JP2017511879A - 磁気を使用したユーティリティメータにおける電子改ざん検出 - Google Patents

Abstract

ユーティリティメータ（１０）内で使用するための装置は、メータ（１０）の基部によって支持されたセンサ（１８）及び処理回路（１４）と、メータのカバー（２２）によって支承された磁気要素（２４）とを含み、ここでカバー（２２）は基部に取り外し可能に設置される。センサ（１８）は、インダクタ等の少なくとも２つの帯磁性要素（１０２、１０３）を含み、これらは、メータ（１０）が閉鎖され動作可能である場合に、反対の極性に帯磁される。帯磁性要素（１０２、１０３）は極めて近接して位置決めされ、これにより、カバー（２２）を取り外す際に磁性要素（２４）が要素（１０２、１０３）を通過して、帯磁性要素（１０２、１０３）が同一の極性を呈するようにする。処理回路（１４）は帯磁性要素（１０２、１０３）を連続的にポーリングして、各帯磁性要素（１０２、１０３）の極性を評価し、また検出した極性が同一である場合に改ざん指標を発行するように構成される。【選択図】図７

Description

本開示は概して、ユーティリティメータにおける改ざん検出に関する。

ユーティリティメータの改ざんを検出するデバイスに対する需要が存在する。ユーティリティメータの改ざんは、設備に対する損傷、深刻な負傷、収益の損失を引き起こし得る。メータの改ざんは典型的には、密閉されたメータのカバーを開けて、計数／登録デバイスを無効化するか、又はリソース（水若しくは電気等）を偏向させることを伴う。メータを通過するリソースを偏向させる（即ちメータを迂回させる）ことにより、リソースは、請求のための記録又は登録なしに消費され得る。

メータは、メータカバーを開くことが困難となるように作製されるが、取り外しが不可能なメータカバーの製造は実用的ではないか、又は不可能であると思われる。実際には、少なくとも１つの考慮するべき事柄として、メータの技術者が何らかの時点でメータカバーを開く必要があり得るということがある。従ってメータカバーを開放できないものとすることはできない。従って、改ざん検出における主要な戦略は、改ざんイベントを検出してフラグを付けることである。メータは直接又は遠隔操作で定期的に読み取られるため、メータ改ざんイベントのフラグ付与により、改ざんが発生したことを比較的タイミング良く示すことができる。改ざんイベントの証拠が受信されるとすぐに、その状況を補正できる。

従来、機械的シールをメータ基部組立体とそのカバーとの間に配置することにより、未認証アクセスを阻止してきた。このようなケースでは、シールが破壊されると、改ざんイベントが示される場合がある。この保護機構は、簡単な機械的カウンタを採用したメータにおいては十分であるが、電子メータに対して十分な保護を提供できない。従って電子メータが、計測データを遠隔操作で報告する機能を有する場合、破壊されたシールをメータの位置において観察する機会を、メータ技術者は殆ど有することができない。

改ざん検出のための１つのアプローチは、メータカバー上に位置センサを配置することである。特に、従来技術において公知であるように、電子メータは典型的には処理回路構成を含む。このような処理回路機構は、センサの位置のいずれの移動を記録できる。しかしながらこのような解決策は、メータが給電されているときしか有効でない。というのは、そうでない場合は位置センサ回路にバイアス電力が不足するためである。恐らく窃盗犯は、停電中に検出されることなくメータを改ざんできる。給電が回復する前に窃盗犯がメータカバーを交換すれば、位置センサは問題を全く検出できなくなる。

従って、メータ電力が存在しないときに動作し、かつ機械的シールを必要としないか又は少なくともそれだけに依存しない、改良された電子改ざん検出に対する需要が存在する。

本発明の少なくともいくつかの実施形態は、メータ基部等の第１のメータ構造体上に支持され、それぞれ第１の極性及び反対の第２の極性に帯磁されるよう構成された、少なくとも２つの帯磁性要素を備える、ユーティリティメータ内で使用するための装置を提供することによって、上述の需要及びその他の需要に対処する。処理回路は上記帯磁性要素に動作可能に連結され、上記帯磁性要素の相対的極性を決定し、また上記帯磁性要素が同一の極性を有する場合に改ざんの指標を生成する。この装置は更に、第１のメータ構造体に物理的に接続されるよう構成されたメータカバー等の第２のメータ構造体上に支持された、磁気要素を備え、この磁気要素は、第１のメータ構造体から第２のメータ構造体を取り外すことにより、帯磁性要素を通る磁気要素の移動が引き起こされるように位置決めされる。磁気要素は、磁気要素が通過すると帯磁性要素が同一の極性を有するようになるよう構成される。

本開示の装置の更なる特徴において、処理回路は、メータカバーが取付けられており、動作可能である場合に、帯磁性要素が異なる極性に帯磁するよう構成される。帯磁性要素は、処理回路に電気的に接続されたインダクタ巻線を有する可飽和磁心を有する、インダクタを含んでよい。特定の実施形態では、処理回路は、インダクタコイルが接続された分圧器回路を含んでよい。この分圧器回路は、帯磁性要素の極性を示す各帯磁性要素のための論理出力を生成できる、論理要素を含んでよい。一態様では、上記処理回路は、分圧器回路に所定の極性を有するパルス信号を印加するための、パルス生成器を含み、分割された電圧に対する各インダクタの寄与は、パルス信号の上記所定の極性よりも、インダクタの極性に左右される。

上述の特徴及び利点、並びに他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び添付の図面を参照することにより、当業者にはより容易に明らかになるであろう。

図１は、本開示による検出のための装置が組み込まれた例示的な電力メータの概略ブロック図である。 図２は、図１のメータの例示的実施形態の分解斜視図である。 図３は、磁性改ざん検出用特徴部分を有するメータを最終位置において示す、代表的な側面図である。 図４は、メータ及び磁性改ざん検出用特徴部分を非最終位置において示す、代表的な側面図である。 図５は、本開示の一態様による磁性改ざん検出用特徴部分が組み込まれた、メータ及びメータカバーの、メータカバーを最終位置において示す上面部分切り欠き図である。 図６は、図５に示すメータ及びメータカバーの、メータカバーを非最終位置において示す、上面部分切り欠き図である。 図７は、図５に示す磁性改ざん検出用特徴部分の一部としての分圧器回路構成に関する、回路図である。 図８ａは、図５に示す磁性改ざん検出用特徴部分内で使用されるインダクタに関する、ヒステリシスループの図である。 図８ｂは、図５に示す磁性改ざん検出用特徴部分内で使用されるインダクタに関する、ヒステリシスループの図である。 図９は、図５に示す磁性改ざん検出用特徴部分の通常の非改ざん動作条件における、図７に示す分圧器回路構成によって生成される検出信号のグラフである。 図１０ａは、ある改ざん条件における、図７に示す分圧器回路構成によって生成される検出信号のグラフである。 図１０ｂは、別の改ざん条件における、図７に示す分圧器回路構成によって生成される検出信号のグラフである。

図１は、本発明による改ざん検出のための装置が組み込まれた例示的な電力メータ１０を示す。この電力メータ１０は、測定回路構成１２、処理回路１４、ディスプレイ１６、センサ１８及び光通信回路構成１９を含み、これらは全て構造体２０上に配置されるか、又は構造体２０によって若しくは構造体２０内に支持される。メータ１０は、埋め込まれた磁石２４を有するカバー２２も含む。

測定回路１２は、電圧及び／又は電流センサと、アナログ‐デジタル変換回路構成と、電力線からデジタル測定及び／又はエネルギ信号を生成するよう構成された他の回路構成とを含む。処理回路１４は、メータ１０による制御機能を実施し、また多くの場合、測定回路１２が生成したデジタル測定信号に対する更なる処理を実施する回路である。例えば処理回路１４は、元のデジタル測定情報を、表示可能なフォーマットに変換するか、又はエネルギ情報を、従来技術において公知である使用時間計量及び／若しくは需要計量に関連するもの等の、これから派生した複数のタイプのエネルギ消費情報に変換してよい。

別の実施形態では、メータ１０は、従来技術において公知である遠隔通信回路を含み、処理回路１４は、このような通信回路を介して計量データを遠隔位置に通信する。測定回路１２及び処理回路１４の正確な物理的構成は本発明の実装形態の本質ではなく、本発明のこの実施形態は、デジタル処理回路構成を含む幅広いメータにおいて使用してよいことが理解されるだろう。処理回路１４は、本明細書に記載の改ざん検出に関連する特定の追加の機能性を含むが、そうでない場合には公知の処理回路構造及び機能性を含んでよい。測定回路１２の好適な実施形態及びこのような処理回路については、例えば２０１０年５月１０日出願の米国特許出願第１２／７７７２４４号、２００９年８月７日出願の米国特許出願第１２／５３７８８５号、２０１０年１月４日出願の米国特許出願第１２／６５２００７号に記載されており、これらは全て参照により本出願に援用される。

この実施形態のディスプレイ１６はＬＣＤディスプレイ１６であり、これは処理回路１４によって制御された、情報の可視表示を提供する。このようなディスプレイデバイスは従来技術において公知であり、多数の形態を取り得る。

以前の改ざん検出システムでは、センサ１８は、２０１２年３月２９日に公開番号第２０１２‐００７４９２７Ａ１号として公開された、２０１１年９月２日出願の、権利者が共通の出願第１３／２２５１５４号（以下、「’１５４出願」と呼ぶ）に開示されているような双安定性磁性スイッチであり、上記出願の開示全体は参照により本出願に援用される。上記’１５４出願に開示されているように、双安定性磁性スイッチは、磁場の特定の変化の検知に基づいて電気的接続を制御可能に形成又は切断するよう構成される。ある特定の位置に来ると、このスイッチの状態は、適切な磁場が検出されるまで変化しない。’１５４出願に開示されているように、処理回路１４は、双安定性スイッチセンサ１８が開放位置にあるか閉鎖位置にあるかを決定できるよう、動作可能に接続される。従って処理回路１４は、センサ１８が磁場のある特定の変化を検出したかどうかを決定できる。

構造体２０は、カバー２２を取り外したメータ１０のための支持構造体である。構造体２０は、１つ又は複数のプリント回路基板を含んでよく、またこの実施形態ではメータ１０の基部を含む（図２を参照）。一般に、メータカバー２２をメータから取り外す際、構造体２０は、メータカバー２２がそこから取り外される物理的支持体となる。

従ってメータカバー２２は、構造体２０によって支持された電子要素１２、１４、１６及び１８を覆う保護カバーを形成する、物理的構造体である。メータカバー２２は少なくとも部分的に透明であり、これによりディスプレイ１６の読み取りが可能となる。多くのケースにおいて、カバー２２及び構造体２０は、構造体２０上へのカバー２２の固定を容易にするための噛合要素を含む。このような噛合要素は典型的には、メータカバー２２を構造体２０の対応する部分上に配置した後に、メータカバー２２の少なくとも若干の回転を必要とする。回転ロック手順によってメータ基部に固定されるメータカバーは、従来技術において公知である。

一般にメータカバー２２は、構造体２０上において、最終的な設置（又は完全に閉じられた）位置と、複数の非最終位置とを有する。最終位置で、メータ１０は設置されて動作する。このようなケースでは、メータカバー２２は構造体２０と噛合している。例えばメータカバー２２がねじ山を備える場合、最終位置は、メータカバー２２が構造体上２０でその最大範囲（完全に閉じられた位置）まで完全に回転された場合である。このような位置では、取り外しのためにメータカバー２２が反対方向に回転するのを阻止するために、追加の密閉要素を用いても用いなくてもよい。本明細書で使用される場合、非最終位置とは、これに限定されるものではないが、カバー２２が取り外しへの回転のいずれの段階にある場合のような、構造体２０上のメータカバー２２の、最終位置ではないいずれの位置を意味する。このために、後で更に説明する図３は、カバー２２が最終位置にあるメータ１０を示し、図４は、カバーが非最終位置にあるメータ１０を示す。

磁気要素２４は、メータカバー２２の内壁に取り付けられ、一般に、カバー２２のいずれの取り外しによって磁気要素２４がセンサ１８の側を通過することになるように配置される。磁気要素２４は、磁気要素２４が少なくとも部分的にセンサ１８と整列されることにより、センサ１８が第１の状態にあるものの第２の位置にはない場合に、センサ１８の状態を変化させるよう、配設されている。’１５４出願において開示されているシステムによると、センサ１８が第１の状態、即ちそこからＮ極磁場のみがその状態を変化させ得る状態を有し、また第２の状態、即ちそこからＳ極磁場のみがその状態を変化させ得る状態を有する場合、磁気要素２４は、メータカバー２２の取り外しが、Ｎ又はＳ極磁場のうちの一方のみを、センサ１８の状態を切り替えるために十分となるようにセンサ１８と整列させるよう、配設される。

図２、３及び４は、図１のメータ１０の例示的な機械的構成を更に詳細に示す。図２は、メータ１０の第１の実施形態の分解斜視図であり、図３及び４は、カバー２２の係合及び取り外しという異なる複数の段階における、図２のメータ１０の側面図である。

図２に示すように、メータカバー２２は概ね円筒形の、底部が開放された構造体であり、内部６４を画定し、主円筒壁６６と底部接続部分６２とを有する。円筒壁６６は僅かに先細になった、又は円錐台型の形状を有してもよい。底部接続部分６２は、主円筒壁６６の開放端部（即ち底部）から外向きに延在する環状シェルフ６３と、シェルフ６３の外縁部から下向きに連続する環状スカート６５とを含む。環状スカート６５は、ねじ山付き内面６７を含む。このねじ山付き内面６７は、後で更に議論するように、構造体２０の対応するねじ山６０と回転可能に係合するよう構成されたねじ切りを有する。メータカバー２２はまた、メータ１０の外側から、メータ１０の内側に配設された光通信回路構成１９への、光リンクを提供するよう構成された、工学ポートレンズ構造体５８を含み、上記光通信回路構成１９については後で更に議論する。この実施形態では、メータカバー２２は透明であり、従来技術において公知のポリカーボネート材料から作製される。

磁気要素２４は、図５に示すように、磁気要素２４が円筒壁６６に対して径方向内向きの方向に第１の磁場を印加するように、ある位置において、接着剤等によってメータカバー２２に固定される。磁気要素２４は、ねじ山６０、６７が係合して、カバー２２が図４に示す非最終位置（即ち非固定状態）から図３に示す最終位置（即ち完全に閉じられた位置）へと回転しているときに、磁気要素２４がセンサ１８の環状位置を通過するように、ある位置に配置される。磁気要素２４は更に、カバー２２が最終位置へと完全に回転した場合に磁気要素２４がセンサの環状位置と整列しないように、配置される。

構造体２０は、内部カバー５２、メータ基部５４及び回路基板組立体５６を含む。内部カバー５２もまた、概ね円筒形の、底部が開放された構造体であり、内部を画定する。この内部は図２には示されていないが、当業者には容易に明らかとなるであろう。内部カバー５２は、メータカバー２２の内部６４内に嵌合するようにサイズ設定され、また基部５４に取り付けられるように構成される。

回路基板組立体５６は、内部カバー５２の内部の中に配置される。回路基板組立体５６は、処理回路１４と、光通信回路構成１９の一部又は全体と、測定回路１２の一部分とを含む。例えば電流コイル、変流器及びメータのブレードといった、測定回路１２の要素は、図示されていないメータ基部５４の下側に配置される。内部カバー５２はまた、ディスプレイ１６を支持する。センサ１８はメータの内部の中において、磁気要素２４がセンサ１８の側を通過する際に磁気要素２４がセンサ１８を作動させることができるよう、カバー２２の内部に十分に近接して設置される。

メータ基部５４は、メインプレート７０と、環状側壁７２と、ねじ山６０を有する下側環状スカート７４とを含む。環状側壁７２はメインプレート７０から下向きに延在し、下側環状スカート７４は側壁７２から下向きに延在するが、スカート７４は、図２に示すように、側壁７２から部分的に径方向外向きに延在する部分も含んでよい。環状スカート７４及びねじ山６０は、メータカバー２２のスカート６６のねじ山付き部分６７がねじ山６０と係合するように配設される。この係合は、メータカバー２２を適切な方向に回転させた場合に、ねじ山６０、６７が協働してメータカバー２２をメータ基部５４に、従って構造体２０に固定するようなものである。メータカバー２２が最終位置となった後の移動を防止又は阻止する（即ちメータカバー２２を固定する）ために、追加の要素を使用してよいことが理解されるだろう。

回路基板組立体５６は、メインプレート７０に固定される。上述のように、図示されていないものの従来技術において公知である電流センサ及び他のデバイスは、メインプレート７０の下側に設置される。

図３及び４は、図２の例示的なメータ１０の、完全に組み立てられた状態の側面図である。図３は完全設置位置、即ちメータカバー２２が、通常の進行中のメータ動作のためのその最終位置、にあるメータ１０を示す。図３に示すように、このケースにおける磁気要素２４は、’１５４出願に開示されているシステムに従って、第１の極性Ｎを有する第１の端部２４ａと、第２の極性Ｓを有する第２の端部２４ｂとを有する。’１５４出願において開示されている改ざん検出システムによるセンサ１８も点線で示されており、これは内部カバー５２の内側に配置され、平面図では通常視認できない。

図３の完全に閉じられた位置では、磁気要素２４はセンサ１８と軸方向に整列されている（即ち垂直方向に同一の高さにある）が、環状又は径方向位置においてセンサ１８と整列されていない。この位置では、磁気要素の磁場はセンサ１８を起動しない。更に、基部５４からメータカバー２２を取り外すために、メータカバー２２を時計回り方向８２に回転させなければならないことが分かるだろう。このような方向に回転させると、磁気要素２４はセンサ１８に向かう（そして最終的にはセンサ１８を通過する）方向８４に移動する。

図４は、メータカバー２２を取り外す場合のように、メータカバー２２を部分的に時計回り方向８２に回転させた状態の、メータ１０を示す。この回転の結果として、磁気要素２４は、少なくとも一時的にセンサ１８と径方向に整列するように移動する。磁気要素２４がこの位置へ向かい、そしてこの位置を通過するに従って、磁場はセンサ１８の状態を変化させる。従って改ざん検出用特徴部分の動作時、メータカバー２２が構造体２０上に挿入される（ねじ山６０、６７を介して基部５４へと回転される）と、磁気要素２４の磁場はセンサ１８を通過して、センサの状態を変化させる。

’１５４出願に開示されている改ざん検出用特徴部分では、メータカバー２２を設置すると、外部磁気要素が双安定性磁気リレーセンサ１８上を通過し、これによって外部磁気要素はリレー１８の双安定状態を、磁気要素２４のある特定の磁場極性の検出時にのみ変化するような状態に変化させる。これは、メータ１０の最終製造若しくは試運転ステップの１つとして、又はメータの認証されたサービスの後のいずれの時点において、実施してよい。このような条件において、メータ１０を使用現場に設置してよい。

通常動作中、処理回路１４はセンサ１８のステータスを検出する。センサは、ある有意な磁場に曝露されるまで状態が変化しない。’１５４特許に開示されているシステムでは、センサをトリガするために、磁場はまた、ある特定の極性を有していなければならない。というのはセンサ１８もある特定の極性を有しているためである。

メータ１０が特にカバー２２の取り外しによって改ざんされると、磁気要素２４は図４に示すようにセンサ１８上を通過することになり、センサを上記特定の極性の磁場に曝露する。メータ１０の内部動作を非破壊的に改ざんする唯一の実際的な方法は、カバー２２を開放方向８２に回転させることによってカバー２２を取り外すことである。図３、４に示すように、カバー２２を方向８２に運動させることにより、磁気要素２４はセンサ１８に最も近接した地点へと向かい、これによりセンサ１８の状態が必然的に変化することになる。処理回路１４はこの変化を検出し、改ざんイベントを記録する。

改ざんイベントの検出に応答して、処理回路１４は、メータディスプレイ１６上での改ざんインジケータ又はコードの表示を好適に発生させてよい。処理回路１４が遠隔通信を実施できる実施形態では、処理回路１４は、改ざんイベントを示す情報の、遠隔デバイスへの伝送を引き起こすことができる。

上述のように、図３及び４に示す改ざん検出用特徴部分は、’１５４出願に開示されているシステムに対応している。’１５４出願のシステムのセンサ１８は双安定性スイッチであるため、センサ及び磁気要素に関して特定の極性が必要となる。更に上述のように、センサ１８の特定の極性は、カバーを設置した後に外部磁石によって確立しなければならない。更に、’１５４出願に開示されているシステムの双安定性又はリードタイプスイッチは、従来の改ざん検出システムよりも洗練されたレベルにあるものの、依然として改ざんされやすい場合がある。

’１５４出願に開示されている双安定性スイッチシステムのこれらの態様に対処するために、本開示は、「エンコード（ｅｎｃｏｄｅ）」できる、複数の横に並んだインダクタを考える。本開示の一態様によると、センサ１００が、上述のセンサ１８と同様の様式で、カバーに設置された磁石２４と整列した状態でカバー２２内に設けられる。センサ１００は、少なくとも２つのらせん状に巻かれたインダクタ１０２、１０３を含み、これらはカバーの直近に隣接して支持されるため、これらのインダクタは図５、６に示すように磁石２４を取り囲む磁場Ｆの影響を受け得る。インダクタ１０２、１０３は互いに近接して隣接しているため、磁場Ｆが必然的に両方のインダクタ上を通過することになる。インダクタ１０２、１０３は、高い磁気抵抗及び高い磁気記憶を有する磁心を有する。１つの具体的な実施形態では、インダクタの磁心は酸化クロム金属とすることができる。

本発明の一態様では、これらのインダクタは特定の異なる極性に帯磁される。従って図５に示すように、インダクタ１０２は正の極性を有してよく、その一方でインダクタ１０３は負の極性を有してよい。この極性は、インダクタが磁場に曝露されない限り維持される。カバー２２をメータの基部から取り外すために回転させると、磁石はセンサ１００を通過し、これによって磁場が両方のインダクタ上を通過して、これらインダクタが同一の極性を有するようにする。よって図６に示す例では、磁石２４がインダクタ上を通過すると、両方のインダクタが正の極性を有する。本明細書においてより詳細に説明するように、メータ内の、例えば回路基板構造体５６上等の回路構成は、この共通の極性を検出して改ざんの指標を発行する。

インダクタの極性を検出するための例示的な回路を図７に示す。特にインダクタ１０２、１０３のコイルは分圧器回路１１０に統合されている。パルス（Ｄｅｔ＿Ｐｕｌｓｅ）は、インダクタンスのインピーダンスが抵抗Ｒ１のインピーダンスより遥かに大きくなり、上記パルスがインダクタ１０２、１０３に亘って分割されるように、回路に供給される。パルスと同様の極性で帯磁されたインダクタは、比較的低いインダクタンスを示し、上記分割された電圧に寄与しない。一方、パルスと反対の極性で帯磁されたインダクタは最大インダクタンスを示し、従って分圧器回路１１０において相当な成分となる。インダクタ１０２、１０３のコイルの出力はそれぞれノードＳ１及びＳ２において発生する。これらの出力における信号は、対応するトランジスタＱ５及びＱ７を駆動して、各入力における論理信号Ｄｅｔｅｃｔ１及びＤｅｔｅｃｔ２をマイクロコントローラに供給できる。よって、パルス信号とは異なる極性のインダクタ、例えばインダクタ１０２に関して、出力信号Ｓ１はトランジスタＱ５に、上記トランジスタを駆動するために充分なベース電圧を供給し、従って出力Ｄｅｔｅｃｔ１は論理上の「１」を示す。あるいは、パルスＤｅｔ＿Ｐｕｌｓｅと同一の極性のインダクタ、例えばインダクタ１０３に関して、出力信号Ｓ２はトランジスタＱ７に、上記トランジスタの飽和のためには不十分なベース電圧を供給し、従って出力Ｄｅｔｅｃｔ２は論理上の「０」を示す。回路基板構造体５６、測定回路１２又は処理回路１４に一体化できるマイクロコントローラは、メータに電源が投入されるとすぐに、及びその後定期的に、論理信号Ｄｅｔｅｃｔ１、Ｄｅｔｅｃｔ２をポーリングする。改ざんされていない、適切にエンコードされたメータに関する例示的な信号を図９に示す。

図５に示すように、カバー２２がメータ上に取り付けられ、インダクタが異なる極性でエンコードされた場合、上で説明したようにインダクタのうちの一方のみが分割された電圧に実質的に寄与することになるため、Ｄｅｔｅｃｔ１及びＤｅｔｅｃｔ２における論理信号は異なるものとなる。これらの信号が異なっている限り、改ざんは示されない。しかしながら、磁石２４はインダクタを通過すると、両方のインダクタが同一の極性へと移行し、分圧器回路１１０が実質的に同一である信号をＳ１、Ｓ２において生成し、Ｄｅｔｅｃｔ１及びＤｅｔｅｃｔ２における論理信号が同一となる。Ｄｅｔｅｃｔ１及びＤｅｔｅｃｔ２が同一である場合、センサ１８に関連して上述したように、マイクロコントローラは改ざん信号を生成する。改ざんの指標となる例示的な信号を図１０ａ、１０ｂに示す。

従ってマイクロコントローラは、信号Ｄｅｔｅｃｔ１及びＤｅｔｅｃｔ２を、以下の表に記載するように分析するよう構成される。

最後の刺激は、インダクタが加熱されることによって磁心が実質的に脱磁される改ざんに関することに留意されたい。インダクタが互いに近接しているため、一方のインダクタを加熱せずに他方のインダクタを加熱することは困難である。しかしながら、インダクタは異なる極性にエンコードされているため、一方のインダクタのみの極性を変化させることは、両方のインダクタが同一の極性を有することになり、マイクロコントローラが改ざんを検出することになることを意味している。

インダクタ１０２、１０３は、所望の極性方向のＤＣ信号でインダクタを飽和させることによって、ある特定の極性に設定できる。例えばインダクタ１０２は、Ｒｅｓｅｔ線における信号をトランジスタＱ３に印加することによって所望の極性に設定でき、その一方でインダクタ１０３は、Ｒｅｓｅｔ線における信号をトランジスタＱ４に印加することによって所望の極性に設定できる。Ｒｅｓｅｔ信号は、コイルにおける電圧にとって、インダクタ磁心材料を飽和させるために十分な時間だけ印加される。インダクタの正の極性に対応する最大インダクタンスを、図８ａのヒステリシスループに示し、負の極性に対応する最小インダクタンスを図８ｂのヒステリシスループに示す。マイクロコントローラは、各Ｒｅｓｅｔ線に異なる極性のＤＣ信号を印加して、２つのインダクタ１０２、１０３を反対の極性へと駆動するよう構成される。この作用は、カバー２４をメータから取り外す又は係合解除することによっては達成できない。なぜなら、カバーを図５に示す閉鎖された最終位置に戻すと、磁石２４はインダクタを横切らなければならず、これは必然的にインダクタを同一の極性にしてしまうためである。更にインダクタは、例えば磁石をセンサ１００に近接して配置することによって等、メータ及びカバー２２の外側から飽和させることができない。インダクタ１０２、１０３は極めて近接しており、一方のインダクタを飽和させるための試行が必然的に、磁場を他方のインダクタと交差させてしまうことになる。本発明の改ざん検出システムによると、インダクタの極性をエンコードする唯一の方法は、メータが閉鎖されている場合に内部マイクロコントローラによって（Ｒｅｓｅｔ線を介して）実施されるものとなる。

本明細書において開示されているセンサ１００は、インダクタをエンコードされた極性に維持するために、インダクタに給電する必要がないという利点を提供する。更にこれらのインダクタは、改ざんの試行に応答するために給電する必要がない。インダクタの磁心は、磁石の通過又は外部からの加熱に応答して、正か負かにかかわらず同一の極性を呈する。メータが再び給電されると、マイクロコントローラはＤｅｔｅｃｔ１及びＤｅｔｅｃｔ２線をポーリングし、これらの線における論理信号を、上で説明したように分圧器回路１１０によって決定する。改ざん検出用特徴部分は、認証済みの当事者によって、無線接続メータに関しては遠隔操作で、又は光学ポートを介して、無効化できる。インダクタ極性のエンコードもまた、遠隔操作で又は光学ポートを介して起動又は達成してよい。

図示されている実施形態では、センサ１００は２つのインダクタで形成される。これらのインダクタは、外部のＥＭＦソースからの干渉を防止するため、及び磁場を何らかの形で個々のインダクタ上に集束させる特性を更に制御するために、磁気遮蔽によって取り囲んでよい。

一修正形態では、インダクタの極性は、各インダクタの内側端部に位置決めされたホール効果センサを用いて決定してよい。ホール効果センサの電圧出力の極性は、インダクタの極性の指標である。この例では、分圧器回路１１０は不要となる。

別の修正形態では、センサ１００は３つ以上のインダクタを含み、マイクロコントローラに３ビット以上の情報を供給してよい。３つ以上のインダクタは、改ざんが発生していないときにインダクタが何らかの様式で故障した、又は極性を何らかの形で変化させた場合等の、エラーに対する耐性を提供できる。複数のインダクタに関して、マイクロプロセッサを較正して、変化した極性のある一定の閾値を改ざんの指標として承認できる。更に、カバー２２の内周に複数のインダクタを設けることにより、いずれの個々のインダクタの極性を外部から制御することを実質的に不可能とすることができる。

上述の実施形態は単なる例示である。当業者は、本発明の原理を援用し、かつ本発明の精神及び範囲内にある、独自の実装形態及び修正形態を容易に考案できる。例えば水又はガスメータがデジタル処理回路を含んでいれば、このようなメータに同様の技術を採用してよいことが理解されるだろう。

Claims (12)

1. ユーティリティメータ内で使用するための装置であって、
   前記装置は：
   第１のメータ構造体上に支持され、それぞれ第１の極性及び反対の第２の極性に帯磁されるよう構成された、少なくとも２つの帯磁性要素；
   前記２つの帯磁性要素に動作可能に連結され、前記２つの帯磁性要素の相対的極性を決定して、前記２つの帯磁性要素が同一の極性を有する場合に改ざんの指標を生成する、処理回路；並びに
   前記第１のメータ構造体に物理的に接続されるよう構成された第２のメータ構造体上に支持された、磁気要素であって、前記磁気要素は、前記第１のメータ構造体から前記第２のメータ構造体を取り外すことにより、前記２つの帯磁性要素を通る前記磁気要素の移動が引き起こされるように位置決めされ、前記磁気要素は、前記磁気要素が通過すると前記２つの帯磁性要素が同一の極性を有するようになるよう構成される、磁気要素
   を備える、装置。
2. 前記２つの帯磁性要素は、それぞれの極性を、外部電源なしに維持するよう構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１のメータ構造体は基部を含み、
   前記第２のメータ構造体は、前記基部に取り外し可能に係合されるよう構成されたメータカバーを含む、請求項１に記載の装置。
4. 前記メータカバー及び前記基部は、前記カバーを前記基部に少なくとも部分的に固定するために、前記カバーを前記基部に回転可能に係合するために構成された、ねじ式係合を備え、
   前記磁気要素及び前記２つの帯磁性要素は、前記カバーが前記基部に対して回転すると、前記磁気要素が前記帯磁性要素を通過するように移動するように配設される、請求項３に記載の装置。
5. 前記メータカバーは、前記基部上において、最終位置と、複数の非最終位置とを有し、
   前記磁気要素は、前記カバーが前記複数の非最終位置のうちの１つにある場合にのみ、前記２つの帯磁性要素と径方向に整列される、請求項４に記載の装置。
6. 前記２つの帯磁性要素は、帯磁性磁心を有するインダクタである、請求項１に記載の装置。
7. 前記処理回路は：
   分圧器回路であって、前記分圧器回路の各分岐は、前記２つの帯磁性要素のうちの対応する一方の前記インダクタに接続される、分圧器回路；及び
   所定の極性を有するパルス入力信号を、前記分圧器回路の各前記分岐に印加するための、パルス生成器
   を含む、請求項６に記載の装置。
8. 前記分圧器回路は、前記パルス入力信号の前記所定の極性と同一の極性に帯磁された前記インダクタが、前記回路内の分割された電圧に寄与せず、前記所定の極性と異なる極性に帯磁された前記インダクタが、前記分割された電圧に対する実質的な寄与を生成するように、構成される、請求項７に記載の装置。
9. 前記処理回路は、前記分割された電圧を論理信号に変換するよう構成された論理要素を含む、請求項７に記載の装置。
10. 前記論理要素は、前記分圧器回路の各前記分岐に関連付けられたトランジスタを含み、
    前記トランジスタの基部は、対応する前記インダクタからの電圧出力によって駆動される、請求項８に記載の装置。
11. 前記処理回路は、前記２つの帯磁性要素それぞれを選択的に帯磁させるよう構成される、請求項１に記載の装置。
12. 前記２つの帯磁性要素は、前記帯磁性磁心を有する前記インダクタであり、
    前記処理回路は、前記帯磁性磁心を飽和させるために十分な電圧を前記インダクタのコイルに印加するよう構成される、請求項１０に記載の装置。

Images