ES2239565T3 - Contador electronico de energia. - Google Patents

Abstract

Un método para proporcionar señales de prueba ópticas para la verificación de un contador de energía eléctrica (10) que detecta las señales de la tensión y de la corriente de entrada y que procesa las señales de la tensión y de la corriente de entrada para generar varias mediciones de la potencia, y en el que dicho contador de energía eléctrica (10) incluye un puerto de comunicaciones ópticas (40), comprendiendo dicho método las etapas de: seleccionar una dichas varias mediciones de la potencia y definir la misma como la medición de la potencia seleccionada; generar una señal de prueba que tiene una frecuencia proporcional a la medición de la potencia seleccionada; y transmitir la señal de prueba sobre dicho puerto de comunicaciones ópticas (40), de tal manera que se puede utilizar equipo de prueba de calibración estándar para recibir y procesar la señal de prueba transmitida.

Description

Contador electrónico de energía.

La presente invención se refiere a un contador electrónico de energía.

Se conocen bien técnicas y dispositivos para medir las diversas formas de energía eléctrica. Los contadores, tales como los contadores de potencia de servicio público, pueden ser de dos tipos, a saber, contadores basados en electromecánica, cuya potencia de salida es generada por un disco giratorio y contadores basados en electrónica, cuya componente de salida es generada electrónicamente. También existe un contador híbrido, en el que se ha combinado un registro electrónico para proporcionar una representación generada electrónicamente de la energía eléctrica medida, de manera habitual ópticamente, a un disco giratorio. Los impulsos generados por el disco giratorio, por ejemplo por luz reflejada desde un punto pintado en el disco, son utilizados para generar una señal de salida electrónica.

Se apreciará que los contadores electrónicos han alcanzado una aceptación considerable debido a su creciente fiabilidad y a sus gamas de funcionamiento de temperatura ambiente extendidas. Por consiguiente, se han propuesto varias formas de contadores basados electrónicamente, que están virtualmente libres de partes móviles. En los últimos diez años, se han propuesto varios contadores, que incluyen un microprocesador.

La verificación de los contadores electrónicos ha sido siempre un problema. Un modo especial de operación de registro conocido en la industria, como el modo de prueba, ha estado disponible para facilitar la verificación del registro, pero se ha hecho poco para mejorar la verificación general de los contadores. Los contadores electrónicos tienen el potencial de proporcionar tiempos de prueba más rápidos, funciones múltiples de medición y calibración del contador a través del ajuste del software. Sin embargo, la implementación de tales funciones puede ser costosa y complicada.

Actualmente, las compañías suministro de servicios públicos pueden verificar los contadores mecánicos con una pieza de equipo de prueba que puede reflejar luz desde un disco de medición para detectar un punto pintado a medida que el disco gira. Una forma alternativa de verificación de los contadores mecánicos se describe en la patente de los Estados Unidos Número 4.600.881, que describe la formación de un agujero en el disco. Se coloca un dispositivo fotosensible en una posición fija sobre un lado del disco. A medida que el disco gira, y el agujero pasa sobre el dispositivo fotosensible, se proporciona un impulso que indica el movimiento del disco.

Puesto que los contadores electrónicos no contienen preferentemente discos giratorios, no se pueden utilizar tales técnicas de verificación sencillas. Por consiguiente, existe una necesidad de un contador electrónico que tenga un medio relativamente sencillo de verificación del contador.

Este objeto se consigue por la invención reivindicada en las reivindicaciones adjuntas.

El documento GB-A-2 177 805 describe la emisión de impulsos a través de diodos emisores de luz a diferentes frecuencias para verificar la operación de medición. Uno de los LED emite luz en el espectro visible para la confirmación visual del funcionamiento del contador. El otro LED se utiliza para le verificación del instrumento. El documento GB-A-2 177 805 no enseña la generación de varias mediciones de potencia y, como tal, no enseña la selección de una de las mediciones de potencia y la generación de una señal de prueba que tiene una frecuencia proporcional a la medición de la potencia seleccionada, como se reivindica en la reivindicación 1. El documento EP-A-0 288 413 tiene un orificio óptico que utiliza comunicación de datos en serie. De acuerdo con ello, el documento EP-A-0 288 413 no proporciona una capacidad para emitir una señal de prueba que tiene una frecuencia proporcional a la medición de la potencia seleccionada, como se reivindica en la reivindicación 1.

A continuación se describirá ahora una forma de realización de la invención, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La figura 1 es un diagrama de bloques de un contador electrónico que incorpora la presente invención.

Las figuras 2A - 2E se combinan para proporcionar un diagrama de flujo del programa primario utilizado por el microcontrolador mostrado en la figura 1.

La figura 3 es una vista en alzado frontal de la pantalla de cristal líquido mostrada en la figura 1.

La figura 4 es una vista esquemática de anunciadores seleccionados de la pantalla de cristal líquido mostrada en la figura 3.

La figura 5 muestra un diagrama esquemático del orificio óptico mostrado en la figura 1; y

La figura 6 es un diagrama esquemático de ciertos botones de comando contenidos en el contador.

En la figura 1 se muestra un contador para medir energía eléctrica y se designa, en general, con el número 10. Se ha indicado al principio que este contador está construido de tal forma que puede soportar la implementación futura de funciones de medición de nivel más elevado.

Se muestra que el contador 10 incluye tres redes divisoras de tensión resistivas 12A, 12B 12C; un primer procesador - un es un chip de circuitos integrados ADC/DSP (convertidor analógico a digital / procesador de señales digitales) 14; un segundo procesador - un microcontrolador 16 que es, en la forma de realización preferida, un microcontrolador Mitsubishi Modelo 50428; tres sensores de corriente 18A,18B, 18C; una fuente de alimentación de conmutación 20 de 12 V, que es capaz de recibir entradas en el intervalo de 96-528V; una fuente de alimentación lineal 22 de 5 V; una fuente de alimentación no volátil 24, que conmuta a una batería 26 cuando la fuente de alimentación 22 de 5V está inoperativa; una referencia de tensión de precisión 28 de 2,5 V; una pantalla de cristal líquido (LCD); un oscilador 32 de 32.768 kHz; un oscilador 34 de 6.2208 MHz que proporciona señales de sincronización al chip 14 y cuya señal está dividida por 1,5 para proporcionar una señal de reloj de 4.1472 MHz al microcontrolador 16; una EEPROM 35 de 2 kbyte; una línea de comunicaciones en serie 36; un conector opcional 38; y un puerto de comunicaciones ópticas 40 que se puede utilizar para leer el contador. La inter-relación y los detalles específicos de cada uno de estos componentes se indican totalmente más adelante.

Se apreciará que la energía eléctrica tiene tanto características de tensión como también de corriente. Con relación al contador 10, se proporcionan señales de tensión a divisores resistivos 12A-12C y se inducen señales de corriente en un transformador de corriente (CT) y se derivan. La salida de las combinaciones ST/derivación 18A-18C se utiliza para determinar la energía eléctrica.

El primer procesador 14 está conectado para recibir las señales de la tensión y de la corriente proporcionadas por los divisores 12A-12C y por las derivaciones 16A-18C. Como se apreciará con más detalle a continuación, el procesador convierte las señales de la tensión y de la corriente en señales digitales de la tensión y de la corriente, determina la energía eléctrica a partir de las señales digitales de la tensión y de la corriente y genera una señal de la energía que es representativa de la determinación de la energía eléctrica. El procesador 14 generará siempre señales de vatios hora suministrados (Whr Del) y señales de vatios hora recibidos y en función del tipo de energía que está siendo medida, generará señales de voltio amperios reactivos hora suministrados (VARhr Del) / voltio amperios reactivos hora recibidos (VARhr Rec) o señales de voltio amperios hora suministrados (VAhr Del) / voltio amperios hora recibidos (VAhr Rec). En la forma de realización preferida, cada transición sobre los conductores 42-48 (cada transición desde bajo lógico hasta alto lógico y viceversa) es representativa de la medición de una unidad de energía. El segundo procesador 16 está conectado al primer procesador 14. Como se explicará en detalle a continuación, el procesador 16 recibe la(s) señal(es) de energía y genera una señal de indicación que es representativa de la(s) señal(es) de energía.

Con relación a la forma de realización preferida del contador 10, las corrientes y las tensiones son detectadas utilizando transformadores de corriente convencionales (CT) y divisores resistivos de la tensión, respectivamente. La multiplicación adecuada se realiza en un circuito integrado, es decir, en el procesador 14. Aunque se describe con más detalle con relación a la figura 1, el procesador 14 es esencialmente un procesador de señales digitales programable (DSP) con convertidores de analógico a digital (A/D) incorporados. Los convertidores son capaces de muestrear tres canales de entrada al mismo tiempo en 2400 Hz cada uno con una resolución de 21 bits y luego el DSP integral realizar diversos cálculos sobre los resultados.

El contador 10 se puede utilizar o bien como contador a demanda o, por así decirlo, como un contador del tiempo de uso (TOU). Se reconocerá que los contadores TOU son 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 punta será facturada de una manera diferente que la energía eléctrica facturada durante las horas no punta. Como se explicará con más detalle a continuación, el primer procesador 14 determina unidades de energía eléctrica mientras que el procesador 16, en el modo TOU, califica tales unidades de energía con relación al tiempo en el que fueron determinadas tales unidades, es decir, la estación así como la hora del día.

Todos los indicadores y las características de prueba son representados a través de la cara del contador 10, ya sea sobre una LCD 30 o a través del puerto de comunicaciones ópticas 40. La fuente de alimentación de potencia 20 para la electrónica es una fuente de alimentación de potencia de conmutación que proporciona un suministro lineal de baja tensión 22. Tal método permite una gama amplia de tensión de funcionamiento para el contador 10.

En la forma de realización preferida de la presente invención, por así decirlo, los componentes estándar del contador y la electrónica de registro están localizados todos por primera vez sobre un cuadro de circuito impreso individual (no se muestra) definido como un conjunto electrónico. Este conjunto electrónico aloja fuentes de alimentación de potencia 20, 22, 24 y 28, divisores resistivos 12A-12C para todas las tres fases, la porción del resistor de derivación de 18A-18C, el oscilador 34, el procesador 16, la circuitería de reposición (no se muestra), la EEPROM 35, el oscilador 32m, los componentes del puerto óptico 40, la LCD 30 y una interfaz de cuadro opcional 38. Cuando este conjunto se utiliza para contar la demanda, los datos de facturación son memorizados en una EEPROM 35. Este mismo conjunto es utilizado para aplicaciones de medición de TOU simplemente utilizando la batería 26 y reprogramando los datos de configuración en la EEPROM 35.

Consideremos ahora los varios componentes del contador 10 con más detalle. En primer lugar, la corriente que está siendo medida es detectada utilizando transformadores de corriente convencionales. Se prefiere que la porción del transformador de la corriente de los dispositivos 18A-18C tengan especificaciones estrictas de error de relación y de desplazamiento de fase con el fin de limitar los factores que afectan a la calibración del contador al conjunto electrónico propiamente dicho. Tal limitación tiende a mejorar la facilidad con la que se puede programar el contador 10. La porción del resistor de derivación de los dispositivos 18A-18C está localizada en el conjunto electrónico descrito anteriormente y son de una manera preferida resistores de película de metal con un coeficiente máximo de temperatura de 25 ppm/ºC.

Las tensiones de las fases se llevan directamente al conjunto electrónico, donde los divisores resistivos 12A-12C escalan estas entradas hacia el procesador 14. En la forma de realización preferida, los componentes electrónicos son referenciados a la suma de vectores de cada tensión de la línea para sistemas delta de tres hilos y a la toma de tierra para todos los otros servicios. La división resistiva se utiliza para dividir la tensión de entrada de tal manera que se puede obtener una tensión muy lineal con un desfase mínimo sobre una amplia gama dinámica. Esto en combinación con una fuente de alimentación de potencia de conmutación permite la implementación de la gama amplia de tensiones de servicio.

Se apreciará que las unidades de energía son calculadas principalmente a partir de la multiplicación de la tensión y de la corriente. Las fórmulas específicas utilizadas en la forma de realización preferida, se describen con mayor detalle en la solicitud europea Nº 92925121.3 (PCT/US92/09631) que se está tramitando al mismo tiempo y que se incorpora aquí por referencia. No obstante, para fines de la figura 1, tales fórmulas son realizadas en el procesador 14.

El microcontrolador M37428 16 es un microcontrolador 6502 (un microprocesador de 8 bits tradicional) derivado con un conjunto ampliado de instrucciones para verificación y manipulación binaria. Este microcontrolador incluyen funcionalidad substancial que comprende unidades LCD internas (128 segmentos cuadraplexados), 8 kbytes de memoria ROM, 384 bytes de memoria RAM, un hardware bidireccional simultáneo UART, 5 cronómetros, 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 el reloj de 4.1472 MHz desde el procesador 14, como se ha descrito anteriormente. Una señal de reloj de este tipo es trasladada a un tiempo de ciclo de 1.0368 MHz. Después del fallo de la potencia, el procesador 16 cambia al oscilador de cristal 32 de 32.768 KHz. Esto permite el funcionamiento de baja potencia con un tiempo de ciclo de 16.384. Durante un fallo de potencia, el procesador mantiene el seguimiento del tiempo contando segundos y transmitiendo el tiempo hacia delante. Una vez que el procesador 16 ha transmitido el tiempo hacia delante, se ejecuta una instrucción WIT que coloca la unidad en un modo en el que solamente el oscilador de 32.768 y los cronómetros están operativos. Mientras está en este modo, un cronómetro está ajustado para "despertar" el procesador 16 cada 32.768 ciclos para contar un segundo.

Aunque la fuente de alimentación de potencia 20 puede ser cualquier fuente de alimentación de potencia conocida para proporcionar la potencia de corriente continua requerida, una forma preferida de una fuente de alimentación 20 se describe en detalle en la solicitud ABB-0010 que se está tramitando al mismo tiempo, que ha sido presentada simultáneamente con ésta y que se incorpora aquí por referencia.

Consideremos ahora el funcionamiento principal del procesador 16 con relación a las figuras 2A-2E y la figura 3. En la etapa 1000 se proporciona una señal de reposición al microcontrolador 16. Se produce un ciclo de reposición cada vez que el nivel de la tensión V_{dd} se eleva hasta aproximadamente 2,8 voltios. Tal condición se produce cuando se activa el contador.

En la etapa 1002, el microcontrolador 16 lleva a cabo una operación de inicialización, en la que es inicializado el puntero de inicio de la pila, es inicializada la memoria RAM interna, el tipo de pantalla de cristal líquido es introducido en la porción de la unidad de representación del microcontrolador 16 y son inicializados los cronómetros que requieren inicialización durante la puesta en marcha. Hay que indicar que la operación de la etapa 1002 no tiene que ser realizada cada vez que se produce un fallo de la potencia. Después de un fallo de la potencia, el microcontrolador 16 en la etapa 1004 retorna al programa principal en el punto indicado cuan do retorna la potencia.

Después de la puesta en marcha inicial o después del retorno de la potencia después de un fallo de la potencia, el microcontrolador 16 lleva a cabo una función de restablecimiento. En la etapa 1006, el microcontrolador desactiva los impulsos transmitidos por el procesador 14. Estos impulsos son desactivados proporcionando el bit adecuado de restablecimiento de la señal. La presencia de este bit indica que se está produciendo una operación de restablecimiento y que los deberían ignorarse los impulsos generados durante ese tiempo. Una vez ajustado el bit de restablecimiento de la señal, el microcontrolador 16 determina en la etapa 1008 si está presente la señal de fallo de la potencia. Si está presente la señal de fallo de la potencia, el microcontrolador 16 salta a la rutina de fallo de la potencia en 1010. En la rutina de fallo de la potencia, los puertos de salida del microcontrolador 16 son escritos bajos, a no ser que no haya sido ajustado el bit de restablecimiento. Si el bit de restablecimiento no ha sido ajustado, entonces los datos contenidos en el microcontrolador 16 son escritos en la memoria.

Si no está presente la señal de fallo de la potencia, el microcontrolador 16 representa segmentos en la etapa 1012. En este momento, los segmentos de la pantalla son iluminados utilizando el potencial de fase A. Se recordará que el potencial de fase A es proporcionado al microcontrolador 16 desde el procesador 14. En 1014, el puerto UART y otros puertos son inicializados en 1016, se activan las interrupciones del fallo de potencia, de tal manera que si se detecta un borde de fallo desde la salida A del procesador 14, se producirá una interrupción que indica un fallo de la potencia. Se recordará que el procesador 14 compara la tensión de referencia VREF con una tensión dividida generada por la fuente de alimentación de potencia 20. Cada vez que la tensión de la fuente de alimentación de potencia cae por debajo de la tensión de referencia, se produce una condición de fallo de la potencia.

En la etapa 1018, se lleva a cabo la carga del circuito integrado de medición. Se apreciará que ciertas tareas realizadas por el microcontrolador 16 dependen del tiempo. Tales tareas requerirán una interrupción del cronómetro cuando se ha alcanzado el tiempo para la ejecución de tales tareas.

En 1022, se realizan las sub-rutinas de auto-prueba. Aunque no es necesaria ninguna sub-rutina de auto-prueba particular para poner en práctica la presente invención, tales sub-rutinas pueden incluir una verificación para determinar si está presentes los datos de representación adecuados. Hay que indicar que los datos son memorizados con relación a la designación de la clase y que se asigna un valor a cada clase, de tal manera que la suma de los valores de las clases es igual a un número específico. Si se omite cualquier dato de representación, la condición de los valores de las clases para datos que están presentes no será igual a la suma específica y se representará un mensaje de error. De una 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 vigilancia 32 con el fin de determinar si existe la relación adecuada.

Habiendo completado las sub-rutinas de auto-prueba, la memoria RAM es reinicializada en 1024. En esta re-inicialización, ciertas constantes de carga son borradas de la memoria. En 1026, se programan varios conceptos. Por ejemplo, se programa la actualización de la pantalla para que tan pronto como esté completada la rutina de restablecimiento, se recuperen los datos y se actualice la pantalla. De una manera similar, se programan las comunicaciones ópticas, donde el microcontrolador 16 determina si está presente algún dispositivo en el puerto óptico que tenga deseos de comunicación. Por último, en 1028 se emite una señal que indica que ha sido completada la rutina de restablecimiento. Tal señal puede incluir la desactivación del bit de restablecimiento de la señal. Después de tal hecho, los impulsos previamente desactivados serán considerados ahora válidos. El microcontrolador se mueve ahora a la rutina principal.

En 1030, el microcontrolador 16 llama la rutina de procesamiento de la hora del día. En esta rutina, el microcontrolador 16 contempla el bit de un segundo de su reloj interno y determina si el cronómetro debe cambiarse. Por ejemplo, al comienzo y al final del Tiempo de Ahorro Diurno, el cronómetro se mueve hacia delante y hacia atrás una hora respectivamente. Además, la rutina de procesamiento de la hora del día coloca indicadores de cambio de minuto e indicadores de cambio de fecha. Como se apreciará más adelante, tales indicadores son verificados periódicamente y se producen procesos si están presentes tales indicadores.

Se indicará que existen dos interrupciones en tiempo real programadas en el microcontrolador 16, que no se muestran en la figura 2, a saber, la interrupción del minuto de desplazamiento y la interrupción diaria. Al comienzo de cada minuto, se producen ciertas tareas de minuto. De una manera similar, al comienzo de cada día, se producen ciertas tareas de día. Puesto que tales tareas no son necesarias para la práctica de la invención actualmente reivindicada, no es necesario proporcionar más detalles.

En 1032, el microcontrolador 16 determina si está programada una rutina de reprogramación automática. Si la rutina de reprogramación automática está programada, tal rutina es llamada en 1034. La reprogramación automática programa típicamente en nuevas relaciones de utilidad que son memorizadas de antemano. Puesto que han sido incorporadas nuevas relaciones, será necesario restablecer también la pantalla. Después de la operación de la rutina de reprogramación automática, el microcontrolador 16 retorna al programa principal. Si se determina en 103 que la rutina de reprogramación automática no está programada, el microcontrolador 16 determina en 1036 si están programadas tareas de límites del día. Tal determinación se realiza determinando la hora y el día e investigando para ver si están programadas tareas diurnas para ese día. Si están programadas tareas diurnas, tales tareas son llamadas en 1038. Si no están programadas tareas diurnas, el microcontrolador 16 determina a continuación en 1040 si han sido programadas tareas de límites de minutos. Se entenderá que, puesto que el tiempo de uso de los puntos de conmutación se produce en los límites de minutos, por ejemplo conmutando desde un periodo de uso a otro, será necesario cambiar los lugares de almacenamiento en tal punto. Si se programan tareas de minutos, tales tareas son llamadas en 1042. Si no han sido programadas tareas de límites de minutos, el microcontrolador 16 determina en 1044 si ha sido programada alguna auto-prueba. Las auto-pruebas son programadas típicamente para que tengan lugar en el límite del día. Como se ha indicado anteriormente, tales auto-pruebas pueden incluir la verificación del valor acumulativo de la clase de datos de representación para determinar si la suma es igual a un valor prescrito. Si están programadas auto-pruebas, tales pruebas son llamadas en 4066. Si no están programadas auto-pruebas, el microcontrolador 16 determina en 1048 si está programada alguna copia de datos de facturación de cambio de temporada. Se apreciará que cuando cambia la temporada, cambian los datos de facturación. Por consiguiente, será necesario que el microcontrolador 16 memorice la energía medida para una temporada y comience a acumular la energía medida para la temporada siguiente. Si está programada una copia de datos de facturación de cambio de temporada, tal rutina es llamada en 1050. Si no está programa ninguna rutina de cambio de temporada, el microcontrolador 16 determina en 1052 si ha sido programada la reposición del cambio de demanda automático. Si está programada la reposición del cambio de demanda automático, tal rutina es llamada en 1054. Esta rutina requiere que el microcontrolador 16 se lea, en efecto, él mismo y memorice el valor leído en la memoria. Entonces se repone el cambio de demanda automático. Si no ha sido programada la reposición del cambio de demanda automático, el microcontrolador 16 determina en 1056 si ha sido programada una reposición de la demanda de cambio de temporada. Si está programada una reposición de la demanda del cambio de temporada, tal rutina es llamada en 1058. En tal rutina, el microcontrolador 16 se lee él mismo y repone la demanda.

En 1060, el microcontrolador 16 determina si ha sido programado el muestreo de botones. El muestreo de botones se producirá cada ocho milisegundos. Se hace referencia a la figura 6 para una descripción más detallada de una disposición de botones que deben colocarse en la cara del contador 10. Por consiguiente, si ha transcurrido un periodo de ocho milisegundos. El microcontrolador 16 determinará el muestreo de botones que está programado y la rutina de muestreo de los botones será llamada en 1062. Si no está programado el muestreo de los botones, el microcontrolador 16 determina en 1064 si ha sido programada una actualización de la representación. Esta rutina provoca que se represente una cantidad nueva en la LCD 30. Como se determina por los ajustes de los conmutadores programables, las actualizaciones de la representación son programadas, en general, cada tres a seis segundos. Si la representación es actualizada más frecuentemente, puede que no sea posible leer la pantalla de una manera exacta. Si ha sido programada la actualización de la representación, la rutina de actualización de la representación es llamada en 1066. Si no ha sido programada una actualización de la representación, el microcontrolador 16 determina en 1068 si ha sido programado un flash anunciador. Se recordará que se hace que ciertos anunciadores parpadeen en la representación. Tal parpadeo se produce de una manera típica cada medio segundo. Si está programado un flash anunciador, tal rutina es llamada en 1070. Hay que indicar que en la forma de realización preferida, parpadeará un anunciador direccional a la misma frecuencia a la que los impulsos de determinación de la energía son transmitidos desde el procesador 14 hasta el procesador 16. Otra característica de la forma de realización es que otros anunciadores (no indicativos de la dirección de la energía) parpadearán a una frecuencia aproximadamente igual a la frecuencia de rotación del disco en un contador electro-mecánico utilizado en una aplicación similar.

Si no está programado ningún flash anunciador, el microcontrolador 16 determina en 1072 si ha sido programada una comunicación óptica. Se recordará que cada medio segundo el microcontrolador 16 determina si ha sido generada alguna señal en el puerto óptico. Si ha sido generada una señal que indica que se desea una comunicación óptica, será programada la rutina de comunicación óptica. Si está programada la rutina de comunicación óptica, tal rutina es llamada en 1074. Tal rutina provoca que el microcontrolador 16 muestree el puerto óptico 40 para determinar la actividad de las comunicaciones. Si no está programada ninguna rutina óptica, el microcontrolador 16 determina en 1076 si el procesador 14 está señalizando un error. Si el procesador 14 está señalizando un error, el microcontrolador 16 desactiva en 1078 la detección de los impulsos, llama la rutina de carga y después de la ejecución de esa rutina, reactiva la detección de los impulsos. El procesador 14 no opera a temperaturas por debajo de -30 grados Celsius. Para una descripción más completa de la generación de una señal de representación para la pantalla 30, se hace referencia a la solicitud europea Nº 92925121.3 (PCT/US92/09631) que está siendo tramitada al mismo tiempo, incorporada aquí por referencia.

Los 96 segmentos disponibles de la pantalla LCD, mostrados en la figura 3, son utilizados de la siguiente manera. Seis dígitos (0,375 de altura) son utilizados para la representación de datos y tres dígitos más pequeños (0,25 de altura) son utilizados para identificadores numéricos. Además, de los identificadores numéricos, existen diecisiete anunciadores alfa que son utilizados para identificación. Éstos son: PREV, SEAS, RATE, A, B, C, D, CONT, CUM, RESETS, MAX, TOTAL, KV /, \, -\, R y h. Los últimos seis anunciadores 220 se pueden combinar para producir: KW, KWh, KVA, KVAh, KVAR o KVARh, como se muestra. Están previstos tres indicadores de potencial en la pantalla LCD y aparecen como bulbos luminosos. Estos indicadores funcionan individualmente y están encendidos de forma continua cuando el potencial de la fase correspondiente es mayor que 57,6 Vrms, y parpadean cuando el potencial cae por debajo de 38,4 Vrms. Los anunciadores "TEST", "ALT" y "EOI" están previstos para da una indicación de cuándo la unidad está en el modo de prueba, el moto de desplazamiento alterno o se ha producido un final de un intervalo de demanda. Seis (6) indicadores de impulsos 200-210 están previstos también en la pantalla LCD 30 para vatios-hora y una cantidad alternativa (VA-hora o VAR-hora).

Los indicadores de impulsos 200-210 están configurados como dos conjuntos de tres indicadores, un conjunto para indicar vatios y otro conjunto para indicar VARhora. Cada conjunto tiene una flecha a la izquierda, un cuadrado sólido y una flecha a la derecha. Durante cada prueba, una de las flechas parpadeará a la frecuencia a la que el microcontrolador 16 recibe impulsos desde el procesador 14, mientras que al cuadrado parpadeará a una frecuencia menor que es representativa de la frecuencia de rotación del disco y de una manera que imita la rotación del disco. Hay que indicar que las señales necesarias para los indicadores intermitentes 200-210 son generadas por el procesador 16 en rutinas de interrupción de impulsos de energía. La flecha a la izquierda 200 parpadea cuando se alimenta energía a los sitios de medición. El cuadrado sólido 202 parpadea a una frecuencia Kh que es equivalente a un contador electro-mecánico de la misma forma, amperios de prueba y tensión de prueba. El cuadrado 202 parpadea independientemente de la dirección del flujo de energía. La frecuencia a la que el cuadrado 202 parpadea se puede generar dividiendo la frecuencia a la que los impulsos son proporcionados al procesador 16. Por consiguiente, se puede realizar la verificación a frecuencias tradicionales (indicativas de la rotación del disco) o se puede realizar a frecuencias más rápidas, reduciendo de esta manera el tiempo de prueba. Los indicadores 206-210 funcionan de una manera similar, excepto con relación al flujo de energía aparente o reactivo.

Estos indicadores de impulsos se pueden detectar a través de la tapa del contador utilizando los conjuntos reflexivos (tales como el Skan-A-Matic C42100) de equipo de prueba existente. Como se ha indicado anteriormente, el segundo conjunto de tres indicadores indican flujo de energía aparente o reactiva y tienen las puntas de las flechas 206 y 210 abiertas, para que no se confundan con los indicadores de vatios-hora.

Con referencia a la figura 4, se verá que los anunciadores 200-204 están colocados a lo largo de una línea, en la que el anunciador 202 está colocado entre los anunciadores 200 y 204. A medida que el tiempo avanza, el procesador 16 genera señales de representación, de manera que cuando la energía está fluyendo en la dirección hacia delante, el anunciador 204 está siempre parpadeando. No obstante, se puede hacer que los anunciadores 200 y 202 parpadeen de una manera selectiva, para crear la impresión de que está fluyendo energía desde la izquierda hacia la derecha. Cuando la energía está fluyendo en dirección opuesta, se aplica lo contrario. El anunciador 200 parpadea de manera continua y los anunciadores 202 y 204 parpadean de una manera selectiva para imitar la energía que fluye desde la derecha hacia la izquierda.

El contador 10 está conectado con el mundo exterior a través de la pantalla de cristal líquido 30, el puerto óptico 40, o un conector opcional 38. Se prevé que la mayor parte de los clientes de los servicios públicos estén conectados a la pantalla LCD 30 para la verificación del contador, algunos servicios públicos desearán un LED infrarrojo, tal como un LED 112, para verificar la calibración del contador. Tradicionalmente, los contadores electrónicos han proporcionado un diodo emisor de luz (LED) individual además de un puerto óptico para la emisión de un impulso de vatios hora. Tales diseños añaden costes, reducen la fiabilidad y limitan las capacidades de prueba. La presente forma de realización soluciona estas limitaciones multiplexando las varias señales de salida de la función de medición y las frecuencias de los impulsos solamente a través del puerto óptico. El contador 10 repite como eco el valor kh de la salida de prueba de vatios hora sobre el puerto óptico 40 cada vez que el contador ha sido colocado manualmente en el modo de prueba (ha sido pulsado el botón del comando de PRUEBA en la figura 6) o en el modo de desplazamiento alternativo (ha sido pulsado el botón de coman do ALT en la figura 6). Mientras se está en estos modos iniciados manualmente, se previene la comunicación en el procesador 16 a través del puerto óptico 40. Hay que indicar que en la forma de realización preferida, el botón ALT es capaz de ser activado sin retirar la tapa del contador (no se muestra). Con este fin, está previsto un vástago móvil pequeño (no se muestra) en la tapa del contador para que cuando se mueva el vástago, se active el componente ALT. Por consiguiente, no es necesaria la retirada de la tapa del contador para verificar el contador.

Con referencia ahora a la figura 5, se muestran con más detalle el puerto óptico 40 y la circuitería de reposición 108. El puerto óptico 40 proporciona acceso electrónico a la información de medición. El transmisor y el receptor (los transistores 110 y 112) con componentes infrarrojos de 850 nanómetros y están contenidos en el conjunto electrónico (en oposición al montaje en la tapa). Los transistores 110 y el LED 112 están conectados al UART que está incluido dentro del microcontrolador 16 y la velocidad de las comunicaciones (9600 baudios) está limitada por el tiempo de respuesta de los componentes ópticos. El puerto óptico puede ser también desactivado desde el UART (como se describe más adelante), permitiendo que el UART sea utilizado para otras comunicaciones futuras sin preocuparse de la luz ambiental. Durante el modo de prueba, el puerto óptico 40 repetirá como eco los impulsos de vatios hora recibidos por el microcontrolador a través el LED de transmisión 112 para adaptarse a las prácticas de verificación tradicionales sin la necesidad de un LED adicional.

El contador 10 proporciona también la capacidad de ser colocado en el modo de prueba y de salir desde el modo de prueba a través de la función de un puerto óptico, de una manera preferida con un comando de datos. Cuando se está en un modo de prueba iniciado a través del puerto óptico 40, el contador repetirá como eco los impulsos de medición como se define por el comando transmitido a través del transmisor del puerto óptico. Esto permite la multiplexión de las funciones de medición o las frecuencias de los impulsos a través de un LED individual. En la forma de realización preferida, un esquema de multiplexión de este tipo es una operación de multiplexión basada en el tiempo. El contador escuchará otros comandos de comunicaciones. Unos comandos adicionales pueden cambiar la velocidad o la cantidad medida de la salida de prueba a través del puerto óptico 40. El contador "RECONOCERÁ" cualquier comando enviado mientras se encuentra en el modo de prueba y "RECONOCERÁ" el comando de salida del modo de prueba. Mientras se está en un modo de prueba iniciado ópticamente, los comandos distintos a los mencionados anteriormente son procesados normalmente. Debido a que existe la posibilidad de que un impulso reflejado en eco provoque confusión en el receptor del lector-programador, puede ser deseable un comando para detener el eco del impulso para que las comunicaciones se puedan realizar de forma ininterrumpida. Si se abandona el modo de prueba, se aplica el tiempo usual de expiración del modo de prueba de tres intervalos de demanda.

El comando de datos identificado anteriormente se llama "Entrar Modo de Prueba" y es seguido por 1 byte de datos definido más adelante. El comando es reconocido por el procesador 16 lo mismo que otros comandos de comunicaciones. El comando coloca el contador 10 en el modo de prueba estándar. Mientras está e este modo, no se aplican los tiempos de expiración entre comandos de comunicaciones. Por lo tanto, la sesión de las comunicaciones no termina, a no ser que se transmita un comando de terminación de la sesión o a no ser que se termine el modo de prueba por cualquiera de los modos normales del modo de prueba existente (pulsando el botón de prueba, fallo de la potencia, etc.). La pantalla 30 repite el ciclo a través de la secuencia de representación del modo de prueba normal (ver el programa principal en 1044, 1060 y 1064) y las pulsaciones de los botones realizan sus funciones normales del modo de prueba. La transmisión de este comando una pluralidad de veces provoca que se restablezca el modo de prueba y su contador del tiempo de expiración asociado después de cada transmisión.

El byte de datos define qué línea(s) de impulsos de entrada al procesador 16 deberían multiplexarse y repetirse en eco a través del puerto óptico 40. Se pueden establecer líneas múltiples para realizar una función de totalización. La definición de cada bit en el byte de datos es la siguiente:

bit0 = impulsos de prueba alternos,

bit1 = impulsos alternos suministrados,

bit2 = impulsos alternos recibidos,

bit3 = impulsos de prueba whr,

bit4 = impulsos whr suministrados,

bit5 = impulsos whr recibidos,

los 6 y 7 no se utilizan.

Si no se establecen los bits, el contador interrumpe la repetición en eco de los impulsos. Esto se puede utilizar para permitir la emisión de otros comandos de comunicaciones sin miedo a la colisión de datos con los impulsos de salida. Mientras se está en este modo, se pueden aceptar otros comandos de comunicaciones. Se pueden leer los datos de prueba, se puede reprogramar el contador, se pueden reponer los datos de facturación o se puede iniciar un arranque en caliente. Puesto que la información de los KWH totales y de la Demanda Máxima está memorizada en la EEPROM 35, los datos de prueba son procesados en áreas de la memoria y las funciones tales como la reposición de la demanda y el arranque en caliente actuarán sobre los datos del Modo de Prueba y no sobre los datos de facturación actual. Cualquier "Comando de Entrada del Modo de Prueba" repone los datos del modo de prueba precisamente como lo haría una reposición manual de la demanda en el modo de prueba.

Este comando proporciona a la instalación también una manera de entran en el modo de prueba sin tener que retirar la tapa del contador. Esto será beneficioso para algunas instalaciones.

Claims (9)

1. Un método para proporcionar señales de prueba ópticas para la verificación de un contador de energía eléctrica (10) que detecta las señales de la tensión y de la corriente de entrada y que procesa las señales de la tensión y de la corriente de entrada para generar varias mediciones de la potencia, y en el que dicho contador de energía eléctrica (10) incluye un puerto de comunicaciones ópticas (40), comprendiendo dicho método las etapas de:

seleccionar una dichas varias mediciones de la potencia y definir la misma como la medición de la potencia seleccionada;

generar una señal de prueba que tiene una frecuencia proporcional a la medición de la potencia seleccionada; y

transmitir la señal de prueba sobre dicho puerto de comunicaciones ópticas (40), de tal manera que se puede utilizar equipo de prueba de calibración estándar para recibir y procesar la señal de prueba transmitida.

2. El método de la reivindicación 1, que comprende, además, las etapas de recibir un comando de datos a través del puerto de comunicaciones ópticas (40), y seleccionar la medición de la potencia seleccionada sobre la base de la información proporcionada por el comando de datos.

3. El método de la reivindicación 1, que comprende, además, las etapas de recibir comunicaciones a través del puerto de comunicaciones ópticas (40), transmitiendo al mismo tiempo la señal de prueba 9, y transmitir las comunicaciones y la señal de prueba a través del puerto de comunicaciones ópticas (40).

4. El método de la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que las varias mediciones de la potencia incluyen la potencia real, la potencia reactiva y la potencia aparente, en el que la etapa de seleccionar una de las varias mediciones de potencia comprende, además, la etapa de seleccionar entre potencia real, potencia reactiva y potencia aparente.

5. El método de la reivindicación 4, que comprende, además, las etapas de seleccionar otras mediciones adicionales de entre las varias mediciones de potencia, generar señales de prueba adicionales, en el que cada una de las señales de prueba adicionales está relacionada con una de las mediciones de potencia adicionales seleccionadas, y transmitir cada señal de prueba a través de dicho puerto de comunicaciones ópticas (40).

6. El método de la reivindicación 1, 2, 3 ó 4, en el que dichas varias mediciones de potencia son indicativas de una de la potencia total, la potencia recibida y la potencia suministrada, y en el que la etapa de seleccionar una de las varias mediciones de potencia comprende, además, la etapa de seleccionar entre la potencia total, la potencia recibida y la potencia suministrada.

7. El método de la reivindicación 6, que comprende, además, las etapas de seleccionan otras mediciones adicionales de las varias mediciones de la potencia, generando señales de prueba adicionales, en el que cada una de las señales de prueba adicionales está relacionada con una de las mediciones de potencia adicionales seleccionadas, y transmitir cada señal de prueba a través de dicho puerto de comunicaciones ópticas (40).

8. El método de la reivindicación 1, en el que el puerto de comunicaciones ópticas (40) es el único medio proporcionado por el contador electrónico de energía (10) para emitir la señal de prueba.

9. El método de la reivindicación 1, en el que la señal de prueba es una señal de impulsos, que tiene una frecuencia de los impulsos substancialmente igual al valor Kh.