MX2013012480A - Metodo y aparato para abastecer de electricidad a un medidor con la ayuda de un dispositivo lector. - Google Patents

Abstract

Los circuitos electrónicos de un registrador asociado con un medidor de uso de productos básicos capturan energía de un dispositivo lector del medidor cuando el dispositivo se acopla al registrador (p. ej., se acopla por medios eléctricos o inductivos) con el propósito de leer datos de la cantidad medida del registrador. La carga eléctrica obtenida del dispositivo lector se puede almacenar en un condensador de almacenamiento de alta capacidad. Cuando el condensador está suficientemente cargado proporciona energía a al menos parte de los circuitos del registrador, como puede ser un controlador, por al menos la duración de la sesión de comunicación con el dispositivo lector. En algunas modalidades el condensador además puede abastecer suficiente energía para hacer funcionar el registrador hasta que exista un acoplamiento subsiguiente del dispositivo lector.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA ABASTECER DE ELECTRICIDAD A MEDIDOR CON LA AYUDA DE UN DISPOSITIVO LECTOR CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención en general se refiere a la medición del flujo de productos básicos y en particular a un registrador para un medidor que es alimentado por la energía capturada de un dispositivo lector del medidor.

ANTECEDENTE Los medidores son ampliamente utilizados para medir el flujo volumétrico de productos básicos - particularmente aquellos proporcionados por los servicios públicos, como agua, gas natural y electricidad. Como un ejemplo, los servicios públicos comúnmente interponen un medidor en un conducto (por ejemplo, tubo o alambre) que abastece un producto básico a un usuario final residencial o comercial. El medidor incluye algún transductor que funciona para detectar el flujo volumétrico del producto básico y un registrador que funciona para mantener los datos de las cantidades medidas, como puede ser una cuenta acumulada de unidades de volumen del producto básico que haya fluido a través del medidor. La cuenta se lee periódicamente y manteniendo un registro de al menos la lectura anterior más inmediata, uso o consumo provisional del producto básico se debe comprobar y utilizar para los propósitos de facturación, análisis de uso y similares.

Los medidores de uso de los productos básicos de lectura manual son muy laboriosos, tardados y propensos al error. Por lo tanto, se conoce en la técnica una variedad de medidores de uso de productos básicos electrónicos. Por ejemplo, el registrador en muchos medidores de uso de productos básicos modernos aloja circuitos electrónicos que mantienen los datos de las cantidades medidas. Los datos de las cantidades medidas se pueden leer en un registrador mediante un dispositivo lector aplicado a cada medidor, como puede ser a través de contactos eléctricos o acoplamiento inductivo. De forma alternativa, un registrador puede incluir una interfaz eléctrica, óptica o RF, conectándolo a una red de comunicación (por ejemplo, LAN, WAN, red celular, o similar) , a través de la cual el registrador puede ser interrogado a distancia, o puede transmitir periódicamente su identificación y los datos de las cantidades medidas.

Los circuitos electrónicos en el registrador de un medidor de uso de productos básicos necesitan una fuente de alimentación. En muchas aplicaciones, no está disponible una fuente de energía. 0 sería costoso instalarla o extenderla al medidor, particularmente dadas las funcionalidades limitadas del registrador y la cantidad .de energía relativamente pequeña de energía necesaria. En esas aplicaciones, las pilas pueden ser suficientes para alimentar el registrador de un medidor de uso de productos básicos. Sin embargo, las pilas tienen un tiempo de vida limitado, su rendimiento puede variar con los factores ambientales como puede ser la temperatura y necesitan recarga periódica y/o reemplazo. Por lo tanto, una fuente de energía económica, alternativa para el registrador de un medidor de uso de productos básicos, el cual no necesita mantenimiento o reemplazo, podría ser ventajosa.

Un medidor de uso de productos básicos únicamente está activo cuando el producto básico medido fluye - esto es, cuando el producto básico (por ejemplo, agua) está siendo consumida por el usuario final, en muchos casos, el medidor pasa la mayor parte de su tiempo en un estado inactivo. Durante estos tiempos, los circuitos electrónicos en el registrador se pueden colocar en un estado inactivo de energía baja, conocido en las técnicas electrónicas como "modo dormido," para conservar la energía. Incluso cuando el medidor, y por lo tanto los circuitos electrónicos en el registrador, está activo, la función principal del registrador de procesar una señal de un transductor en el medidor, para actualizar y mantener los datos de las cantidades medidas, no necesita consumo excesivo de energía. Por ejemplo, puede consistir simplemente en impulsos para detectar de un sensor y aumentar un contador. En estos casos, la demanda de energía más grande del registrador puede ser durante una sesión de comunicación con un dispositivo lector - esto es, la operación para transmitir los datos de la cantidad medida acumulada fuera del registrador. Por consiguiente, la fuente de energía que necesariamente está disponible durante una sesión de comunicación de datos de la cantidad medida sería particularmente ventajosa.

COMPENDIO De acuerdo con una o más modalidades de la presente invención descritas y reivindicadas en la presente, los circuitos electrónicos en un registrador asociado con un medidor de uso de productos básicos que captura energía de un dispositivo lector del medidor cuando el dispositivo se acopla al registrador (p. ej . , se acopla por medios eléctricos o inductivos) con el propósito de leer los datos de la cantidad medida del registrador. La carga eléctrica obtenida del dispositivo lector se puede almacenar en un condensador de almacenamiento de alta capacidad. Cuando el condensador está suficientemente cargado proporciona energía al menos a parte de los circuitos del registrador, como puede ser un controlador, por al menos la duración de la sesión de comunicación con el dispositivo lector. En algunas modalidades, el condensador además puede abastecer suficiente energía para hacer funcionar el registrador hasta que exista un acoplamiento subsiguiente del dispositivo lector.

Una modalidad se refiere a un registrador asociado con un medidor y que funciona para registrar y reportar los datos del flujo para un producto básico. El registrador tiene uno o más sensores, cada uno funciona para generar de forma intermitente una señal relacionada con la velocidad de flujo del producto básico. El registrador también tiene un controlador que funciona para recibir y procesar las señales del sensor para generar datos indicativos de una cantidad medida del producto básico. El controlador además funciona para almacenar los datos de la cantidad medida y para enviar los datos de la cantidad medida a un dispositivo lector durante una sesión de comunicación de acuerdo con un protocolo predeterminado. El registrador además tiene una interfaz del dispositivo lector conectada en relación con el flujo de datos con el controlador y un detector conectado a la interfaz y al controlador. El detector funciona para detectar la presencia de un dispositivo lector. El registrador adicionalmente tiene un condensador conectado a la interfaz en relación con el flujo de energía. El condensador funciona para almacenar la carga proporcionada por el dispositivo lector durante al menos parte de la sesión de comunicación. Cuando el condensador está suficientemente cargado, además funciona para alimentar al menos el controlador durante al menos la duración de la sesión de comunicación.

Otra modalidad se refiere a un método para registrar y reportar los datos de flujo para un producto básico, mediante un registrador que consiste en circuitos eléctricos, el registrador estando asociado con un medidor. Una señal relacionada con la velocidad de flujo del producto básico se recibe de forma intermitente desde un sensor próximo al medidor. La señal del sensor se procesa para generar datos indicativos de una cantidad medida del producto básico. Los datos de la cantidad medida se almacenan. La presencia de un dispositivo lector, que funciona para extraer al menos los datos de la cantidad medida durante una sesión de comunicación de acuerdo con un protocolo predeterminado, se detecta. La energía se captura del dispositivo lector durante la sesión de comunicación y se' almacena. La energía capturada se utiliza para alimentar al menos algunos circuitos en el registrador por al menos la duración de la sesión de comunicación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama de bloque funcional de un ambiente de medición.

La Figura 2 es un diagrama de flujo de un método para registrar y reportar una lectura de medición.

La Figura 3 es una gráfica de voltaje que representa la carga y descarga de un condensador mediante la energía capturada de un dispositivo lector.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Un ambiente representativo para la medición de productos básicos 10 se representa en la Figura 1. En este ejemplo particular, el producto básico que se está midiendo es agua. Sin embargo, esto no es limitante y en general la presente invención se puede aplicar para registrar la medición de cualquier número de productos básicos. El ambiente de medición 10 consiste en un medidor 12, un registrador 14 y un dispositivo lector 16, el cual se acopla de forma intermitente o periódica al registrador 14 con el propósito de extraer los datos de la cantidad medida .

El medidor 12 mide el flujo de un producto básico a través de él, como se indica con las flechas de flujo 18, En el ejemplo de un medidor de agua 12, un conocido diseño utiliza la energía cinética del flujo de agua para girar una flecha 22, la cual a su vez gira un disco 20 en el cual están colocados imanes múltiples, o el cual está magnetizado para tener polos múltiples, como se indica. La velocidad rotacional del disco 20 está directamente relacionada con la velocidad del flujo de agua a través del medidor 12.

El registrador 14 está asociado con el medidor 12 y está configurado y arreglado de modo que los sensores 24a y 24b estén próximos al disco 20. Estos sensores 24a y 24b funcionan para detectar y cuantificar la rotación del disco 20 detectando los cambios en la polaridad del flujo magnético de los polos del disco 20. Las salidas de estos sensores 24a y 24b se detectan, amplifican y de otro modo procesan mediante un circuito sensor 25, el cual a su vez transmite una o más señales del sensor a un controlador 26.

En una modalidad, los sensores 24a y 24b cada uno consiste en un "Wiegand Wire." El "Wiegand Wire" nombrado por su inventor y descrito en la Patente EUA No. 3,820,090, es un dispositivo que genera señales eléctricas cuando se expone a un campo magnético con polaridad de flujo cambiante. El Wiegand Wire también se conoce en la técnica como un sensor de Efecto de Barkenhausen . Un sensor adecuado 24a, 24b en una modalidad es el Sensor Wiegand Wire Serie 2001 fabricado por HID Corporation de North Haven, Conn. Este sensor 24a, 24b es capaz de detectar las rotaciones desde 0 Hz hasta 50 Hz de un disco magnético de dos polos 20.

Un Sensor Wiegand Wire 24a, 24b por si mismo no necesita una fuente de energía. A medida que el disco 20 gira, el movimiento de los imanes induce campos alternantes de flujo magnético dentro de los sensores Wiegand Wire 24a, 24b, los cuales están colocados muy próximos al disco 20. La velocidad y dirección de flujo del fluido a través del medidor 12 se puede determinar analizando el número, velocidad y tiempo relativo de los impulsos generados por los sensores 24a, 24b. Esto lo puede realizar directamente el controlador 26, o de forma alternativa se puede procesar mediante el circuito sensor 25. En cualquier caso, en una modalidad, las entradas del sensor generan interrupciones al generador 26. Esto permite al controlador 26 continuar procesando las entradas de los sensores 24a, 24b (esto es, continuar acumulando las cantidades medidas por el medidor 20) , cuando el controlador 26 está realizando otras tareas, como puede ser la sobrecarga del sistema o transmitiendo los datos de la cantidad medida a un dispositivo lector 16, como se describe en la presente. En una modalidad, la unidad de volumen del flujo de fluido por impulso del sensor depende del tamaño del cuerpo del medidor 12 y de este modo los impulsos del sensor se calibran fácilmente a cantidades volumétricas. Por supuesto, en otras modalidades, como puede ser donde el medidor 12 mide otros productos básicos, como puede ser gas o electricidad, la operación de los sensores 24a, 24b diferirá. Los expertos en la técnica son capaces de aplicar las ventajas de la captura de energía y ahorro de energía de la presente invención en una amplia gama de aplicaciones de medición, dadas las enseñanzas de la presente.

Las señales de los sensores 24a, 24b, como se procesan mediante el circuito sensor 25, se reciben en el controlador 26. El controlador 26 preferiblemente es un microprocesador de baja energía, pero en general puede consistir en una máquina en estado personalizado implementada en hardware pequeño, lógica programable o un ASIC; lógica programable junto con firmware adecuado; un microprocesador con programas almacenados junto con software adecuado; o cualquier combinación de estos. En una modalidad, un procesador adecuado es el Micro controlador MSP430F413 fabricado por Texas Instruments de Dallas, Tx., o el Micro controlador PIC16F1937 fabricado por MicroChip Technology Inc. de Chandler, Az .

El controlador recibe señales de los sensores 24a, 24b, y procesa posteriormente las señales para generar datos que representan la cantidad medida de un producto básico. El contrclador tiene la memoria 28 que funciona para almacenar los datos de las cantidades medidas. La memoria puede consistir, p. ej . , de uno o más registradores de hardware, como puede ser un contador, y/o memoria de accesc aleatorio como puede ser SRAM, DRAM, Flash, o similar. Aunque se representa de forma interna en el controlador 26, la memoria 28 se puede colocar de forma externa y conectarse de manera que funcione con el controlador 28 a través de las interfaces adecuadas. En una modalidad, el controlador 26 adicionalmente tiene un convertidor análogo a digital (ADC) , para monitorizar los niveles de voltaje del condensador de almacenamiento 40, como se describe más adelante en la presente.

El registrador 14 tiene una interfaz del dispositivo lector 32. Un dispositivo lector 16, cuando está presente, se acopla al registrador 14 a través de la interfaz 32. En una modalidad, el dispositivo lector 16 se acopla eléctricamente al registrador 14, a través de contactos eléctricos en la interfaz 32. En otra modalidad, el dispositivo lector 16 se acopla de forma inductiva a una bobina 34 en el registrador 14. En cualquier caso, el dispositivo lector 16 se acopla al registrador 14 compartiendo la energía y una relación de transferencia de datos. Esto es, el registrador 14 funciona para extraer energía del dispositivo lector 32 y el dispositivo lector 32 funciona para recibir los datos de la cantidad medida recibida del controlador 26 cuando el dispositivo lector 32 se acopla de forma operativa al registrador 14. En algunas modalidades, ese acoplamiento (es decir, una operación de lectura del medidor) ocurre mensualmente .

Un circuito detector 36, interpuesto entre el controlador 26 y la interfaz del dispositivo lector 32, funciona para detectar el acoplamiento del dispositivo lector 16 a la interfaz 32 (ya sea un acoplamiento directo o inductivo) y para generar una señal apropiada al controlador 26, como puede ser un interruptor. De esta manera, el controlador 26 puede entrar de forma segura a un "modo dormido" cuando ningún fluido está fluyendo a través del medidor 12 y por lo tanto ninguna señal de medición es generada por los sensores 24a, 24b, sin "perder" una sesión de comunicación medidor-lector mediante un dispositivo lector 16. Además de detectar la presencia de un dispositivo lector 16 y alertar al controlador 26 de eso, el circuito detector 36 puede, en algunas modalidades, también darle formato a los datos de las cantidades medidas que están siendo leídas, para conformar con un protocolo predeterminado.

Cuando un dispositivo lector 16 se acopla al registrador 14 a través de la interfaz 32 (ya sea acoplado por medios eléctricos o inductivos), un voltaje está presente (es decir, en un contacto de la interfaz 32 o inducido a través de la bobina 34) dentro del registrador 14. Este voltaje es regulado por un regulador de voltaje 38, para que no exceda un voltaje pico tolerable por un condensador de almacenamiento 40. En una modalidad, un regulador de voltaje 38 adecuado es el regulador MIC5205 Load Drop-Out (LDO) fabricado por Micrel Inc. de San José, Ca .

El condensador de almacenamiento 40 preferiblemente es un condensador de almacenamiento de alta capacidad, como puede ser un condensador de doble capa, eléctrico (o electromecánico) (EDLC) , también conocido en la técnica como un Condensador de Capas Híbridas (HLC) , supercondensador , ultra condensador, supercondensador , o similar. Los condensadores de almacenamiento de alta capacidad 40 se caracterizan por una densidad de almacenamiento de energía del orden de magnitud mayor (o más) que un condensador electrolítico convencional de tamaño que se puede comparar. Aunque los condensadores de almacenamiento de alta capacidad 40 almacenan menos energía por unidad de peso que muchas pilas, su habilidad para almacenar carga para duraciones largas (p. ej . varios meses) es similar a muchas pilas. Además, los condensadores de almacenamiento de alta capacidad 40 son superiores a las pilas como fuentes de energía recargables en varios aspectos, como puede ser: larga vida con poca degradación sobre muchos ciclos de carga; velocidades de carga rápida; resistencia interna baja y por lo tanto alta eficiencia; alta energía de salida; y baja toxicidad de los materiales. En una modalidad, un condensador de almacenamiento de alta capacidad 40 adecuado es el HLC-1520A HLC fabricado por Tadiran Batteries, Ltd. De Lake Success, NY.

De acuerdo con las modalidades de la presente invención, el condensador de almacenamiento 40 se carga mediante un voltaje regulado del regulador de voltaje 38 cuando un dispositivo lector 16 se acopla inicialmente al registrador 14 a través de la interfaz 32 (se acopla por medios eléctricos o inductivos) . El condensador de almacenamiento 40 carga rápidamente y es capaz de proporcionar suficiente energía para alimentar el controlador 26 por al menos una sesión de comunicación con el dispositivo lector 16. Esto es, una vez que el condensador de almacenamiento 40 está totalmente cargado, el controlador 26 participa en una transferencia de los datos de la cantidad medida almacenados en la memoria 28 al dispositivo lector 16, de acuerdo con un protocolo predeterminado (y en algunas modalidades) con la asistencia del circuito detector 36) , mientras es alimentado por el condensador de almacenamiento 40.

En algunas modalidades, el condensador de almacenamiento 40 mantiene suficiente carga, por una duración suficiente, para alimentar el controlador 26 mucho después de que termina la sesión de comunicación con el dispositivo lector 16. Esto es, a medida que los sensores 25a, 24b continúan detectando la acción de medición de flujo del medidor 12 y el controlador 26 genera y almacena los datos de la cantidad medida, el controlador 26 continúa funcionando bajo la energía abastecida por el condensador de almacenamiento 40. Para este fin, el controlador 26 preferiblemente es un microprocesador que opera en un nivel de voltaje reducido en relación con el del condensador de voltaje 40. En este caso, un regulador de voltaje 42 "reduce" el voltaje del condensador de almacenamiento 40 al voltaje adecuado requerido para la operación del controlador de baja energía 26.

Por lo tanto, en algunas modalidades, el condensador de almacenamiento 40 es la única fuente de energía almacenada en el registrador 14 (aparte de los sensores 24a, 24b, los cuales generan energía en respuesta al cambio del flujo magnético del disco de rotación 20, y los cuales no almacenan energía, en ningún caso) . Sin embargo, en algunas modalidades, una pila 50 proporciona almacenamiento de energía para operar el controlador 26 si el condensador de almacenamiento 40 se descarga demasiado. En una modalidad, una pila adecuada es la pila de Litio-cloruro de tionilo TL-4902 fabricada por Tadiran Batteries, Ltd. de Lake Success, NY. Debido a que las pilas de Litio no son recargables, la pila 50 está protegida del ciclo de carga del condensador de almacenamiento 40 por un aislador como puede ser un diodo 52. En una modalidad, un diodo 52 adecuado es el FDLL300 fabricado por Fairchild Semiconductor de San José, CA. En las modalidades que tienen una pila 50, el condensador de almacenamiento 40 aún carga un dispositivo lector 16 acoplados al registrador 14 y abastece energía al controlador 26 por la duración de una sesión de comunicación (la cual generalmente es la función de más alta demanda de energía del controlador 26) .

En una modalidad, donde el condensador de almacenamiento 40 está agotado parcialmente, y por lo tanto puede mantener carga insuficiente para alimentar el controlador 26 a través de una sesión de comunicación, cuando un dispositivo lector 16 se acopla inicialmente al registrador 14, un circuito umbral 44, junto con un op amp 46, mantiene el controlador 26 en "modo dormido" hasta que el condensador de almacenamiento 40 ha cargado de forma suficiente para alimentar el controlador 26 para la sesión de comunicación. En este caso, un circuito ADC 30 dentro de, o asociado con, el controlador 26 permite al software ejecutarse en el controlador 26 para monitorizar el nivel de voltaje del condensador de almacenamiento 40. En otras modalidades, donde el condensador de almacenamiento 40 se espera que mantenga suficiente carga para alimentar el controlador 26 de forma continua de una sesión de comunicación del medidor-lector a la siguiente, se puede omitir el circuito umbral 44 y el op amp 46.

En una modalidad, el controlador 26 funciona para transmitir los datos de la cantidad medida a través de una pantalla 48, como puede ser una pantalla LCD. En una modalidad, la pantalla 48 es accionada siempre que el controlador 26 se despierte del modo dormido, como puede ser siempre que el medidor 12 indica flujo de fluido o cuando un dispositivo lector 12 se acopla al registrador 14. En otra modalidad, la pantalla 48 es accionada únicamente cuando un dispositivo lector 12 se acopla al registrador 14 y proporciona una indicación de respaldo de los datos de la cantidad medida contra la posibilidad de un mal funcionamiento del dispositivo lector 16. En otras modalidades, la pantalla se puede accionar en demanda, como puede ser cuando una cubierta del medidor 12 y el montaje del registrador 14 se abren, o en otros tiempos, como lo entenderán fácilmente los expertos en la técnica .

La Figura 2 representa un método 100 para registrar y reportar los datos de flujo de un producto básico, mediante un registrador 14 asociado con un medidor 12.

Los expertos en la técnica reconocerán que el controlador 26, después de encenderse, tendrá que ejecutar rutas de inicialización, y puede correr pruebas, diagnósticos, procedimientos de calibración y similares, en el registrador 14, como se sabe en la técnica. El método 100 de la Figura 2 entonces "empieza" cuando el controlador 26, habiendo completado todas esas tareas de "mantenimiento internas", entra a un "modo dormido" de baja energía (bloque 110).

A medida que el producto básico que se va a medir fluye a través del medidor 12, los sensores 24a, 24b, generan y transmiten señales al controlador 26 (bloque 112), lo que despierta al controlador 26 del modo dormido. El controlador 26 procesa después las señales del sensor para generar los datos indicativos de una cantidad medida del producto básico (bloque 114). Los datos de la cantidad medida pueden, en una modalidad, consistir simplemente en un contador que aumenta a la recepción de cada impulso "de avance" de los sensores 24a, 24b. El controlador 26 almacena los datos de la cantidad medida (bloque 116) , lo cual puede consistir en escribir un valor calculado a la memoria 28. De forma alternativa, el almacenamiento de datos (bloque 116) se combina con la generación de datos e la cantidad medida (bloque 114) incrementando simplemente un contador utilizado como la memoria de almacenamiento 28. Si ya no hay señales del sensor pendientes (bloque 112), esto es, si no está fluyendo más producto básico medido, el controlador regresa al modo dormido (bloque 110) .

Cuando un dispositivo lector 16 se acopla al registrador 14 a través de la interfaz 32, el circuito detector 32 generará una indicación de eso al controlador 26 (como puede ser un interruptor) , despertándolo del modo dormido (bloque 118) . En una modalidad, en la cual un protocolo de comunicación predeterminado especifica una duración dentro de la cual la transferencia de datos se debe completar, el controlador 26 empieza un cronómetro de la comunicación (bloque 120) (el cual puede, por ejemplo, estar interno en el controlador 26) . El cronómetro de la comunicación preferiblemente activa una transmisión, o interrumpe, en un tiempo anterior a la expiración de la duración de acoplamiento máximo del protocolo que es suficiente para completar una sesión de comunicación. También, después del acoplamiento del dispositivo lector 16 al registrado 14, el condensador de almacenamiento 40 empieza a cargar a través del regulador de voltaje 38, capturando y almacenando de este modo la energía del dispositivo lector 16 (bloque 122) . El voltaje del dispositivo lector 16 está presente en un contacto en la interfaz 32 o a través de un acoplamiento inductivo a una bobina 34.

Cuando el condensador de almacenamiento 40 está suficientemente cargado, o, en una modalidad, si el cronómetro de comunicación expira (bloque 124), el controlador 26, alimentado descargando parcialmente el condensador de almacenamiento 40 (bloque 126) , participa en una sesión de comunicación y transmite al menos los datos de la cantidad medida al dispositivo lector 16 (bloque 128). El controlador 26 adicionalmente puede transmitir otros datos, como puede ser un ID de dispositivo único o un código que representa el tipo o tamaño del medidor 12. Tras la completacion de la sesión de comunicación con el dispositivo lector 16, el dispositivo lector 16, se separa, y (si ningún fluido está fluyendo a través del medidor 12), el controlador regresa al modo dormido (bloque 110) .

Aunque el flujo de control de la Fig. 2 se representa ramificada en los bloques de decisión discretos 112, 118, 124, los expertos en la técnica reconocerán que el método 100 se puede implementar controlado por alarmas y en esas interrupciones se les puede dar servicio de acuerdo con las prioridades predeterminadas. Por consiguiente, por ejemplo, las señales de los sensores recibidas durante una operación de lectura del medidor (por ejemplo, los bloques 120-128) se les pueden dar mantenimiento (por ejemplo, de acuerdo con los bloques 114, 116) y la operación de lectura del medidor continuó, aunque ese flujo de control no se representa explícitamente en la Figura 2.

La Figura 3 representa un diagrama de tiempo que muestra el ciclo de carga del condensador de almacenamiento 40 durante el acoplamiento de un dispositivo lector 16. Inicialmente, el condensador de almacenamiento 40 se descarga, a medida que alimenta al controlador 26, como puede ser durante las operaciones de registro de datos de la cantidad medida (observe que la curva de descarga no es a escala; en la práctica, tendría una inclinación mucho más superficial) .

En el punto de tiempo marcado con A, un dispositivo lector 16 se acopla con el registrador 14 (por medios eléctricos o inductivos). El voltaje derivado del dispositivo lector (directamente de un contacto de la interfaz 32 o de una bobina 34) es regulado al voltaje pico del condensador, por ejemplo, 3.9V como se representa en la Fig. 3, mediante el regulador de voltaje 38. El condensador de almacenamiento 40 empieza a cargar, como se indica entre los puntos de tiempo A y B.

En el punto de tiempo B, el voltaje del condensador de almacenamiento 40 excede un voltaje umbral, el cual por ejemplo se puede monitorizar mediante el circuito umbral 44 y el op amp 46. En este punto el controlador 26 participa en una sesión de comunicación con el dispositivo lector 16, transfiriendo al menos los datos de la cantidad medida al dispositivo lector 16. El condensador de almacenamiento 40 abastece energía al controlador 26, el cual puede funcionar en un voltaje más bajo, como puede ser 2.5V, obtenido del regulador de voltaje 42. De forma alternativa, el punto de tiempo B se puede alcanzar por la expiración de un cronómetro de comunicación (no se muestra) , iniciado en el punto de tiempo A. Como indica la Fig. 3, el condensador de almacenamiento 40 continúa cargando, extrayendo y almacenando energía del dispositivo lector 16 mientras esté acoplado al registrador 14, o hasta que el condensador de almacenamiento 40 esté totalmente cargado.

En el punto de tiempo C, el controlado 26 ha transferido todos los datos deseados al dispositivo lector 16 y la sesión de comunicación termina. En este punto, el dispositivo lector 16 se desacopla del registrador 14 y el condensador de almacenamiento 40 empieza a descargarse, a medida que alimenta al controlador 16, por ejemplo, realizando el registro de datos de la cantidad medida adicional. Aquí nuevamente, la curva de descarga del condensador de almacenamiento 40 está exagerada en la Fig. 3.

La carga del condensador de almacenamiento 40 se puede calcular mediante el cálculo eléctrico común, carga = corriente de carga [Amp] *duración [s] . Dividiendo este valor por 3600 s/Hr produce la carga en Amp-Hrs . La duración de la operación posible en esta carga es entonces la carga [Amp-Hrs ] /cor rien te promedio del sistema [Hrs] = Horas de Operación. Por ejemplo, suponiendo los siguientes parámetros: Duración del acoplamiento del dispositivo lector 16 = 2.5 s .

Corriente derivada del acoplamiento = 5 mA.

Corriente promedio del sistema = 20 aU, Entonces 5mA*2.Ss = U.SmAs U.SmAs = AlluA¦ Hr 3600s/tf 3A72uA = 0.1736tfr 20uA 60 mÍ7i\ 0.1736 Zr í Hr ) = 10.41 min o el condensador de almacenamiento 40 puede alimentar el registrador 14 por casi 10.5 minutos por cada ciclo de carga. Si el registrador 14 se lee una vez por hora, entonces sobre un ciclo de vida de 20 años el sistema funcionarla para: /24 veces\ 365 días\ 10.41 min — (20 años) = 1.8238xl06mm \ día ) \ año ) ( Hr \ t día \ / año \ 1.8238xl06min ——- —— í r r j , = 3.47 año V60 min) V24 Hr) V365 días) El uso del condensador de almacenamiento 40 en este ejemplo eliminaría casi 3.5 años de operación alimentada por pila. Por supuesto, en casos donde la corriente del sistema está debajo de los 20µ? propuestos, los ahorros podrían ser incluso más grandes.

La Figura 3 representa el voltaje de la pila 50, por ejemplo, 3.6V. Como se describe anteriormente, en algunas modalidades la pila 50 no es necesaria, ya gue el condensador de almacenamiento 40 contiene suficiente carga para alimentar el controlador 26 a través de muchos casos de registro de datos de la cantidad medida, hasta la siguiente lectura de los datos de la cantidad medida por un dispositivo lector 16 (y por lo tanto la recarga del condensador de almacenamiento 40) . Sin embargo, aún en las modalidades en las cuales la pila 50 está presente, debido a que el diodo 52 aisla la pila 50 del circuito de carga del condensador de almacenamiento 40, la pila 50 empezaría a descargarse por sí misma si el voltaje del condensador de almacenamiento cayera debajo del voltaje de la pila 50 (por ejemplo, 3.6V). Por lo tanto, alimentar el controlador 26 con el condensador de almacenamiento 40 prolonga la vida de la pila 50, reduciendo ampliamente la necesidad y costo de reemplazar regularmente las pilas 50 en los sistemas de medición de productos básicos desplegados en el campo 10.

En las modalidades sin una pila 50, la presente invención proporciona un medio para continuar alimentando el registrador 14 de un sistema de medición de productos básicos 10, entre los eventos de "lectura del medidor." Capturando y almacenando energía de un dispositivo lector 16, el registrador 14 está libre de cualquier requerimiento de una fuente de energía externa. Esto puede reducir drásticamente los costos de instalación y operación, asi como eliminar la inspección costosa de las pilas 50 y las operaciones de reemplazo.

Aunque se describe en la presente en el contexto de un fluido (por ejemplo, agua) el medidor 12, los expertos en la técnica reconocerán que la captura y almacenamiento de energía en las modalidades de la presente invención se pueden aplicar fácilmente a registradores 14 asociados con medidores 12 que funcionan para medir una amplia variedad de productos básicos, como puede ser gas natural, agua, electricidad y similares. Además, la presente invención no está restringida a registradores 14 asociados con los medidores 12 en las instalaciones de clientes de servicios públicos residenciales o comerciales, pero se puede emplear de forma ventajosa donde un medidor 12 de uso de productos básicos que se lee regularmente con un dispositivo lector 16, está sin una fuente de energía lista, y/o donde las desventajas de las fuentes de energía de las pilas 50 solo hacen esa propuesta costosa o de otro modo problemática.

La presente invención puede, por supuesto, realizarse en otras formas diferentes a las expuestas específicamente en la presente sin salir de las características esenciales de la invención. Las presentes modalidades son para que se consideren en todos aspectos como ilustrativas y no restrictivas y todos los cambios que se encuentran dentro del intervalo del significado y equivalencia de las reivindicaciones anexas se intenta que estén incluidas en ella.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un registrador asociado con un medidor y que funciona para registrar y reportar los datos de flujo de un producto básico, que consiste en: una interfaz del dispositivo lector configurada para acoplarse de forma operativa a un dispositivo lector que establece de forma intermitente una sesión de comunicación con el registrador para leer los datos de la cantidad medida del registrador; uno o más sensores que funcionan para generar las señales del sensor dinámicamente, en respuesta al flujo del producto básico a través del medidor, un controlador que funciona para generar y almacenar los datos de la cantidad medida, con base en la recepción y procesamiento de las señales del sensor a medida que ocurren, y además funciona para transmitir los datos de las cantidades medidas a través de la interfaz del dispositivo lector, durante cada sesión de comunicación de acuerdo con un protocolo predeterminado; y un condensador de almacenamiento acoplado a la interfaz del dispositivo lector y que funciona para alimentar el controlador de la carga almacenada durante cada sesión de comunicación y durante los intervalos entre las sesiones de comunicación, con base en la carga de un voltaje proporcionado por el dispositivo lector durante cada sesión de comunicación.

2. El registrador de acuerdo con la reivindicación 1, además consiste en un circuito de retroalimentación que funciona para monitorizar la carga del condensador de almacenamiento y además funciona para impedir que el controlador participe en una transferencia de datos con el dispositivo lector durante una sesión de comunicación hasta que el condensador de almacenamiento alcanza una carga predeterminada.

3. El registrador de acuerdo con la reivindicación 1, en donde, cuando el condensador de almacenamiento mantiene la carga almacenada, un voltaje en el condensador está presente en una terminal positiva del condensador de almacenamiento, y en donde la terminal positiva del condensador de almacenamiento está conectada a una terminal positiva de la pila a través de un diodo de aislamiento, de modo que el condensador de almacenamiento alimenta el controlador, cuando el voltaje del condensador es suficientemente alto para invertir la polarización del diodo de aislamiento, y se alimenta de una pila acoplada a la terminal positiva de la pila, cuando el voltaje del condensador cae a un nivel en el cual el diodo de aislamiento se polariza en directo .

4. El registrador de acuerdo con la reivindicación 1, además consiste en un primer regulador de voltaje interpuesto entre la interfaz del dispositivo lector y el condensador de almacenamiento y funciona para proporcionar al condensador de almacenamiento con un voltaje de carga que se deriva del voltaje proporcionado por el dispositivo lector y que es inferior a un voltaje pico producido por el dispositivo lector.

5. El registrador de acuerdo con la reivindicación 4, además contiene un segundo regulador de voltaje interpuesto entre una terminal positiva del condensador de almacenamiento y una entrada de energía del controlador y que funciona para regular el voltaje del condensador a un voltaje de abastecimiento inferior en el controlador .

6. El registrador de acuerdo con la reivindicación 5, además consiste en una pila que tiene su terminal positiva acoplada a la terminal positiva del condensador de almacenamiento a través de un diodo de aislamiento que aisla la pila del voltaje de carga aplicado al condensador de almacenamiento mediante el primer regulador de voltaje, de modo que el controlador se alimenta del condensador de almacenamiento o de la pila, dependiendo del nivel de la carga almacenada en el condensador de almacenamiento.

7. El registrador de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el primer regulador de voltaje está configurado para proporcionar el voltaje de carga a un nivel más alto que el voltaje de la pila, de modo que el condensador de almacenamiento carga a un voltaje del condensador que es más alto que el voltaje de la pila y por lo tanto alimenta al controlador hasta el momento en que el condensador de almacenamiento ha sido descargado a un voltaje del condensador en el cual el diodo de aislamiento se polariza en directo.

8. El registrador de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la interfaz del dispositivo lector contiene contactos eléctricos.

9. El registrador de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la interfaz del dispositivo lector contiene una bobina acoplada por inducción al dispositivo lector.

10. El registrador de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el condensador de almacenamiento consiste en un Condensador de Capas Híbridas (HLC) o un Condensador de Doble Capa Eléctrico (EDLC) .

11. El registrador de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el condensador de almacenamiento está dimensionado en términos de su capacidad de almacenamiento de acuerdo con el consumo de corriente de al menos el controlador, y de acuerdo con un intervalo lector del medidor propuesto que define la longitud de tiempo entre las sesiones de comunicación.

12. El registrador de acuerdo con la reivindicación 12, en donde el condensador de almacenamiento tiene una capacidad de almacenamiento que corresponde a un intervalo propuesto de lectura del medidor de al menos un mes .

13. El registrador de acuerdo con la reivindicación 1, en donde cada uno del uno o más sensores funciona para detectar cambios en un campo magnético en el medidor y en donde el sensor consiste en un sensor alámbrico Wiegand o de Efecto de Hall.