MX2014008341A - Aparato para emplear conductores de aleacion ohmica baja y metodo para simplificar la recuperacion de datos del consumo de corriente. - Google Patents

Abstract

Aparato y método para medir el consumo de corriente e informar el consumo de energía usando el transformador de corriente con devanados primarios hechos de aleación óhmica baja, que permite el uso de la bobina secundaria para alimentar los circuitos de detección y de reporte eliminando la energía desperdiciada por adaptadores de alimentación de CA-CD utilizados para los sensores de corriente; el ahorro es substancial debido a que los sensores de corriente no drenarán una corriente cuando las salidas de CA están desconectadas de una carga o cuando la carga está desconectada; el aparato que usa la aleación óhmica baja se extiende a la estructuración de las terminales, incluyendo los contactos de potencia, tomas de corriente y combinaciones para proporcionar elementos de detección óhmica baja en clavijas de CA, tomacorrientes, adaptadores y cables de extensión con múltiples salidas, disipando el calor de los elementos de detección por la clavija y la disipación de calor de metal más grande.

Description

APARATO PARA EMPLEAR CONDUCTORES DE ALEACIÓN ÓHMICA BAJA Y MÉTODO PARA SIMPLIFICAR LA RECUPERACIÓN DE DATOS DEL CONSUMO DE CORRIENTE CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN Elementos de detección de la corriente CA para uso en salidas de CA y otros dispositivos de cableado eléctrico para proporcionar datos sobre el consumo a los usuarios y una red inteligente de una red de energía eléctrica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Muchos dispositivos diferentes de cables eléctricos instalados en los circuitos eléctricos de locales, incluyendo residencias, oficinas, empresas, fábricas, edificios públicos y otros edificios requieren corriente continua cuando los circuitos de control se utilizan para los dispositivos de cableado eléctrico, incluyendo los circuitos utilizados para medir y comunicar el consumo de energía.

Los dispositivos de cableado eléctrico para controlar las luces LED, interruptores de automatización doméstica y relés, tomacorrientes controlados y dispositivos de control ambiental tales como controles de calefacción, enfriamiento, persianas motorizadas y cortinas, instaladas en las cajas de la corriente eléctrica no pueden ser alimentadas por líneas separadas de CD de bajo voltaje, ni mediante una línea de comunicación de bajo voltaje. Los códigos eléctricos y de construcción prohiben terminantemente las conexiones de barras colectoras-líneas de bajo voltaje y/o los cables de bajo voltaje de mezclado con dispositivos de alimentación CA montado en la pared y/o con las líneas de alimentación de CA en los mismos conductos. Sería lo similar contra el sistema eléctrico y las normas de seguridad para conectar los cables de comunicación de bajo voltaje a un adaptador de detección de corriente, tales como un adaptador de conector para usarse con tomas de CA de la presente invención. Las barras colectoras-líneas de bajo voltaje no pueden conectarse directamente a dispositivos de cableado CA para informar a un controlador la energía consumida por un aparato.

Esto exige el uso de fuentes de alimentación CA, construido internamente en tomacorrientes, interruptores, relés, atenuadores y similares. Dicha fuente de alimentación puede usar transformadores de CA o grandes capacitores de CA que son voluminosos y costosos. Alternativamente dicha alimentación pequeña puede utilizar circuitos de conmutación de alimentación que son costosos y generar ruido que debe ser suprimida por filtros voluminosos.

Métodos analógicos y los dispositivos para convertir la CA a un bajo voltaje y alimentación de CD baja son simples y generan muy poco ruido, los reguladores analógicos aún perder energía sustancial y el calor resultante debe ser disipado. La energía desperdiciada por el regulador analógico está muy por encima de la energía real necesaria para alimentar un circuito de control de un dispositivo para operar, particularmente cuando los circuitos de control consume energía muy baja de pocos mW, o corriente CD de pocos mA y un voltaje bajo de CD como 5V, 3.3V o I.8V para su funcionamiento.

Dichos circuitos de control de bajo consumo de energía incluyendo controles para atenuadores, sensores de corriente, relés, tomas de corriente y dispositivos similares, CPU de bajo consumo de energía se describen en las patentes de EUA 7,639,907, 7,649,727, 7,864,500, 8,041 ,221 , publicaciones de EUA 2010/0278537, 201 1/02275 0, 2011/031 1219 y solicitudes de patente de EUA 12/963,876 y 13/086,610 se incorporan aquí por referencia y se denominan en adelante las patentes de referencia, publicaciones y solicitudes.

La energía desperdiciada por los suministros de energía de tomacorrientes de CA o de un potencia conectada que detectan los adaptadores de incorporación de detección de consumo de energía y circuitos de comunicación son significativos para los intentos por la comunidad mundial para reducir el consumo de energía mediante el control de la energía consumida a través de las tomas de corriente en residencias, comerciales y uso industrial.

El circuito de medición e información de la corriente y potencia consumida puede drenar pocos mW (milli Watt), pero incluso si la fuente de alimentación es eficiente, la conversión de 120V o 230V CA en 1.8V/1 mA de energía CD consumirá 1W o más desde la línea de corriente CA. Tal drenaje continuo de la energía de, por ejemplo treinta tomas y diez interruptores de una pequeña residencia, desperdiciará energía de 40W/hora o cerca de 1 KW/día. Esto ocurrirá incluso cuando no se opera un solo dispositivo o luz o incluso conectado a las salidas de CA. La energía perdida acumulada por lo tanto será de más de 365KW/año por una pequeña residencia típica, como un apartamento de dos dormitorios pequeños. Esto es un consumo importante que debe ser resuelto. Se necesita una fuente de alimentación de CA a CD de tamaño pequeño y bajo costo que no desperdicie energía.

Los sensores de corriente CA comunes y elementos de medición de corriente incluyen transformadores de corriente CA y bobinas para la detección de corriente por inducción, resistores óhmicos muy bajos como 2mOhm o 10mOhm, para la detección de la corriente que pasa a través de ellos por el nivel de voltaje que se desarrolla sobre las terminales de resistores y sensores hall magnéticos para detectar el flujo magnético por un consumo de corriente en un conductor.

El elemento de detección de la inducción, el elemento de resistor de ohmio bajo y los sensores hall presentan dificultades del método estructural y montaje que no son fáciles de resolver. Esto afecta directamente la solución para detectar la corriente de bajo costo simplificada necesaria para informar el consumo de corriente por electrodomésticos y otras cargas y la exactitud de la energía muy ampliamente impredecible y consumida al azar.

Los resistores óhmicos bajos utilizadas para medición de la corriente CA son típicos resistores estructurados, similares a los resistores conocidos axiales o resistores montados superficiales para el montaje sobre patrones de tablero de circuito impreso. Los resistores axiales pueden soldarse en terminales y otra estructura metálica mediante un procedimiento que puede afectar el valor de estas resistencias de valor pequeño que varían desde por ejemplo 2mOhm ~ 20mOhm.

Además los resistores óhmicos bajos necesitan ser introducidos para la medición de corrientes más altas desde por ejemplo, 5A a 20A o más altos, patrones PCB de mando que son de extremo ancho o terminales que son grandes lo suficiente como para llevar dicha corriente pesada sin generar calor.

Por otro lado los transformadores de corriente para la detección de la corriente alterna por inducción están hechos de grandes bobinas y/o núcleos, para medir la corriente baja tanto como pocos mA para aumentar la permeabilidad y el flujo magnético para medir algunos mA de consumo de corriente. Esto es para permitir que los transformadores de corriente a las señales de salida que son medibles y/o se pueden distinguir de los niveles de ruido que son persistentes en líneas eléctricas y los dispositivos de cableado CA del sistema eléctrico.

Por lo tanto el uso de los métodos anteriores, elementos y componentes resultan en unidades grandes y voluminosas, difíciles de introducir en pequeños adaptadores de sensor de corriente o en salidas de corriente alterna y los interruptores montados en cajas de corriente eléctrica en la pared. Lo mismo se aplica a los sensores de corriente enchufada, deben estar hechos estéticamente y pequeños en tamaño para ser agradables y no dispositivos obstructivos grandes en volumen enchufados a la toma de corriente alterna en la pared y sobre cubiertas decorativas de esas salidas de corriente alterna.

Los sensores hall usados para la detección de la corriente CA son pequeños y precisos pero requieren algunos 40-1 OOmW (5-10V y 8-10mA) para operar, que contradicen la necesidad de minimizar la energía desperdiciada por el propio circuito de detección de corriente, la alimentación de energía y la energía desperdiciada por los dispositivos de detección de CA. Aquí es necesaria también otra solución.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La solución de la presente invención para la estructura de los resistores de detección de corriente y bobinas de detección de corriente o transformador es la introducción de los cables que llevan la corriente y terminales hechas de metales conductores con baja resistencia tales como latón y/o aleaciones metálicas resistivas superiores como las aleaciones conocidas de plata/níquel, níquel/cobre, fósforo/bronce o aleaciones similares con baja resistencia.

La aleación de metal en forma de alambre es para ser utilizado como los devanados de la bobina primaria de un transformador de corriente, o como una terminal estructurada procesada y fabricada a partir de una hoja de aleación de metal para permitir el montaje mecánico de las terminales de la toma de una salida de CA o de una combinación de una toma y conector de un adaptador de detección de corriente enchufado. Puede igualmente aplicarse al circuito de detección de corriente mediante el uso de la resistencia inherente de una aleación metálica estructurada como una toma o un pasador o ambos para proporcionar una resistencia óhmica baja para la detección de los valores de corriente a través de la medición del voltaje desarrollado sobre una porción de la estructura como se explicará más adelante.

El bobinado primario de un transformador de corriente, sobre un núcleo como un núcleo toroidal, núcleo C, núcleo E o cualquier otro núcleo que puede ser de tamaño pequeño y proveer el bobinado adecuada de las bobinas primarias y secundarias como es calculado. Es bien sabido que la alta resistencia interna de una bobina del transformador es reducir el factor Q de la bobina y la eficiencia del transformador. Sin embargo, una bobina primaria de un pequeño transformador de CA para una línea de CA de 120V o 230V estará en el intervalo de 100ohm o más. Los transformadores de CA se utilizan comúnmente para reducir el voltaje de línea CA en bajo voltaje y por lo tanto el número de vueltas de la bobina primaria en un transformador de CA utilizado comúnmente será mucho mayor que el número de vueltas en la bobina secundaria.

Sin entrar en las fórmulas y los datos de cálculo, el cálculo del transformador básico, es decir, la relación entre el número de vueltas de la bobina primaria a la secundaria es idéntica a la relación de voltaje de entrada/salida. Por ejemplo, un transformador típico de CA, tales como de 120V a 12V, tendrá relación de bobinado de 10:1. En un ejemplo si el número de bobinados de la bobina primaria es de 1000, los bobinados secundarios (12V) será de 100 solamente. Las consideraciones para transformadores de detección de intensidad son diferentes.

Los transformadores de corriente para las líneas de potencia utilizan una bobina primaria de muy poco bobinado o de uno solo. Los transformadores de corriente usan el flujo magnético generado por la corriente usada a través de la bobina primaria, o por un cable extendido por el centro de un núcleo toroidal, para la salida de una corriente inferior desarrollada sobre un gran número de vueltas en los bobinados de la bobina secundaria. Para medir el consumo de energía a través de los dispositivos de cableado eléctrico en un intervalo de hasta 2KVA es común para una bobina secundaria para consistir de 1000-2000 vueltas o más e incluso para la salida de un nivel de señal muy pequeño en el intervalo de micro/mili voltios, correspondiente a la corriente consumida mediante un cable extendido hasta el núcleo del transformador.

La resistencia interna de un alambre de la bobina primaria utilizado en los transformadores de detección de la corriente es demasiado pequeña. Sólo se utiliza el alambre de cobre no resistivo con espesor elegido para proporcionar un valor específico del consumo de la corriente. Los voltaje desarrollados, o la caída de voltaje sobre la resistencia interna de dicha bobina primaria normalmente se omite debido a que la caída de voltaje medido es insignificante o incluso voltaje inapreciable, porque no puede ser distinguido del ruido persistente en el medio de las líneas de CA.

Además, hay una insignificante carga conectada a la bobina secundaria para inducir una mayor corriente en la bobina primaria y por lo tanto los conceptos básicos que se aplican a los transformadores de energía pueden sólo parcialmente aplicarse a un transformador de detección de corriente de la presente invención como será explicado más adelante.

La presente invención utiliza varios bobinados de alambre de resistencia baja, hecho de aleación de metal, que proporciona mayor resistencia a la bobina primaria y por lo tanto una caída de voltaje medible que puede medirse en mili voltios, por ejemplo, tan altos como 100mV (0.1V) para un consumo de corriente de 1A y así la transformación de la resistencia interna la bobina primaria por sí misma un sensor de corriente eficiente, con una señal utilizable/medible mediante las terminales de la bobina primaria. Al mismo tiempo el desarrollo de voltaje sobre la bobina primaria se proporciona para un transformador escalonado para alimentar la detección de corriente, el procesamiento de consumo de energía y los circuitos de comunicación.

La presente invención ofrece de tal modo una solución total a la pérdida de energía, en primer lugar es mediante la generación de bajo voltaje de CA para igualar la energía necesaria por los circuitos de sensor con pérdida de energía insignificante y en segundo lugar, generando cero voltaje y un cero desperdicio de energía cuando no pasa corriente a través de la bobina primaria. En otras palabras, la potencia cero se consume cuando se desconecta el aparato CA, o ningún aparato está conectado a la toma de corriente CA o el adaptador de detección de corriente.

Las dos terminales de la bobina primaria proporcionan la señal del sensor en forma de una caída de voltaje en la bobina primaria, causada por la resistencia interna de la bobina primaria de aleación metálica. El voltaje de salida de la bobina secundaria es el producto de la relación entre el pequeño número de vueltas de la bobina primaria y los pocos cientos o más de mil vueltas de bobinado de la bobina secundaria y el voltaje desarrollado ST sobre la bobina primaria. Vsalida = Ventrada x pj , donde ST son las vueltas secundarias y PT es las vueltas primarias.

Diversas consideraciones se introducen por la presente invención, tale como el material de la aleación, el consumo de corriente, las resistencias y el grueso de los alambres, el tamaño del núcleo, el flujo magnético máximo y las pérdidas de eficiencia en las bobinas primaria/secundaria.

Otros cálculos son el flujo magnético necesario para generar la salida de voltaje escalonado por un pequeño número de vueltas de bobinado, la resistencia interna de la bobina primaria y la potencia mínima necesitada por los circuitos.

Ya que el circuito del sensor de corriente consume 6-1 OmW, el transformador de corriente puede ser reducido a un tamaño muy pequeño y proporcionar las unidades de energía mW necesarias para los circuitos, proporcionar una salida de señal de sensor medible y ofrecer una perfecta solución de ahorro energía sin desperdicio, ya que como se indicó anteriormente, el circuito funcionará solamente cuando una corriente es drenada por una carga. Aun así la energía necesaria sigue siendo una pequeña fracción de 1W.

En las siguientes descripciones y las reivindicaciones las referencias a un alambre de la aleación, o una aleación óhmica baja que se refiere a un alambre usado para los bobinados de la bobina primaria de un transformador de corriente o a una bobina de detección de corriente, no pretenden y no limitan la bobina a solo un alambre de aleación o a un alambre óhmico bajo. La referencia a una bobina primaria o a una bobina, como el caso pueda ser, comprende el alambre de aleación y/o alambre de aleación óhmica baja y/o combinaciones de alambre de aleación y alambre de cobre como combinaciones de diferentes alambres de aleación con o sin alambre de cobre o a alambre de cobre solamente.

El término bobina de aleación óhmica baja y las referencias a un número de vueltas de una bobina para proporcionar una caída de voltaje dada y/o densidad de flujo pueden constar de cualquier combinación de cables incluidos el alambre de aleación y/o alambre de cobre. Aunque la descripción siguiente puede utilizar el término aleación, alambre de aleación, aleación óhmica baja o alambre óhmico bajo, el término tal como la bobina de alambre de aleación óhmica baja, o hecha de alambre de aleación puede incluir la bobina o la bobina primaria de alambres que comprende la aleación y/o cobre.

Cualquier referencia al número de vueltas de una bobina o de una bobina primaria puede incluir una combinación de un número de vueltas de bobinado de alambre de aleación y un número de vueltas de bobinado de alambre de cobre o un número de vueltas sólo de cobre con un determinado valor óhmico bajo.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar una amplia gama de detección de la corriente, de tal modo para permitir la medición de y el reporte de consumo de energía en unidades de watt tan bajas como 1W y hasta, por ejemplo, 2KW. Teniendo en cuenta la CA de 120V, eMW será la medición de la corriente de aproximadamente 8mA mientras que el consumo de la corriente para 2KW será de más de 16A. Esta es una muy amplia gama que no puede ser cubierta por un solo valor de resistor de detección de corriente. Por ejemplo una corriente de 8mA (1W/120V) desarrollará un voltaje de 80 micro voltios sobre una resistencia de 10mOhm y una corriente de 16A (2KW/120V) desarrollará un voltaje de 0.16V. La disipación de energía en la corriente de 16A provocará calor alto (0.16V x 16A = 2.56W) y muy superior a un máximo aceptable de generación de calor y no puede ser considerado para dicha aplicación.

Por consiguiente se necesitan varios intervalos estrechos, como 1W a 50W, 40W a 300W, 200W a 800W, 600VV a 1.2KW, 1.0KW a 1.5KW y 1.3KW a 2.5KW así como banda específica estrecha o intervalo como 2.4KW ~ 3.0KW etc. La resistencia del alambre de aleación de metal de bobina primaria se selecciona según el intervalo de medición, el consumo de corriente y el voltaje de CA aplicable. En la línea eléctrica de 120V, para el caso del intervalo de 1W a 50W la resistencia puede ser de 0.2 ohmios y el voltaje desarrollado a lo largo del resistor para un consumo de 1W (8mA) será de 1.6mV y 50W (416mA) será de 83mV, calor de disipación de una potencia pérdida de 35mW y en el nivel aceptable.

Del mismo modo en una línea de energía de 120V un consumo de corriente de 6.5A (800W) desarrollará una caída de voltaje de 0.013V en una resistencia de 2m0hm, una corriente consumida de 10A (1.2KW) desarrollará una caída de voltaje de 0.020V y calor de energía de 0.2W o 12.5A (1.5KW) desarrollará 0.012V sobre 1 mOhm (disipación de energía 0.15W) y 20.83A (2.5KW) desarrollará 0.021 V. La disipación de energía de la que será 0.416W, que es aceptable para la salida más grande (sobre 20A) hecha de hasta 3KW de consumo de energía. Los valores e intervalos que se presenta arriba son valores redondeados, aproximado para fines ilustrativos y no son la energía consumida precisa o consumo de corriente.

Las medidas de corriente CA se diferencian de la medición del consumo de energía, que debe estar basado en la medición de ambas, la corriente y las curvas de voltaje, para resolver el cambio de fase causado por los aparatos incluyendo sus valores de carga de capacitancia y/o inductancia de motores y/o las distorsiones de CA causadas por la conmutación de fuentes de alimentación que son comúnmente utilizados en aparatos eléctricos.

Sin embargo, otro objeto de la presente invención es incluir un selector de intervalo en base de la corriente consumida a través de la bobina primaria para mejorar la exactitud de medición y la relación señal a ruido mediante el ajuste de la amplificación de la señal actual. Esto se consigue proporcionando la bobina secundaria con varios devanados que son conectados en serie, también conocido como tomas de bobina secundaria. Donde el último bobinado o toma está diseñado para generar un nivel de voltaje capaz de alimentar el circuito en un valor de consumo de corriente especificado más bajo, y la primera toma bobinada está diseñado para generar un nivel de voltaje predeterminado cuando un consumo de sobrecorriente es detectado. Esto es para alertar al usuario que la potencia consumida excede el límite de medición del adaptador de detección de la corriente enchufada o la potencia admisible de carga de la toma de CA.

El objeto de la invención para dividir el intervalo de medición del consumo de corriente también puede ser logrado por un simple bobinado de bobina secundaria que es diseñado para el nivel más bajo del consumo de corriente diseñado como se especifica y para dividir la medición al detectar el nivel de salida de voltaje de CA y operar el circuito de medición, incluyendo el ajuste de la amplificación de la señal del sensor que se explican más adelante. La medición del voltaje de salida secundario también puede utilizarse para alertar o alarmar al usuario de un excesivo consumo de corriente pasando por el sensor de corriente.

Independientemente del método utilizado, ambos métodos el método escalonado a través de tomas secundarias múltiples y la medición del voltaje de salida de una sola bobina secundaria son substancialmente más simples de usar y aplicar, frente a intentar aplicar el control de amplificación en la base de los niveles de señales de sensor de amplia variación incluyendo señales de micro y mili voltios que se desarrollan a través de la bobina primaria.

El controlador o la CPU del circuito de medición y comunicación preferiblemente está programado para generar y comunicar un cambio en la situación de la corriente tal como encendido-apagado o un cambio en el valor del consumo de la corriente. Para evitar una situación cuando se corta la corriente por el usuario apagando al azar un aparato que corta inmediatamente la fuente de alimentación del circuito del sensor, se proporciona un gran capacitor de almacenamiento de bajo voltaje. El capacitor de almacenamiento está cargado continuamente y mantiene la energía cargada para proporcionar una duración prolongada de tiempo para el sensor de corriente para comunicar un cambio en el consumo de corriente incluyendo la desconexión de la carga.

Es preferible que una CPU y los otros circuitos del sensor operen en una corriente minuto, por ejemplo, como por debajo de 1 mA, y que un condensador de almacenamiento grande que almacena un bajo voltaje como 3.3V, alimente los circuitos que se comunican y reportar el consumo de corriente, un cambio en el consumo de corriente, un corte de corriente y/o responder a las consultas por un controlador del sistema. El capacitor de almacenamiento está cargado hasta su capacidad máxima cuando la corriente se drena a través del sensor de corriente y su capacidad diseñada también depende del tipo de la señal de comunicaciones empleada, incluyendo RF, IR y señal óptica para datos de propagación vía las guías de luz o cable de fibra óptica, incluyendo la fibra óptica plástica conocida como POF y descrita en las patentes de referencia de EUA, publicaciones y solicitudes.

La otra modalidad preferida de la presente invención es el uso de una aleación metálica seleccionada para formar una terminal diseñada, conocida anteriormente como una clavija de alimentación o una toma o una parte de un contacto y toma combinados de un adaptador de detección de corriente de clavija, para permitir que el sensor de corriente sea parte de tal contacto, toma o ambos. Una ventaja significativa de dicha estructura incluye el enfriamiento del sensor por una clavija de alimentación de un cable de CA de un aparato, por ejemplo, un montaje de cable de energía de un horno con alta corriente el horno está en contacto físico/térmico con la toma que es formado o estructurado para ser el resistor de detección. Tal contacto permite dispersar o disipar el calor en desarrollo sobre el resistor de detección a la clavija pesada incluyendo el núcleo de cobre conectado del alambre del montaje de cable, disipando así y reduciendo el calor desarrollado sobre la estructura de resistencia de la terminal de la toma.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las figuras 1A-1 C son imágenes ilustrativas de una bobina de núcleo toroidal y C de la técnica previa con acceso a los cables de transporte de la corriente y un diagrama del circuito de la detección de la corriente de la técnica previa; Las figuras 2A-2C muestran las bobinas y el diagrama del circuito de las figuras 1A-1 C modificadas para incluir una bobina primaria de la modalidad preferida de la presente invención; Las figuras 2D-2F muestran los transformadores de corriente de las figuras 2A-2C modificadas por la introducción de varios devanados secundarios o múltiples tomas de salida; La figura 3A muestra una vista esquemática de las estructuras de clavija-toma de la CA circulante está hecha de conductor de aleación estructurada para formar un resistor de detección de corriente de la modalidad preferida de la presente invención; La figura 3B muestra el montaje del sensor de corriente de la figura 3A; La figura 4A muestra una vista esquemática de una toma de corriente alterna con la toma de CA está hecha del conductor de aleación y estructurada para formar un resistor de detección de corriente de la modalidad preferida de la presente invención; La figura 4B muestra el montaje de la salida de CA de la figura 4A; Las figuras 5A-5D son vistas esquemáticas de la parte delantera y trasera de los contactos y un PCB de una clavija de CA incluyendo el resistor estructurado de aleación del metal de la modalidad preferida de la presente invención con las figuras 5B y 5D muestran los contactos montadas y PCB; Las figuras 5E-5F muestra el montaje global de la modalidad preferida de la clavija que comprende los contactos y el PCB de las figuras 5A-5D; La figura 6A es un diagrama de bloque del circuito de detección de la corriente y de consumo de energía incluyendo la alimentación de los circuitos por el transformador de detección de la corriente de la modalidad preferida de la presente invención; La figura 6B es un diagrama de bloques esencialmente similar al circuito que se muestra en la figura 6A a excepción del circuito de alimentación demostrado por ser una fuente de alimentación conocida utilizada para los dispositivos de cableado de CA; La figura 6C es un diagrama de bloque de la otra modalidad preferida de la presente invención, esencialmente combinando el circuito de las figuras 6A y 6B e incluyen un sensor de corriente de aleación metálica y formado en una clavija o toma de CA o ambos; La figura 7A es un diagrama de bloques similar a la figura 6A ampliada para incluir un selector de intervalo a través de los múltiples conexiones de la bobina secundaria de otra modalidad preferida de la presente invención; La figura 7B es un diagrama de bloques similar a la figura 6C ampliada para proporcionar un circuito combinado para la detección de corriente de una pluralidad de salidas de corriente alterna y otros dispositivos de cableado CA; La figura 8 es una gráfica que muestra la corriente alterna y formas de onda de cambio de la fase de voltaje y las posiciones de medición cronometrada para calcular el consumo real de la energía.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La figura 1A muestra un montaje de bobina toroidal usualmente bien conocida 1A que comprende un núcleo 5A y bobinados 6A para la detección de la corriente CA drenada por el cable 10 mostrado extendido a través del centro del núcleo 5A. La bobina de sensor produce su señal de corriente a un procesador (no mostrado).

La figura 1 B muestra otro montaje de bobina de núcleo C 1 B bien conocido que comprende el núcleo C 5B con un acceso o una ventana y bobinados 6B para la detección de una corriente CA drenada por el cable 10 mostrado extendido a través de la ventana para producir una señal del sensor a un procesador (no mostrado).

La figura 1 C muestra un diagrama de circuito principal 1 C de un núcleo 5C y una bobina 6C que representa las bobinas 5A o 5B y el núcleo 6A o 6B respectivamente, para la detección de la corriente CA consumida a través del cable 10 y detección de la corriente de la salida de la señal de la bobina 6C. El circuito se muestra en la figura 6B y se explica posteriormente.

La figura 2A muestra un sensor de corriente 2A que es un sensor de corriente modificado 1A en donde el cable que porta la corriente 10 es sustituido por una bobina primaria 1 1A. La bobina primaria está hecha de un alambre de aleación que tiene una resistencia óhmica baja de varios mili ohmios para desarrollar una caída de voltaje en la bobina primaria, correspondiente a la corriente drenada a través de la bobina 1 1 A. La caída de voltaje es utilizada por los circuitos de procesamiento para calcular el consumo de energía por una carga o un aparato tales como luces o un refrigerador, o un acondicionador de aire y/o cualquier otro aparato eléctrico. El núcleo 5A es un núcleo toroidal idéntico con el núcleo 5A del sensor de corriente 1A, la bobina secundaria 12A sin embargo es modificada a una salida de voltaje CA y una corriente suficiente para alimentar los circuitos de procesamiento y comunicación que se muestran en la figura 6A, que serán explicados más adelante.

La figura 2B muestra un sensor de corriente modificado 28, similar al sensor de corriente modificado 2B mostrado en la figura 1 B, utiliza el núcleo 5B y estructura, similar al núcleo 5A del sensor 1 B, que reemplaza el cable 10 del sensor 2B con una bobina primaria 1 1 B que se hace, similar a la bobina primaria 1 1A y referido anteriormente, de un cable de aleación óhmica baja para el desarrollo de una caída de voltaje proporcional a la corriente drenada a través de la bobina primaria 11 B. La bobina secundaria 12B, similar a la bobina secundaria 12A, está diseñada para la salida de un voltaje CA con una corriente suficiente para alimentar los circuitos de procesamiento y comunicación mostrados en la figura 6A.

La figura 2C muestra el diagrama de circuito 2C de los sensores de corriente 2A y 2B que muestran un núcleo 5C, una bobina primaria 1 1 C y bobina secundaria 12C que representan ambos sensores de corriente 2A y 2B, el circuito 2C se muestra también en la figura 6A que se explica más adelante.

Las figuras 2D, 2E y 2F muestran los sensores de corriente similares a los sensores de corriente mostrados en las figuras 2A, 2B y 2C con la excepción de las bobinas secundarias, que se muestran aquí como múltiples bobinados o una bobina secundaria con múltiples conexiones, para proporcionar la selección de intervalo y control que se muestra en la figura 7A y se explicará más adelante. De lo contrario la estructura del núcleo y las bobinas primarias son idénticas con los núcleos y el primario que se muestra en las figuras 2A, 2B y 2C.

La figura 3A muestra un plano de despiece de los elementos de un adaptador de detección de corriente 20 conectado para comunicar el consumo de corriente que comprende una combinación 22 de una toma 22S y una clavija 22P para la terminal de energía neutra, una combinación 23 de una toma de tierra 23S y un enchufe 23P y una combinación 21 de una toma 21 S de un enchufe 21 P y un resistor estructurado 21 R. La combinación 21 puede hacerse de una aleación óhmica baja tal como latón, material cobre-níquel o plata-níquel o fósforo-bronce o cualquier otra aleación de metal óhmica baja.

La porción del resistor 21 R se calcula como que es una estructura de resistor óhmica baja, incluyendo dos terminales integrales formadas 21 R-1 y 21 R-2 que son terminales de soldadura para soportar el tablero de circuito impreso 24. El PCB que comprende la corriente y los circuitos de comunicación y procesamiento de consumo de energía que incluye el transceptor óptico 25 para señales ópticas de comunicación vía una lightguide del cable de fibra óptica y la antena RF 54 se muestra en las figuras 6A-6C y 7A, y está estructurada en forma de un patrón impreso en el tablero de PCB 24. La lightguide y el cable de fibra óptica y el transceptor óptico son descritos en las Patentes de E.U.A. de referencia, publicaciones y solicitudes.

La figura 3B muestra el montaje mecánico que incluye el PCB 24 montado en la combinación de clavija-toma 21 , la combinación de clavija-toma CA neutro 22 y clavija-toma a tierra 23 del adaptador de sensor de corriente 20 conectado. La terminal de tierra no tiene función en la detección de consumo de corriente y/o el procesamiento de señal de corriente. La figura 3B introduce la terminal de tierra para ilustrar que el adaptador de detección de corriente 20 es totalmente compatible con las normas eléctricas, códigos y regulaciones que rigen las conexiones a tierra.

Las clavijas y tomas del adaptador de detección de corriente 20 se muestra que son las normas de E.U.A., pero cualquier otra norma que incluye las normas de Gran Bretaña, cualquiera de las diferentes normas Europeas, normas Australianas o cualquier otras normas de país para unas clavijas estructuradas y tomas o terminales pueden cumplirse para proporcionar adaptadores de detección de corriente que cumplen con las dimensiones, estructura, códigos y regulaciones de dispositivos de cableado eléctrico. Del mismo modo el adaptador de detección de corriente conectado 20 puede estructurarse sin la clavija a tierra y toma 23 y su caja o paquete externo 29 puede ser modificado para ajustar 2 salidas CA montadas en la pared de contacto, sin la terminal a tierra.

La figura 4A es que un plano de despiece de terminales de toma de salida CA montadas en la pared que incluyen la terminal CA circulando 21 hecha de una aleación de resistencia óhmica baja y que comprende la toma 31 S, la terminal 31T para la conexión de cables, el resistor de detección de corriente estructurado 31 R y la terminal de montaje PCB 31 R-1 y 31 R-2. El PCB 34 mostrado es similar al PCB 21 mostrado en las figuras 3A-3B y entonces es el resistor estructurado 31 R con sus terminales de soldadura también 31 R-1 y 31 R-2. Estos son mostrados similares al resistor estructurado 21 R.

Los resistores estructurados 21 R y 31 R pueden estructurarse en formas infinitas, grosores, anchura, longitud, variaciones de las que pueden utilizarse para cambiar los valores de resistencia. La construcción de las terminales, clavijas y tomas puede ser diseñados para cumplir los objetivos de costo, los terminales pueden ser formadas de una sola hoja cortada gruesa o dobladas en una hoja delgada de múltiples capas, o perforadas, prensada o usar piezas remachadas de cobre y combinaciones de aleación de metal óhmico bajo.

Es una solución rentable proporcionar diversos intervalos de consumo de corriente, cuando el único cambio entre las salidas de CA que incorporan sensor de corriente será un cambio de la terminal de CA circulando, estructurada para un determinado intervalo de consumo de corriente o consumo de energía, junto con un cambio en la marca de salida de CA y/o la introducción de códigos de color a las salidas de CA. Esto permitirá identificar las salidas de CA que deben ser usadas o acopladas con una clavija de CA con marcas idénticas o códigos de color.

Por la anterior razón los resistores estructurados 21 R y 31 R son mostrados para introducir una estructura formada común de una estructura similar pero, como es mencionado anteriormente, existen un sinfín de posibilidades para el diseño de terminales, tomas y enchufes para ser estructurados, fabricados y montados proporcionar una resistencia de detección de corriente seleccionada. Un ejemplo para dicho diseño se muestra en las figuras 5A-5F.

Las otras terminales de toma de corriente montada en la pared que incluyen la toma terminal neutro 32 y la toma terminal a tierra 33 son terminales típicas utilizados en las tomas de corriente que se muestran como toma de corriente de Estados Unidos estándar, pero se pueden aplicar a tomas de corrientes de cualquier país o región.

Toda la otra consideración para el PCB 34, incluyendo el circuito de comunicación y el transceptor óptico 25 son similares al PCB 24 referido en las figuras 3A y 3B. El evidente cambio es visto por el retiro de las clavijas 21 P, 22P y 23P y reemplazándolos con las terminales de tornillo mostradas 31T, 32T y 33T. La terminal a tierra 33T y la toma a tierra 33S no tienen función en los circuitos y las estructuras referidas para la presente invención y se muestra que son compatibles con los códigos y normas de puesta a tierra. Las tomas de corriente con o sin las terminales a tierra pueden utilizarse al estructurar una única o múltiples tomas de corriente de CA con dos tomas terminales por cada salida, la CA neutra y circulando.

Se muestra en la figura 4B un único montaje de salida de CA 30 que combina la configuración completa del plano de despiece mostrado en la figura 4A, sin embargo dichas tomas de corriente, montadas en la pared o de otros tipos, tal como adaptadores de salida o salidas combinadas con cable y montaje de clavija, que tiene una pluralidad o múltiples de tomas de CA que son en realidad la pluralidad de las tomas de corriente y cada una pueden ser estructurada similar a la modalidad preferida, incluyendo el resistor 31 R u otra estructura para proporcionar resistores de detección óhmicos bajos para la terminal de CA circulando. En muchas de dichas salidas múltiples de CA las terminales neutras y los terminales de CA circulando se combinan en una sola barra estructurada, cada barra está conectada a un único cable de CA neutro y un único cable de CA circulando respectivamente, para proveer corriente CA a toda la pluralidad de la salida de CA.

En dicha configuración cada uno de las terminales de CA circulando deberá ser estructurado para incluir un resistor óhmico bajo tal como el mostrado en 31 R o cualquier otra estructura para cada uno de las terminales de CA circulando. La misma aplicación a los montajes de cable de energía con múltiples terminales de energía y a los adaptadores de CA conocidos como adaptadores de salidas múltiples conectados. El montaje de PCB para múltiples salidas de CA puede ser un montaje combinado con una única CPU o un procesador de señal única para toda la pluralidad de tomas, incluyendo el reporte del consumo de energía por cada terminal de CA circulando individualmente. El circuito combinado que se muestra en la figura 7B será explicado más adelante.

En la siguiente descripción y las reivindicaciones del término CPU (unidad central de procesamiento) se refiere a una CPU o a un DSP (Procesador de señal digital) o cualquier otro procesador de señal que sea analógico a digital, digital a analógico y cualquier combinación de dispositivos de procesamiento de señal, IC, y paquetes de circuito.

Las figuras 5A y 5C son el frente y parte posterior de un plano de despiece que muestra la estructura de terminales de contactos de alimentación 41 P, 42P y 43P, que son el contacto de CA circulando, contactos de CA neutra y contacto a tierra respectivamente. Los contactos son similares a los contactos 21 P, 22P y 23P se muestra en la figura 3A pero los contactos 41 P y 42P están estructuradas diferentemente para montaje sobre un PCB posterior 44 y el contacto a tierra 43P están estructuradas para conexión directa a un cable a tierra.

El resistor 41 R está estructurado como una parte del contacto 41 P, pero debido a limitaciones de espacio y el tamaño total de la clavija 40, el resistor 41 R se formó en una forma de cortes de onda cuadrada alargada verticalmente para proporcionar la longitud necesaria para alcanzar la resistencia óhmica baja diseñada para un consumo de corriente definida a través de la clavija de CA 40.

La resistencia formada como onda cuadrada mostrada es un ejemplo de las posibilidades infinitas de formas diseñadas, grosores, anchura, longitud y la selección de la aleación de metal para introducir una resistencia definida, diseñada para la medición de la corriente consumida a través de una terminal estructurada, clavija o toma y una combinación de los mismos. Los contactos estructurados pueden diseñarse con contactos de soldadura, agujeros terminales de soldadura, agujeros roscados y otras formas estructuradas para instalar y conectar la porción de resistencia a PCB y enchufar todo con precisión y con seguridad.

Las figuras 5B y 5D muestran el montaje de los contactos 41 P y 42P que incluyen el transceptor óptico 45 sobre el PCB 44. Los contactos a tierra 43P no se muestran montadas o conectadas a PCB, no tiene ninguna función específica para proporcionar, aunque puede ser utilizado para protección del circuito de ruido. El cable a tierra 46G mostrado en las figuras 5E y 5F está conectado a los contactos a tierra 43P. No se muestra es la antena RF 54 de las figuras 6A-6C y 7A-7B para comunicar dos maneras de señales RF, debido a que dicha antena se proporciona en forma de un pequeño patrón sobre el mismo PCB y el PCB 44 por lo tanto incluye la antena 54.

Las figuras 5E y 5F ilustran la clavija moldeada 40, montada y conectada al cable de alimentación 46 con su cable de CA circulando conectado a la terminal de carga 41 L que se muestra como una terminal de soldadura del resistor 41 R, para conectar un aparato (no mostrado) al otro extremo del cable de alimentación 46. Esto concluye la introducción del resistor de carga 41 R en serie entre la línea circulando CA mediante el contacto 41 P y el dispositivo mediante el cable 46. El cable neutro 46N del cable 46 está conectado directamente a la terminal 42P y como se menciona anteriormente, el cable a tierra 46G está conectado directamente con el contacto a tierra 43P y no a PCB.

El transceptor óptico mostrado comunica las señales ópticas a una lightguide o cable de fibra óptica, que se describe en las patentes de E.U.A. que se hace referencia, publicaciones y solicitudes como acceder a través de un acceso óptico o un puerto óptico de una salida de CA para propagar datos referentes de consumo de corriente, consumo de potencia y la carga o los detalles del aparato. La otra manera de las comunicaciones de dos vías incluyen las consultas por el controlador del sistema y comandos para el funcionamiento del aparato.

La figura 6A muestra un diagrama de bloques de los circuitos de sensor de corriente que incluye el consumo de energía que reporta el circuito y los circuitos de comunicación de la modalidad preferida de la presente invención, utilizando el transformador de corriente mostrado en las figuras 2A-2C para alimentar los circuitos de sensor de corriente. Los circuitos que incluyen la CPU o procesador análogo/digital 50, el amplificador de señal de corriente 51 y el regulador de suministro de energía 57 son los circuitos básicos para la detección de corriente y el procesamiento incluyendo la medición de la energía consumida por una carga 58. La carga se muestra como un RL óhmico, unas cargas de inductancia LL y/o capacitancia CL y sus combinaciones.

El elemento de detección es el transformador de corriente T1 con su bobina primaria P que consiste de varios bobinados hechos de un cable de aleación de resistencia baja con su grosor seleccionado para un intervalo dado de consumo de corriente por una carga 58. La carga está conectada entre la terminal de CA neutra 59 y la terminal de carga 60 y a través de la bobina primaria P de T1 a la terminal de CA circulando 61. Los circuitos de comunicación incluyen el circuito separador de dos vías 52 el transceptor óptico 56 y el transceptor de RF 53.

El transformador de corriente T1 está estructurado diferentemente de los transformadores de corriente bien conocidos que comúnmente incluyen una bobina secundaria enrollada sobre un núcleo toroidal, tal como se muestra en la figura 1A, para proporcionar un pasaje o una ventana para el cable que porta corriente 10 a través del centro del núcleo. El flujo de corriente a través del cable que pasa recto 10 se muestra, considerado como una sola vuelta, genera el flujo magnético que produce una corriente en la bobina secundaria S. La corriente es proporcional a la relación de vueltas sinuosas y desarrollará una potencia de salida de voltaje de señal sobre una carga conectada a las terminales de bobina secundaria.

La caída de voltaje sobre el cable 10 mostrada las figuras 1A-1 C es no medible porque los cables que portan la energía son seleccionados para proporcionar pérdida óhmica mínima sobre la distancia de propagación de energía. La longitud del cable que pasa el núcleo está a pocos milímetros solamente. Una caída de voltaje sobre una resistencia micro ohm un alambre de cobre corto es demasiado pequeña y no cambiará de manera significativa si el alambre de cobre es bobinado sobre el núcleo como se muestra en las figuras 2A-2C. La caída de voltaje en la bobina primaria 1 1A-1 1 C será insignificante y demasiado pequeña para medir. El ruido eléctrico y zumbido que persisten en el entorno de las líneas de poder evitan la medición de niveles de microvoltios, y/o el uso de una señal de milivoltios baja confiablemente.

La corriente secundaria incrementará por el bobinado de la bobina primaria. El alambre de "bobinado sencillo" recto pasante proporciona limitado flujo magnético y los varios bobinados aumentan el flujo sustancialmente dentro de la limitación del núcleo, tal como la permeabilidad del núcleo y tamaño.

Además, los transformadores de corriente utilizados comúnmente están hechos específicamente para introducción sobre líneas de energía sin que entrecrucen los cables de CA. Este es un concepto desarrollado para medir la corriente en las líneas de alimentación de muy alto voltaje para medir el consumo de energía, y los medidores están lejos de las líneas de energía y deben ser totalmente aislados del alto voltaje.

Las limitaciones para los dispositivos de cableado eléctrico, ya sea en edificios, incluyendo fábricas, almacenes, escuelas, lugares públicos, comercios, residencias, empresas y otros, que son los códigos y las reglas eléctricos y de construcción estrictos prohiben las conexiones y/o la mezcla de señalización de bajo voltaje y/o energía de voltaje bajo con los dispositivos de cableado eléctrico y/o el cableado eléctrico.

Esto exige el uso de RF o comunicaciones ópticas, ya sea luz visual o IR en el aire o a través de cables ópticos tal como lightguide, (lightguide es una marca registrada por Toray Industry de Japón para su fibra óptica plástica, conocida como POF) o cable de fibra óptica. Todavía el RF y las comunicaciones ópticas, incluyendo los circuitos de procesamiento de señal de corriente deben ser alimentados por un bajo voltio y fuente de energía de corriente baja y esto es un obstáculo que debe ser superado.

La practicidad de los dispositivos de cableado eléctrico es su tamaño dentro de las cajas de pared eléctrica. La introducción de sensores de corriente en tomas eléctricas y los interruptores de luz presentan un problema de tamaño. Es difícil de introducir, incluso un pequeño transformador de energía a cada dispositivo de cableado eléctrico, incluyendo tomas de corriente.

Además, es costoso e ineficiente introducir suministro de energía individual que sea suministro de energía intercambiado, o suministro de energía análogo usando un transformador o capacitador de grado de CA de alto voltaje, para la alimentación del suministro de energía de CD con un voltaje de CA reducido. No tiene sentido particularmente cuando el propósito para reportar el consumo y control es una reducción en el consumo de energía.

Utilizando las técnicas disponibles presentes para un suministro de energía de tamaño pequeño terminará con un entorno eléctrico más ruidoso causado por los suministros de energía intercambiados y/o dispositivos de cableado calientes por desperdicios de energía relativamente grandes que resultan de la regulación de energía análoga. El consumo de energía por los dispositivos de cableado eléctrico será continuo aunque la mayoría de los dispositivos de cableado eléctrico no están en uso la mayor parte del día o en absoluto.

Muchas salidas permanecerán inactivas en edificios, casas, negocios y otros locales. Considerando que el número promedio de dispositivos de cableado eléctrico en locales es muy por encima de 60 por unidad de edificio, la introducción de pequeños suministros de energía a los 60 dispositivos en millones de locales, con cada suministro de energía consume tan poco como 1W/hr o 24W/por día, por 365 días/año, terminará con sobre 500KW/hr anualmente por residencia y con desperdicios de energía en Gigawatts para una ciudad o un estado. La presente invención, que cambia la forma del transformador de corriente es diseñada y utilizada, elimina totalmente la energía desperdiciada por los dispositivos de cableado eléctrico.

La bobina primaria P de T1 está hecha de un cable de aleación óhmica tal como cobre-níquel, plata-níquel, fósforo-bronce o una aleación de latón, todos son conductores con baja resistencia que se pueden hacer en grosores de cable diferentes para la corriente hasta 30A o más enrollada en una ferrita de tamaño pequeño o núcleo de transformador basado en metal, apto para la instalación en cajas de pared de los dispositivos de cableado eléctrico.

El uso de un cable de resistencia óhmica baja seleccionado que varía de 0.1 ohm-0.2mOhm, para la corriente de detección que varía de 8mA (aproximadamente 1W en Estados Unidos o 2W en Europa) y hasta 30A (aproximadamente 3.6KW en Estados Unidos o 6.9KW en Europa). Los sensores de corriente para cargas de 3KW y superiores no se utilizan comúnmente en residencias y pueden ser de mayor tamaño físico. Los valores mostrados son para mejorar el nivel y al grado al cual se puede utilizar un transformador de corriente pequeño de la presente invención.

La caída de voltaje sobre una resistencia de 1ohm por 1W del consumo del aparato que consume una corriente de aproximadamente 8mA hasta 3 veces la bobina primaria, será 8mV.

El VCC mostrado en la figura 6A tiene que ofrecer, por ejemplo, 3.3V/2mA para la operación de los circuitos de procesamiento mostrados en la figura 6A. Para los 3.3V/2mA, una bobina secundaria hecha de cable de diámetro de 0.07mm (f adecuada para hasta 6mA) y un número determinado de vueltas de bobinado a la salida, por ejemplo, 5-6VAC para proporcionar un 3.3VDC regulado por el regulador de voltaje 57.

Si la relación de las vueltas de bobinado primario a secundario necesita ser, por ejemplo, 1 :750 es preferible agregar algunas vueltas y hacer una relación tal como 1 :850 para prever las pérdidas de núcleo, las pérdidas de bobinado secundario (algunos 50O) por las 2500 vueltas de bobinado (0.1V de pérdida en 2mA) y otras pérdidas conocidas del transformador. Es evidente que una carga que consume una energía baja de 1W puede generar 12mWAC para la energía CD necesaria para operar el sensor de corriente mostrado en la figura 6A.

En el otro extremo, una resistencia de 1ohm y las 2500 vueltas secundarias serán demasiado grandes incluso para una carga de 10W, como el consumo de corriente será 80mA que elevan la caída de tensión a 80mV. Aunque la disipación de calor en la bobina primaria (0.08A x 0.08V) es una pérdida de energía aceptable de 6.4mW, el voltaje que desarrolla sobre la bobina secundaria (relación de 0.08V x 850 vueltas) está en el intervalo de 30VAC (cargado) y es demasiado alta para el regulador análogo de 3.3V 57 y un voltaje de salida secundario inferior es necesario. La solución mostrada en la Figura 7A proporciona bobinas secundarias en cascada o conexiones a la bobina secundaria S y un selector de salida controlado.

La figura 7A se discutirá más adelante, pero es evidente que la introducción de una resistencia en la magnitud de 1 ohm a la bobina primaria es demasiado grande y se necesita una resistencia más pequeña. Con una resistencia más pequeña el circuito de energía mostrado en la figura 6A se limitará a un intervalo de corriente más alto, particularmente cuando un consumo de energía muy pequeño en el intervalo de 1W o menos y hasta 20W, o 60W o incluso hasta 100W. Para los sensores de consumo de energía pequeños el circuito de energía CD de las figuras 6B y 6C que muestran las otras modalidades preferidas de la presente invención se aplicará preferentemente.

La figura 6B es un diagrama de bloques con circuito esencialmente similar al diagrama de bloques de la figura 6A con la excepción de la fuente de suministro de energía VCC, y el uso de la bobina secundaria para la salida de señal de detección de corriente en lugar de la fuente de energía de CA para VCC. La fuente de energía de VCC en la figura 6B se alimenta mediante el resistor de protección R2, el capacitor C3 y el diodo D2 a la entrada o terminal del regulador de CD 57.

El regulador 57 mostrado es el regulador de voltaje análogo bien conocido IC disponible por muchos fabricantes de IC a muy bajo costo. El circuito de entrada de regulador mostrado incluye el capacitor de filtro C1 para proporcionar la entrada de CD extendida baja al regulador y un diodo zener ZD1 para proteger el regulador de voltaje excesivo, que comúnmente afectan los sistemas eléctricos. La salida del regulador incluye un capacitor de almacenamiento C2 para mantener la carga suficiente para alimentar los circuitos de sensor de corriente cuando la energía se corta aleatoriamente, para reportar dicho corte aleatorio al controlador del sistema.

La línea CA circulando se muestra conectada a la tierra que es también la línea negativa de VCC. El VCC mostrado está, por ejemplo, como un 3.3V positivo, pero puede ser 5V o 1.8V o cualquier voltaje aplicado comúnmente a una CPU y otros IC, incluyendo IC de comunicación, tal como se muestra en la figuras 6A-6C y 7A-7B.

Conforme la CA circulando está conectada al polo negativo del suministro de CD, la alimentación de energía en el terminal de entrada del regulador de voltaje 57 está conectada con y alimentada desde la línea de CA neutra al diodo rectificador D2 mediante el capacitor de series C3, un capacitor de grado de CA, y dependiendo de los voltajes de línea de energía, pueden variar de, 0.1 micro faradio para el 230/240VAC (EU, UK) y hasta 0.18-0.22 micro faradio para 100/120VA (Japón/U. S.) considerando también la frecuencia de energía de 50 Hz o 60 Hz respectivamente.

El capacitor C3 clasificado en 275VAC es conocido y está aprobado por todas las normas conocidas que aprueban las entidades tales como UL, VDE, JIS y BS para el uso en circuitos de energía eléctrica. El resistor R2 entre el capacitor C3 y la línea de CA neutra es un resistor de protección para evitar sobrecargas y/o puede ser un resistor auto-destructivo para prevenir incendios en el caso remoto que se producirá un cortocircuito o fuga pesada.

El transformador de corriente TB es similar al transformador mostrado en las figuras 1A-1 C, pero el cable primario o recto o una barra 10 se hace de aleación óhmica baja para aumentar la caída de voltaje en las terminales primarias. Por otra parte puede ser enrollada alrededor del núcleo, similar a la primaria 1 1A-11 C que se muestra en las figuras 2A-2C para aumentar el flujo magnético y el nivel de señal de la bobina secundaria SB que es necesario para superar el persistente ruido eléctrico. Esto es para aumentar los niveles de señal de salida muy baja generados por el transformador de corriente pequeño cuando una corriente baja en un intervalo de 1 mA-500mA es consumida por una carga a través del cable primario o bobina 10.

El amplificador de señal 51 es el amplificador lineal bien conocido o amplificadores dobles IC, conectados en serie para amplificar la señal de salida secundaria. El amplificador 51 , que combina dos amplificadores también conocidos como amplificador operacional u op. amp., con cada amplificador se establece para ampliar, por ejemplo, hasta un factor de 100 y dos en la serie por lo tanto pueden proporcionar hasta el factor de amplificación de 10,000. La amplificación lineal de las señales generadas por el consumo de 1-500mA estará bien dentro del intervalo lineal del amplificador 51.

La CPU (unidad de procesamiento central) o procesador análogo/digital 50 por lo tanto referido como CPU incluye puertos convertidores análogo a digital y digital a análogo, puertos digitales y puertos análogos. La CPU 51 es una CPU comúnmente disponible, tal como un costo bajo de 8 bit o 16 bit, procesador de consumo de energía bajo que incluye una memoria. La CPU opera en 1.8V o 3.3V, con una corriente de operación tal como menos de 1mA y una corriente durmiente de algunos micro amperios.

La señal de corriente amplificada se alimenta desde el amplificador 51 al puerto l/OC y basado en el estado de control de amplificación y los datos que pertenecen a la señal de corriente análoga convertida a digital, la CPU, está programada para ajusfar vía el puerto A l/O el factor de amplificación del amplificador 51 para obtener la amplificación óptima conforme a lo programado, proporcional con la señal recibida que es en el intervalo más lineal o medio del intervalo especificado del sensor.

Como se muestra en las figuras 6A-6C y 7A-7B y anteriormente mencionadas, la carga 58 es no es óhmica pura o una carga de resistencia, puede ser un motor y/o un capacitor y/o un suministro de energía intercambiada comúnmente utilizado con aparatos eléctricos incluyendo PC. La falta de cargas óhmicas causa un cambio de fase entre la curva de voltaje y la curva de corriente y/o distorsiona la curva por cargas de energía de intercambio digital de alta energía. La figura 8 muestra dos curvas sinusoidales, la curva de voltaje 80-86 y la curva de corriente 90-96, que se desplazan por un ángulo aleatorio, causado por una carga RL, LL y CL desconocida.

La curva de voltaje 90-96 es curva de una alimentación de voltaje de referencia para l/OV de la CPU de la terminal de CA neutra 62 mediante un divisor óhmico grande R1 y R3, con valor R1 está en el intervalo tal como 0.5- LOMohm y valor R3 es algunos Kohm, para proporcionar un nivel de señal de referencia óptimo que representa el voltaje de línea de energía, la línea de energía de 120V/60Hz de Estados Unidos o 230V/50Hz de Europa. La curva de corriente 90-96 es la señal de corriente amplificada y una referencia precisa del valor de consumo de corriente.

Un cero cruce 80 de la curva de voltaje de referencia es la posición de inicio o punto en el tiempo para el procesamiento de lectura de consumo de energía. El desplazamiento de fase de corriente es evidente de la desviación del cruce por cero de la curva de corriente.

El cero cruce 80 mostrado es el cruce de negativo a positivo, al mismo tiempo, el tiempo de posición de inicio 90, la curva de corriente se muestra para estar cerca del pico de la curva negativa, o en un cambio de fase de más de 90°C.

El procesamiento mostrado en la figura 8 es la medición de los cinco ciclos de referencia 81-85 y la fase cambió cinco ciclos de corriente 91-95. Las posiciones de medición o puntos en el tiempo se muestran en la figura 8 como diez puntos repartidos al azar sobre la curva de voltaje como 81-1 , 82-1 , 83-2, 84-3 y 85-4 para los puntos de voltaje de tiempo, con el punto exacto de tiempo sobre la curva de corriente mostrada como 92-4, 93-5, 94-6 y 95-8. Al final de las posiciones de procesamiento o punto de tiempos se muestran como 86 y 96. El intervalo de tiempo mostrado es 2 mseg para 50Hz y 16.6 mseg para 60 Hz. Las líneas verticales dividen un ciclo en diez puntos del tiempo, por lo tanto el intervalo entre cada punto de tiempo es la duración de tiempo de un ciclo dividido por 10.

El intervalo de tiempo o el número de puntos de medición durante un ciclo (Hz) directamente se refiere a la exactitud de la medición, igual aplica al número de ciclos de CA medidos en una ronda de medición. Ambos son una decisión, en donde una mayor precisión requiere más ciclos medidos de CA (Hz) en una ronda de medición y una disminución en los intervalos de tiempo o un aumento en el número del punto de medición.

El consumo de energía es el producto de una gráfica calculada VxA sinusoidal creada sobre la base de los valores medidos en cada momento simultáneamente y sumado por cada ciclo basándose en el momento de voltaje que se hace referencia. Los cinco ciclos mostrados 81-85 en la figura 8 es un ejemplo de una ronda de medición repetida, por ejemplo, cada dos segundos. Cuando una ronda de cálculo está programada para realizarse cada dos segundos el total de cinco ciclos medidos se multiplicará por un factor de 20 para 50Hz y 120 para 60Hz (50:5/seg x 2 seg) o (60:5/seg x 2 seg). Esto representará la energía consumida en dos segundos.

Por lo anterior debería ser obvio que el cálculo del consumo de energía por los sensores de corriente de la presente invención puede ser simplificado y realizado por una unidad central de procesamiento (CPU) central de bajo costo o un procesador analógico/digital, ambos están disponibles de muchos fabricantes IC. Debería ser obvio que el sensor de corriente de la presente invención puede ser de tamaño pequeño, ajustado en los enchufes CA, sensores de corriente enchufados, salidas de CA y otros dispositivos de cableado eléctrico y dar una solución exacta, práctica y de bajo costo al informe de consumo de energía.

Los valores calculados de energía consumida se almacenan y se actualizan en la memoria incluida en la CPU para reportar conforme a lo programado a un controlador. El valor de consumo de energía calculado se convierte en un protocolo programado predefinido que incluye detalles de la carga o aparato y la ubicación de la carga y/o de la toma de CA. Los datos actualizados y almacenados en la memoria son los protocolos cifrados.

Las patentes que se hace referencia, publicaciones y solicitud, particularmente la solicitud 13/086,610 describe la codificación de los protocolos de consumo de energía y la estructura de la señal del reporte del protocolo. La estructura de mando está diseñada para ser de comando corto compuesto por 5 bytes que incluyen todos los datos necesarios para reportar el consumo de energía, los datos de carga y su ubicación.

El comando corto es necesario sobre todo cuando la carga se desconecta de tal modo cortando la alimentación a los circuitos del sensor, con el fin de minimizar el drenaje de capacitor cargado de almacenamiento C2, cuando el sensor de corriente informa el nuevo estatus de carga o protocolo "una desconexión de carga". Esto es importante conforme el transmisor LED óptico drena varios mA como 5~6mA y un capacitor de almacenamiento para cubrir las respuestas para varias comunicaciones, tales como respondiendo a la investigación desde un controlador cuando se corta la corriente (corriente sin carga) requerirá de capacitancia muy grande y un aumento en el tamaño.

La salida del transmisor RF comúnmente medido en unidades de micro watts, no consume mucha energía, sin embargo, es preferible minimizar la longitud de los protocolos de notificación. Los dos transceptores mostrados el RF 53 y el óptico 56 no se necesitan en pares. Los sistemas operativos en RF no pueden incluir el transceptor óptico 56 y sistemas de operación a través de la red óptica no pueden incluir el transceptor RF 53. Sin embargo es posible incluir ambos en el circuito y operar redes inalámbricas y ópticas en paralelo.

El circuito separador de dos vías 52 es un circuito separador-amplificador conocido, disponible en paquetes de IC montados en superficies pequeños de muchos fabricantes de semiconductores. Su propósito es hacer una interfaz de las señales y sus niveles y alimentar las dos señales entre los transceptores 53 y 56 a los puertos de CPU 50 l/O T e l/O R. Dependiendo de la CPU seleccionada y el procesador analógico/digital 50 hay muchos tales dispositivos que incluyen puertos l/O que no requieren un circuito separador adicional como pueden ser programados para la salida y recibir diferentes señales en consonancia con la señal intercambiada entre la CPU y los transceptores. Para tales dispositivos el circuito separador de dos vías 52 no es necesario y no se utiliza.

El diagrama de bloques de la figura 6B es similar al diagrama de bloques y el circuito de la figura 6A con la excepción de la alimentación de energía y el transformador de detección TB. El transformador TB como se explicó anteriormente utiliza el alambre óhmico bajo para su bobina primaria o directamente a través del alambre 10 y aplica su señal de salida SB secundaria generada por la TB en respuesta al consumo de corriente vía la bobina primaria o alambre 10.

El diagrama de bloques de la figura 6B es una modalidad preferida para el consumo de corriente baja de carga tal como hasta 100W para uso en un adaptador de sensor de corriente enchufado pequeño similar a los mostrado en la figura 3B.

La figura 6C es literalmente idéntica al diagrama de bloques de la figura 6B a excepción del transformador de corriente 6B que es reemplazado por el RS terminal estructurado de aleación óhmica baja para proporcionar la caída de tensión que se utiliza para medir el consumo de corriente a través de una terminal tal como 21 , 31 o 41 de las figuras 3A, 4A y 5A. Todos los otros circuitos son idénticos con el circuito de las figuras 6A y 6B. El circuito de alimentación de energía es idéntico al suministro de energía de la figura 6B explicada anteriormente.

La figura 6C se proporciona para corrientes más altas y mayor consumo de energía reportado, como la terminal estructurada y la selección del material de aleación y espesor que sea factible para drenar mediante las corrientes terminales de 30A y más. El calor se mantiene dentro del pozo debajo de 1W por la pérdida de potencia sobre el resistor óhmico bajo y se disipa a través de los contactos de los enchufes. Es evidente que el uso de aleaciones óhmicas bajas en componentes y dispositivos de detección de corriente proporciona nuevos perspectivas enteras a la introducción de dispositivos de informe del consumo de energía de bajo costo, confiable y fácil de manejar.

La figura 7A muestra que el diagrama de bloques de la figura 6A modificado para incluir el transformador de corriente T11 con bobinado multi n o n conexiones para permitir ampliar el intervalo de detección de corriente, como se explicó anteriormente del consumo de corriente baja de algunos mA y hasta varios amperios. Las conexiones A, B, C y n se muestran para alimentar su salida rectificada, rectificados por los diodos D1 , 2, 3 y n y filtrados por los capacitores C11 ~ n a puertos l/O l/O 1 ~ l/O n de la CPU 50A con puertos ampliados l/O y a un selector 63. El selector de salida 63 puede ser un multiplexor analógico de multi entrada conocido de bajo costo como conmutador analógico y disponible de muchos fabricantes IC, tales como Maxim, JRC, Texas Instrument y muchos más.

Aunque estos multiplexores son diseñados para las selecciones de las señales, las señales se especifican para ser de 18V y más con la corriente de 25mA y más, bien por encima de algo de CD alimentada mA de cada conexión de la bobina secundaria S, con voltajes muy por debajo de los 18V o 25V que son comunes para tal conmutador analógico o multiplexor 63. La l/O S del control de la CPU del multiplexor mediante su terminal de control para seleccionar el voltaje más bajo que la CPU ha medido para estar por encima de un nivel determinado conforme a lo programado conectando la salida identificada, B, C o n a través de la salida del multiplexor terminal a la entrada del regulador.

La configuración predeterminada para el control del multiplexor es la conexión A que produce el voltaje más alto, es la salida o conexión diseñada para proporcionar energía suficiente para el menor consumo de corriente vía la P primaria. La corriente de intervalo medio está diseñada o asignada a la conexión B, y la corriente del intervalo más alta del ejemplo que se muestra es la conexión C. La conexión n, es la salida del consumo de la corriente.

Debería ser obvio que sólo la salida A puede llegar a la salida del nivel CA diseñada para el consumo de corriente más bajo del intervalo de sensor de la corriente. Cuando el consumo de la corriente a través del primario está en el intervalo medio de la detección de la corriente especificada, ambas conexiones A y B producirán los niveles de voltaje que exceden el nivel programado, con el voltaje de la conexión A va a estar muy por encima del nivel programado. Por esta razón la selección del nivel conectará la entrada del multiplexor B con la salida de alimentación de energía al regulador 57. Lo mismo se aplicará al consumo máximo de corriente especificado, donde la entrada C alimentará a través del multiplexor su potencia al regulador 57.

En caso de sobre corriente consumida a través de la bobina primaria P la conexión n alimentará mediante la entrada n su potencia al regulador 57 y al mismo tiempo la CPU alertará al controlador del sistema de la detección de corriente y/o sonará una señal acústica de flash un LED (no mostrado) para alertar al usuario del sistema para tomar medidas correctivas, o desconectar la carga.

Fuera las extensiones del intervalo de detección de corriente por la solución multi-conexiones, los circuitos en la figura 6A y 7A y su diagrama de bloques son idénticos y funcionan de la misma manera a través del control de amplificación, el procesamiento y reporte de consumo de potencia. En la figura 7A se muestran tres conexiones de salida secundaria y dependiendo del intervalo de detección de corriente especificado, el entorno operativo y las selecciones de las cargas, se puede introducir cualquier número de conexiones.

Para los sensores de corriente más grandes, ya sea de tipo enchufado, tipo de salida de CA o tipo enchufe como se utiliza para la carga más pesada, tales como con 50A, es preferible el uso de las aleaciones óhmicas bajas. Para tales corrientes pesadas un tipo industrial de una salida de CA con sensor de corriente o enchufe de alta energía con sensor de corriente o un sensor de corriente enchufado similar al mostrado en la figura 3B pero más grande en tamaño para acomodar grandes terminales o cuerpos de transformadores de corriente más grandes incorporando la presente invención se pueden utilizar, en lugar de la terminal estructurada con un elemento de resistencia de aleación óhmica baja se muestra en las figuras 3B, 4B y 5B.

La figura 7B muestra un diagrama de bloques similar al diagrama de bloques de la figura 6C a excepción de los circuitos de detección de corriente múltiples para múltiples salidas de energía de CA y/o de adaptadores de salidas de CA y extensores de montajes de cables con pluralidad de salidas de CA. El circuito básico de la figura 7B es idéntico con el circuito mostrado en la figura 6C, usando las resistencias estructuradas de la terminal CA circulante de aleación óhmica baja RS.

La diferencia es la adición de n salidas para n cargas con cada una de las terminales que incluye su resistencia estructurada que se muestra como RS-1 , 2-RS y RS-n. La CPU ampliada 50A proporciona para cada resistor estructurado RS-1 , 2-RS y RS-n para alimentar su salida a un amplificador 51-1 , 51-2 y 51 -n que su amplificación es controlada por l/O A-I, l/O A-2 y l/O A-n respectivamente.

Por esta disposición de circuito resulta obvio que un solo circuito ampliado sencillo combinado puede utilizarse para multi salidas de CA de un dispositivo único de cableado eléctrico o para un adaptador con salidas múltiples (no mostradas) o para un extensor de montaje de cable con pluralidad de salidas de CA (no mostrada), en donde cada salida se proporcionará para la detección del consumo de corriente y se informa individualmente su consumo de energía.

El reporte del consumo de energía a un controlador directamente o a través de un dispositivo de red, tal como un receptor de datos de corriente que reciben las señales de RF o señales ópticas a través de un cable óptico, debe incluir datos de identificación. Los datos deben incluir una identificación de la carga 58 o el aparato o el tipo de o la familia del aparato.

Los datos además deben incluir la ubicación del aparato dentro de la premisa, ya sea un apartamento, o una tienda, o una escuela o una fábrica. Es preferible que los datos incluyan la identificación específica de la salida de CA, o al receptor de corriente al cual la salida se conecta o informa.

Como se refiere antes el uso del transformador de corriente para alimentar el circuito exige el uso de un capacitor de almacenamiento, el capacitor C2 referido anteriormente para proporcionar una capacidad suficiente para alimentar los transceptores, particularmente el transmisor óptico o el LED que consume una corriente en un intervalo tal como 5mA~6mA. Por otra parte, el capacitor tiene que almacenar suficiente carga eléctrica para transmitir datos cuando se corta la energía, o preferible para almacenar suficiente carga para atender al menos una consulta por un controlador después que la energía fue cortada, o la carga se desconecta.

Otro factor importante para minimizar el drenaje de la carga almacenada en C2 es la longitud del tiempo de reporte y el contenido de los datos y estructura. Los métodos de carga de datos, ya sea mediante interruptores rotativos, o mediante RF, IR o señales de descarga óptica son todos descritos en las patentes que se hace referencia, publicaciones y solicitud mencionada antes. El contenido de datos muy corto y la estructura es descrita en la solicitud que se hace referencia 13/086,610, todas las patentes, publicaciones y solicitudes se incorporan aquí por referencia.

Dichos datos cortos descritos en la solicitud que se hace referencia 13/086,610 estructurada para cinco bytes que incluyen la localización, la identificación del aparato, la potencia consumida, direcciones y otros datos necesarios para el procesamiento de la información y/o la recepción de una investigación, tales como el bit de inicio, bit de terminación, suma de comprobación y la naturaleza del comando.

Con todos estos detalles en un protocolo predefinido cubriendo el intervalo entero de aparatos, de todas las habitaciones y zona común de una residencia, proporciona la simplicidad y homologación para el manejo de la electricidad y los aparatos utilizados en residencias. La duración del reporte preferido es de 20mSeg y la corriente CD consumida para el procesamiento y propagación de un comando (cuando se corta la corriente) es de 5~6mA.

La duración del tiempo de 20mSeg para la notificación del consumo de corriente o el consumo de energía por el sensor de corriente de la presente invención es cuando la comunicación es lenta a una velocidad de 900-1200 baudios. El consumo de corriente CD durante la transmisión óptica es de 5~6mA, y durante la transmisión RF es de 2~3mA. La recepción de un protocolo de investigación para el consumo de energía o el estado de una carga se drenará en un aproximado de 1 mA, sin importar si es un RF o un protocolo de investigación óptico. Esto exige un capacitor que puede almacenar una carga equivalente a un máximo de 6mA durante 60mSeg o 0.06 seg, y montado en una superficie pequeña 200-470 micro faradio electrolítico o condensador de tantalio, clasificado en 6.3V es suficiente.

Llega a se claro que el uso de la aleación de alambre en los transformadores de corriente y materiales de aleación para los contactos de energía estructuradas, tomas y combinación de los mismos junto con las soluciones de alimentación para el funcionamiento de los sensores de corriente y los informes del consumo de energía de la presente invención proporcionan una nueva generación de sensores de corriente de bajo costo que no pierden o pierden muy poca energía, son fáciles de fabricar, instalar y utilizar.

Se deberá comprender, desde luego, que la descripción anterior se refiere únicamente a una modalidad preferida de la presente invención y que pretende abarcar todos los cambios y modificaciones del ejemplo de la presente invención elegida en la presente con el propósito de hacer una descripción, cuyas modificaciones no constituyen alejamientos del espíritu y alcance de la presente invención.

Claims (14)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REVINDICACIONES 1.- Un método para la detección del consumo de corriente CA a través de un sensor de corriente bobinado y estructurado hecho de una aleación metálica óhmica baja por una carga unida a un dispositivo eléctrico seleccionado de un grupo compuesto por la salida de CA, clavija de CA, unidad de detección de corriente CA y adaptador de detección de corriente CA cada uno incluyendo dicho uno de un sensor de corriente bobinado y estructurado en una porción de por lo menos una de una terminal seleccionada de un grupo compuesto por una clavija de alimentación, una terminal de corriente, terminal CA y sus combinaciones para conectar y conducir la corriente consumida por dicha carga a través de dicho sensor de corriente, dicho dispositivo eléctrico además incluye circuitos que comprenden una CPU y un amplificador de señal corriente para amplificar una caída de voltaje que se desarrolla sobre dicho sensor de corriente, dicho método que comprende los pasos de: a. unir una carga a dicho dispositivo de CA; b. operar dicha carga; c. alimentar la caída de voltaje que se desarrolla sobre dicho sensor de corriente elaborado de baja aleación metálica óhmica a dicho amplificador; d. amplificar dicha señal de caída de voltaje; y e. alimentar la señal amplificada a dicha CPU para su procesamiento. 2 - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicho uno de bobinado y estructurado en una parte de dicha terminal se hace para ajustar un tamaño, una forma y un valor óhmico bajo dado para el desarrollo de una caída de voltaje proporcional dentro de un valor e intervalo de consumo de corriente determinado, dicha CPU se alimenta con una referencia de voltaje de dicha alimentación de CA para el procesamiento de dicha señal de corriente consumida amplificada coincidiendo con dicha referencia para derivar la energía consumida por dicha carga. 3.- El método de conformidad con una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado además porque dichos circuitos además comprenden al menos uno de un transceptor de RF y un transceptor óptico para comunicar datos procesados pertenecientes a al menos uno de la corriente consumida y la potencia consumida vía por al menos uno de aire y a través de un cable óptico respectivamente. 4.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado además porque dicha toma está estructurada con una pluralidad de tomas para el uso en una salida de corriente múltiple CA, cada dicha toma incluye un amplificador de señal de corriente individual y uno de dicho sensor de corriente bobinado y estructurado para la alimentación de cada caída de voltaje individual a dicho amplificador de señal de corriente individual para alimentar la señal amplificada individualmente a un puerto de una pluralidad de puertos incluidos en dicha CPU para el procesamiento. 5. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque dicho sensor de corriente es uno de estructurado en una porción de una terminal de combinación que comprende dicha clavija de alimentación con dicha toma de alimentación utilizado en dicho adaptador de detección de corriente CA y dicho sensor de corriente bobinado incluido en dicha unidad de detección de corriente CA. 6. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado además porque dicho sensor de corriente bobinado es una bobina primaria de un transformador de corriente y en donde una bobina secundaria de dicho transformador es estructurado para producir un solo voltaje escalonado para alimentar dichos circuitos y múltiples voltajes escalonados para al menos uno de ajuste del factor de amplificación para dicho amplificador y alimentar una señal de alerta de sobrecarga a dicho transceptor. 7.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado además porque dicho aparato eléctrico está adjuntado en uno de un cuerpo y una cubierta con clasificaciones codificadas por color visible seleccionadas de un grupo compuesto por un intervalo de consumo de energía, un valor de consumo de energía, una gama de consumo de corriente, un valor de consumo de corriente, un intervalo de voltaje de alimentación, un valor de voltaje de alimentación, una cubierta frontal coloreada, una cubierta posterior coloreada, un marco de color, un cuerpo entero de color y combinaciones de los mismos. 8 - Un aparato para la detección del consumo de corriente CA a través de un sensor de corriente bobinado y estructurado hecho de una aleación metálica óhmica baja por una carga unida a un dispositivo eléctrico seleccionado de un grupo compuesto por salida de CA, clavija de CA, unidad de detección de corriente CA y adaptador de detección de corriente CA cada uno incluyendo dicho uno de un sensor de corriente bobinado y estructurado en una porción de por lo menos una de una terminal seleccionada de un grupo compuesto por una clavija de alimentación, una toma de corriente, terminal CA y una combinación de éstos; dicho dispositivo eléctrico además incluye circuitos que comprenden una CPU y un amplificador de señal de corriente para amplificar una caída de voltaje que se desarrolla sobre dicho sensor de corriente por la corriente consumida por una carga conectada para alimentar la señal amplificada a dicha CPU para su procesamiento. 9. - El aparato de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque uno de dicho bobinado y estructurado en una parte de dicha terminal se hace para ajustar un tamaño, una forma y un valor óhmico bajo dado para el desarrollo de una caída de voltaje proporcional dentro de un valor e intervalo de consumo de corriente determinado, dicha CPU se alimenta con una referencia de voltaje de dicha alimentación de CA para el procesamiento de dicha señal de corriente consumida amplificada coincidiendo con dicha referencia para derivar la energía consumida por dicha carga. 10. - El aparato de conformidad con una de las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado además porque dichos circuitos además comprenden al menos uno de un transceptor de RF y un transceptor óptico para comunicar datos procesados pertenecientes a al menos uno de la corriente consumida y la potencia consumida vía por al menos uno de aire interno y a través de un cable óptico respectivamente. 1 1.- El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado además porque dicha toma de alimentación está estructurado con una pluralidad de tomas para el uso en una salida de corriente múltiple CA, cada dicha toma incluye un amplificador de señal de corriente individual y uno de dicho sensor de corriente bobinado y estructurado para la alimentación de cada caída de voltaje individual a dicho amplificador de señal de corriente individual para alimentar la señal amplificada individualmente a un puerto de una pluralidad de puertos incluidos en dicha CPU para el procesamiento. 12.- El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, caracterizado además porque dicho sensor de corriente es uno de estructurado en una porción de una terminal de combinación que comprende dicha clavija de alimentación con dicha toma de alimentación utilizado en dicho adaptador de detección de corriente CA y dicho sensor de corriente bobinado está incluido en dicha unidad de detección de corriente CA. 13 - El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado además porque dicho sensor de corriente bobinado es una bobina primaria de un transformador de corriente y en donde una bobina secundaria de dicho transformador es estructurado para producir un solo voltaje escalonado para alimentar dichos circuitos y múltiples voltajes escalonados para al menos uno de ajuste del factor de amplificación para dicho amplificador y alimentar una señal de alerta de sobrecarga a dicho transceptor. 14.- El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado además porque dicho aparato eléctrico está adjuntado en uno de un cuerpo y una cubierta con clasificaciones codificadas por color visible seleccionadas de un grupo compuesto por un intervalo de consumo de energía, un valor de consumo de energía, una gama de consumo de corriente, un valor de consumo de corriente, un intervalo de voltaje de alimentación, un valor de voltaje de alimentación, una cubierta frontal coloreada, una cubierta posterior coloreada, un marco de color, un cuerpo entero de color y combinaciones de los mismos.