVO DE COMPROBACION EXTERNO AL MEDIDOR.

Description

Procedimiento y aparato para comprobar un contador electrónico de electricidad.

Las técnicas y dispositivos para medir las diversas formas de energía eléctrica son bien conocidas. Los contadores, tales como los contadores de las compañías de electricidad, pueden ser de dos tipos, a saber, contadores electromecánicos cuya salida se genera mediante un disco giratorio y contadores electrónicos cuya componente de salida se genera electrónicamente. También existe un contador híbrido, en el que se ha combinado un registrador electrónico para proporcionar una visualización generada electrónicamente de la energía eléctrica medida, normalmente de forma óptica, con un disco giratorio. Los impulsos generados por el disco giratorio, por ejemplo mediante la luz reflejada desde un punto pintado en el disco, se utilizan para generar una señal de salida electrónica.

Se apreciará que los contadores electrónicos han merecido una aceptación considerable debido a su fiabilidad creciente y a sus amplios intervalos de temperatura ambiente de funcionamiento. Por lo tanto, se han propuesto diversas formas de contadores electrónicos que prácticamente no presentan ninguna parte móvil. En los últimos diez años se han propuesto diversos contadores que incluyen un microprocesador.

La comprobación de los contadores electrónicos ha constituido siempre un problema. Se ha dispuesto de un modo particular de funcionamiento de registro conocido en la industria como el modo de prueba para facilitar la verificación del registro, sin embargo, poco se ha hecho para mejorar la comprobación general del contador. Los contadores electrónicos presentan el potencial de proporcionar tiempos de verificación más rápidos, múltiples funciones de medición y calibración del contador mediante un ajuste de "software". Sin embargo, la realización de dichas funciones puede resultar cara y complicada.

Actualmente, las compañías de servicio eléctrico pueden comprobar los contadores mecánicos con una pieza de equipo de comprobación que puede reflejar luz de un disco medido para detectar un punto pintado cuando gira dicho disco. Una forma alternativa de comprobar contadores mecánicos se da a conocer en la patente US nº 4.600.881 que describe la formación de un orificio en el disco. En un lado del disco está dispuesto un dispositivo sensible a la luz en una posición fija. Cuando el disco gira, y el orificio pasa sobre el dispositivo sensible a la luz, se proporciona un impulso que indica el movimiento del disco.

Debido a que los contadores electrónicos preferentemente no contienen discos giratorios, no pueden utilizarse dichas técnicas de comprobación sencillas. Por lo tanto, existe una necesidad de un contador electrónico que presente medios relativamente sencillos de comprobación del mismo.

El documento GB-A-2 177 895, que corresponde a la parte precaracterizadora de la reivindicación 1, describe un contador electrónico de vatios-hora que convierte la energía medida en impulsos que presentan una frecuencia relacionada con la potencia. Dicha señal de energía pulsada se hace salir a una fuente de radiación de infrarrojos de manera que pueda detectarse mediante un aparato de rápida comprobación. La señal también se divide de manera que puede hacerse salir a través de un indicador y ser visionada por el ojo humano. La cantidad de energía consumida puede medirse contando los destellos de luz emitidos desde cualquiera de las dos fuentes de salida durante un período de tiempo fijo. De este modo, la salida del contador es indicativa de un valor medio.

El documento EP-A-0 288 413 describe un contador digital que muestrea intensidad de corriente y voltaje para determinar diversas cantidades eléctricas(es decir, VA, Q y VAR). Cada fase de voltaje e intensidad de corriente de entrada se muestrea mediante un convertidor de AD y se procesa mediante un procesador de señal digital (DSP). El DSP desarrolla salidas pulsadas para cada cantidad medida, las cuales se hacen salir para su lectura mediante instrumentos convencionales utilizados en la industria. En particular, las salidas pulsadas se utilizan como salidas de relé y entradas a un microprocesador. El microprocesador recibe las entradas pulsadas y proporciona una información visual a través de un visualizador de LCD. Se prevé un acceso para la programación del IR.

Ni el documento GB-A-2 177 896 ni el documento EP-A-0 288 413 dan a conocer la presente invención tal como se reivindica en la reivindicación 1. En particular, éstos no exponen la generación de una señal de prueba pulsada en relación con una medición de potencia seleccionada. El documento GB-A-2 177 895 describe la producción de una señal en relación con watios-horas. El documento EP-A-0 288 413 describe el suministro de parámetros eléctricos medidos como salidas de relé; sin embargo, el documento EP-A-0 288 413 no describe la selección de un parámetro de diversos parámetros medidos para generar una señal de prueba pulsada, puesto que no se expone ninguna señal de prueba. Como tales, ninguno de los dos documentos describe el suministro de una señal de prueba pulsada a un acceso óptico o una interconexión de prueba, como se indica en la reivindicación 1. Por otra parte, ninguno de los dos documentos da a conocer un acceso óptico que transmita la señal de prueba pulsada al contador.

Este objetivo se consigue mediante la invención tal como se reivindica en las reivindicaciones adjuntas.

A continuación se describe una forma de realización de la invención, a título de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es un diagrama de bloques de un contador electrónico que materializa la presente invención;

las figuras 2A-2E se combinan para proporcionar un diagrama de circulación del programa primario utilizado por el microcontrolador representado en la figura 1;

la figura 3 es una vista en alzado frontal del visualizador de cristal líquido representado en la figura 1;

la figura 4 es una vista esquemática de indicadores seleccionados del visualizador de cristal líquido representado en la figura 3;

la figura 5 es un diagrama esquemático del acceso óptico representado en la figura 1; y

la figura 6 es un diagrama esquemático de determinados botones de control que presenta el contador.

En la figura 1 se muestra un contador para medir energía eléctrica que se designa en general mediante la referencia 10. Se observa en primer lugar que dicho contador está construido de forma que pueda dar soporte a la futura ejecución de funciones de medición de alto nivel.

El contador 10 se representa de manera que incluye tres redes de divisores de voltaje resistivos 12A, 12B, 12C; un primer procesador - un chip de circuitos integrados de ADC/DSP (convertidor analógico-digital/procesador de señales digitales) 14; un segundo procesador - un microcontrolador 16 que, en la forma de realización preferida, es un microcontrolador Mitsubishi Modelo 50428; tres detectores de corriente 18A, 18B, 18C; un suministro de energía de 12V por conmutación 20 que puede recibir entradas en el intervalo de 96-528V; un suministro lineal de energía de 5V 22; un suministro de energía no volátil 24 que se conmuta a una batería 26 cuando la alimentación de 5V 22 está inoperativa; una referencia de voltaje de precisión de 2,5V 28; un visualizador de cristal líquido (LCD) 30; un oscilador de 32,768 kHz 32; un oscilador de 6,2208 MHz 34 que proporciona señales de temporización al chip 14 y cuya señal se divide por 1,5 para proporcionar una señal de reloj de 4,1472 MHz al microcontrolador 16; un EEPROM 35 de 2 kbytes; una línea de comunicaciones en serie 36, un conectador de opción 38; y un acceso de comunicaciones ópticas 40 que puede utilizarse para leer el contador. Los detalles de relación mutua y específicos de dichos componentes se exponen de forma más amplia a continuación.

Se apreciará que la energía eléctrica presenta tanto características de voltaje como de intensidad de corriente. En relación con el contador 10, las señales de voltaje se proporcionan a divisores de tensión resistivos 12A-12C y las señales de intensidad de corriente se inducen en un transformador de corriente (CT) y se derivan. Para determinar la energía eléctrica, se utiliza la salida de las combinaciones de CT/derivador de corriente 18A-18C.

El primer procesador 14 se conecta para recibir las señales de voltaje e intensidad de corriente que proporcionan los divisores 12A-12C y los derivadores de corriente 18A-18C. Como se explica con mayor detalle a continuación, el procesador 14 convierte las señales de voltaje e intensidad de corriente en señales digitales de voltaje e intensidad de corriente, determina la energía eléctrica de las señales digitales de voltaje e intensidad de corriente y genera una señal de energía representativa de la determinación de energía eléctrica. El procesador 14 generará siempre las señales de los vatios-hora suministrados (Whr Del) y los vatios-hora recibidos (Whr Rec), y según el tipo de energía que se esté midiendo, generará señales de voltamperios reactivos-hora suministrados (VARhr Del) / voltamperios reactivos-hora recibidos (VARhr Rec) o bien señales de voltamperios hora suministrados (VAhr Del) / voltamperios-hora recibidos (VAhr Rec). En la forma de realización preferida, cada transición en los conductores 42-48 (cada transición de circuito lógico bajo a circuito lógico alto y viceversa) es representativa de la medición de una unidad de energía. El segundo procesador 16 se conecta al primer procesador 14. Como se explica con mayor detalle a continuación, el procesador 16 recibe la(s) señal(es) de energía y genera una señal de indicación representativa de la(s) señal(es) de energía.

En relación con la forma de realización preferida del contador 10, las intensidades de corriente y los voltajes se detectan utilizando transformadores de corriente convencionales (CT) y divisores de tensión resistivos, respectivamente. La multiplicación apropiada se consigue en un circuito integrado, es decir el procesador 14. Aunque se describe con mayor detalle en relación con la figura 1, el procesador 14 consiste esencialmente en un procesador programable de señales digitales (DSP) con convertidores analógico-digital (A/D) incorporados. Los convertidores pueden muestrear tres canales de entrada simultáneamente a 2400 Hz cada uno, con una resolución de 21 bits y a continuación el DSP integral realiza diversos cálculos sobre los resultados.

El contador 10 puede manejarse como un contador de energía demandada o como un denominado contador para el momento de utilización (TOU). Se reconocerá que los contadores de TOU se están haciendo cada vez más populares debido a la mayor diferenciación por la que se factura la energía eléctrica. Por ejemplo, la energía eléctrica medida durante las horas de máxima carga se facturará de modo distinto a la energía eléctrica facturada durante las horas que no son de máxima carga. Como se explica con mayor detalle a continuación, el primer procesador 14 determina unidades de energía eléctrica mientras que el procesador 16, en el modo TOU, califica dichas unidades de energía en relación con el momento en que se determinaron dichas unidades, es decir, la estación así como la hora del día.

Todos los indicadores y características de prueba se ofrecen en la parte frontal del contador 10, en el LCD 30 o mediante accesos de comunicaciones ópticas 40. El suministro de energía 20 para el sistema electrónico es un suministro de energía por conmutación que alimenta un suministro lineal de bajo voltaje 22. Una solución de este tipo permite un amplio intervalo de voltajes operativos para el contador 10.

En la forma de realización preferida de la presente invención, los componentes del contador denominados estándar y el sistema electrónico de registro están todos dispuestos por primera vez en una única tarjeta de circuitos impresos (no representada) definida como un conjunto de electrónica. Dicho conjunto de electrónica aloja suministros de potencia 20, 22, 24 y 28, divisores de tensión resistivos 12A-12C para todas las tres fases, la parte de resistores derivadores de 18A-18C, el oscilador 34, el procesador 14, el procesador 16, la circuitería de reposición (no representada), el EEPROM 35, el oscilador 32, los componentes del acceso óptico 40, el LCD 30, y una interconexión de tarjeta de opción 38. Cuando este conjunto se utiliza para la medición de energía demandada, los datos de facturación se almacenan en el EEPROM 35. Este mismo conjunto se utiliza para aplicaciones de medición TOU utilizando simplemente la batería 26 y programando de nuevo los datos de configuración en el EEPROM 35.

A continuación se consideran los diversos componentes del contador 10 con mayor detalle. La corriente primaria que se está midiendo se detecta utilizando transformadores de corriente convencionales. Se prefiere que la parte de transformador de corriente de los dispositivos 18A-18C presente un error de transformación ajustado y especificaciones de desplazamiento de fase con el fin de limitar los factores que afectan la calibración del contador en el propio conjunto de electrónica. Dicha limitación tiende a mejorar la facilidad con que puede programarse el contador 10. La parte de resistores derivadores de los dispositivos 18A-18C están dispuestos en el conjunto de electrónica anteriormente descrito y son preferentemente resistores de película metálica con un coeficiente de temperatura máxima de
25 ppm/ºC.

Los voltajes de fase se llevan directamente al conjunto de electrónica donde los divisores de tensión resistivos 12A-12C clasifican estas entradas al procesador 14. En la forma de realización preferida, los componentes electrónicos están referenciados con respecto a la suma de vectores de cada voltaje de línea para sistemas en triángulo de tres cables y a tierra física para todos los demás servicios. La división de tensión resistiva se utiliza para dividir el voltaje de entrada de forma que pueda obtenerse un voltaje muy lineal con un mínimo desplazamiento de fase en un amplio intervalo dinámico. Esto en combinación con un suministro de energía de conmutación, permite que se aplique una amplia variación operativa de voltaje.

Se apreciará que las unidades de energía se calculan en primer lugar a partir de la multiplicación del voltaje y del valor instantáneo de corriente i. Las fórmulas específicas utilizadas en la forma de realización preferida se describen con mayor detalle en la solicitud europea en trámite nº 92925121.3 (PCT/US92/09631) que se incorpora a la presente memoria como referencia. Sin embargo, por lo que se refiere a la figura 1, dichas fórmulas se ejecutan en el procesador 14.

El microcontrolador M37428 16 es un 6502 (un microprocesador tradicional de 8 bits) derivativo con una serie de instrucciones ampliadas para comprobación y manipulación de bits. Dicho microcontrolador comprende una funcionalidad sustancial que incluye excitadores de LCD interiores (128 segmentos cuádruples), 8 kbytes de ROM, 384 bytes de RAM, un "hardware" doble completo UART, 5 temporizadores, entradas de reloj dobles (32,768 kHz y hasta 8 MHz), y un modo de funcionamiento de baja potencia.

Durante el funcionamiento normal, el procesador 16 recibe la señal de reloj de 4,1472 MHz del procesador 14 como se ha descrito anteriormente. Dicha señal de reloj se traslada a un tiempo de ciclo de 1,0368 MHz. Al producirse una caída de tensión, el procesador 16 desvía la señal al oscilador de cristal de 32,768 kHz 32. Ello permite el funcionamiento de baja potencia con un tiempo de ciclo de 16,384 kHz. Durante una interrupción de corriente eléctrica, el procesador 16 sigue el tiempo contando los segundos y fluctuando la señal de tiempo hacia adelante. Cuando el procesador 16 ha fluctuado la señal de tiempo hacia adelante, se ejecuta una instrucción WIT que dispone la unidad en un modo en el que únicamente están operativos el oscilador de 32,768 kHz y los temporizadores. Mientras está en este modo, se fija un temporizador para "activar" al procesador 16 cada 32,768 ciclos para contar un segundo.

Aunque el suministro de energía 20 puede ser cualquier suministro de energía conocido para proporcionar la corriente continua requerida, en la solicitud en trámite ABB-0010, presentada simultáneamente con la presente solicitud y que se incorpora a la misma como referencia, se describe en detalle una forma preferida de suministro de energía 20.

Considérese a continuación el funcionamiento principal del procesador 16 en relación con las figuras 2A-2E y la figura 3. En la etapa 1000 se proporciona una señal de reposición al microprocesador 16. Se produce un ciclo de reposición siempre que el nivel de voltaje V_{dd} se eleve a aproximadamente 2,8 voltios. Se produce una situación de este tipo cuando se pone en marcha el contador.

En la etapa 1002, el microcontrolador 16 realiza un operación de inicialización, en la que se inicializa el indicador de memoria de retención temporal, se inicializa la memoria de acceso aleatorio interior, se introduce el tipo de visualizador de cristal líquido en la parte de excitador del visualizador del microcontrolador 16 y se inicializan los temporizadores que requieren inicialización en la puesta en marcha. Debe destacarse que no es necesario ejecutar el funcionamiento de la etapa 1002 para cada caso de interrupción de la corriente eléctrica. Siguiendo a una interrupción de la corriente eléctrica, el microprocesador 16 en la etapa 1004 vuelve al programa principal en el punto indicado cuando vuelve la energía.

Al producirse la puesta en marcha inicial o el retorno de la energía después de una interrupción de la corriente eléctrica, el microcontrolador 16 realiza una función de reposición. En la etapa 1006, el microcontrolador 16 anula los impulsos transmitidos por el procesador 14. Dichos impulsos se anulan proporcionando el bit apropiado de reposición de señal. La presencia de dicho bit indica que está produciéndose una operación de reposición y que los impulsos generados durante dicho tiempo deberán ignorarse. Habiendo dispuesto el bit de reposición de señal, el microcontrolador 16 determina en la etapa 1008 si está presente la señal de caída de tensión. Si dicha señal de caída de tensión está presente, el microprocesador 16 salta a la rutina de caída de tensión en la etapa 1010. En dicha rutina de caída de tensión, los accesos de salida de microcontrolador 16 están grabados bajos, a menos que no se haya fijado el bit de reposición. Si no se ha fijado el bit de reposición, los datos del microcontrolador 16 se graban en la memoria.

Si la caída de tensión no está presente, el microcontrolador 16 expone segmentos en la etapa 1012. En este momento, los segmentos del visualizador se iluminan utilizando el potencial de fase A. Se recordará que el potencial de fase A se proporciona al microcontrolador 16 desde el procesador 14. En 1014, el acceso UART y otros accesos se inicializan en 1016, se permiten las interrupciones de caída de tensión de manera que si se detecta un margen de caída desde la salida A del procesador 14, se producirá una interrupción que indicará una interrupción de la corriente. Se recordará que el procesador 14 compara el voltaje de referencia VREF con un voltaje dividido generado por el suministro de energía 20. Siempre que el voltaje de suministro de energía caiga por debajo del voltaje de referencia, está produciéndose una caída de tensión.

En la etapa 1018, se realiza la descarga del circuito integrado de medición. Se apreciará que determinadas tareas realizadas por el microprocesador 16 dependen del tiempo. Dichas tareas requieren una interrupción del temporizador cuando ha llegado el momento para realizar dichas tareas.

En la etapa 1022, se realizan las subrutinas de autocomprobación. Aunque no es necesaria ninguna subrutina particular de autocomprobación con el fin de poner en práctica la presente invención, dichas subrutinas pueden incluir una comprobación para determinar si existe un visualizador apropiado. Debe observarse que los datos se almacenan en relación con la designación de clase y que se asigna un valor a cada clase, de manera que la suma de los valores de clase iguale un número determinado. Si faltan cualesquiera datos de visualización, la condición de los valores de clase para los datos que estén presentes no será igual a la suma determinada y se expondrá un mensaje de error. De manera similar, el microcontrolador 16 compara la señal de reloj generada por el procesador 14 con la señal de reloj generada por el cristal de reloj 32, con el fin de determinar si existe la relación adecuada.

Habiendo completado las subrutinas de autocomprobación, se inicializa de nuevo la memoria de acceso aleatorio en la etapa 1024, en esta nueva inicialización se borran de la memoria determinadas constantes de carga. En la etapa 1026, se programan diversos efectos. Por ejemplo, se programa la actualización del visualizador de manera que tan pronto que se complete la rutina de reposición, se recuperan los datos y se actualiza el visualizador. De forma similar, se programan las comunicaciones ópticas en las que el microcontrolador 16 determina si está presente algún dispositivo en el acceso óptico deseado para comunicar. Por último, en la etapa 1028 se proporciona una señal que indica que la rutina de reposición se ha completado. Una señal de este tipo puede incluir anular el bit de reposición de señales. En un caso de este tipo, los impulsos previamente anulados se considerarán ahora válidos. El microcontrolador 16 pasa a continuación a la rutina principal.

En la etapa 1030, el microcontrolador 16 demanda el momento de la rutina de proceso del día. En dicha rutina, el microntrolador 16 estudia un segundo bit de su parte interior y determina si ha de cambiarse el reloj. Por ejemplo, al inicio y al final del tiempo de ahorro de luz natural, el reloj se adelanta y se atrasa una hora, respectivamente. Además, la rutina de proceso de la hora del día fija los indicadores de cambio de minutos y los indicadores de cambio de fecha. Como se apreciará a continuación, dichos indicadores se comprueban periódicamente y se producen los procesos si se presentan dichos indicadores.

Se observará que existen dos interrupciones de tiempo real programadas en el microcontrolador 16 que no se representan en la figura 2, en particular, la interrupción en minutos de paso y la interrupción del día. Al inicio de cada minuto, pueden producirse determinadas tareas de minutos. Similarmente, al inicio de cada día pueden producirse determinadas tareas del día. Puesto que dichas tareas no son necesarias en la práctica de la invención reivindicada en la presente memoria, no es necesario que se proporcione ningún detalle adicional.

En la etapa 1032, el microcontrolador 16 determina si se programa una rutina de nueva programación automática. Si la rutina de nueva programación automática está programada, en la etapa 1034 se llama dicha rutina. La nueva programación automática característicamente se programa en nuevas velocidades de servicio que se almacenan por adelantado. Puesto que se han incorporado nuevas velocidades, también será necesario reiniciar el visualizador. Después de la ejecución de la rutina de autoprogramación, el microcontrolador 16 vuelve al programa principal. Si en la etapa 1032 se determina que no se programe la rutina de nueva programación automática, el microcontrolador 16 determina en la etapa 1036 si se programan algunas tareas límite del día. Una determinación de este tipo se realiza determinando la hora y el día y explorando si están programadas algunas tareas diarias para dicho día. Si están programadas tareas diarias, dichas tareas se llaman en la etapa 1038. Si no está programada ninguna tarea del día, el microcontrolador 16 determina a continuación en la etapa 1040 si se han programado algunas tareas límite de minutos. Se comprenderá que, puesto que los puntos de conmutación de tiempo de utilización se producen en límites de minutos, por ejemplo, al cambiar de un período de utilización a otro, resultará necesario cambiar las posiciones de almacenamiento de datos en dicho punto. Si se programan tareas de minutos, dichas tareas se llaman en la etapa 1042. Si no se han programado tareas de minutos, el microcontrolador 16 determina en la etapa 1044 si se ha programado alguna autocomprobación. Las autocomprobaciones se programan característicamente para que se produzcan en el límite del día. Como se ha indicado anteriormente, dichas autocomprobaciones pueden incluir la comprobación de valores de clase de datos de visualizador acumulativos para determinar si la suma es igual a un valor previsto. Si están programadas autocomprobaciones, dichas autocomprobaciones se llaman en la etapa 1046. Si no está programada ninguna autocomprobación, el microcontrolador 16 determina en la etapa 1048 si está programada alguna copia de datos de facturación para el cambio de estación. Se apreciará que cuando cambia la estación, cambian los datos de facturación. De este modo, será necesario que el microcontrolador 16 almacene la energía medida durante una estación e inicie la acumulación de energía medida en la siguiente estación. Si está programada una copia de datos de facturación para el cambio de estación, dicha rutina se llama en la etapa 1050. Si no está programada ninguna rutina de cambio de estación, el microcontrolador 16 determina en la etapa 1052 si se ha programado la reposición automática de una nueva llamada. Si está programada la reposición automática de una nueva llamada, esta rutina se llama en la etapa 1054. Dicha rutina requiere que el microcontrolador 16 se lea en realidad a sí mismo y almacene el valor de la lectura en memoria. En ese momento se repone la nueva llamada automática. Si no se ha programado la nueva llamada automática, el microprocesador 16 determina en la etapa 1056 si se ha programado una reposición de llamada de cambio de estación. Si está programada una reposición de cambio de estación, dicha rutina se llama en la etapa 1058. En una rutina de este tipo, el microcontrolador 16 se lee a sí mismo y repone la llamada.

En la etapa 1060, el microcontrolador 16 determina si se ha programado un muestreo por botones. El muestreo por botones se producirá cada ocho milisegundos. Para una descripción más detallada de una disposición de botones que estarán colocados en la parte frontal del contador 10, se hace referencia a la figura 6. De este modo, si ha transcurrido un período de ocho milisegundos, el microcontrolador 16 determinará que se programe el muestreo por botones y en la etapa 1062 se llamará la rutina de muestreo por botones. Si no se programa un muestreo por botones, el microntrolador 16 determina en la etapa 1064 si se ha programado una actualización de visualizador. Esta rutina hace que se exponga una nueva cantidad en el LCD 30. Como está determinado por los ajustes de conmutación suave, las actualizaciones de visualizador se programan para cada tres-seis segundos. Si el visualizador se actualiza con mayor frecuencia, puede que no resulte posible leer el visualizador de manera precisa. Si se ha programado la actualización del visualizador, se llama la rutina de actualización del visualizador en la etapa 1066. Si no se ha programado una actualización de visualizador, el microcontrolador 16 determina en la etapa 1068 si se programa un destello indicador. Se recuerda que determinados indicadores en el visualizador están preparados para destellar. Dicho destello se produce característicamente cada medio segundo. Si se programa un indicador de destellos, se llama dicha rutina en la etapa 1070. Debe destacarse en la forma de realización preferida que un indicador direccional destellará a la misma velocidad en que se transmitan los impulsos de determinación de energía desde el procesador 14 al procesador 16. Otra característica de la forma de realización es que otros indicadores (no indicativos la dirección de la energía) destellarán a una velocidad aproximadamente igual a la velocidad de rotación del disco en un contador electromecánico utilizado en una aplicación similar.

Si no está programado ningún indicador de destellos, el microcontrolador 16 determina en la etapa 1072 si se ha programado comunicación óptica. Se recordará que cada medio segundo el microcontrolador 16 determina si se ha generado alguna señal en el acceso óptico. Si se ha generado una señal que indica que se desean comunicaciones ópticas, se programará la rutina de comunicación óptica. Si está programada la rutina de comunicación óptica, se llama dicha rutina en la etapa 1074. Dicha rutina hace que el microcontrolador 16 muestree el acceso óptico 40 por si existe actividad de comunicaciones. Si no está programada ninguna rutina óptica, el microcontrolador 16 determina en la etapa 1076 si el procesador 14 está señalando un error. Si el procesador 14 está señalando un error, el microcontrolador 16 en la etapa 1078 anula la detección de impulsos, llama la rutina de descarga y después de la ejecución de dicha rutina, permite de nuevo la detección de impulsos. Si el procesador 14 no está a temperaturas por debajo de -30 grados celsius. Para una descripción más completa de la generación de una señal de visualizador para el visualizador 30, se hace referencia a la solicitud europea en trámite nº 92925121.3 (PCT/US92/09631) que se incorpora en la presente memoria como referencia.

Los segmentos de LCD disponibles 96, representados en la figura 3, se utilizan como sigue. Seis dígitos (0,375 de altura) se utilizan para exposición de datos y tres dígitos más pequeños (0,25 de altura) se utilizan para identificadores numéricos. Además de los identificadores numéricos, están previstos diecisiete indicadores alfabéticos que se utilizan para identificación. Estos son: PREV, SEAS, RATE, A, B, C, D, CONT, CUM, RESETS, MAX, TOTAL, KV/, \, -\, R, y h. Los últimos seis indicadores 220 pueden combinarse para producir: KW, KWh, KVA, KVAh, KVAR o KVARh, como se muestra. Están previstos tres indicadores potenciales en el LCD y aparecen como bombillas. Dichos indicadores funcionan individualmente y están encendidos de manera continua cuando el potencial de la fase correspondiente es mayor de 57,6 Vrms y destellan cuando el potencial baja por debajo de 38,4 Vrms. Los indicadores "TEST" "ALT", y "EOI" están previstos para proporcionar una indicación de cuándo la unidad se encuentra en modo de prueba, modo de desplazamiento alterno, o se ha producido un final de un intervalo de demanda. También están previstos seis (6) indicadores de impulsos 200-210 en el LCD 30 para watios-horas y una cantidad alternativa (VA-horas o VAR-horas).

Los indicadores de impulsos 200-210 están configurados como dos grupos de tres, un grupo para indicar vatios y otro grupo para indicar VARhoras. Cada grupo presenta un flecha a la izquierda, un cuadrado lleno, y una flecha a la derecha. Durante cualquier prueba, se hará parpadear a una de las flechas cuando el microprocesador 16 reciba impulsos del procesador 14 mientras que el cuadrado parpadeará a una velocidad más baja representativa de una velocidad de rotación de disco y de forma que imite la rotación del disco. Se observará que las señales necesarias para los indicadores de destellos 200-210 las genera el procesador 16 en rutinas de interrupción de impulsos de energía. La flecha a la izquierda 200 parpadea cuando se recibe energía del punto medido y la flecha a la derecha 204 parpadea cuando se suministra energía al punto medido. El cuadro lleno 202 parpadea a una velocidad Kh equivalente a una medida electromecánica de la misma forma, amperios de prueba, y voltaje de prueba. El cuadro 202 parpadea sin tener en cuenta la dirección de la circulación de energía. La velocidad en que el cuadro 202 parpadea puede generarse dividiendo la velocidad en la se proporcionan los impulsos al procesador 16. Por lo tanto, la comprobación puede producirse a velocidades tradicionales (indicativas de la rotación del disco) o pueden producirse a velocidades más rápidas, reduciendo de este modo el tiempo de comprobación. Los indicadores 206-210 funcionan de manera similar, excepto en relación con la energía aparente o reactiva.

Dichos indicadores de impulsos pueden detectarse a través de la tapa del contador utilizando los conjuntos reflectores (tales como el Skan-A-Matic C42100) de equipos de comprobación existentes. Como se ha indicado anteriormente, el segundo grupo de tres indicadores indica la circulación de energía aparente o reactiva y dichos indicadores presentan las puntas de las flechas 206 y 210 abiertas, de manera que no se confundan con los indicadores de vatios-hora.

Haciendo referencia a la figura 4, en ella se aprecia que los indicadores 200-204 están dispuestos a lo largo de una línea, en la que el indicador 202 está dispuesto entre los indicadores 200 y 204. A medida que pasa el tiempo, el procesador 16 genera señales de visualización de forma que, cuando la energía está circulando en la dirección hacia adelante, el indicador 204 siempre destella. Sin embargo, los indicadores 200 y 202 pueden hacerse destellar selectivamente, para crear la impresión de que la energía está circulando de izquierda a derecha. Cuando la energía esté circulando en la dirección opuesta, la inversa es la real. El indicador 200 destella de forma continua, y los indicadores 202 y 204 destellan selectivamente para imitar a la circulación de energía de derecha a izquierda.

El contador 10 interacciona con el mundo exterior por medio del visualizador de cristal líquido 30, el acceso óptico 40, o el conectador de opción 38. Está previsto que la mayoría de los clientes de servicios públicos se interconecten con el LCD 30 para comprobar el contador, algunas compañías de electricidad desearán un LED de infrarrojos, tal como el LED 112, para comprobar la calibración del contador. Tradicionalmente, en los contadores electrónicos se ha dispuesto un único diodo emisor de luz (LED) además de un acceso óptico para dar salida a un impulso de watios-hora. Tales diseños añaden coste, disminuyen la fiabilidad y limitan las capacidades de comprobación. La presente forma de realización supera estas limitaciones multiplexando los amperios de prueba y el voltaje de prueba. El cuadro 202 parpadea sin tener en cuenta la dirección de la circulación de energía. La velocidad en que el cuadro 202 parpadea puede generarse dividiendo la velocidad en la se proporcionan los impulsos al procesador 16. Por lo tanto, la comprobación puede producirse 5 a velocidades tradicionales (indicativas de la rotación del disco) o pueden producirse a velocidades más rápidas, reduciendo de este modo el tiempo de comprobación. Los indicadores 206-210 funcionan de manera similar, excepto en relación con la energía aparente o reactiva.

Dichos indicadores de impulsos pueden detectarse a través de la tapa del contador utilizando los conjuntos reflectores (tales como el Skan-A-Matic C42100) de equipos de comprobación existentes. Como se ha indicado anteriormente, el segundo grupo de tres indicadores indica la circulación de energía aparente o reactiva y dichos indicadores presentan las puntas de las flechas 206 y 210 abiertas, de manera que no se confundan con los indicadores de vatios-hora.

Haciendo referencia a la figura 4, en ella se aprecia que los indicadores 200-204 están dispuestos a lo largo de una línea, en la que el indicador 202 está dispuesto entre los indicadores 200 y 204. A medida que pasa el tiempo, el procesador 16 genera señales de visualización de forma que, cuando la energía está circulando en la dirección hacia adelante, el indicador 204 siempre destella. Sin embargo, los indicadores 200 y 202 pueden hacerse destellar selectivamente, para crear la impresión de que la energía está circulando de izquierda a derecha. Cuando la energía esté circulando en la dirección opuesta, la inversa es la real. El indicador 200 destella de forma continua, y los indicadores 202 y 204 destellan selectivamente para imitar a la circulación de energía de derecha a izquierda.

El contador 10 interacciona con el mundo exterior por medio del visualizador de cristal líquido 30, el acceso óptico 40, o el conectador de opción 38. Está previsto que la mayoría de los clientes de servicios públicos se interconecten con el LCD 30 para comprobar el contador, algunas compañías de electricidad desearán un LED de infrarrojos, tal como el LED 112, para comprobar la calibración del contador. Tradicionalmente, en los contadores electrónicos se ha dispuesto un único diodo emisor de luz (LED) además de un acceso óptico para dar salida a un impulso de watios-hora. Tales diseños añaden coste, disminuyen la fiabilidad y limitan las capacidades de comprobación. La presente forma de realización supera estas limitaciones multiplexando las diversas señales de salida de función de medición y las velocidades de impulsos en el acceso óptico 40 únicamente. El contador 10 repite la salida de prueba de vatios hora del valor kh en el acceso óptico 40 en cualquier momento en que el contador se haya puesto manualmente en el modo de prueba (en la figura 6 se ha presionado el botón de instrucción en 5 de PRUEBA) o modo de desplazamiento alternativo (en la figura 6 se ha presionado el botón de instrucción ALT). Aunque en estos modos iniciados manualmente, se evita la comunicación al procesador 16 a través del acceso óptico 40. Se observa que en la forma de realización preferida, el botón ALT puede activarse sin retirar la tapa del contador (no representada). Para este fin se prevé en la tapa del contador un pequeño eje movible (no representado) de forma que cuando se mueve el eje se activa el componente ALT. Por lo tanto, no es necesaria la retirada de la tapa del contador para comprobar el contador.

Haciendo referencia a continuación a la figura 5, se muestran en ella con mayor detalle el acceso óptico 40 y la circuitería de reposición 108. El acceso óptico 40 proporciona un acceso electrónico a la información de la medición. El transmisor y el receptor (transistores 110 y 112) son componentes para infrarrojos de 850 nanómetros y están contenidos en el conjunto de electrónica (contrariamente a ser montados en la tapa). Los transistores 110 y el LED 112 están fijados en el UART incluido dentro del microcontrolador 16 y la velocidad de comunicaciones (9600 baudios) está limitada por el tiempo de respuesta de los componentes ópticos. El acceso óptico también puede anularse del UART (como se describe a continuación), permitiendo que el UART se utilice para otras comunicaciones futuras con independencia de la luz ambiente. Durante el modo de prueba, el acceso óptico 40 repetirá los impulsos de vatios-hora recibidos por el microcontrolador en el LED emisor 112 para ajustarse a las prácticas de comprobación tradicionales sin la necesidad de un LED adicional.

El contador 10 también proporciona la capacidad de disponerse en el modo de prueba y salir de dicho modo de prueba por medio de una función de acceso óptico, preferentemente con una instrucción de datos. Cuando se encuentra en un modo de prueba iniciado por medio del acceso óptico 40, el contador repetirá impulsos de medición como se determina mediante la instrucción transmitida en el transmisor de acceso óptico. Esto permite la multiplexación de las funciones de medición o de las velocidades de impulsos en un único LED. En la forma de realización preferida, dicho esquema multiplexador es una operación de multiplexación basada en el tiempo. El contador captará otras instrucciones de comunicación. Las instrucciones adicionales pueden variar la velocidad o la cantidad medida de la salida de prueba en el acceso óptico 5 40. El contador "acusará recibo" de cualquier instrucción enviada mientras esté en el modo de prueba y "acusará recibo" de la salida de la instrucción del modo de prueba. Mientras está en un modo de prueba iniciado ópticamente, otras instrucciones a parte de las mencionadas anteriormente se procesan normalmente. Debido a que existe la posibilidad de un impulso repetido que confunda el receptor de lectores de programa, puede desearse una instrucción para detener la repetición de impulsos, de forma que puedan continuar las comunicaciones sin interrupción. Si se ha dejado el modo de prueba, se aplica el tiempo de modo de prueba usual de tres intervalos de demanda.

La instrucción de datos identificada anteriormente se denomina "Introducir Modo de Prueba" y le sigue un bit de datos que se define a continuación. La instrucción es reconocida por el procesador 16 al igual que otras instrucciones de comunicaciones. Dicha instrucción dispone el contador 10 en el modo de prueba estándar. Mientras se encuentra en dicho modo, no se aplican intervalos de retardo entre instrucciones de comunicaciones. Por lo tanto, la sesión de comunicaciones no termina a menos que se transmita una instrucción de finalizar sesión o se termine el modo de prueba mediante cualquiera de los sistemas normales de salida del modo de prueba (presionando el botón de prueba, caída de tensión, etc.) incluyendo el intervalo de retardo de ninguna actividad. El visualizador 30 se cicla mediante la secuencia normal de visualización del modo de prueba (ver el programa principal en las etapas 1044, 1060 y 1064) y mediante las presiones de botones se ejecutan sus funciones del modo de prueba normal. La transmisión de estos tiempos múltiples de instrucción hace que el modo de prueba, y su contador asociado de intervalos de retardo, se pongan en marcha de nuevo después de cada transmisión.

Los bits de datos determinan qué línea(s) de impulsos de entrada en el procesador 16 deberán transmitirse simultáneamente y repetirse en cada acceso óptico 40. Pueden disponerse múltiples líneas para ejecutar un función totalizadora. La definición de cada bit en el byte de datos es como sigue:

bit 0 = impulsos de prueba alternos

bit 1 = impulsos suministrados alternos

bit 2 = impulsos recibidos alternos

bit 3 = impulsos de prueba de whr

bit 4 = impulsos de whr entregados

bit 5 = impulsos de whr recibidos

los bits 6 y 7 no se utilizan.

Si no se fija ningún bit, el contador detiene la repetición de impulsos. Está función puede utilizarse para permitir que se envíen otras instrucciones de comunicaciones sin temor de colisión de datos con los impulsos de salida. Mientras se está en este modo, pueden aceptarse otras instrucciones de comunicaciones. Pueden leerse los datos, puede programarse de nuevo el contador, pueden reponerse los datos de facturación o puede iniciarse una reanudación del sistema. Puesto que la información de KWH totales y de la máxima demanda se almacena en el EEPROM 35, los datos de prueba que se están procesando en zonas de memoria y las funciones tales como la reposición de demandas y la reanudación del sistema se activarán los datos del modo de prueba y no en los datos de facturación reales. Cualquier "instrucción de introducir modo de prueba" posterior repone los datos de modo de prueba justo como se haría en una reposición de demanda manual en el modo de prueba.

Esta instrucción también proporciona a las compañías de electricidad un modo de entrar en el modo de prueba sin tener que retirar la tapa del contador. Esto resultará beneficioso para algunas compañías de electricidad.

Claims (10)

1. Contador de energía electrónico que incluye medios (12A- 12C, 18A-18C) para detectar señales de voltaje e intensidad de corriente de entrada, un sistema de tratamiento (14, 16) para procesar las señales de voltaje e intensidad de corriente para generar una medición de potencia y una señal de impulsos, y medios de salida (40) acoplados al sistema de tratamiento para dar salida a la señal de impulsos del contador, caracterizado porque:

el sistema de tratamiento (14, 16) procesa las señales de voltaje e intensidad de corriente de entrada para generar una pluralidad de mediciones de potencia que incluyen potencia real, potencia reactiva y potencia aparente,

el contador incluye una interfaz de comunicaciones (40) para recibir una instrucción de datos que identifica una medición de potencia seleccionada de las mediciones de potencia de una fuente exterior al contador,

el sistema de tratamiento (14, 16) se acopla a la interfaz de comunicaciones (40) para procesar la instrucción de datos para generar la señal de impulsos que es una señal de prueba que presenta una velocidad proporcional a una magnitud de la medición de potencia seleccionada, y

el contador incluye una interconexión de prueba (40) acoplada al sistema de tratamiento (14, 16) para transmitir las señales de prueba pulsadas a un dispositivo de comprobación exterior al contador.

2. Contador según la reivindicación 1, en el que la instrucción de datos identifica además la medición de potencia seleccionada puesto que es representativa de la potencia total, la potencia recibida o la potencia suministrada, en el que el sistema de tratamiento comprende:

unos primeros medios de tratamiento (14) para generar una primera señal de impulsos representativa de la potencia real recibida, una segunda señal de impulsos representativa de la potencia real suministrada, una tercera señal de impulsos representativa de una de las potencias, potencia reactiva recibida o potencia aparente recibida y una cuarta señal de impulsos representativa de una de las potencias, potencia reactiva suministrada o potencia aparente suministrada, y

unos segundos medios de tratamiento (16) acoplados a los primeros medios de tratamiento (14), la interfaz de comunicaciones (40) y la interfaz de comprobación (40) para procesar la instrucción de datos y dirigir por lo menos una señal de impulsos de la primera señal de impulsos, segunda señal de impulsos, tercera señal de impulsos y cuarta señal de impulsos al interfaz de comprobación basada en la instrucción de datos para transmisión como la señal de comprobación de impulsos.

3. Contador según la reivindicación 2, en el que los segundos medios de tratamiento (16) combinan la primera señal de impulsos y la segunda señal de impulsos para formar una señal de prueba pulsada representativa de la potencia real total y que combina la tercera señal de impulsos y la cuarta señal de impulsos para formar la señal de prueba pulsada representativa de una de las potencias, potencia reactiva total o potencia real total.

4. Contador según la reivindicación 3, en el que la instrucción de datos determina una cadencia de impulsos de la señal de impulsos que ha de transmitirse como la constante de vatios-hora Kh o un valor Ke constante de salida de KYZ, en el que el sistema de tratamiento comprende:

unos primeros medios de tratamiento (14) para generar por lo menos una primera señal de impulsos indicativa de la potencia real medida por el contador y una segunda señal de impulsos indicativa de una potencia reactiva medida por el contador o potencia aparente medida por el contador, y

unos segundos medios de tratamiento (16) acoplados a los primeros medios de tratamiento (14), la interfaz de comunicaciones (40) y la interfaz de comprobación (40) para procesar la instrucción de datos y generar la señal de prueba pulsada que ha de transmitirse mediante la interfaz de comprobación con una cadencia de impulsos igual al valor Kh o al valor Ke determinados por la instrucción de datos.

5. Contador según la reivindicación 1, en el que la interfaz de comunicaciones (40) está adaptada para recibir por lo menos una instrucción de datos adicional que determina una medición distinta de las diversas mediciones de potencia y en el que el sistema de tratamiento (14, 16) procesa cada dicha instrucción de datos adicional y genera señales de prueba pulsadas adicionales basadas en la medición de potencia determinada por cada instrucción de datos adicional, estando adaptada la interfaz de comprobación (40) para transmitir cada señal de prueba pulsada adicional al dispositivo de comprobación.

6. Contador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la interfaz de comprobación y la interfaz de comunicaciones están integradas en una única interconexión (40) del contador.

7. Contador según la reivindicación 6, en el que la interfaz de señales (40) es un acceso de comunicaciones ópticas.

8. Contador según la reivindicación 7, en el que el acceso de comunicaciones ópticas (40) es un LED.

9. Contador según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 8, en el que el acceso de comunicaciones ópticas (40) es el único sistema previsto mediante el contador de energía electrónico para dar salida a la señal de prueba pulsada desde dicho contador.

10. Contador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la señal de prueba se genera en una forma para ser utilizada por un equipo de comprobación de calibración estándar.