ES2644532T3

ES2644532T3 - Registrador caudalímetro electrónico que se alimenta con la ayuda de un lector de contadores

Info

Publication number: ES2644532T3
Application number: ES12724188.3T
Authority: ES
Inventors: Michael STENSON; James Duncan
Original assignee: Sensus USA Inc
Current assignee: Sensus USA Inc
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2017-11-29
Anticipated expiration: 2032-04-23
Also published as: EP2702367A1; MX2013012480A; CA2834346C; US9151654B2; US20120274478A1; BR112013027651B1; CA2834346A1; CL2013003122A1; BR112013027651A2; WO2012148851A1; EP2702367B1

Description

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DESCRIPCION

Registrador caudaKmetro electronico que se alimenta con la ayuda de un lector de contadores.

Campo tecnico

La presente invencion se refiere en general a la medicion del flujo de suministros, y en particular a un registrador para un contador que se alimenta con la energfa capturada desde un dispositivo de lectura de contadores.

Antecedentes

El documento US 5.619.192 describe un registrador asociado con un contador. Las reivindicaciones se han caracterizado sobre este documento. El documento US 4.782.341 describe un registrador mecanico que es interrogado por un lector portatil. El documento US 5.659.300 describe un contador de agua autoalimentado que comprende un condensador. El documento US 6.181.257 describe un contador de suministros que tiene un registrador electronico y una batena de larga duracion. El documento US 2009/135.843 describe un contador con una batena o condensador de almacenamiento para su utilizacion durante una interrupcion de la red electrica.

Los contadores se utilizan ampliamente para medir el flujo volumetrico de los suministros-particularmente los proporcionados por las empresas de servicios publicos, tales como el agua, el gas natural y la electricidad. Como ejemplo, las empresas de servicios publicos normalmente interponen un contador en un conducto (por ejemplo, tubena o cable) que suministra un suministro a un usuario final residencial o comercial. El contador incluye algun transductor que funciona para detectar el flujo volumetrico del suministro y un registrador que funciona para mantener los datos de cantidad medida, tal como un recuento acumulativo de unidades de volumen del suministro que han circulado a traves del contador. El recuento se lee periodicamente y, manteniendo un registrador de al menos la lectura mas inmediata anterior, se puede determinar la utilizacion o consumo provisional del suministro y utilizarse para fines de facturacion, analisis de utilizacion y similares.

Leer manualmente los contadores de utilizacion de suministros es un trabajo intensivo, consumidor de tiempo y propenso a errores. Por lo tanto, se conocen en la tecnica una variedad de contadores electronicos del uso de suministros. Por ejemplo, el registrador en muchos contadores modernos del uso de suministros alberga circuitos electronicos que mantienen los datos de cantidad medida. Los datos de cantidad medida se pueden leer de un registrador mediante un dispositivo de lectura aplicado a cada contador, tal como a traves de contactos electricos o acoplamiento inductivo. Alternativamente, un registrador puede incluir una interfaz electrica, optica o RF, que le conecte a una red de comunicacion (por ejemplo, LAN, WAN, red celular o similar), a traves de la cual se puede interrogar al registrador remotamente o se puede transmitir periodicamente su identificacion y datos de cantidad medida.

Los circuitos electronicos en el registrador de un contador del uso de suministros requieren una fuente de alimentacion. En muchas aplicaciones, no hay disponible una fuente de alimentacion o sena costosa de instalar o extender al contador, particularmente dada la funcionalidad limitada del registrador y la cantidad relativamente pequena de energfa requerida. En dichas aplicaciones, las batenas pueden ser suficientes para alimentar al registrador de un contador del uso de suministros. Sin embargo, las batenas tienen una vida util limitada, su rendimiento puede variar con factores ambientales tal como la temperatura y requieren recarga periodica y/o sustitucion. Por lo tanto, sena ventajoso una fuente de alimentacion alternativa y economica para el registrador de un contador del uso de suministros, que no requiera mantenimiento ni sustitucion.

Un contador del uso de suministros solo se activa cuando el suministro medido circula-es decir, cuando el suministro (por ejemplo, agua) esta siendo consumido por el usuario final. En muchos casos, el contador pasa la gran mayona de su tiempo en un estado inactivo. Durante dichos tiempos, los circuitos electronicos en el registrador se pueden colocar en un estado inactivo, de baja energfa, conocido en las tecnicas electronicas como "modo de reposo", para conservar energfa. Incluso cuando el contador y, por lo tanto, los circuitos electronicos en el registrador, se activa, la funcion fundamental del registrador de procesar una senal de un transductor en el contador, para actualizar y mantener los datos de cantidad medida, no requiere gran consumo de energfa. Por ejemplo, puede comprender simplemente detectar impulsos desde un detector e incrementar un contador. En estos casos, la mayor demanda de energfa del registrador puede ser durante una sesion de comunicacion con un dispositivo de lectura-es decir, la operacion de transmision de los datos de cantidad medida acumulados fuera del registrador. Por consiguiente, la fuente de alimentacion que necesariamente esta disponible durante una sesion de comunicacion de datos de cantidad medida sena particularmente ventajosa.

Resumen

De acuerdo con una o mas formas de realizacion de la presente invencion descritas y reivindicadas en la presente memoria, los circuitos electronicos en un registrador asociado con un contador del uso de suministros capturan energfa de un dispositivo de lectura de contadores cuando el dispositivo se acopla al registrador (por ejemplo, ya se acople electricamente o inductivamente) con el fin de leer los datos de cantidad medida del registrador. La carga electrica obtenida del dispositivo de lectura se puede almacenar en un condensador de almacenamiento de alta capacidad. Cuando el condensador esta suficientemente cargado, proporciona energfa a al menos parte de los

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circuitos del registrador, tales como un controlador, durante al menos la duracion de la sesion de comunicacion con el dispositivo de lectura. En algunas formas de realizacion, el condensador puede suministrar adicionalmente ene^a suficiente para hacer funcionar el registrador hasta un posterior acoplamiento de un dispositivo de lectura.

Una forma de realizacion se refiere a un registrador asociado a un contador y que funciona para grabar y notificar los datos de flujo de un suministro. El registrador incluye uno o mas detectores, funcionando cada uno para generar intermitentemente una senal relacionada con el caudal del suministro. El registrador tambien incluye un controlador que funciona para recibir y procesar las senales detectadas para generar los datos indicativos de cantidad medida del suministro. El controlador funciona ademas para almacenar los datos de cantidad medida y para dar salida a los datos de cantidad medida a un dispositivo de lectura durante una sesion de comunicacion de acuerdo con un protocolo predeterminado. El registrador incluye ademas una interfaz para el dispositivo de lectura conectado con una relacion para el flujo de datos con el controlador y un detector conectado a la interfaz y al controlador. El detector funciona para detectar la presencia de un dispositivo de lectura. El registrador incluye adicionalmente un condensador conectado a la interfaz con una relacion para el flujo de energfa. El condensador funciona para almacenar la carga proporcionada por el dispositivo de lectura durante al menos parte de la sesion de comunicacion. Cuando el condensador esta suficientemente cargado, funciona ademas para alimentar al menos al controlador durante al menos la duracion de la sesion de comunicacion.

Otra forma de realizacion se refiere a un metodo de grabacion y notificacion de los datos de flujo de un suministro, mediante un registrador que consta de circuitos electricos, estando el registrador asociado con un contador. Una senal relacionada con el caudal del suministro se recibe intermitentemente desde un detector cercano al contador. La senal del detector se procesa para generar los datos indicativos de cantidad medida del suministro. Los datos de cantidad medida se almacenan. Se detecta la presencia de un dispositivo de lectura, que funciona para extraer al menos los datos de cantidad medida durante una sesion de comunicacion de acuerdo con un protocolo predeterminado. La energfa es capturada del dispositivo de lectura durante la sesion de comunicacion y se almacena. La energfa capturada se utiliza para alimentar al menos algunos circuitos en el registrador durante al menos la duracion de la sesion de comunicacion.

Breve descripcion de los dibujos

La Figura 1 es un diagrama de bloques funcional de un entorno de medicion.

La Figura 2 es un diagrama de flujo de un metodo para registrar y notificar una lectura de contador.

La Figura 3 es un grafico de tension que representa la carga y descarga de un condensador con la energfa capturada desde un dispositivo de lectura.

Descripcion detallada

Un entorno de medicion de suministros 10 representativo se representa en la Figura 1. En este ejemplo particular, el suministro que se mide es agua. Sin embargo, esto no es limitante y, en general, la presente invencion es aplicable para registrar la medicion de cualquier numero de suministros. El entorno de medicion 10 comprende un contador 12, un registrador 14 y un dispositivo de lectura 16, que se acopla de forma intermitente o periodica al registrador 14 con el fin de extraer los datos de cantidad medida.

El contador 12 mide el flujo de un suministro a traves de el, segun se indica por las flechas de flujo 18. En el ejemplo de un contador de agua 12, un diseno conocido utiliza la energfa cinetica del flujo de agua para hacer girar un eje 22, que a su vez gira un disco 20 en el que se situan multiples imanes o que se magnetiza para tener multiples polos, segun se indica. La velocidad de rotacion del disco 20 esta directamente relacionada con el caudal de agua a traves del contador 12.

El registrador 14 se asocia con el contador 12 y se configura y dispone de manera que los detectores 24a y 24b esten proximos al disco 20. Estos detectores 24a y 24b funcionan para detectar y cuantificar la rotacion del disco 20 mediante la deteccion de los cambios en la polaridad del flujo magnetico desde los polos del disco 20. Las salidas de estos detectores 24a y 24b se detectan, amplifican y procesan de otro modo mediante un circuito detector 25, que a su vez transmite una o mas senales detectadas a un controlador 26.

En una forma de realizacion, los detectores 24a y 24b comprenden cada uno un hilo Wiegand. El hilo Wiegand, en honor a su inventor y descrito en la patente de Estados Unidos n.° 3.820.090, es un dispositivo que genera senales electricas cuando se expone a un campo magnetico con cambio en la polaridad del flujo. El hilo Wiegand tambien se conoce en la tecnica como un detector de efecto Barkenhausen. Un detector adecuado 24a, 24b en una forma de realizacion es el detector de hilo Wiegand de la serie 2001 fabricado por HID Corporation de North Haven, Conn. Este detector 24a, 24b es capaz de detectar las rotaciones de un disco magnetico bipolar 20 desde 0 Hz hasta 50 Hz.

Un detector de hilo Wiegand 24a, 24b en sf no requiere una fuente de alimentacion. A medida que gira el disco 20, el movimiento de los imanes induce campos alternos de flujo magnetico dentro de los detectores de hilo Wiegand 24a, 24b, que estan situados en la proximidad cercana al disco 20. La velocidad y la direccion del flujo de fluido a traves

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del contador 12 se pueden determinar mediante el analisis del numero, la velocidad y la temporizacion relativa de los impulsos generados por los detectores 24a, 24b. Esto se puede llevar a cabo directamente con el controlador 26 o, alternativamente, se puede procesar con el circuito detector 25. En cualquier caso, en una forma de realizacion, las entradas del detector generan interrupciones en el controlador 26. Esto permite que el controlador 26 continue procesando las entradas desde los detectores 24a, 24b (es decir, continue acumulando las cantidades medidas por el contador 20), cuando el controlador 26 esta realizando otras tareas, tales como la sobrecarga del sistema o transmitiendo los datos de cantidad medida a un dispositivo de lectura 16, segun se describe adicionalmente en la presente memoria. En una forma de realizacion, el volumen unitario de flujo de fluido por impulso de detector depende del tamano del cuerpo del contador 12, y por tanto los impulsos del detector se calibran facilmente a cantidades volumetricas. Por supuesto, en otras formas de realizacion, tales como cuando el contador 12 mide otros suministros, tales como gas o electricidad, el funcionamiento de los detectores 24a, 24b diferira. Los expertos en la tecnica son capaces de aplicar las ventajas de la captura de energfa y el ahorro de energfa de la presente invencion a una amplia gama de aplicaciones de medicion, dadas las ensenanzas de la presente memoria.

Las senales procedentes de los detectores 24a, 24b, cando se procesan con el circuito detector 25, son recibidas por un controlador 26. El controlador 26 es preferiblemente un microprocesador de baja energfa, pero en general puede comprender una maquina de estados a medida implementada con hardware distinto, logica programable o un ASIC; la logica programable junto con el firmware apropiado; un microprocesador de programa almacenado junto con un software apropiado; o cualquier combinacion de los mismos. En una forma de realizacion, un procesador adecuado es el Microcontrolador MSP430F413 fabricado por Texas Instruments de Dallas, TX o el Microcontrolador PIC16F1937 fabricado por Microchip Technology, Inc. de Chandler, AZ.

El controlador recibe senales desde los detectores 24a, 24b y procesa ademas las senales para generar los datos que representan la cantidad medida de un suministro. El controlador incluye la memoria 28 que funciona para almacenar al menos los datos de cantidad medida. La memoria puede comprender, por ejemplo, uno o mas registradores de hardware, tales como un contador y/o una memoria de acceso aleatorio tal como SRAM, DRAM, Flash o similares. Aunque se represente como interna al controlador 26, la memoria 28 se puede situar externamente y se puede conectar operativamente al controlador 28 a traves de las interfaces apropiadas. En una forma de realizacion, el controlador 26 incluye adicionalmente un convertidor analogico a digital (ADC) 30, para supervisar los niveles de tension del condensador de almacenamiento 40, segun se describe adicionalmente en la presente memoria.

El registrador 14 incluye una interfaz para el dispositivo de lectura 32. Un dispositivo de lectura 16, cuando esta presente, se acopla al registrador 14 a traves de la interfaz 32. En una forma de realizacion, el dispositivo de lectura 16 se acopla electricamente al registrador 14, a traves de contactos electricos en la interfaz 32. En otra forma de realizacion, el dispositivo de lectura 16 se acopla inductivamente a una bobina 34 en el registrador 14. En cualquier caso, el dispositivo de lectura 16 se acopla al registrador 14 tanto con una relacion para la distribucion de energfa como con una relacion para la transferencia de datos. Es decir, el registrador 14 funciona para extraer energfa del dispositivo de lectura 16 y el dispositivo de lectura 16 funciona para recibir datos de cantidad medida desde el controlador 26, cuando el dispositivo de lectura 16 se acopla operativamente al registrador 14. En algunas formas de realizacion, un acoplamiento de este tipo (es decir, una operacion de lectura del contador) se produce en con un orden mensual.

Un circuito detector 36, interpuesto entre el controlador 26 y la interfaz del dispositivo de lectura 32, funciona para detectar el acoplamiento de un dispositivo de lectura 16 a la interfaz 32 (ya sea un acoplamiento directo o inductivo) y para generar una senal apropiada al controlador 26, tal como una interrupcion. De esta manera, el controlador 26 puede entrar con seguridad en un "modo de reposo" cuando no fluya fluido a traves del contador 12 y, por lo tanto, no se generen senales de medicion con los detectores 24a, 24b, sin "perder" una sesion de comunicacion de la lectura del contador de un dispositivo de lectura 16. Ademas de detectar la presencia de un dispositivo de lectura 16 y alertar al controlador 26 de tal, el circuito detector 36 puede tambien, en algunas formas de realizacion, dar formato a los datos de cantidad medida que se leen, para ajustarse a un protocolo predeterminado.

Cuando un dispositivo de lectura 16 se acopla al registrador 14 a traves de la interfaz 32 (ya sea acoplado electricamente o por induccion), una tension esta presente (es decir, en un contacto de la interfaz 32 o inducida a traves de la bobina 34) dentro del registrador 14. Esta tension se regula mediante un regulador de tension 38, para no exceder una tension de pico tolerable por un condensador de almacenamiento 40. En una forma de realizacion, un regulador de tension 38 adecuado es el regulador de baja cafda (Load Drop-Out (LDO)) MIC5205 fabricado por Micrel Inc. de San Jose, CA.

El condensador de almacenamiento 40 es preferiblemente un condensador de almacenamiento de alta capacidad, tal como un condensador electrico de doble capa (o electroqmmico) (EDLC), tambien conocido en la tecnica como un condensador de capa fubrida (Hybrid Layer Capacitor (HLC)), super-condensador, ultra-condensador, super- condensador o similares. Los condensadores de almacenamiento de alta capacidad 40 se caracterizan por una densidad de almacenamiento de energfa de un orden de magnitud mayor (o mas) que un condensador electrolftico convencional de tamano comparable. A pesar de que los condensadores de almacenamiento de alta capacidad 40 almacenan menos energfa por unidad de peso que muchas batenas, su capacidad para almacenar carga para duraciones largas (por ejemplo, varios meses) es similar a muchas batenas. Ademas, los condensadores de

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almacenamiento de alta capacidad 40 son superiores a las batenas como fuentes de alimentacion recargables en varios aspectos, tales como: larga vida con poca degradacion durante muchos ciclos de carga; tasas de carga rapida; baja resistencia interna y, por lo tanto, alta eficiencia; alta potencia de salida; y baja toxicidad de los materiales. En una forma de realizacion, un condensador de almacenamiento de alta capacidad 40 adecuado es el HLC HLC-1520A fabricado por batenas Tadiran, Ltd. de Lake Success, NY.

De acuerdo con formas de realizacion de la presente invencion, el condensador de almacenamiento 40 se carga con una tension regulada desde el regulador de tension 38 cuando un dispositivo de lectura 16 se acopla inicialmente al registrador 14 a traves de la interfaz 32 (ya sea acoplado electricamente o por induccion). El condensador de almacenamiento 40 se carga rapidamente y es capaz de proporcionar energfa suficiente para alimentar al controlador 26 durante al menos una sesion de comunicacion con el dispositivo de lectura 16. Es decir, una vez que el condensador de almacenamiento 40 esta completamente cargado, el controlador 26 se acopla para una transferencia de los datos de cantidad medida almacenados en la memoria 28 al dispositivo de lectura 16, de acuerdo con un protocolo predeterminado (y en algunas formas de realizacion, con la ayuda del circuito detector 36), mientras son alimentados por el condensador de almacenamiento 40.

El condensador de almacenamiento 40 contiene suficiente carga, durante una duracion suficiente, para alimentar al controlador 26 mucho despues de que termine la sesion de comunicacion con el dispositivo de lectura 16. Es decir, a medida que los detectores 24a, 24b continuan detectando la accion de medicion de flujo del contador 12 y el controlador 26 genera y almacena los datos de cantidad medida, el controlador 26 continua operando bajo la energfa suministrada por el condensador de almacenamiento 40. Con este fin, el controlador 26 es preferiblemente un microprocesador de baja energfa que funcione con un nivel de tension reducido con respecto al del condensador de almacenamiento 40. En este caso, un regulador de tension 42 reduce la tension desde la tension del condensador de almacenamiento 40 a la tension apropiada requerida para el funcionamiento del controlador de baja energfa 26.

Por lo tanto, en algunas formas de realizacion, el condensador de almacenamiento 40 es la unica fuente de energfa almacenada en el registrador 14 (aparte de los detectores 24a, 24b, que generan energfa en respuesta al flujo magnetico cambiante desde el disco giratorio 20 y que, en cualquier caso, no almacenan energfa). Sin embargo, en algunas formas de realizacion, una batena 50 proporciona almacenamiento de energfa para hacer funcionar el controlador 26 si el condensador de almacenamiento 40 se descarga demasiado. En una forma de realizacion, una batena adecuada es la batena de litio-cloruro de tionilo TL-4902 fabricada por batenas Tadiran Ltd., de Lake Success, NY. Dado que las batenas de litio no son recargables, la batena 50 se protege del ciclo de carga del condensador de almacenamiento 40 con un aislador tal como un diodo 52. En una forma de realizacion, un diodo 52 adecuado es el FDLL300 fabricado por Fairchild Semiconductor de San Jose, CA. En las formas de realizacion que incluyen una batena 50, el condensador de almacenamiento 40 todavfa carga de un dispositivo de lectura 16 que se acopla al registrador 14 y suministra energfa al controlador 26 durante la duracion de una sesion de comunicacion (que es generalmente la funcion de mayor demanda de energfa del controlador 26).

En una forma de realizacion, donde el condensador de almacenamiento 40 esta parcialmente agotado, y por lo tanto puede no contener carga suficiente para alimentar al controlador 26 a traves de una sesion de comunicacion, cuando un dispositivo de lectura 16 se acopla inicialmente al registrador 14, un circuito umbral 44, junto con un amplificador operacional 46, mantiene el controlador 26 en "modo de reposo" hasta que el condensador de almacenamiento 40 ha cargado suficientemente para alimentar al controlador 26 para la sesion de comunicacion. En este caso, un circuito ADC 30 dentro de, o asociado con, el controlador 26 permite que se ejecute el software en el controlador 26 para supervisar el nivel de tension del condensador de almacenamiento 40. En otras formas de realizacion, donde se espera que el condensador de almacenamiento 40 contenga carga suficiente para alimentar al controlador 26 de forma continua desde una sesion de comunicacion de lectura de contador a la siguiente, el circuito umbral 44 y el amplificador operacional 46 pueden omitirse.

En una forma de realizacion, el controlador 26 funciona para dar salida a los datos de cantidad medida a traves de un visualizador 48, tal como un visualizador LCD. En una forma de realizacion, el visualizador 48 se acciona cada vez que el controlador 26 se despierta del modo de reposo, tal como siempre que el contador 12 indica flujo de fluido o cuando un dispositivo de lectura 12 se acopla al registrador 14. En otra forma de realizacion, el visualizador 48 se acciona solo cuando un dispositivo de lectura 12 se acopla al registrador 14 y proporciona una indicacion de respaldo de los datos de cantidad medida frente a la posibilidad de un mal funcionamiento del dispositivo de lectura 16. En otras formas de realizacion, el visualizador se puede accionar bajo demanda, tal como cuando se abre una cubierta del conjunto del contador 12 y el registrador 14, o en otras ocasiones, como se comprendera facilmente por los expertos en la tecnica.

La Figura 2 representa un metodo 100 de registro y notificacion de los datos de flujo de un suministro, mediante un registrador 14 asociado con un contador 12. Los expertos en la tecnica reconoceran que el controlador 26, despues de encenderse, tendra rutinas de inicializacion para ejecutary puede ejecutar pruebas, diagnosticos, procedimientos de calibracion y similares, en el registrador 14, segun se conoce en la tecnica. El metodo 100 de la Figura 2 comienza entonces cuando el controlador 26, que ha completado todas dichas tareas de "organizacion interna", entra en un "modo de reposo" de baja energfa (bloque 110).

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Cuando el suministro a medir fluye a traves del contador 12, los detectores 24a, 24b generan y transmiten senales al controlador 26 (bloque 112), lo que despierta al controlador 26 del modo de reposo. El controlador 26 procesa entonces las senales detectadas para generar los datos indicativos de cantidad medida del suministro (bloque 114). Los datos de cantidad medida pueden, en una forma de realizacion, comprender simplemente un contador que se incrementa "hacia adelante" tras la recepcion de cada impulso de los detectores 24a, 24b. El controlador 26 almacena los datos de cantidad medida (bloque 116), que pueden comprender escribir un valor calculado en la memoria 28. Alternativamente, el almacenamiento de datos (bloque 116) puede fusionarse con la generacion de los datos de cantidad medida (bloque 114) simplemente incrementando un contador utilizado como memoria de almacenamiento 28. Si no hay mas senales detectadas pendientes (bloque 112), es decir, si no hay mas suministro medido fluyendo, el controlador vuelve al modo de reposo (bloque 110).

Cuando un dispositivo de lectura 16 se acopla al registrador 14 a traves de la interfaz 32, el circuito detector 32 generara una indicacion de tal al controlador 26 (tal como una interrupcion), despertandolo del modo de reposo (bloque 118). En una forma de realizacion, en la que un protocolo de comunicacion predeterminado especifica una duracion dentro de la cual debe completarse la transferencia de datos, el controlador 26 inicia un temporizador de comunicacion (bloque 120) (que puede, por ejemplo, ser interno al controlador 26). Preferentemente, el temporizador de comunicacion activa una salida o interrupcion en un momento anterior a la expiracion de la duracion maxima de acoplamiento del protocolo que es suficiente para completar una sesion de comunicacion. Tambien despues de acoplar el dispositivo de lectura 16 al registrador 14, el condensador de almacenamiento 40 comienza a cargarse a traves del regulador de tension 38, capturando y almacenando de este modo energfa desde el dispositivo de lectura 16 (bloque 122). La tension del dispositivo de lectura 16 esta presente ya sea en un contacto en la interfaz 32 o mediante acoplamiento inductivo con una bobina 34.

Cuando el condensador de almacenamiento 40 esta suficientemente cargado, o en una forma de realizacion, si el temporizador de comunicacion expira (bloque 124), el controlador 26, alimentado mediante la descarga parcial del condensador de almacenamiento 40 (bloque 126), se acopla en una sesion de comunicacion y transmite al menos los datos de cantidad medida al dispositivo de lectura 16 (bloque 128). El controlador 26 puede, ademas, transmitir otros datos, tales como un ID de dispositivo unico o un codigo que represente el tipo o tamano del contador 12. Al termino de la sesion de comunicacion con el dispositivo de lectura 16, el dispositivo de lectura 16 se retira, y (si no fluye fluido a traves del contador 12), el controlador vuelve al modo de reposo (bloque 110).

Aunque el flujo de control en la Figura 2 se representa como ramificandose en los bloques de decision independientes 112, 118, 124, los expertos en la tecnica reconoceran que el metodo 100 se puede implementar como accionado por interrupciones y que las interrupciones se pueden atender de acuerdo con prioridades predeterminadas. Por consiguiente, por ejemplo, las senales detectadas recibidas durante una operacion de lectura de contador (por ejemplo, los bloques 120-128) se pueden atender (por ejemplo, de acuerdo con los bloques 114, 116), y la operacion de lectura de contador se puede continuar, aunque dicho flujo de control no se representa explfcitamente en la Figura 2.

La Figura 3 representa un diagrama de temporizacion que muestra el ciclo de carga del condensador de almacenamiento 40 durante el acoplamiento con un dispositivo de lectura 16. Inicialmente, el condensador de almacenamiento 40 se descarga, a medida que alimenta al controlador 26, de tal manera que durante las operaciones de registro de los datos de cantidad medida (tengase en cuenta la curva de descarga no esta a escala, en la practica, tendna una pendiente mucho mas superficial).

En el instante de tiempo marcado A, un dispositivo de lectura 16 se acopla al registrador 14 (ya sea electricamente o inductivamente). La tension derivada del dispositivo de lectura 16 (directamente desde un contacto de la interfaz 32 o desde la bobina 34) se regula a la tension de pico del condensador, por ejemplo, 3,9 V segun se representa en la Fig. 3, con el regulador de tension 38. El condensador de almacenamiento 40 comienza a cargarse, segun se indica entre los instantes de tiempo A y B.

En el instante de tiempo B, la tension del condensador de almacenamiento 40 excede de una tension umbral, que se puede supervisar, por ejemplo, con el circuito umbral 44 y el amplificador operacional 46. En este instante, el controlador 26 se acopla en una sesion de comunicacion con el dispositivo de lectura 16, transfiriendo al menos los datos de cantidad medida al dispositivo de lectura 16. El condensador de almacenamiento 40 suministra energfa al controlador 26, que puede funcionar con una tension inferior, tal como 2,5 V, alcanzada con el regulador de tension 42. Alternativamente, se puede alcanzar el instante de tiempo B con la expiracion de un temporizador de comunicacion (no mostrado), iniciado en el instante de tiempo A. Segun indica la Fig. 3, el condensador de almacenamiento 40 continua cargando, extrayendo y almacenando energfa desde el dispositivo de lectura 16 mientras este acoplado al registrador 14 o hasta que el condensador de almacenamiento 40 este completamente cargado.

En el instante de tiempo C, el controlador 26 ha transferido todos los datos deseados al dispositivo de lectura 16 y termina la sesion de comunicacion. En este instante, el dispositivo de lectura 16 se desacopla del registrador 14 y el condensador de almacenamiento 40 empieza a descargarse, a medida que alimenta al controlador 16, por ejemplo, realizando registros adicionales de datos de cantidad medida. Aqrn de nuevo, la curva de descarga del condensador de almacenamiento 40 se exagera en la Fig. 3.

La carga en el condensador de almacenamiento 40 se puede calcular con la norma de calculo electrico, carga = corriente de carga [A] * duracion [s]. Dividiendo este valor por 3.600 s/h se obtiene la carga en Ah. La duracion de funcionamiento posible con esta carga es entonces la carga [Ah]/corriente promedio del sistema [h] = horas de funcionamiento. Por ejemplo, suponiendo los siguientes parametros:

5 Duracion del acoplamiento del dispositivo de lectura 16 = 2,5 s.

Corriente derivada del acoplamiento = 5 mA.

Corriente promedio del sistema = 20 pA. Entonces,

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12.5wA.v 3600^I Hr

3A12uA-Hr 20 uA

= 3.472uAHr

= 0.1736///-

n , 6()min , .

0.1736//r--------| = 10.41 min

Hr

o el condensador de almacenamiento 40 puede alimentar al registrador 14 durante casi 10,5 minutos por cada ciclo de carga. Si el registrador 14 se lee una vez por hora, entonces durante un penodo de vida de 20 anos el sistema funcionana durante:

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10.41 min

24times ) ( 365days

(20.yr) = 1.8238x10'' min

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La utilizacion del condensador de almacenamiento 40 en este ejemplo eliminana casi 3,5 anos de funcionamiento alimentado con pilas. Por supuesto, en los casos en que la corriente del sistema este por debajo de los 20 pA supuestos, el ahorro sena aun mayor.

20 La Figura 3 representa la tension de la batena 50, por ejemplo, 3,6 V. Segun se ha descrito anteriormente, en algunas formas de realizacion la batena 50 no es necesaria, ya que el condensador de almacenamiento 40 contiene suficiente carga para alimentar al controlador 26 a traves de muchas ocasiones de registro de datos de cantidad medida, hasta la siguiente lectura de datos de cantidad medida con un dispositivo de lectura 16 (y por lo tanto la recarga del condensador de almacenamiento 40). Sin embargo, incluso en formas de realizacion en las que esta 25 presente la batena 50, dado que el diodo 52 afsla la batena 50 del circuito de carga del condensador de almacenamiento 40, la batena 50 solo comenzana a descargarse si la tension del condensador de almacenamiento 40 cayera por debajo de la tension de la batena 50 (por ejemplo, de 3,6 V). Por lo tanto, la alimentacion del controlador 26 con el condensador de almacenamiento 40 prolonga la vida de la batena 50, reduciendo en gran medida la necesidad y el gasto de reemplazar periodicamente las batenas 50 en los sistemas de medicion de 30 suministros 10 instalados sobre el terreno.

En formas de realizacion sin una batena 50, la presente invencion proporciona un medio para la alimentacion continua del registrador 14 de un sistema de medicion de suministros 10, entre los eventos de "lectura de contador". Capturando y almacenando energfa desde un dispositivo de lectura 16, el registrador 14 esta libre de cualquier requerimiento de una fuente de energfa externa. Esto puede reducir drasticamente los costos de instalacion y 35 funcionamiento, asf como eliminar costosas operaciones de inspeccion y sustitucion de la batena 50.

Aunque se ha descrito en la presente memoria en el contexto de un contador de fluido 12 (por ejemplo, agua), los expertos en la tecnica reconoceran que la captura de energfa y el almacenamiento de las formas de realizacion de la presente invencion son facilmente aplicables a los registradores 14 asociados con contadores 12 que funcionan para medir una amplia variedad de suministros, tales como gas natural, agua, electricidad y similares. Ademas, la 40 presente invencion no esta restringida a los registradores 14 asociados con los contadores 12 en las instalaciones de los clientes de servicios residenciales o comerciales, pero puede emplearse ventajosamente siempre que un contador del uso de suministros 12 que se lea regularmente con un dispositivo de lectura 16, no tenga una fuente de alimentacion disponible y/o donde las limitaciones de las fuentes de alimentacion de batena 50 solo hacen que esa solucion sea costosa o de otro modo problematica.

La presente invencion puede, por supuesto, llevarse a cabo de otras maneras que las descritas espedficamente en la presente memoria sin apartarse de las caractensticas esenciales de la invencion. Las presentes formas de realizacion deben considerarse en todos los aspectos como ilustrativas y no restrictivas y todos los cambios que entren dentro del significado y rango de equivalencia de las reivindicaciones adjuntas se pretende que esten 5 abarcados en la misma.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Un registrador (14) asociado con un contador (12) y que funciona para registrar y notificar los datos de flujo de un suministro, que comprende:

una interfaz para el dispositivo de lectura (32) configurada para acoplarse operativamente a un dispositivo de lectura (16) que establece intermitentemente una sesion de comunicacion con el registrador (14) para leer los datos de cantidad medida del registrador (14);

uno o mas detectores (24a, 24b) que funcionan para generar dinamicamente senales detectadas, en respuesta al flujo del suministro a traves del contador (12);

un controlador (26) que funciona para generar y almacenar los datos de cantidad medida, en base a recibir y procesar las senales detectadas a medida que se producen y que funciona ademas para emitir los datos de cantidad medida a traves de la interfaz para el dispositivo de lectura (32), durante cada sesion de comunicacion de acuerdo con un protocolo predeterminado; y

caracterizado porque el registrador (14) comprende, ademas:

un condensador de almacenamiento (40) acoplado a la interfaz para el dispositivo de lectura (32) y que funciona para alimentar al controlador (26) con la carga almacenada durante cada sesion de comunicacion y durante los intervalos entre las sesiones de comunicacion, en base a cargarse a partir una tension proporcionada por el dispositivo de lectura (16) durante cada sesion de comunicacion.
2. El registrador de la reivindicacion 1, que comprende ademas un circuito de realimentacion (que funciona para supervisar la carga del condensador de almacenamiento (40) y que funciona ademas para evitar que el controlador (26) participe en una transferencia de datos con el dispositivo de lectura (16) durante una sesion de comunicacion hasta que el condensador de almacenamiento (40) alcance una carga predeterminada.
3. El registrador de la reivindicacion 1, en donde, cuando el condensador de almacenamiento (40) contiene cargas almacenadas, una tension del condensador esta presente en un terminal positivo del condensador de almacenamiento (40) y en donde el terminal positivo del condensador de almacenamiento (40) se conecta a un terminal positivo de la batena a traves de un diodo de aislamiento (52), de manera que el condensador de almacenamiento (40) alimente el controlador (26), cuando la tension del condensador es lo suficientemente alta para revertir la polarizacion del diodo de aislamiento (52) y se alimente a partir de una la batena (50) acoplada al terminal positivo de la batena, cuando la tension del condensador cae a un nivel en el que el diodo de aislamiento (52) entra en polarizacion directa.
4. El registrador de la reivindicacion 1, que comprende ademas un primer regulador de tension (38) interpuesto entre la interfaz para el dispositivo de lectura (32) y el condensador de almacenamiento (40) y que funciona para proporcionar al condensador de almacenamiento (40) una tension de carga que se deriva de la tension proporcionada por el dispositivo de lectura (16) y que es menor que una salida de tension de pico del dispositivo de lectura (16).
5. El registrador de la reivindicacion 4, que comprende ademas un segundo regulador de tension (42) interpuesto entre un terminal positivo del condensador de almacenamiento (40) y una entrada de alimentacion del controlador (26) y que funciona para regular la tension del condensador a una tension de alimentacion inferior en el controlador (26).
6. El registrador de la reivindicacion 5, que comprende ademas una batena (50) que tiene su terminal positivo acoplado al terminal positivo del condensador de almacenamiento (40) a traves de un diodo de aislamiento (52) que afsla la batena (50) de la tension de carga aplicada al condensador de almacenamiento (40) con el primer regulador de tension (38), de manera que el controlador (26) se alimenta ya sea desde el condensador de almacenamiento (40) o la batena (50), en dependencia del nivel de carga almacenada en el condensador de almacenamiento (40).
7. El registrador de la reivindicacion 1, en donde la interfaz para el dispositivo de lectura (32) comprende contactos electricos.
8. El registrador de la reivindicacion 1, en donde la interfaz para el dispositivo de lectura (32) comprende una bobina (34) acoplada por induccion al dispositivo de lectura (16).
9. El registrador de la reivindicacion 1, en donde el condensador de almacenamiento (40) comprende un condensador de capa fnbrida (HLC) o un condensador electrico de doble capa (EDLC).
10. El registrador de la reivindicacion 1, en donde el condensador de almacenamiento (40) se dimensiona para suministrar energfa suficiente para hacer funcionar al menos el controlador (26) del registrador (14) durante un intervalo de lectura de contadores supuesto hasta una sesion de comunicacion posterior.
11. El registrador de la reivindicacion 10 en donde el condensador de almacenamiento (40) tiene una capacidad de almacenamiento correspondiente a un intervalo de lectura de contadores supuesto de al menos un mes.
12. El registrador de la reivindicacion 1, en donde cada uno del uno o mas detectores (24a, 24b) funciona para detectar cambios en un campo magnetico en el contador (12) y en donde el detector (24a, 24b) comprende un hilo

5 Wiegand o un detector de efecto Hall.