ES2867750T3

ES2867750T3 - Aparato para la medición de cantidades y método asociado de fabricación

Info

Publication number: ES2867750T3
Application number: ES15826150T
Authority: ES
Inventors: Tomaz Slivnik
Original assignee: Hall Element Devices Ip Holdings Ltd
Current assignee: Hall Element Devices Ip Holdings Ltd
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2021-10-20
Anticipated expiration: 2035-12-18
Also published as: EP3234618B1; GB201513084D0; US10830797B2; WO2016097767A2; WO2016097767A3; CA2971535A1; US20220252643A1; CA2971535C; EP3234618A2; GB2533570A; AU2015365620A1; AU2015365620B2; GB201513034D0; US11353482B2; US20230333145A1; US20190025348A1; US20210011059A1; US11719725B2

Abstract

Un dispositivo integrado encapsulado (10) para proporcionar una medición de al menos una cantidad en función de la corriente a través de un conductor eléctrico, que comprende: un subsistema de detección y procesamiento (11) que comprende al menos una cara de detección dispuesta para estar ubicada adyacente a un conductor eléctrico (12) que conduce una corriente, comprendiendo la cara de detección una circuitería de detección (112) que comprende una pluralidad de elementos de detección de campo magnético (113) y configurada para medir la cantidad como una combinación de salidas de los elementos de detección de campo magnético provocada por la corriente que fluye a través del conductor eléctrico adyacente a la pluralidad de elementos de detección de campo magnético; una entrada de detección de tensión (114) para detectar una medición de una tensión; y circuitería de entrada-salida (115) dispuesta para proporcionar una medición de salida basada en la corriente detectada y la tensión detectada; en donde la combinación de salidas se basa en una suma ponderada y/o diferencia de las salidas.

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato para la medición de cantidades y método asociado de fabricación

La presente divulgación se refiere a unos dispositivos de medición y a métodos relacionados, más particularmente, a unos dispositivos integrados, aún más particularmente a unos dispositivos integrados para proporcionar una medición de cantidades en función de la corriente a través de un conductor, tal como la potencia activa y reactiva.

Los dispositivos para la medición de la potencia son conocidos en la técnica. Convencionalmente, se requiere el uso de un sensor de corriente y de tensión independientes y de un dispositivo de procesamiento independiente. En algunos ejemplos conocidos, el sensor de corriente puede ser una resistencia de derivación, un transformador de corriente, una bobina de Rogowski o un elemento Hall distinto. Tradicionalmente, la salida de cada uno de los sensores analógicos de corriente y de tensión debe pasar a través de un convertidor de analógico a digital y ser transferido a un microprocesador, microcontrolador, procesador de señales digitales o dispositivo similar que multiplique las dos mediciones digitales y las integre numéricamente.

Los dispositivos conocidos presentan inconvenientes. Generalmente, son voluminosos y consumen mucho espacio. Esto hace que la medición de potencia no sea factible en situaciones en las que el espacio es escaso, como, por ejemplo, en el casquillo de una bombilla inteligente, en un enchufe inteligente, en un casquillo inteligente o en otros dispositivos miniaturizados.

Generalmente, se requiere un gran número de componentes externos en los dispositivos conocidos. Estos deben montarse y el montaje final del módulo debe probarse y calibrarse. Además de consumir espacio, esto es costoso y requiere mucho tiempo. Esto hace que la medición de potencia sea inviable cuando el coste supone un problema, por ejemplo, en dispositivos de consumo de gran volumen y bajo coste.

El conocimiento de metrología necesario para que los dispositivos conocidos funcionen con precisión es difícil y requiere maestría en un campo específico. Puede haber un cambio de fase entre las lecturas de los sensores de tensión y de corriente, errores de cuantificación, desviaciones y dependencia de temperatura, que dan como resultado una metrología deficiente o deben compensarse cuidadosamente. Esto hace que la medición de potencia no sea factible cuando la maestría en el campo específico no está disponible o está disponible únicamente en términos prohibitivos en relación con los requisitos principales de la aplicación.

Los dispositivos conocidos, elementos Hall distintos, transformadores de corriente y bobinas de Rogowski, en particular, son vulnerables a la interferencia de campos electromagnéticos parásitos y deben estar blindados. Así mismo, los elementos Hall distintos pueden sufrir ruido y requieren un concentrador de campo para mejorar la relación señal-ruido. Esto es costoso y requiere mucho espacio.

Si bien el método de detección de campo diferencial mediante el uso de dos sensores es conocido (al menos en el contexto de la medición de corriente) para un experto en la materia, y ofrece un rechazo parcial de campos electromagnéticos parásitos sin blindaje, este método funciona únicamente para el rechazo de campos electromagnéticos parásitos que son espacialmente constantes (así como, cuando se utilizan sensores de corriente distintos externos, agregar coste y uso de espacio). En particular, el método no funciona bien para ciertos campos electromagnéticos parásitos comunes, como los campos electromagnéticos de alta frecuencia y los campos electromagnéticos generados por conductores de corriente cercanos. En particular, el método no funciona lo suficientemente bien (sin blindaje) para cumplir con los estándares de medición exigidos para los medidores domésticos e industriales por ciertos organismos nacionales de estándares (tales como el ANSI y el IEC).

El documento de la técnica anterior US6768301 enseña un dispositivo que tiene una matriz de sensores Hall, cuyas salidas se combinan como una suma ponderada.

Los sensores de resistencia de derivación proporcionan una lectura de corriente que es viva, por lo que la electrónica de cara al cliente debe aislarse de la pieza de detección de energía con optoacopladores u otros aislantes. Del mismo modo, el uso de sensores de corriente de resistencia de derivación en la medición de energía polifásica requiere el aislamiento de las lecturas de las diferentes fases con aislantes del mismo tipo.

Los aspectos, las realizaciones y los ejemplos de la divulgación se definen en las reivindicaciones adjuntas. También se describen los aspectos y las realizaciones de la divulgación, a modo únicamente de ejemplo no limitante, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 muestra imágenes en perspectiva de dos caras de un primer ejemplo de un dispositivo de medición de potencia;

la figura 1A muestra una ilustración esquemática de una sección transversal del dispositivo de medición de potencia de la figura 1;

la figura 1B muestra una vista esquemática más detallada de componentes seleccionados del dispositivo de la figura 1;

la figura 2 muestra una imagen de un segundo ejemplo de un dispositivo de medición de potencia;

la figura 2A muestra una ilustración esquemática de una sección transversal del dispositivo de medición de potencia de la figura 2 ;

la figura 2B muestra otra representación esquemática del dispositivo de la figura 2;

la figura 2C muestra otra representación esquemática del dispositivo de la figura 2;

la figura 3 muestra una imagen de un tercer ejemplo de un dispositivo de medición de potencia;

la figura 3A muestra una ilustración esquemática de una sección transversal del dispositivo de medición de potencia de la figura 3;

la figura 4 muestra una representación esquemática de una pieza de ejemplo de un dispositivo de medición de potencia;

la figura 4A muestra una representación esquemática de la pieza de un dispositivo de medición de potencia de la figura 4 con una asignación más específica de las entradas-salidas;

las figuras 4B a 4E muestran representaciones esquemáticas de la pieza de un dispositivo de medición de potencia de la figura 4A con únicamente algunas entradas-salidas implementadas;

la figura 5 muestra una vista esquemática más detallada de las piezas de las figuras 4 a 4E;

la figura 5A muestra una vista esquemática más detallada de componentes seleccionados de las piezas de las figuras 4 a 4E;

la figura 6 muestra una representación esquemática de la pieza de la figura 4 encapsulada como un chip en un paquete de circuito integrado;

la figura 6A muestra una representación esquemática de la pieza de la figura 4A encapsulada como un chip en un paquete de circuito integrado;

la figura 6B muestra una representación esquemática de la pieza de la figura 4B encapsulada como un chip en un paquete de circuito integrado de 8 clavijas;

las figuras 6C y 6D muestran representaciones esquemáticas de la pieza de la figura 4C encapsulada como un chip en un paquete de circuito integrado de 14 y 8 clavijas, respectivamente;

la figura 6E muestra una representación esquemática de la pieza de la figura 4D encapsulada como un chip en un paquete de circuito integrado de 8 clavijas;

la figura 6F muestra una representación esquemática de la pieza de la figura 4E encapsulada como un chip en un paquete de circuito integrado de 12 clavijas;

la figura 7 muestra una representación esquemática de un dispositivo que comprende la pieza de la figura 4 encapsulada como un chip en un paquete de circuito integrado con un conductor integrado, de conformidad con la figura 1;

la figura 7A muestra una representación esquemática de un dispositivo que comprende la pieza de la figura 4A encapsulada como un chip en un paquete de circuito integrado con un conductor integrado, de conformidad con la figura 1;

la figura 7B muestra una representación esquemática de un dispositivo que comprende la pieza de la figura 4B encapsulada como un chip en un paquete de circuito integrado de 4 clavijas con un conductor integrado, de conformidad con la figura 1;

la figura 7C muestra una representación esquemática de un dispositivo que comprende la pieza de la figura 4C encapsulada como un chip en un paquete de circuito integrado de 12 clavijas con un conductor integrado, de conformidad con la figura 1;

la figura 7D muestra una representación esquemática de un dispositivo que comprende la pieza de la figura 4D encapsulada como un chip en un paquete de circuito integrado de 6 clavijas con un conductor integrado, de conformidad con la figura 1;

la figura 7E muestra una representación esquemática de un dispositivo que comprende la pieza de la figura 4E encapsulada como un chip en un paquete de circuito integrado de 6 clavijas con un conductor integrado, de conformidad con la figura 1;

la figura 7F muestra una representación esquemática de un dispositivo que comprende la pieza de la figura 4F encapsulada como un chip en un paquete de circuito integrado de 8 clavijas con un conductor integrado, de conformidad con la figura 1;

la figura 8 muestra una representación esquemática de un dispositivo de medición de potencia como en las figuras 2 a 2C que comprende la pieza de la figura 4E o la pieza encapsulada de la figura 6F;

la figura 10 muestra una representación esquemática de un dispositivo de medición de potencia como en las figuras 1 a 1B que comprende el dispositivo de la figura 7F;

las figuras 9A a 9F y 11A a 11F muestran representaciones esquemáticas de medidores electromecánicos; en las que la figura 9A muestra una ilustración esquemática de un medidor electromecánico de ejemplo que comprende la pieza de la figura 4C o la pieza encapsulada de la figura 6D en una aplicación monofásica, midiendo únicamente el flujo de energía positiva;

la figura 9B muestra una ilustración esquemática de un medidor electromecánico de ejemplo que comprende la pieza de la figura 4C o la pieza encapsulada de la figura 6C en una aplicación monofásica, midiendo el flujo de energía tanto positivo como negativo; y

la figura 9C muestra una ilustración esquemática de un medidor electromecánico de ejemplo que comprende la pieza de la figura 4C o la pieza encapsulada de la figura 6C en una aplicación de doble tarifa monofásica, midiendo únicamente el flujo de energía positiva; y

la figura 9D muestra una ilustración esquemática de un medidor electromecánico de ejemplo que comprende la pieza de la figura 4C o la pieza encapsulada de la figura 6D en una aplicación trifásica, midiendo únicamente el flujo de energía positiva; y

la figura 9E muestra una ilustración esquemática de un medidor electromecánico de ejemplo que comprende la pieza de la figura 4C o las piezas encapsuladas de las figuras 6C y 6D, en una aplicación trifásica, midiendo el flujo de energía tanto positivo como negativo; y

la figura 9F muestra una ilustración esquemática de un medidor electromecánico de ejemplo que comprende la pieza de la figura 4C o las piezas encapsuladas de las figuras 6C y 6D, en una aplicación de doble tarifa trifásica, midiendo únicamente el flujo de energía positiva; y

la figura 11A muestra una ilustración esquemática de un medidor electromecánico de ejemplo que comprende el dispositivo de la figura 7D en una aplicación monofásica, midiendo únicamente el flujo de energía positiva; la figura 11B muestra una ilustración esquemática de un medidor electromecánico de ejemplo que comprende el dispositivo de la figura 7C en una aplicación monofásica, midiendo el flujo de energía tanto positivo como negativo; y

la figura 11C muestra una ilustración esquemática de un medidor electromecánico de ejemplo que comprende el dispositivo de la figura 7C en una aplicación de doble tarifa monofásica, midiendo únicamente el flujo de energía positiva; y

la figura 11D muestra una ilustración esquemática de un medidor electromecánico de ejemplo que comprende el dispositivo de la figura 7D en una aplicación trifásica, midiendo únicamente el flujo de energía positiva; y la figura 11E muestra una ilustración esquemática de un medidor electromecánico de ejemplo que comprende los dispositivos de las figuras 7C y 7D en una aplicación trifásica, midiendo el flujo de energía tanto positivo como negativo; y

la figura 11F muestra una ilustración esquemática de un medidor electromecánico de ejemplo que comprende los dispositivos de las figuras 7C y 7D en una aplicación de doble tarifa trifásica, midiendo únicamente el flujo de energía positiva; y

la figura 12 muestra una representación esquemática de una red de sistemas que comprenden dispositivos de acuerdo con la divulgación; y

la figura 13 muestra un dispositivo plano situado cerca de un conductor portador de corriente y las líneas de campo magnético generadas por el conductor;

las figuras 14A, 14B, 15, 16A a 16D, 17 y 18 muestran varios ejemplos no limitantes de una pieza plana de un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación que contiene sensores de campo magnético dispuestos en las proximidades de un conductor portador de corriente conformado.

En los dibujos, se utilizan números de referencia similares para indicar elementos similares. La presente invención proporciona un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, con refinamientos opcionales definidos en las reivindicaciones dependientes.

Un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede proporcionar una medición de una cantidad en función de la corriente a través de un conductor eléctrico (tal como, a modo únicamente de un ejemplo no limitante, potencia o potencia reactiva) utilizando la medición proporcionada por un subsistema que comprende una circuitería de detección que contiene sensores dispuestos adyacentes al conductor eléctrico. En algunos ejemplos, la circuitería de detección se mantiene en una relación fija y espaciada con el conductor eléctrico mediante un material encapsulante y aislante, por lo que toda la calibración se puede realizar durante la fabricación y no se requiere ninguna calibración por parte del usuario.

En algunos ejemplos, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación se puede configurar de modo que el subsistema pueda comprender al menos un substrato semiconductor.

En algunos ejemplos, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación se puede configurar de modo que los sensores de campo magnético puedan ser elementos Hall.

De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación se puede configurar para estar montado en un módulo externo o en una placa de circuito externa (tal como, a modo únicamente de un ejemplo no limitante, una Placa de Circuito Impreso (PCB, por las siglas en inglés de Printed Circuit Board), formando el conductor eléctrico parte del módulo externo o la placa de circuito o siendo externo a él, y puede ser necesaria una calibración por parte del usuario final después del montaje final.

En el contexto de la presente divulgación, se puede proporcionar un dispositivo para la medición de una cantidad en función de la corriente a través de un conductor eléctrico que integra tanto los sensores de corriente y de tensión como la circuitería de procesamiento el cálculo de la cantidad en un factor de forma pequeño, con, en algunos ejemplos, un diámetro de únicamente unos pocos milímetros.

De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede no necesitar una gran cantidad de componentes externos. Esto puede permitir un menor coste de fabricación y un menor uso de espacio.

Un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede ser lo suficientemente pequeño como para ser utilizado en aplicaciones donde el espacio es escaso y puede, junto con todos los componentes externos requeridos, encajar en dispositivos miniaturizados donde no encajará ningún dispositivo de medición de potencia existente (con el casquillo de una bombilla y un enchufe eléctrico como ejemplos no limitantes), y puede ser lo suficientemente económico como para utilizarse en aplicaciones donde el coste supone un problema, tales como dispositivos de consumo de gran volumen y bajo coste (con una bombilla y un enchufe eléctrico como ejemplos no limitantes).

De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede medir la cantidad con precisión. De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede contener todas las compensaciones de metrología requeridas. De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede comprender, además, un módulo para la compensación de coeficientes de temperatura de elementos de detección de corriente y/o tensión y/u otras fuentes de dependencia de temperatura, tal como el conjunto mecánico. De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede comprender, además, un módulo para la compensación de desviaciones mediante los sensores de corriente y/o tensión y/u otra electrónica analógica. De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación se puede configurar para ser un dispositivo plug-and-play [conexión y uso inmediato], y en algunos ejemplos puede que no sea necesaria ninguna calibración del dispositivo. Esto puede facilitar la implementación por parte de un usuario, puede permitir el uso por parte de usuarios que no tienen conocimientos de metrología y puede permitir aún más la facilidad de uso en situaciones de readaptación.

De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede incluir medios para el rechazo de campos electromagnéticos parásitos. En tales ejemplos, es posible que no sea necesario blindar el dispositivo para proporcionar una lectura precisa. En algunos ejemplos, esto se puede lograr mediante medios que rechacen completamente todos los campos magnéticos parásitos con dependencia espacial que sea polinomio de un orden limitado dado y, por tanto, proporcionar un buen rechazo de todos los campos cuya dependencia espacial pueda aproximarse bien mediante un polinomio de un orden limitado dado. En algunos ejemplos, esto se puede lograr mediante el dispositivo que contiene uno o más sensores de campo magnético para medir la corriente sin contacto mediante la detección del campo magnético que genera la corriente, eligiéndose el número y la disposición espacial de los sensores de campo magnético en el dispositivo y la manera en que se combinan las salidas de los sensores de campo magnético para rechazar completamente los campos electromagnéticos parásitos con dependencia espacial que sean polinomio de un orden limitado dado.

De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede incluir medios para maximizar la fuerza de la señal útil mientras rechaza los campos electromagnéticos parásitos sin necesidad de un blindaje externo. En algunos ejemplos, esto se puede lograr con una conformación especial del conductor de corriente y una disposición espacial especial, que en algunos ejemplos pueden ser fijas, entre los sensores de campo magnético y el conductor de corriente.

De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede detectar la corriente sin contacto, dando una lectura aislada sin necesidad de ninguna circuitería de aislamiento adicional. De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede tener bajos niveles de ruido y puede que no requiera el uso de un concentrador de campo.

De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede, en algunos ejemplos, medir simultáneamente varias cantidades en función de la corriente a través de un conductor, bien integrando varios aparatos de medición o multiplexando en el tiempo un único aparato de medición, o bien conteniendo varios aparatos de medición y multiplexando en el tiempo algunos de ellos.

Por tanto, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede, en algunos ejemplos, proporcionar una medición precisa tanto de la potencia eléctrica real como de la potencia reactiva.

De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede, en algunos ejemplos, proporcionar también una medición precisa de la tensión de línea RMS [la raíz de la media cuadrática].

De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede, en algunos ejemplos, proporcionar también una medición precisa de la potencia aparente y/o corriente de línea RMS y/o factor de potencia y/o ángulo de fase y/o frecuencia de línea, realizándose las mediciones de una manera novedosa.

De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede, en algunos ejemplos, comprender, además, un sensor de temperatura, que permite que cada sistema del que forma parte también mida la temperatura, lo cual puede resultar útil en varias aplicaciones, tal como en un sistema de calefacción y/o termostato domésticos.

De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación se puede configurar para funcionar en un modo normal o en un modo de suspensión. El modo de suspensión puede permitir un funcionamiento de baja potencia en el que el dispositivo puede consumir muy poca potencia, por ejemplo, como ejemplo no limitante, únicamente microvatios de potencia, mejorando, por tanto, potencialmente la vida útil de una fuente de alimentación y/o reduciendo el consumo de potencia. El dispositivo se puede configurar para funcionar en modo de suspensión durante una gran proporción del funcionamiento total del dispositivo, por ejemplo, como ejemplo no limitante, un 90 % del tiempo total de funcionamiento, al mismo tiempo que proporciona una medición precisa.

De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede comprender, en algunos ejemplos, una o más entradas-salidas que pueden ser unidireccionales (entradas o salidas) o bidireccionales (entradas-salidas) y que, en algunos ejemplos, pueden ser entradas-salidas analógicas, digitales o multinivel y pueden, en algunos ejemplos, formar parte de una interfaz de señal analógica, digital o mixta (tal como, a modo únicamente de un ejemplo no limitante, una Interfaz Periférica en Serie (SPI, por las siglas en inglés de Serial Peripheral Interface)). En algunos ejemplos, Algunas de estas salidas pueden señalar la aparición de un evento (tal como, a modo únicamente de un ejemplo no limitante, alcanzar un quántum fijo de una de las cantidades que mide el dispositivo), que se puede realizar, a modo de ejemplos no limitantes, emitiendo pulsos o transiciones cíclicas entre un grupo finito de niveles de tensión fijos (por ejemplo, a modo de ejemplo no limitante, alto y bajo). De manera alternativa o de manera adicional, en algunos ejemplos, algunas de estas salidas pueden proporcionar lecturas de variables continuas, tal como, a modo de un ejemplo no limitante, una salida de Modulación por Ancho de Pulsos (PWM, por las siglas en inglés de Pulse Width Modulated), estando el ancho de pulsos relacionado con el valor de una de las cantidades que mide el dispositivo, o una salida de tensión analógica, estando la tensión relacionada con el valor de una de las cantidades que mide el dispositivo. De manera alternativa o de manera adicional, en algunos ejemplos, algunas de estas salidas se pueden configurar para controlar una pantalla mecánica directamente. De manera alternativa o de manera adicional, en algunos ejemplos, algunas de estas salidas pueden proporcionar lecturas de variables distintas (tal como, a modo únicamente de ejemplos no limitantes, la dirección del flujo de energía; un indicador de que la cantidad total de flujo de potencia se encuentra por debajo de un umbral determinado (a veces denominado "corriente de fluencia" o "potencia de fluencia")). De manera alternativa o de manera adicional, en algunos ejemplos, al menos una de estas salidas puede señalar la aparición del final de un ciclo de tensión de red de CA y que el dispositivo tiene datos disponibles para leer. De manera alternativa o de manera adicional, en algunos ejemplos, algunas de estas entradas pueden seleccionar y controlar diversas funciones del dispositivo.

De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede proporcionar una lectura de las cantidades con signo que mide en una única salida, o puede proporcionarlas en dos salidas, una para la parte positiva y otra para la parte negativa.

De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede, en algunos ejemplos, incorporar al menos una línea de comunicación, permitiendo aplicaciones no únicamente en la medición de energía monofásica, sino también medición de energía polifásica, mediante el uso de varios dispositivos (en algunos ejemplos, uno por fase), comunicándose los varios dispositivos entre sí utilizando al menos una (y, en al menos algunos ejemplos no limitantes, una única) línea de comunicación y calculando la potencia total entre las fases automáticamente sin el uso de ningún componente adicional.

De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede proporcionar soporte integrado para la medición de múltiples tarifas, proporcionando una salida o salidas independientes para cada tarifa, y también puede proporcionar una entrada de selección de tarifa.

De manera alternativa o de manera adicional, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación se puede configurar para tener señales de entrada-salida compatibles con Semiconductores Complementarios de Óxido Metálico (CMOS, por las siglas en inglés de Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) y/o Lógica de Transistor a Transistor (TTL, por las siglas en inglés de Transistor-Transistor Logic).

De manera alternativa o de manera adicional, en algunos ejemplos, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación se puede utilizar junto con circuitería externa o interna que proporciona conectividad inalámbrica (con Wi-Fi, Bluetooth o telefonía móvil como ejemplos no limitantes) o conectividad por cable (con comunicaciones por línea eléctrica o Ethernet como ejemplos no limitantes), lo cual puede resultar útil en muchas aplicaciones (con cualquier red de dispositivos interconectados o aplicaciones de Internet de las cosas como ejemplos no limitantes). Cuando se utiliza de esta manera, todo el conjunto puede ser lo suficientemente pequeño como para ajustarse en un dispositivo miniaturizado (con el casquillo de una bombilla, un enchufe eléctrico y un casquillo eléctrico como ejemplos no limitantes), y puede ser lo suficientemente económico como para permitir su uso en dispositivos de consumo de gran volumen y bajo coste (con una bombilla, un enchufe eléctrico y un casquillo eléctrico como ejemplos no limitantes).

En algunos ejemplos, un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación comprende un subsistema de detección y procesamiento, un conductor eléctrico configurado para conducir una corriente y medios para mantener el conductor eléctrico en una relación fija y espaciada con el subsistema de detección y procesamiento. En algunos ejemplos, esto se puede lograr encapsulando el subsistema de detección y procesamiento y el conductor eléctrico en un recinto común. En otros ejemplos, el subsistema de detección y procesamiento se puede encapsular y fijar (por ejemplo, únicamente a modo de ejemplos no limitantes, en un paquete de circuito integrado, como un chip sobre placa (COB, por las siglas en inglés de chip-on-board) o como un flip chip [chip invertido]) a un módulo externo o placa de circuito (tal como, a modo únicamente de un ejemplo no limitante, una PCB), siendo el conductor eléctrico una vía que comprende una pieza del módulo o placa de circuito, o un conductor externo al módulo o placa de circuito. Una de las numerosas ventajas del dispositivo de acuerdo con la presente divulgación es que la calibración del dispositivo es sencilla debido a la relación fija entre el conductor eléctrico y el subsistema de detección y procesamiento, y que, en algunos ejemplos, se puede realizar una calibración completa durante la fabricación, sin que se requiera una calibración adicional por parte del usuario del dispositivo.

Un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede ser una manera económica y simple, aunque precisa, de medir cantidades en función de la corriente a través de un conductor (tal como, a modo únicamente de ejemplos no limitantes, la potencia y la potencia reactiva), debido al pequeño tamaño y la ausencia de requerir componentes externos.

Un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación puede tener numerosas aplicaciones y se puede implementar en numerosos sistemas. Se puede implementar un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación, como ejemplos no limitantes, en un casquillo conectado a la red; un enchufe eléctrico configurado para conectarse a la red por medio de un casquillo eléctrico; un adaptador eléctrico configurado para conectarse a la red por medio de un casquillo eléctrico y/o enchufe eléctrico; una bombilla; un medidor eléctrico; un electrodoméstico; cualquier dispositivo eléctrico; cualquier combinación de los anteriores o en cualquier sistema inteligente que pueda formar parte de una red de dispositivos interconectados o un Internet de las cosas (loT, por las siglas en inglés de Internet of Things).

Las figuras 1 a 3A y 7 a 7F ilustran ejemplos de un dispositivo 10 de acuerdo con la presente divulgación. En estos ejemplos, el dispositivo 10 comprende:

al menos un conductor eléctrico 12 (que, a modo únicamente de ejemplos no limitantes, puede ser un alambre, una barra ómnibus, una vía de placa de circuito impreso (PCB); y puede, a modo únicamente de ejemplos no limitantes, ser un conductor recto sencillo o puede estar conformado, como se expondrá más adelante) para conducir una corriente;

al menos un subsistema de detección y procesamiento 11 (que, a modo únicamente de ejemplo no limitante, en estas figuras hay un sustrato semiconductor) para cada conductor eléctrico 12, que comprende una cara de detección dispuesta para estar ubicada adyacente a su conductor 12 correspondiente;

una sustancia o sustancias aislantes 13 (que, en algunos ejemplos no limitantes, pueden ser un material o materiales sustancialmente rígidos; y que, a modo de ejemplos no limitantes, en algunos ejemplos puede ser un sello de gota o un paquete de circuito integrado, o una pieza de una PCB) que rodea y/o encapsula los subsistemas 11;

medios para mantener cada conductor eléctrico 12 en una relación fija y espaciada adyacente a sus subsistemas 11 correspondientes.

En los ejemplos de las figuras 1 a 1B y 7 a 7F, la relación fija y espaciada entre cada conductor y sus subsistemas 11 correspondientes se mantiene en virtud de estar incorporada en el mismo material rígido encapsulante 13, estando el conductor eléctrico 12 unido al paquete de circuito integrado que encapsula su subsistema 11 correspondiente. En los ejemplos de las figuras 2 a 2C, la relación fija y espaciada entre cada conductor y sus subsistemas 11 correspondientes se mantiene en virtud de que ambos están fijados al elemento rígido 15 (que puede, a modo únicamente de un ejemplo no limitante, ser un módulo o una placa de circuito y que, a modo de ejemplo no limitante, en estas figuras, es una PCB; y que, además, en algunos ejemplos no limitantes, puede formar parte de uno de los materiales aislantes 13).

En algunos ejemplos, el dispositivo 10 puede comprender, además, componentes adicionales que pueden ser internos o externos a un material o materiales aislantes 13 que encapsulan el subsistema 11. En algunos ejemplos, puede estar incluido un condensador de desacoplamiento (indicado como C en las figuras 1B y 8 a 9F). De manera adicional o de manera alternativa, en algunos ejemplos, al menos una resistencia de referencia, que puede ser una resistencia de alta precisión, puede estar incluida (indicada como Rref en las figuras 1B y 8 a 9F). De manera adicional o de manera alternativa, algunos ejemplos pueden no requerir y/o no incorporar una resistencia de referencia. De manera adicional o de manera alternativa, en algunos ejemplos, las resistencias de detección de tensión que conectan internamente una de las entradas del subsistema 11 a su conductor eléctrico 12 correspondiente, pueden estar incluidas (indicadas con Rin en las figuras 1B y 8 a 9F). En otros ejemplos, pueden estar incluidos otros componentes.

En algunos ejemplos, el conductor 12 y el subsistema 11 pueden estar conformados para permitir la expansión térmica del conductor 12 con respecto al subsistema 11 durante el funcionamiento normal.

La sustancia o sustancias aislantes 13 están configuradas para aislar el conductor eléctrico 12 del subsistema 11.

Las figuras 4 a 4E representan ejemplos de piezas (que, a modo únicamente de ejemplo no limitante, en estas figuras son sustratos semiconductores) de acuerdo con la presente divulgación que pueden formar el subsistema 11, y las figuras 6 a 6F representan sustratos semiconductores en las figuras 4 a 4E encapsulados en paquetes de circuitos integrados.

El subsistema 11 contiene los medios para medir al menos una cantidad Q relacionada con la corriente a través del conductor eléctrico 12 (con corriente, corriente rectificada, potencia instantánea y potencia reactiva instantánea como ejemplos no limitantes de la cantidad Q).

El subsistema 11 se describirá a continuación con más detalle haciendo referencia a las figuras adjuntas, específicamente haciendo referencia a la figura 5. Debe entenderse que los bloques de la figura 5 pueden no estar necesariamente dispuestos dentro del subsistema 11 en las mismas relaciones espaciales que en la figura 5, que pueden estar o no intercalados espacialmente y que no todos los ejemplos de acuerdo con la presente divulgación incluyen todos los bloques de la figura 5.

El subsistema 11 comprende una circuitería de detección 112 que comprende una pluralidad de sensores de campo magnético 113, cada uno proporcionando al menos una salida. La circuitería de detección 112 está configurada para proporcionar una medición de la cantidad Q como una combinación en forma de suma ponderada y/o diferencia) de salidas de sensor de campo magnético. Para ese efecto, el subsistema 11 puede comprender, además, un módulo de combinación 124 para combinar las salidas de los elementos de detección de campo magnético 113.

En algunos ejemplos, los sensores de campo magnético 113 están dispuestos de modo que estén adyacentes a un conductor eléctrico 12 en un modo normal de funcionamiento del dispositivo 10.

En algunos ejemplos, al menos algunos de los sensores de campo magnético 113 pueden ser elementos Hall y sus salidas pueden ser tensiones de salida de elemento Hall.

El subsistema 11 comprende, además, una entrada de detección de tensión 114 para detectar un potencial de tensión (en relación con algún otro potencial de tensión que, en algunos ejemplos no limitantes, puede ser el potencial de tensión de tierra). En algunos ejemplos, esta entrada se puede conectar al potencial de tensión por medio de una resistencia (que puede, a modo únicamente de un ejemplo no limitante, ser una resistencia de alta resistencia), generando, por tanto, una corriente (que puede, a modo únicamente de un ejemplo no limitante, ser una pequeña corriente) hacia el interior o el exterior de la entrada 114 que está relacionada con el potencial de tensión. En algunos ejemplos, el potencial de tensión puede ser un potencial de tensión asociado con un conductor predeterminado. En algunos ejemplos, el conductor predeterminado puede ser el conductor 12. En otros ejemplos, el conductor predeterminado puede ser otro conductor (a modo únicamente de ejemplo no limitante, donde el conductor 12 es la línea neutra y el conductor predeterminado es un conductor vivo).

En algunos ejemplos, los sensores de campo magnético 113 están dispuestos para ser polarizados por una corriente derivada de y/o relacionada con la corriente hacia el interior o el exterior de la entrada 114 y/o, por tanto, relacionada con el potencial de tensión, de modo que la salida de los sensores de campo magnético esté relacionada con la corriente a través del conductor 12 y/o el potencial de tensión. En algunos ejemplos, la corriente de polarización se puede tomar para que sea proporcional al potencial de tensión del conductor eléctrico 12, de modo que la salida de los sensores de campo magnético y/o el módulo de combinación 124 está relacionada con la potencia instantánea a través del conductor 12. En otros ejemplos, la corriente de polarización se puede tomar para que sea proporcional al potencial de tensión del conductor eléctrico 12, fase desplazada en 90°, de modo que la salida de los sensores de campo magnético y/o el módulo de combinación 124 está relacionada con la potencia reactiva instantánea a través del conductor 12. En otros ejemplos, la corriente de polarización se puede tomar para que sea constante, de modo que la salida de los sensores de campo magnético y/o el módulo de combinación 124 esté relacionada con la corriente a través del conductor 12. En otros ejemplos, la corriente de polarización se puede elegir de una manera diferente.

Únicamente como ejemplo no limitante, la corriente máxima a través del conductor 12 puede ser del orden de unos pocos miliamperios a unos pocos cientos de amperios; a modo de ejemplo no limitante, el dispositivo de la figura 1 está configurado para una corriente máxima de 15 A. Únicamente como ejemplo no limitante, las tensiones máximas pueden ser del orden de unos pocos de cientos de milivoltios a unos pocos miles de voltios; a modo únicamente de un ejemplo no limitante, el dispositivo de la figura 1 se puede configurar para una tensión típica de aproximadamente 110 V, 220 V o 315 V.

De manera alternativa o de manera adicional, el subsistema 11 puede, en algunos ejemplos, comprender, además, un módulo de detección de cruce por cero 119 configurado para detectar al menos algunas de las transiciones por cero de la entrada de detección de tensión 114, que corresponden a las transiciones por cero de la tensión de CA (a modo únicamente de ejemplo no limitante, en algunos ejemplos, puede detectar transiciones por cero de flanco ascendente, en algunos ejemplos, puede detectar transiciones por cero de flanco descendente y, en algunos ejemplos, puede detectar ambas) y también puede detectar si se trata de transiciones de flanco ascendente o de flanco descendente. La lectura del módulo de detección de cruce por cero 119 se puede utilizar para detectar el final de un ciclo de tensión de CA y/o el final de un semiciclo de tensión de CA. En algunos ejemplos, el subsistema 11 puede proporcionar una salida que revele al menos algunas de las transiciones por cero, permitiendo que los sistemas que incorporan el subsistema 11 midan el intervalo de tiempo AT entre las transiciones por cero de la tensión de CA y/o la duración de un ciclo de tensión de CA.

El subsistema 11 puede comprender, además, una circuitería de integración 116 configurada para integrar la medición de la cantidad Q como salida por la circuitería de detección 112 y/o el módulo de combinación 124 durante un período completo o una fracción de un ciclo de tensión de CA. La circuitería de integración 116 puede comprender, en algunos ejemplos, al menos un condensador configurado para ser cargado por una tensión proporcional a la medición de la cantidad Q durante el período de ciclo de tensión de CA.

En algunos ejemplos, la circuitería de integración 116 está configurada para integrar la medición de la cantidad Q durante ambas mitades de un período de ciclo de tensión de CA completo invirtiendo la polaridad de la integración de la medición de la cantidad Q cuando la tensión de CA, por ejemplo, cambia de polaridad. El cambio de polaridad de la tensión de CA se puede detectar utilizando una medición obtenida de un módulo de cruce por cero 119.

De manera adicional o de manera alternativa, la circuitería de integración 116 puede comprender dos condensadores: es decir, un condensador que integra la medición de la cantidad Q o su negativo durante una primera mitad de un período de ciclo de tensión de CA completo (por ejemplo, la mitad positiva del período de ciclo de tensión de CA), y otro condensador que integra la medición de la cantidad Q o su negativo durante una segunda mitad de un período de ciclo de tensión de CA completo (por ejemplo, la mitad negativa del período de ciclo de tensión de CA), estando el dispositivo configurado para medir la suma o la diferencia de ambas integraciones, según sea apropiado.

En algunos ejemplos, la circuitería de integración 116 se puede configurar para integrar la medición de la cantidad Q durante una fracción principal de un período de ciclo de tensión de CA completo (preferentemente, a modo únicamente de ejemplo no limitante, 99,95 %), y luego emitir datos y restablecer el subsistema 11 (por ejemplo, descargando algunos condensadores) durante otra fracción del período de ciclo de tensión de CA completo. Los datos de salida correspondientes al período de ciclo de tensión de CA completo pueden ser una extrapolación de los datos medidos durante la fracción principal del período de ciclo de tensión de CA al período de ciclo de tensión de CA completo. Una vez que se emiten los datos y se restablece el subsistema después de la expiración de la fracción secundaria del período de ciclo de tensión de CA completo, el subsistema 11 está listo para la medición durante otro período de ciclo de tensión de CA.

En algunos ejemplos, la circuitería de integración 116 está configurada para, preferentemente, reiniciarse siempre (por ejemplo, descargar condensadores) después de una lectura para garantizar una lectura precisa (por ejemplo, garantizar que los condensadores estén siempre descargados al comienzo de un período de medición).

De manera alternativa o de manera adicional, en algunos ejemplos, la circuitería de integración 116 puede comprender más de un módulo (por ejemplo, comprendiendo cada módulo al menos un condensador). En algunos ejemplos, la circuitería de integración 116 puede realizar ciclos entre los módulos de modo que se pueda disponer un módulo diferente para integrar la cantidad medida Q durante un período de ciclo de tensión de CA completo que el módulo que se dispuso para integrarlo durante el período de ciclo de tensión de CA completo anterior. De manera alternativa o de manera adicional, en algunos ejemplos, un primero de los módulos puede estar dispuesto para integrar la cantidad medida Q durante un período de ciclo de tensión de CA completo y luego utilizarse para inicializar un segundo de los módulos, que actúa como un separador, antes de restablecer el primer módulo al comienzo de un nuevo período de ciclo de tensión de CA y luego utilizar el primer módulo o uno tercero de los módulos para realizar la integración durante el siguiente período de ciclo de tensión de CA completo.

De manera adicional o de manera alternativa, en algunos ejemplos, el subsistema 11 puede comprender, además, un módulo configurado para proporcionar una función de compensación de desviación.

En algunos ejemplos, el subsistema 11 puede comprender, además, un sensor de temperatura 123. Esto resulta útil en varias aplicaciones, a modo de ejemplo no limitante, permitiendo que los sistemas que incorporan el dispositivo 10 formen parte de un sistema de calefacción y/o termostato domésticos.

En algunos ejemplos, el subsistema 11 puede comprender, además, un módulo 118 configurado para proporcionar una función de compensación de temperatura.

La circuitería del subsistema 11 puede estar compuesta, al menos en parte, por un procesador de señales 111. En el contexto de la presente divulgación, el procesador de señales 111 puede ser únicamente un procesador analógico, únicamente un procesador digital, o puede ser un procesador de señales mixto. De manera adicional o de manera alternativa, en algunos ejemplos, el procesador de señales 111 puede comprender, además, medios para cuantificar al menos una de las cantidades (con la energía, la energía reactiva y la integral de tensión rectificada como ejemplos no limitantes) medidas por el subsistema 11. De manera adicional o de manera alternativa, en algunos ejemplos, el procesador de señales puede producir quántums positivos y negativos de cantidades con signo. De manera adicional o de manera alternativa, en algunos ejemplos, el procesador de señales 111 puede comprender, además, al menos un contador ascendente-descendente para contar uno de estos quántums o uno de estos pares de quántums (tal como, a modo únicamente de ejemplo no limitante, el par de quántums positivos y negativos de una cantidad). De manera adicional o de manera alternativa, en algunos ejemplos, el contador ascendente-descendente se puede configurar con un umbral, tras el alcance del cual se pueden generar quántums más grandes, en algunos ejemplos y, en algunos ejemplos, pares de quántums más grandes (correspondientes a quántums más grandes positivos y negativos), después de lo cual se puede restablecer el contador ascendente-descendente. De manera alternativa o de manera adicional, en algunos ejemplos, el valor de estos quántums se puede establecer para que corresponda a una frecuencia fija dada de quántums por kWh, que puede ser configurable en algunos ejemplos.

En algunos ejemplos, el subsistema 11 puede comprender, además, una circuitería de calibración 117 para ajustar la ganancia y/o compensación de desviación y/u otros parámetros de la circuitería de detección 112 (a modo únicamente de ejemplo no limitante, la calibración de al menos un amplificador de la circuitería de detección 112) y/o la circuitería de integración 116 y/o el módulo de detección de cruce por cero 119 y/o el procesador de señales 111 y/o la compensación de temperatura del módulo de compensación de temperatura 118. En algunos ejemplos (con ejemplos en los que el conductor de corriente 12 forma parte integral del conjunto del dispositivo 10 como ejemplo no limitante), estos parámetros se pueden calibrar completamente durante la fabricación del dispositivo 10, sin requerir una calibración adicional por parte del usuario. En otros ejemplos (con ejemplos en los que el conductor de corriente 12 no forma parte integral del conjunto del dispositivo 10 como ejemplo no limitante), estos parámetros se pueden dejar para que el usuario los calibre (en algunos ejemplos no limitantes, después del montaje final del dispositivo 10 y el conductor 12). En algunos ejemplos, se pueden proporcionar dos conjuntos de parámetros de calibración, algunos se calibrarán previamente durante la fabricación y otros se proporcionarán al usuario para ofrecer cierta capacidad de ajuste del dispositivo.

En algunos ejemplos, la circuitería de calibración 117 puede estar dispuesta para almacenar al menos un parámetro de calibración. El almacenamiento del elemento de calibración se puede realizar en una memoria volátil o no volátil que forma parte del subsistema 11, tal como, como ejemplos no limitantes, un elemento programable (que, en algunos ejemplos, puede ser reprogramable, o puede, en algunos ejemplos, ser únicamente programable una vez), y/o un elemento fusible mecánicamente, un diodo Zener, un elemento sintonizable por láser y/o cualquier combinación de los anteriores.

Se entiende que una de las numerosas ventajas del dispositivo integrado de acuerdo con la presente divulgación es que la calibración del dispositivo 10 es sencilla y se puede realizar durante un método de fabricación, antes del embalaje para su envío, debido a la relación fija entre el conductor eléctrico 12 y el subsistema 11.

En algunos ejemplos, el subsistema 11 se puede configurar para medir más de una cantidad Q simultáneamente. El subsistema 11 puede lograr esto ya sea multiplexando en el tiempo el mismo aparato de metrología integrado en él y midiendo cada una de tales cantidades Q para una porción de cada ciclo de tensión de CA, por ejemplo, mediante multiplexación de alta frecuencia, o mediante la incorporación de varios aparatos de metrología similares.

De manera alternativa o de manera adicional, el subsistema 11 puede, en algunos ejemplos, comprender, además, un módulo para medir la integral (V) de la tensión de CA rectificada durante un ciclo de tensión de Ca completo.

En algunos ejemplos, el subsistema 11 puede comprender, además, una entrada de control de suspensión y una función de suspensión proporcionada por la circuitería 120 que permite, en un modo de funcionamiento de suspensión, que el dispositivo se apague parcial o completamente. En algunos ejemplos, el dispositivo 10 está dispuesto para apagarse total o parcialmente al final de un período de ciclo de tensión de CA completo después del establecimiento de una entrada de suspensión. En algunos ejemplos, el dispositivo 10 está dispuesto para activarse en, o poco después de, el establecimiento de una entrada de despertar e iniciar la medición al comienzo de un siguiente período de ciclo de tensión de CA completo (tal como, a modo de ejemplo no limitante, el siguiente inmediatamente después del período de ciclo de tensión de CA completo). Por tanto, el apagado y/o la activación se realizan con naturalidad.

De manera adicional o de manera alternativa, en algunos ejemplos, el procesador de señales 111 puede comprender, además, una circuitería de entrada-salida 115. La circuitería de entrada-salida 115 puede comprender una o varias señales de entrada-salida, algunas de las cuales pueden ser unidireccionales (entradas o salidas) y algunas de las cuales pueden ser bidireccionales (entradas-salidas), algunas de las cuales pueden ser digitales y/o multinivel y/o analógicas, y algunas de las cuales pueden cambiar de valor continuamente en el tiempo y/o en puntos distintos en el tiempo; algunas de estas entradas-salidas pueden admitir un funcionamiento triestado (estado de alta impedancia).

En algunos ejemplos, la circuitería de entrada-salida 115 puede estar dispuesta para emitir la información medida y/o determinada por el subsistema 11 y para proporcionar señales de entrada para controlar determinadas funciones del subsistema 11.

En algunos ejemplos, el subsistema 11 y estas entradas-salidas se pueden aislar del conductor 12, siendo la corriente detectada sin contacto y siendo la tensión detectada únicamente por medio de una resistencia de alta resistencia, sin necesidad de aislantes.

A modo únicamente de ejemplos no limitantes, estas señales de entrada-salida pueden incluir señales moduladas por ancho de pulso (PWM), señales de pulso, señales de transición y señales que implementan diversas interfaces analógicas y/o digitales y/o de señales mixtas.

De manera adicional o de manera alternativa, en algunos ejemplos, la circuitería de entrada-salida 115 puede comprender, además, al menos una salida que proporciona un valor analógico (a modo únicamente de ejemplos no limitantes, por medio de una salida de tensión analógica, o el ancho de un pulso de una salida modulada por ancho de pulso (PWM)), estando el valor de algunas de estas salidas relacionado con una de las cantidades que mide el subsistema 11, con la cantidad de flujo de energía total durante un ciclo de tensión de CA completo, la cantidad de flujo de energía reactiva total durante un ciclo de tensión de CA completo, la integral de la tensión de CA rectificada durante un ciclo de tensión de CA completo y la temperatura medida, como ejemplos no limitantes. La relación entre el valor de salida y la cantidad medida puede, a modo de ejemplos no limitantes, ser lineal o afín (es decir, lineal con una desviación constante), o puede adoptar la forma de alguna otra relación. En algunos ejemplos, el valor de estas salidas se puede proporcionar en, o poco después de, el final de un período de ciclo de tensión de CA.

De manera adicional o de manera alternativa, en algunos ejemplos, la circuitería de entrada-salida 115 puede comprender, además, al menos una salida que representa eventos (a modo únicamente de ejemplos no limitantes de tal salida, una salida de pulsos que genera pulsos o una salida de transición que genera transiciones, tal como a modo de un ejemplo no limitante, transiciones cíclicas entre niveles fijos de tensiones, tal como, a modo únicamente de un ejemplo no limitante, entre un estado alto y uno bajo; a modo únicamente de ejemplos no limitantes de que tales eventos sean alcanzar un quántum fijo de una de las cantidades que el subsistema 11 mide, representando potencialmente los quántums positivos y negativos de cantidades con signo diferentes eventos). En algunos ejemplos no limitantes, tal salida puede ser capaz de representar más de un tipo de evento (a modo únicamente de ejemplo no limitante, eventos correspondientes tanto a quántums positivos como negativos de una cantidad; a modo únicamente de un ejemplo no limitante, una salida de pulsos puede codificar varios tipos de eventos diferentes utilizando varias duraciones de pulso, representando cada duración un tipo de evento).

De manera adicional o de manera alternativa, en algunos ejemplos, la circuitería de entrada-salida 115 puede comprender, además, una circuitería para activar directamente una pantalla mecánica (que, en algunos ejemplos no limitantes, puede ser una pantalla ciclométrica) sin necesidad de componentes externos adicionales. En algunos ejemplos no limitantes, esta circuitería puede proporcionar pares diferenciales de señales de salida de pulsos especialmente conformadas.

De manera adicional o de manera alternativa, en algunos ejemplos, la circuitería de entrada-salida 115 puede comprender, además, al menos una salida que proporciona un valor distinto (a modo de ejemplo no limitante, una salida digital o multinivel). En algunos ejemplos no limitantes, estas salidas permiten la conexión directa a un dispositivo de pantalla (tal como, a modo únicamente de un ejemplo no limitante, un LED) en algunos sistemas (tal como, a modo únicamente de ejemplo no limitante, medidores de electricidad) que lo requieran. Dos ejemplos no limitantes de tal salida son una salida que indica la dirección de corriente del flujo de energía y una salida que indica si la cantidad de flujo de potencia excede un cierto umbral fijo predeterminado o no. En algunos ejemplos no limitantes, el valor de estas salidas se puede establecer para cambiar al final de un período de ciclo de tensión de CA en función del valor total o promedio del flujo de energía durante el período de ciclo de tensión de CA anterior.

De manera adicional o de manera alternativa, en algunos ejemplos, el dispositivo 10 se puede configurar para señalar que no existe flujo de potencia cuando la cantidad total de flujo de potencia está por debajo de un determinado umbral fijo predeterminado.

De manera adicional o de manera alternativa, en algunos ejemplos, la circuitería de entrada-salida 115 puede comprender, además, al menos una interfaz digital. En algunos ejemplos, algunas de estas interfaces se pueden utilizar para proporcionar un medio para emitir algunas de las cantidades medidas por el subsistema 11 y/o para seleccionar algunas de las funciones del subsistema 11 y/o establecer algunos de sus parámetros de calibración. En algunos ejemplos no limitantes, al menos una de estas interfaces puede ser una interfaz SPI, que será conocida por un experto en la materia. En algunos ejemplos no limitantes, los datos sobre algunas de estas salidas pueden estar disponibles al final de un período de tensión de CA.

Aquellos ejemplos del subsistema 11 que miden el flujo de energía activo (E) y reactivo (Er) total, la integral de la tensión de CA rectificada (V) durante un período de ciclo de tensión de CA, y que contienen un módulo de cruce por cero 119, permiten que el dispositivo 10 y/o los sistemas que lo incorporan determinen también la frecuencia de línea (f), el flujo de energía aparente (Et), la potencia real (P), la potencia reactiva (Pr), la potencia aparente (Pt), la tensión de RMS (V), la corriente de RMS (I) y el factor de potencia (cos 9 ) utilizando las siguientes ecuaciones, que serán conocidas por los expertos en la materia:

Para mayor precisión, puede ser aconsejable totalizar las mediciones en varios períodos de red antes de realizar los cálculos anteriores.

En algunos ejemplos, el dispositivo 10 puede contener una pluralidad de al menos dos sensores de campo H0,..., Hn utilizados para medir al menos una cantidad Q en función del campo, combinándose la salida de los sensores de campo de una manera que ofrezca al menos un rechazo parcial de los campos parásitos.

En algunos ejemplos no limitantes, se rechazan todos los campos parásitos cuya dependencia espacial sea polinomio de cualquier grado limitado fijo dado.

En algunos ejemplos no limitantes, cada sensor de campo H puede emitir una señal escalar V(H) que es en función del campo en el punto del sensor de campo.

En algunos ejemplos no limitantes, el dispositivo 10 se puede configurar de tal manera y hacer funcionar en tales condiciones que cada una de tales señales V(H) dependa aproximadamente linealmente del campo en el punto del sensor de campo dentro de la precisión deseada.

En algunos ejemplos no limitantes, V(H) puede depender de un componente del campo en una dirección dada únicamente, tal como una dirección paralela a una línea determinada (o, equivalentemente, perpendicular a un plano determinado).

En algunos ejemplos no limitantes, la cantidad Q se puede medir combinando las salidas V(H0),..., V(Hn) de manera lineal de modo que

Q=T(Q')

Q'=AoV(Ho)+.. AnV(Hn)

para algunas ponderaciones de constantes Ao,...,An y alguna transformación T.

Suponga que se da un número entero D>0. En algunos ejemplos, los sensores de campo Ho,..., Hn pueden estar dispuestos espacialmente y sus ponderaciones Ai,...,An elegirse de tal manera que sus coordenadas espaciales (x0,y0,z0),...,(xn,yn,zn) en algún sistema de coordenadas (y si es así, necesariamente en cada sistema de coordenadas) satisfagan las ecuaciones:

para todo i,j,k>0 e i+j+k<D. Esta condición es necesaria y suficiente para que la pluralidad de sensores de campo Ho,.... Hn rechace todos los campos parásitos cuya dependencia espacial es polinomio de grado como máximo D.

' D 3 ^'

v 3 .

Como grupo de v y ecuaciones lineales en n+1 incógnitas Ao,..., An con matriz M, este grupo de ecuaciones tiene una solución distinta de cero para cualquier elección de coordenadas (xo,yo,zo),...,(Xn,yn,Zn) siempre que el rango r de M sea como máximo n; y, en tal caso, el espacio de solución es un espacio de vector de dimensión n+1-r. Para cualquier disposición espacial de sensores (x0,y0,z0),...,(xn,yn,zn), existe un valor máximo único de D para el que se satisface esta condición, y este D es el número máximo tal que las salidas de esa disposición espacial de sensores se puedan combinar linealmente de una manera no trivial para rechazar todos los campos cuya dependencia espacial sea polinomio de grado como máximo D.

En algunos ejemplos no limitantes, los sensores de campo H0,...,Hn pueden estar dispuestos de modo que estén contenidos en un único plano y sus ponderaciones Ai,..,An elegirse de tal manera que, con el sistema de coordenadas elegido de modo que los sensores se encuentren en el plano x-y, sus coordenadas planas (x0,y0),...,(xn,yn) satisfagan las ecuaciones:

para todo i,j>0 e i+j < D. Para una disposición plana de sensores de campo, esta condición es necesaria y suficiente que para la pluralidad de sensores de campo Ho,..., Hn rechace todos los campos parásitos cuya dependencia espacial

Í D 2\

sea polinomio de grado como máximo D. Como grupo de ^ y J ecuaciones lineales en n+1 incógnitas Ao,..., An con matriz M, este grupo de ecuaciones tiene una solución distinta de cero para cualquier elección de coordenadas (x0,y0),...,(xn,yn) siempre que el rango r de M sea como máximo n; y, en tal caso, el espacio de solución es un espacio de vector de dimensión n+1-r. Para cualquier disposición plana de sensores (x0,y0),...,(xn,yn), existe un valor máximo único de D para el que se satisface esta condición, y este D es el número máximo de tal manera que las salidas de esa disposición plana de sensores se puedan combinar linealmente de una manera no trivial para rechazar todos los campos cuya dependencia espacial sea polinomio de grado como máximo D.

En algunos ejemplos no limitantes, los sensores de campo H0,...,Hn pueden estar dispuestos de modo que estén contenidos en una única línea y sus ponderaciones Ai,..,An elegirse de tal manera que, con el sistema de coordenadas elegido de modo que los sensores se encuentren en la línea x, sus coordenadas lineales x0,...,xn satisfagan las ecuaciones:

Z £=0'W == 0

para todo i>0 e i < D. Para una disposición lineal de sensores de campo, esta condición es necesaria y suficiente para que la pluralidad de sensores de campo H0,...,Hn rechace todos los campos parásitos cuya dependencia espacial sea polinomio de grado como máximo D. Como grupo de ecuaciones lineales D+1 en n+1 incógnitas A0,...,An con matriz M, este grupo de ecuaciones tiene una solución distinta de cero para cualquier elección de coordenadas x0,...,xn siempre que el rango r de M sea como máximo n; y, en tal caso, el espacio de solución es un espacio de vector de dimensión n+1-r. Para distintas x0,...,xn, esto es válido si, y únicamente si, n>D+1. Para cualquier disposición lineal de sensores x0,...,xn, las salidas de esa disposición lineal de sensores se pueden combinar linealmente de una manera no trivial para rechazar todos los campos magnéticos cuya dependencia espacial sea polinomio de grado como máximo D=n-1. En el caso de D=n-1, las A0,...,An vienen dadas por:

donde C es una constante arbitraria.

En particular, cabrá destacar que, en este caso, las A0,...,An tienen signos alternos si x0,...,xn están ordenados, es decir, si x0 <...< xn.

En algunos ejemplos no limitantes, los sensores de campo Ho,...,Hn pueden estar dispuestos de modo que estén contenidos en una única línea y de modo que los pares adyacentes de sensores sean equidistantes, y sus ponderaciones Ao,...,An pueden, con la numeración de sensores elegida de modo que Ho,...,Hn estén organizados en orden de izquierda a derecha en la línea, satisfagan las ecuaciones

Para esta disposición de sensores de campo, esta condición es (hasta multiplicación por una constante) necesaria y suficiente para que la pluralidad de sensores de campo Ho,...,Hn rechace todos los campos parásitos cuya dependencia espacial sea polinomio de grado como máximo n-1.

A modo de un ejemplo no limitante, n=2 da (Ao,...,An)=(1,-1), n=3 da (Ao,...,An)=(1,-2,1), n=4 da (Ao,...,An)=(1,-3,3,-1) y n=5 da (Ao,...,An)=(1,-4,6,-4,1).

En algunos ejemplos no limitantes, al menos uno de los sensores de campo Ho,...,Hn, por ejemplo, el sensor H, cuya ponderación de salida es A, puede comprender varios sensores de campo H1,...,Hn ubicados en una ubicación espacialmente casi idéntica con ponderaciones A(1),...,A(n) de tal manera que A(1) ...+A(n)=A.

En algunos ejemplos no limitantes, donde Ao,...,An son todos números enteros pequeños, los sensores de campo Ho,...,Hn, pueden comprender |Ao|+...+|An| sensores idénticos en n+1 grupos de |Ao|,...,|An| sensores, respectivamente, en una ubicación espacialmente casi idéntica, cuyas ponderaciones son todas iguales excepto por el signo.

Estas disposiciones espaciales y ponderaciones de los sensores de campo Ho,...,Hn dan un excelente rechazo de los campos parásitos. Por ejemplo, dos casos de campos electromagnéticos parásitos comunes son los campos magnéticos de CA de una fuente distante y los campos magnéticos de CA de baja frecuencia generados por un conductor de corriente cercano. Suponiendo que un único sensor de campo magnético Ho da una salida de amplitud A cuando se expone a un campo de CA generado por una fuente distante de frecuencia angular u>, propagándose en una dirección en un ángulo 0 a la línea de los sensores, siendo w=u>-cos 0 , una matriz equidistante lineal de sensores de campo magnético Ho,...,Hn cuyas salidas se combinan de acuerdo con la presente divulgación, donde la distancia entre el par extremo de sensores es d, da una salida de amplitud A veces

donde c es la velocidad de la luz. En la Tabla 1 se dan algunos valores de esta atenuación para el ejemplo no limitante d=3 mm.

Esta atenuación es monótona para o <u> <ncn/d y es igual a 1 en u> = ncn/3d.

Tabla 1

continuación

Suponiendo que un único sensor de campo magnético Ho da una salida de amplitud A cuando se expone a un campo de CA de baja frecuencia generado por un conductor cercano, una matriz equidistante lineal de sensores de campo magnético H0,...,Hn cuyas salidas se combinan de acuerdo con la presente divulgación, donde la distancia entre el par extremo de sensores es d, da una salida de amplitud aA, donde a es algún factor de atenuación. Suponiendo que el conductor interferente está ubicado perpendicular a la matriz de sensores a una distancia horizontalmente x del sensor en un extremo, y una distancia z lejos del plano de los sensores, la Tabla 2 tabula el factor de atenuación a en algunos ejemplos.

Tabla 2

De manera alternativa o de manera adicional, el conductor de corriente 12 del dispositivo 10 puede tener una forma tal, y puede estar situado y serpentear espacialmente de tal manera en relación con los sensores de campo magnético 113 del dispositivo 10, que la salida combinada Q' de los sensores de campo magnético dé una lectura tal que se maximice la señal generada por un campo magnético generado por una corriente que fluye en el conductor 12.

En algunos ejemplos, el conductor 12 está dispuesto como una o más secciones rectas, curvadas, en zigzag y/o en espiral ubicadas en proximidad a los elementos de detección/sensores de campo magnético, posiblemente en diferentes orientaciones.

En algunos ejemplos, el conductor 12 puede estar ubicado cerca de los sensores de campo magnético 113. A modo únicamente de un ejemplo no limitante, en algunos ejemplos en los que los sensores de campo magnético 113 se encuentran en un plano y el conductor 12 se encuentra sustancialmente en un plano o una colección delgada de planos sustancialmente paralelos al plano de los sensores, la distancia entre los dos planos se puede elegir para que sea únicamente de unos pocos micrómetros, tal como, por ejemplo, 50 pm-100 |jm.

En algunos ejemplos no limitantes en los que los sensores de campo magnético Ho,...,Hn se encuentran todos en un único plano n y la salida de cada sensor depende únicamente del componente del campo magnético en el punto del sensor perpendicular a n, el conductor 12 puede estar conformado de modo que serpentee más allá de los sensores de tal manera que su efecto sobre el campo magnético sea esencialmente el mismo que el de una serie de conductores co,...,cm (algunos de los cuales, en algunos ejemplos no limitantes, pueden ser conductores lineales, y algunos de los cuales, en algunos ejemplos no limitantes, pueden ser devanados circulares concéntricos (posiblemente una fracción de), de radios constantes o variables) ubicados muy próximos al plano n y sustancialmente paralelos a él (donde algunos conductores pueden estar en un lado del plano y algunos en el otro, o pueden estar todos en un lado). En algunos, aunque no todos, ejemplos no limitantes, en los que todos los sensores están contenidos en una única línea I, la dirección local de los conductores co,...,cm cerca de los sensores puede ser perpendicular a la línea I. En algunos ejemplos no limitantes, los conductores co,...,cm pueden estar dispuestos de modo que la corriente fluya en algunos de ellos más allá de los sensores en diferentes direcciones, eligiéndose las direcciones de manera que los efectos de los campos magnéticos generados por los conductores sobre la salida combinada de los sensores se sumen constructivamente. Dos ejemplos no limitantes que ilustran los casos de una disposición lineal de sensores siendo n=5, m=4 y n=5, m=9 se dan en las figuras 14A y 14B; se observa que, en otros ejemplos, pueden estar presentes más o menos conductores, que los conductores se pueden ubicar encima o en cualquier lugar entre los sensores, o fuera de la línea de sensor y que las direcciones del flujo de corriente en conductores consecutivos pueden o no alternar. En algunos, aunque no todos, ejemplos no limitantes, m es 1,2 o 3, los conductores son conductores lineales rectos perpendiculares a la línea de los sensores, dispuestos sustancialmente simétricamente alrededor del centro de los sensores.

Algunos ejemplos no limitantes de este aspecto de la presente divulgación se muestran en las figuras 15 a 18. Cada una de estas figuras muestra:

- un conductor de corriente 12

- un subsistema de detección plano 11, que comprende sensores de campo magnético 113 Ho,...,Hn.

Las figuras 15 a 16D muestran ejemplos no limitantes que se pueden implementar con el conductor de corriente 12 siendo una barra ómnibus conformada externa, o encapsulando todo el conjunto, como un sistema integrado. La figura 15 muestra una disposición de ejemplo no limitante que contiene n+1 sensores de campo magnético 113 colineales y un conductor 12 que aparece esencialmente como dos (2) conductores rectos ortogonales a la línea de los sensores; en la figura 15, n=2 y los conductores se muestran pasando a través de los puntos medios de los sensores, aunque ninguna condición es necesaria, ni necesariamente óptima en la práctica. La ubicación óptima de los conductores depende del espaciado entre el conductor 12 y el plano de los sensores de campo magnético 113 y se determina fácilmente. Las figuras 16A y 16B muestran una disposición de ejemplo no limitante que contiene n+1 sensores de campo magnético 113 colineales y un conductor 12 que aparece esencialmente como conductores rectos de 2m ortogonales a la línea de los sensores, para n=m=2 y n=m=3, respectivamente. Las figuras 16C y 16D muestran varias disposiciones de ejemplo no limitante que contienen n sensores de campo magnético 113 colineales y un conductor 12 que aparece esencialmente como una serie de devanados circulares concéntricos con ejes paralelos que son ortogonales a la línea de los sensores, dispuestas para generar una fuerte señal de salida combinada de los sensores, para 2 <n < 6.

La figura 17 muestra un ejemplo no limitante en el que el conductor de corriente 12 es una vía conformada sobre una placa de circuito impreso (PCB), estando el subsistema de detección 11 montado en la PCB (como ejemplo no limitante, en un paquete de semiconductores, como chip sobre placa o como un flip chip). La figura 17 muestra una disposición de ejemplo no limitante que contiene n+1 sensores de campo magnético 113 colineales y un conductor 12 que aparece esencialmente como m conductores rectos ortogonales a la línea de los sensores, para n=m=2

La figura 18 muestra un ejemplo no limitante en el que el conductor de corriente 12 es un conductor conformado que forma parte integral del dispositivo 1o. La figura 18 muestra una disposición de ejemplo no limitante que contiene n+1 sensores de campo magnético y un conductor que aparece esencialmente como m conductores rectos ortogonales a la línea de los sensores, para n=m=2.

En las figuras 16A, 16B, 17 y 18, tenemos n=m y los conductores se muestran como que pasan en ubicaciones equidistantes a través de los puntos medios de los sensores, aunque ninguna condición es necesaria, o necesariamente óptima, en la práctica. El valor óptimo de m para un n dado y la ubicación óptima de los conductores depende del espaciado entre el conductor 12 y el plano de los sensores de campo magnético 113 y se determina fácilmente.

En los ejemplos de las figuras 1 a 1B, 6B a 6F y 7B a 7F, el subsistema 11 es un chip de 4, 6 , 8 , 12 o 14 clavijas integrado en un paquete de circuito integrado estándar, tal como, a modo de ejemplo no limitante, Circuito Integrado de Contorno Pequeño (SOIC, por las siglas en inglés de Small-Outline Integrated Circuit), Paquete de Contorno Pequeño (SOP, por las siglas en inglés de Small Outline Package), Paquete de Contorno Pequeño Encapsulado (SSOP, por las siglas en inglés de Shrink Small Outline Package), Paquete de Contorno Pequeño Encapsulado Delgado (TSSOP, por las siglas en inglés de Thin-Shrink Small Outline Package), etc.

Cada uno de los terminales I/O1, I/O2, I/O3, I/O4, I/O5, I/O6, ..., I/On de los ejemplos de las figuras 1B, 2, 4, 5, 6 y 7 pueden asignarse, en algunos ejemplos, a una de varias combinaciones de señales de entrada-salida del subsistema 11 (con AOUTi, PWMOUTi, POUTi, TOUTi, CPOUTi, CNOUTi, DIR, CREEP, SCLK, MOSI, MISO, SS, IRQ, COMM, S^lE^eP, PROG, SEL y TSEL de las figures 4A, 6A y 7A como ejemplos no limitantes).

Las señales en los ejemplos de las figuras 1B, 2, 4 a 4E, 6 a 6F y 7 a 7F son las siguientes:

VSS: conectada al terminal negativo de la fuente de alimentación del subsistema 11, que, a modo de ejemplo no limitante, también se puede conectar a neutro;

VDD: conectada al terminal positivo de la fuente de alimentación del subsistema 11 (a modo únicamente de ejemplo no limitante, esta puede ser una fuente de CC de 5 V o 3,3 V);

IRQ: una salida digital opcional que detecta los finales de los ciclos de tensión de CA, por ejemplo, cruces por cero ascendentes o descendentes de la línea de tensión de CA; también puede indicar que la lectura en algunas de las otras clavijas está disponible; AOUTi: una salida o salidas opcionales (que se distinguen por el índice/subíndice i si hay más de una presentes) de una señal de tensión analógica, que en algunos ejemplos puede estar relacionada con el valor de una de las cantidades que mide el subsistema 11 (por ejemplo, el flujo de energía total, el flujo de energía reactiva total, la integral de tiempo de la tensión rectificada y la temperatura, como ejemplos no limitantes), al final del período de tensión de red recién terminado, por ejemplo, en algunos ejemplos, puede ser proporcional a él; en otros ejemplos, puede ser una función afín (es decir, proporcional con una desviación) de él; y, en otros ejemplos, puede estar relacionado con él de una manera diferente;

PWMOUTi: una salida o salidas opcionales moduladas por ancho de pulso (PWM) (distinguidas por el índice/subíndice i si hay más de una presentes), con ancho de pulso relacionado con el valor de alguna cantidad que mide el subsistema 11, donde la relación y las cantidades pueden ser, como un ejemplo no limitante, similares como en el caso de la clavija AOUTi;

PROG: una entrada/salida opcional que se puede utilizar durante la calibración y/o recalibración para ajustar los parámetros del subsistema 11 (con ganancia y/o desviación y/o compensación de temperatura y/u otros parámetros como ejemplos no limitantes);

SLEEP: una entrada opcional que se puede utilizar para una entrada de suspensión a una función de suspensión configurada para, en un modo de funcionamiento de suspensión, apagar parcial o completamente el dispositivo. El modo de suspensión puede permitir un funcionamiento de baja potencia en el que el dispositivo puede, como un ejemplo no limitante, consumir únicamente microvatios de potencia. El dispositivo se puede configurar para funcionar en modo de suspensión durante una gran proporción del funcionamiento total del dispositivo, por ejemplo, como ejemplo no limitante, un 90 % del tiempo total de funcionamiento, al mismo tiempo que proporciona una medición precisa;

DIR: una salida digital opcional que indica la dirección de corriente del flujo de energía (positiva o negativa); CREEP: una salida digital opcional que indica que el flujo de potencia está por debajo de un determinado umbral fijo predeterminado (que, en algunos ejemplos, puede ser configurable);

SS, SCLK, MOSI, MISO: clavijas de entrada/salida digitales opcionales que implementan la interfaz SPI:

SS: clavija de entrada digital; clavija de selección de esclavo de interfaz SPI;

SCLK: clavija de entrada digital; clavija de reloj de interfaz SPI;

MOSI: clavija de entrada digital; clavija de salida maestra/entrada de esclavo de interfaz SPI;

MISO: clavija de salida digital; clavija de entrada maestra/salida de esclavo de interfaz SPI;

A modo únicamente de un ejemplo no limitante, esta interfaz se puede utilizar para comunicar las lecturas de al menos algunos de los parámetros que mide y/o determina el dispositivo 10, o para establecer algunos de los parámetros del dispositivo 10.

COMM: una línea de comunicación entre dispositivos opcional, para comunicarse entre varios dispositivos que realizan mediciones en diferentes fases en una configuración de medición polifásica. Únicamente en un ejemplo no limitante, múltiples dispositivos que miden la potencia en diferentes fases pueden utilizar esta única línea de comunicación para totalizar la potencia entre las fases. En un ejemplo no limitante, cada dispositivo puede emitir un pulso de muy corta duración (para reducir el error provocado por colisiones de pulsos suficientemente por debajo del umbral de precisión requerido) correspondiente a los quántums de flujo de energía, y cada dispositivo puede monitorizar la línea y sumar todos los pulsos en la línea a su propio recuento de quántums de energía.

VIN: una clavija de entrada de detección de tensión que, en una aplicación de ejemplo no limitante, se puede conectar a una línea de tensión de CA por medio de una resistencia Rin, que, como ejemplo no limitante, puede ser una resistencia de alta resistencia. En un ejemplo no limitante, la resistencia de la resistencia Rin se puede elegir de modo que una corriente de entrada de una cantidad fija fluya hacia el interior de la clavija de entrada VIN a una tensión de CA nominal. En un ejemplo no limitante, esta corriente se puede elegir en algún lugar en el intervalo entre 250 pA y 1 mA, o puede tomar un valor diferente. Por tanto, como un ejemplo no limitante, a una corriente de 250 pA, Rin se puede elegir para que sea de 880 kü para una tensión de CA nominal de 220 V, 440 kü para una tensión de CA nominal de 110 V, 1,26 Mü para una tensión de CA nominal de 315 V u otro valor para una tensión diferente.

POUTi: una salida o salidas digitales opcionales (que se distinguen por el índice/subíndice i si hay más de una presentes) que emiten pulsos correspondientes a los quántums de la integral de tiempo de una de las cantidades Q (que pueden, a modo únicamente de ejemplos no limitantes, ser potencia, potencia reactiva o la integral de la tensión rectificada) medida por el dispositivo 10. En algunos ejemplos no limitantes, los pulsos pueden ser pulsos de forma sustancialmente rectangular. En algunos ejemplos no limitantes, los pulsos en al menos una de tales salidas pueden tener una duración de tiempo fija y representar quántums de un único signo únicamente. De manera alternativa o de manera adicional, en algunos ejemplos no limitantes, los pulsos en al menos una de tales salidas pueden ser de una de dos posibles duraciones de tiempo fijas, una duración correspondiente a quántums positivos y otra duración fija correspondiente a quántums negativos. En algunos ejemplos no limitantes, el quántum fijo y la duración del pulso se pueden elegir de modo que al máximo valor especificado posible de la cantidad Q, el ciclo de trabajo de esta salida sea inferior al 100 %. En algunos ejemplos no limitantes únicamente, la cantidad Q puede ser el producto de un campo magnético y una corriente (medida en unidades de TA) que es proporcional a una (a modo de ejemplos no limitantes, activa o reactiva) potencia instantánea. De manera alternativa o de manera adicional, en algunos ejemplos no limitantes, varias salidas POUT1,...,POUTn se pueden configurar, emitiendo algunas de estas salidas pulsos correspondientes a quántums de cantidad Q únicamente cuando se selecciona una tarifa específica. De manera alternativa o de manera adicional, en algunos ejemplos no limitantes, el dispositivo se puede configurar para elegir entre varios valores posibles diferentes del quántum y la duración del pulso; en un ejemplo no limitante, esto puede ser para permitir un modo más rápido de utilizar cuando el dispositivo está siendo calibrado, para permitir una calibración más rápida, o para la medición de potencia instantánea, y un modo más lento, por ejemplo, para ser utilizado para la medición de energía. A modo únicamente de ejemplos no limitantes, para una configuración del dispositivo 10 configurado para trabajar con campos magnéticos máximos de Bmáx (que a modo de ejemplo no limitante puede estar entre 2mT y 20mT) y corriente máxima de VIN de Imáx (que a modo de ejemplo no limitante puede estar entre 300 pA y 1 mA), el quántum (q) y la duración del pulso (t) se pueden elegir de cualquier manera que satisfaga t áq / (Bmáx.Imáx ). A modo de ejemplos no limitantes, la duración del pulso se puede elegir en el intervalo de 5 ps-30 ms; y el quántum en el intervalo 300 pTA-4 pTA. Claramente, se pretende que sean ejemplos no limitantes y pueden ser apropiados valores completamente diferentes en función de la aplicación;

CPOUTi, CNOUTi: una salida o salidas digitales opcionales (que se distinguen por el índice/subíndice i si hay más de una presentes) que emiten pulsos conformados correspondientes a los quántums de la integral de tiempo de un producto de un campo magnético y una corriente (medida en unidades de TA) que son proporcionales a un (a modo de ejemplos no limitantes, activa o reactiva) flujo de energía. De manera alternativa o de manera adicional, a modo de ejemplo no limitante, Los pulsos que producen estas salidas pueden ser de duración fija (que puede, a modo únicamente de un ejemplo no limitante, ser 200 ms). De manera alternativa o de manera adicional, a modo de ejemplo no limitante, estas salidas pueden venir en pares CPOUTi y CNOUTi, donde la segunda salida del par emite un pulso inmediatamente después de la salida de la primera salida del par, haya dejado de emitir un pulso, y en ningún otro momento. De manera alternativa o de manera adicional, a modo de ejemplo no limitante, los niveles de tensión y la conformación y duración del pulso en estas salidas se pueden elegir para poder activar una pantalla mecánica directamente, y el quántum se puede elegir para generar un pulso por 0 ,1kWh u otra cantidad que proporcione la salida correcta para la pantalla mecánica. En algunos ejemplos no limitantes, un primer par de salidas CpOUTi y CNOUTi, puede emitir pulsos correspondientes a quántums positivos de flujo de energía, y un segundo par de salidas CPOUTi y CNOUTi puede emitir pulsos correspondientes a quántums negativos de flujo de energía. De manera alternativa o de manera adicional, en algunos ejemplos no limitantes, algunos pares de salidas CPOUTi y CNOUTi pueden emitir pulsos únicamente cuando se selecciona una tarifa en particular.

TOUTi: una salida o salidas digitales opcionales (que se distinguen por el índice/subíndice i si hay más de una presentes) que producen transiciones de alto a bajo y de bajo a alto correspondientes a los quántums de la integral de tiempo de una de las cantidades H (que, en algunos ejemplos no limitantes, puede ser potencia, potencia reactiva o la integral de la tensión rectificada) medida por el dispositivo 10. En algunos ejemplos no limitantes, la cantidad H puede no estar signada y puede estar representada por una de tales salidas que representen quántums de un único signo únicamente de la cantidad H. De manera alternativa o de manera adicional, en algunos ejemplos no limitantes, la cantidad H puede estar signada y representada por dos de tales salidas, representado la primera salida quántums positivos y representando la segunda salida quántums negativos.

RREF: una clavija de entrada de corriente de referencia presente en algunas realizaciones o ejemplos de la presente divulgación, que, en una aplicación de ejemplo no limitante, está conectada a la línea VSS por medio de una resistencia Rref que, en un ejemplo no limitante, puede ser de resistencia fija conocida con un grado de precisión relativamente alto. Algunas realizaciones o ejemplos de la presente divulgación no requieren esta clavija.

SEL: una entrada que selecciona una de las diversas funciones del dispositivo 10.

TSEL: una entrada que selecciona una de al menos dos tarifas y/o selecciona entre medición unidireccional o bidireccional.

En los ejemplos de las figuras 4B, 6B y 7B, la salida POUT puede, en algunos ejemplos no limitantes, configurarse emitir potencia. De manera alternativa o de manera adicional, la salida TOUT puede, en algunos ejemplos no limitantes, configurarse para emitir a la integral de tensión rectificada.

En los ejemplos de las figuras 4C, 6C y 7C, la entrada TSEL puede, en algunos ejemplos no limitantes, configurarse para tener tres establecimientos (por ejemplo, alto, bajo y triestado), seleccionando un estado la tarifa 1, seleccionando un segundo estado la tarifa 2, y seleccionando un tercer establecimiento la medición bidireccional. De manera alternativa o de manera adicional, en algunos ejemplos no limitantes, las salidas POUT1, POUT2, CPOUT1, CNOUT1, CPOUT2 y CNOUT2 se pueden configurar para emitir potencia, con POUT1, CPOUT1 y CNOUT1 emitiendo un flujo de potencia positivo o un flujo de potencia de tarifa 1 y POUT2, CPOUT2 y CNOUT2 emitiendo un flujo de potencia negativo o un flujo de potencia de tarifa 2.

En los ejemplos de las figuras 6D y 7D, las salidas POUT, CPOUT y CNOUT pueden, en algunos ejemplos no limitantes, configurarse para generar un flujo de potencia positivo.

En los ejemplos de las figuras 4D, 6E y 7E, las salidas AOUT1 y AOUT2, en algunos ejemplos no limitantes, pueden configurarse para emitir dos de las siguientes cuatro cantidades: potencia activa, potencia reactiva, temperatura, integral de la tensión rectificada.

En los ejemplos de las figuras 4E, 6F y 7F, las salidas POUT1 y POUT2 pueden, en algunos ejemplos no limitantes, configurarse para emitir un flujo de energía positivo y negativo, respectivamente.

Otro posible ejemplo del dispositivo de la figura 7 es un dispositivo de 3 clavijas, que comprende clavijas VSS, VDD e I/O, donde I/O puede, en algún ejemplo no limitante, ser una salida de tipo POUt o PWMOUT, que emite energía, proporcionando, por tanto, un sensor de energía de 3 clavijas plug and play integrado. Con una salida de tipo PWMOUT, se pueden medir tanto la energía como la frecuencia de línea (la última, en algunos ejemplos no limitantes, se proporciona mediante transiciones de flanco ascendente de la salida PWM).

Se entiende que, en el contexto de la presente divulgación y con referencia a la figura 12, el dispositivo 10 puede estar incorporado y/o conectado a cualquier sistema 1000, en particular, como un ejemplo no limitante, un sistema eléctrico 1000 configurado para conectarse a un suministro eléctrico de CA 101.

En algunos ejemplos, el conductor eléctrico 12 está conectado al suministro eléctrico de CA, de modo que el sistema eléctrico 1000 se configura como un sistema que mide su propio consumo de potencia.

En algunos ejemplos, el sistema 1000 comprende, además, un módulo de comunicación 102 configurado para comunicarse con al menos un dispositivo externo 103 y/o con al menos otro sistema eléctrico, por ejemplo, otro sistema 1000, para formar una red 1003 de dispositivos interconectados (y/o formar parte de Internet-Of-Things (IoT), como un ejemplo no limitante). En algunos ejemplos, el módulo de comunicación 102 puede estar integrado al menos parcialmente en el dispositivo 10.

En algunos ejemplos, el sistema 1000 comprende, además, un sensor de temperatura 123. En algunos ejemplos, el sensor de temperatura 123 puede estar integrado al menos parcialmente en el dispositivo 10.

En algunos ejemplos, el módulo de comunicación 102 está configurado para comunicar el valor de al menos uno de los parámetros proporcionados por las señales de entrada-salida del dispositivo 10, el sensor de temperatura 123 o valores que puedan derivarse de cualquier combinación de ellos.

En algunos ejemplos, el módulo de comunicación 102 está configurado para funcionar de acuerdo con un protocolo de comunicación inalámbrica (tal como Wi-Fi, Bluetooth o telefonía móvil, como ejemplos no limitantes) y/o un protocolo de comunicaciones por cable (tal como un protocolo de comunicación de línea de potencia o Ethernet, como ejemplos no limitantes).

El sistema 1000 puede comprender al menos uno de uno cualquiera de:

- un casquillo eléctrico conectado a la red; o,

- un enchufe eléctrico configurado para conectarse a la red por medio de un casquillo eléctrico; o,

- un adaptador eléctrico configurado para ser conectado a la red por medio de un casquillo eléctrico y/o enchufe eléctrico; o,

- una bombilla; o,

- un medidor eléctrico; o,

- un electrodoméstico;

- un disyuntor; o,

- cualquier otro dispositivo alimentado; o,

- cualquier combinación de los anteriores.

Las figuras 9A a 9F y 11A a 11F ilustran ejemplos de medidores electromecánicos de acuerdo con la presente divulgación, incorporando dispositivos de medición de potencia de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación, o piezas de ejemplo de dispositivos de medición de potencia de acuerdo con la presente divulgación, que pueden estar encapsulados o no en paquetes de circuitos integrados. En todos los ejemplos de estas figuras, la pieza o dispositivo utilizado comprende una circuitería de activación necesarios para generar pulsos de salida para activar una pantalla mecánica 16 sin ninguna circuitería externa.

Cada pieza 11 de las figuras 9A a 9F puede comprender la pieza de la figura 4C utilizada en forma de troquel y puede, a modo de ejemplo no limitante, estar directamente unida a una placa de circuito impreso (a modo de ejemplos no limitantes, como un chip sobre placa (COB) o chip invertido) o, de manera alternativa, puede comprender la pieza de la figura 6C que es la pieza de la figura 4C encapsulada en un paquete de 14 clavijas. De manera alternativa, si es una pieza de 8 clavijas, puede comprender, de manera alternativa, la pieza de la figura 6D, que es la pieza de la figura 4C encapsulada en un paquete de 8 clavijas.

Cada dispositivo 10 de las figuras 11A a 11F puede comprender el dispositivo de la figura 7C que es la pieza de la figura 4C encapsulada en un paquete de 12 clavijas con un conductor integrado. De manera alternativa, si es un dispositivo de 6 clavijas, puede comprender, de manera alternativa, la pieza de la figura 7D, que es la pieza de la figura 4C encapsulada en un paquete de 6 clavijas con un conductor integrado.

En los ejemplos de las figuras 9A a 9F, el medidor electromecánico comprende (siendo n=1 en las figuras 9A a 9C y n=3 en las figuras 9D a 9F; siendo m=1 en las figuras 9A y 9D y m=2 en las figuras 9B, 9C, 9E y 9F):

un recinto de metro,

una PCD de cara única, que contiene:

n x pieza 11 de la figura 4C, ya sea adjunta como chip invertido o COB o integrada en un paquete como la pieza de la figura 6C o la pieza de la figura 6D

n x resistencia Rin

n x resistencia Rref,

n x condensador de desacoplamiento C,

n x Resistencia Dependiente de la Tensión (VDR, por las siglas en inglés de Voltage Dependent Resistor), m x pantalla mecánica de ciclómetro 16,

una fuente de alimentación de 5 V de CC regulada,

LEDs como en cada diagrama,

n x barra ómnibus de cobre 12, que, en algunos ejemplos, puede ser de 50 mm x 15 mm x 1 mm, conformada, n x lámina aislante plástica,

2n+2 tornillos de montaje.

En los ejemplos de las figuras 11A a 11F, el medidor electromecánico comprende (siendo n=1 en las figuras 11A a 11C y n=3 en las figuras 11D a 11F; siendo m=1 en las figuras 11A y 11D y m=2 en las figuras 11B, 11C, 11E y 11F):

un recinto de metro,

una PCD de cara única, que contiene:

n x dispositivo 10 de la figura 7C o el dispositivo de la figura 7D

una fuente de alimentación de 5 V de CC regulada,

LEDs como en cada diagrama,

2n+2 tornillos de montaje.

Las figuras 9A y 11A muestran ejemplos de un medidor unidireccional completo, que puede incluir una salida de pulsos LED.

Las figuras 9B y 11B muestran ejemplos de un medidor monofásico bidireccional completo, que puede incluir dos salidas de pulsos LED, un LED de indicación de dirección de flujo de energía y un LED que indica que el flujo de energía está por debajo de un determinado umbral fijo (indicador de "medidor detenido").

Las Figuras 9C y 11C muestran ejemplos de un medidor de doble tarifa monofásico unidireccional completo, que puede incluir una salida de pulsos LED y una indicación de que el flujo de energía está por debajo de un determinado umbral fijo (indicador de "medidor detenido"), y un LED de indicación de dirección de flujo de energía (que se puede utilizar, por ejemplo, para detectar que el medidor está conectado incorrectamente).

Las figuras 9D a 9F y 11D a 11F muestran ejemplos de medidores polifásicos conectados a la red polifásica (tres fases en los ejemplos de estas figuras), con un dispositivo 10 por fase, en los que cada uno de los dispositivos 10 comprende una única línea de comunicación entre chips y un módulo configurado para agregar las lecturas proporcionadas por los dispositivos 10 individuales. Las figuras 9D y 11D muestran ejemplos de medidores unidireccionales trifásicos completos. Las figuras 9E y 11E muestran ejemplos de medidores bidireccionales trifásicos completos. Las figuras 9F y 11F muestran ejemplos de medidores de doble tarifa unidireccionales trifásicos completos.

A modo de un ejemplo no limitante, el dispositivo de medición de energía de acuerdo con la presente divulgación puede, en algunos ejemplos, funcionar con una única fuente de alimentación no regulada de 5 V de CC y lograr una precisión de ±0,5 % de lectura durante un intervalo dinámico de potencia de 1:500 (en el intervalo completo de corriente, tensión y factor de potencia entre al menos 0,5 y 1 en valor absoluto, e intervalo de frecuencia entre 40 Hz y 5 kHz), con un coeficiente de temperatura de 100 ppm/°C durante un intervalo de -40 °C...+85 °C, y puede cumplir o superar los requisitos de IEC 62053 Clase 0,5s y ANSI C12,20 Clase 0,5 metros, superando todas las especificaciones para rechazar campos electromagnéticos parásitos, sin blindaje, por un factor sustancial. A modo de un ejemplo no limitante, el dispositivo de medición de energía de acuerdo con la presente divulgación puede, en algunos ejemplos, consumir como máximo 50 jW de potencia en el modo de suspensión y aproximadamente 30 mW de potencia en el modo de activación.

Con referencia a los dibujos en general, se apreciará que se utilizan diagramas de bloques funcionales esquemáticos para indicar la funcionalidad de los dispositivos, sistemas, módulos y circuitería descritos en el presente documento. Sin embargo, se apreciará que no es necesario dividir la funcionalidad de esta manera, y no se debe considerar que implica ninguna estructura particular de hardware distinta de la descrita y reivindicada a continuación. La función de uno o más de los elementos mostrados en los dibujos puede subdividirse adicionalmente, y/o distribuirse, a través de los dispositivos, sistemas, módulos y circuitería de la divulgación. En algunas realizaciones, aspectos o ejemplos, la función de uno o más elementos mostrados en los dibujos se puede integrar en una única unidad funcional.

Las realizaciones y los ejemplos anteriores deben entenderse como ejemplos ilustrativos. Se prevén otras realizaciones, aspectos o ejemplos. Debe entenderse que cualquier característica descrita en relación con cualquier realización, aspecto o ejemplo se puede utilizar sola o en combinación con otras características descritas, y también se puede utilizar en combinación con una o más características de cualquier otro de las realizaciones, aspectos o ejemplos, o cualquier combinación de cualquier otro de las realizaciones, aspectos o ejemplos. Así mismo, también se pueden emplear equivalentes y modificaciones no descritos anteriormente sin apartarse del alcance de la invención, la cual se define en las reivindicaciones adjuntas.

En el contexto de la presente divulgación, el término dispositivo se puede referir únicamente a una pieza del dispositivo.

A continuación, se muestran algunas características opcionales adicionales.

En el contexto de la presente divulgación, un dispositivo integrado se puede configurar para medir simultáneamente más de una cantidad mediante la conmutación de modo.

En el contexto de la presente divulgación, se puede configurar un dispositivo integrado para medir la corriente instantánea rectificada como una cantidad medida.

En el contexto de la presente divulgación, un dispositivo integrado se puede configurar para derivar una medición de la raíz de la media cuadrática, RMS, corriente de la entrada de corriente. En el contexto de la presente divulgación, la medición de la corriente de RMS puede derivarse de la integral de la corriente rectificada.

Como ya ha explicado, un aparato de la presente divulgación puede comprender un disyuntor.

En algunos ejemplos, el aparato y/o el disyuntor pueden comprender, además, medios para desconectar la corriente de red. En algunos ejemplos, los medios de desconexión de la red pueden comprender al menos uno de:

un conmutador operado mecánicamente, tal como un conmutador mecánico y/o un conmutador electromagnético; y/o

un conmutador semiconductor configurado para realizar la conmutación, tal como un conmutador de estado sólido. En algunos ejemplos, el aparato y/o el disyuntor pueden comprender un conmutador operado mecánicamente que está controlado electrónicamente.

En algunos ejemplos, el aparato y/o el disyuntor pueden comprender un conmutador operado mecánicamente que comprende un relé.

En algunos ejemplos, el aparato y/o el disyuntor pueden comprender un conmutador semiconductor que comprende un dispositivo semiconductor de tres electrodos, tal como un TRIAC.

En algunos ejemplos, el aparato y/o el disyuntor se pueden configurar para encajar dentro de un enchufe y/o casquillo estándar, o un enchufe y/o casquillo de sustancialmente el mismo factor de forma que un enchufe y/o casquillo estándar.

En algunos ejemplos, el aparato y/o el disyuntor pueden tener el mismo factor de forma, o sustancialmente el mismo factor de forma, como un fusible estándar.

En algunos ejemplos, un enchufe o un casquillo puede contener un aparato de acuerdo con cualquier aspecto de la presente divulgación.

En la presente divulgación, cualquier característica de uno cualquiera de un dispositivo y/o sistema y/o aparato y/o medidor y/o método y/o procesador y/o producto de programa informático se puede combinar con cualquier característica o combinación de características de uno cualquiera de un dispositivo y/o sistema y/o aparato y/o medidor y/o método y/o procesador y/o producto de programa informático de acuerdo con la divulgación, siempre que la combinación contenga todas las características de la invención según se reivindica.

En algunos ejemplos, uno o más elementos de memoria pueden almacenar datos y/o instrucciones de programa utilizados para implementar las operaciones descritas en el presente documento. Las realizaciones, los aspectos o los ejemplos de la divulgación proporcionan información tangible, medios de almacenamiento no transitorios que comprenden instrucciones de programa operables para programar un procesador para realizar uno o más de los métodos descritos y/o reivindicados en el presente documento y/o para proporcionar un aparato de procesamiento de datos como se describe y/o reivindica en el presente documento. Las actividades y los aparatos expuestos en el presente documento se pueden implementar con lógica fija, tal como conjuntos de puertas lógicas o lógica programable, tal como software y/o instrucciones de programa informático ejecutadas por un procesador. Otros tipos de lógica programable incluyen procesadores programables, lógica digital programable (por ejemplo, una matriz de puertas programables en campo (FPGA, por las siglas en inglés de Field Programmable Gate Array), una memoria de solo lectura programable y borrable (EPROM, por las siglas en inglés de Erasable Programmable Read Only Memory), una memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente (EEPROM, por las siglas en inglés de Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)), un circuito integrado específico de la aplicación, ASIC [por las siglas en inglés de Application Specific Integrated Circuit], o cualquier otro tipo de lógica digital, software, código, instrucciones electrónicas, memoria flash, discos ópticos, CD-ROM, DVD ROM, tarjetas magnéticas u ópticas, otros tipos de medios legibles por máquina adecuados para almacenar instrucciones electrónicas, o cualquier combinación adecuada de estos.

Índice de referencias numéricas

10 - dispositivo

11 - subsistema de medición

12 - conductor eléctrico

13 - subsistema de medición de encapsulación de material aislante

15 - placa de circuito impreso

16 - pantalla de ciclómetro

101 - suministro de electricidad de CA

102 - módulo de comunicación

103 - dispositivo externo

111 - procesador de señal

112 - circuitería de detección de campo magnético

113 - elemento de detección de campo magnético

114 - entrada de detección de tensión

115 - circuitería de entrada-salida

116 - circuitería de integración

117 - circuitería de calibración

118 - módulo de compensación de temperatura

119 - módulo de detección de cruce por cero

120 - circuitería de función de suspensión

123 - sensor de temperatura

124 - módulo de combinación

1000 - sistema que integra el dispositivo

1003 - red de dispositivos interconectados

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo integrado encapsulado (10) para proporcionar una medición de al menos una cantidad en función de la corriente a través de un conductor eléctrico, que comprende:

un subsistema de detección y procesamiento (11) que comprende al menos una cara de detección dispuesta para estar ubicada adyacente a un conductor eléctrico (12) que conduce una corriente, comprendiendo la cara de detección una circuitería de detección (112) que comprende una pluralidad de elementos de detección de campo magnético (113) y configurada para medir la cantidad como una combinación de salidas de los elementos de detección de campo magnético provocada por la corriente que fluye a través del conductor eléctrico adyacente a la pluralidad de elementos de detección de campo magnético;

una entrada de detección de tensión (114) para detectar una medición de una tensión; y

circuitería de entrada-salida (115) dispuesta para proporcionar una medición de salida basada en la corriente detectada y la tensión detectada;

en donde la combinación de salidas se basa en una suma ponderada y/o diferencia de las salidas.

2. Un dispositivo integrado de la reivindicación 1, en donde los elementos de detección de campo magnético comprenden elementos Hall.

3. Un dispositivo integrado de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde los elementos de detección de campo magnético están dispuestos para ser polarizados por una corriente derivada de y/o relacionada con la corriente hacia el interior o el exterior de la entrada de detección de tensión, de modo que la salida de los elementos de detección de campo magnético esté relacionada con la corriente a través del conductor eléctrico y la corriente hacia el interior o el exterior de la entrada de sensor de tensión; y/o

que comprende, además, una funcionalidad de compensación de desviación; y/o

que comprende, además, una funcionalidad de compensación de dependencia de temperatura; y/o que comprende, además, uno o más sustratos semiconductores.

4. Un dispositivo integrado de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que mide simultáneamente más de una cantidad por medio de cambio de modo.

5. Un dispositivo integrado de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, encapsulado en un paquete de circuito integrado.

6. Un dispositivo integrado que comprende:

al menos un conductor eléctrico para conducir una corriente;

al menos un dispositivo integrado de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, formando cada uno un subdispositivo de metrología, para cada conductor eléctrico;

medios para mantener los subdispositivos de metrología aislados de los conductores eléctricos;

medios para mantener cada conductor eléctrico en una relación fija y espaciada con sus subdispositivos de metrología correspondientes.

7. Un dispositivo integrado de una cualquiera de la reivindicación 6 , en donde la entrada de detección de tensión de al menos un subdispositivo de metrología está conectada interna o externamente al conductor eléctrico correspondiente por medio de una resistencia integrada o externa; y/o

en donde la entrada de detección de tensión de al menos un subdispositivo de metrología está conectada interna o externamente a otro conductor eléctrico por medio de una resistencia integrada o externa.

8. Un dispositivo integrado de la reivindicación 6 o 7, en donde al menos un subdispositivo de metrología está montado sobre un material rígido y su conductor eléctrico correspondiente está instalado en una posición fija en relación con el material rígido, opcionalmente en donde el material rígido es una placa de circuito impreso, PCB, opcionalmente en donde el conductor eléctrico es una vía que comprende una parte del material rígido.

9. Un dispositivo integrado de una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8 , en donde al menos un conductor está dispuesto para pasar más allá de los elementos de detección de campo magnético al menos una vez, posiblemente en diferentes orientaciones cuando sucede más de una vez; y/o en donde al menos un conductor está dispuesto como una o más secciones rectas, curvadas, en zigzag y/o en espiral situadas en proximidad con los elementos de detección de campo magnético, posiblemente en diferentes orientaciones.

10. Un dispositivo integrado de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde una de las cantidades medidas es la potencia instantánea; y/o

en donde una de las cantidades medidas es la energía; y/o

en donde una de las cantidades medidas es la corriente instantánea rectificada.

11. Un aparato que comprende al menos un producto del grupo que consiste en:

un casquillo eléctrico conectado a la red;

un enchufe eléctrico configurado para conectarse a la red por medio de un casquillo eléctrico;

un adaptador eléctrico configurado para conectarse a la red por medio de un casquillo eléctrico y/o enchufe eléctrico;

una bombilla;

un medidor eléctrico;

un electrodoméstico;

un disyuntor;

cualquier dispositivo eléctrico;

cualquier combinación de los anteriores; y

que comprende, además:

al menos un dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Un aparato de la reivindicación 11, configurado para encajar dentro de un enchufe y/o casquillo estándar, o un enchufe y/o casquillo de sustancialmente el mismo factor de forma que un enchufe y/o casquillo estándar.

13. Un enchufe o un casquillo que contiene un aparato de acuerdo con la reivindicación 11 o 12.

14. Un dispositivo integrado de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende, además:

un material aislante que encapsula el subsistema de detección y procesamiento y que mantiene el conductor eléctrico en una relación fija y espaciada con el subsistema de detección y procesamiento, en donde el material aislante está configurado para aislar el conductor eléctrico del subsistema de detección y procesamiento.

15. Un dispositivo integrado de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende, además:

conectores de dispositivo, tales como clavijas o superficies de soldadura, para la conexión a una Placa de Circuito Impreso, PCB.