WO2023180149A1 - Electronic device comprising an internal power source - Google Patents

Electronic device comprising an internal power source Download PDF

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WO2023180149A1
WO2023180149A1 PCT/EP2023/056687 EP2023056687W WO2023180149A1 WO 2023180149 A1 WO2023180149 A1 WO 2023180149A1 EP 2023056687 W EP2023056687 W EP 2023056687W WO 2023180149 A1 WO2023180149 A1 WO 2023180149A1
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WO
WIPO (PCT)
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threshold
vsc
vin
voltage
switch
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/056687
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French (fr)
Inventor
Mathieu ANTON
Gabriel Della-Monica
Original Assignee
Smart And Blue
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/06—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with tangential admission
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/10—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with axial admission
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/42—Storage of energy

Definitions

  • Electronic device including an internal power source
  • the present description generally concerns electronic devices and, in particular, electronic devices comprising an internal or on-board electrical power source.
  • the present description concerns more particularly the field of electronic water meters.
  • One embodiment overcomes all or part of the drawbacks of known electronic devices integrating an internal electrical power source.
  • One embodiment aims to optimize the recharge and discharge times of a capacitive element constituting the internal electrical power source.
  • one embodiment provides a device comprising: a generator adapted to produce electrical energy from a circulation of fluid through a body of the device; a capacitive element for storing the electrical energy produced; a switch connecting the capacitive energy storage element to a first electronic circuit and to the generator; and a second electronic circuit for controlling the switch to an open state when: a first voltage, supplied by the generator, is less than a first threshold; and a second voltage, present across the capacitive element, is less than a second threshold.
  • the second circuit controls closing of the switch when: the first voltage is greater than or equal to the first threshold; and the second voltage is greater than or equal to the second threshold.
  • the second circuit further controls closing of the switch when: the first voltage is greater than or equal to the first threshold; and the second voltage is lower than the second threshold.
  • the second electronic circuit comprises, in series between the generator and the capacitive element:
  • the third switch when the first voltage is greater than or equal to the first threshold, the third switch is controlled:
  • the second electronic circuit is configured to recharge the capacitive element when the first voltage is greater than the first threshold.
  • the generator electrically supplies the first electronic circuit when the first voltage is greater than the first threshold.
  • the capacitive element is a supercapacitor.
  • the first electronic circuit comprises a processing unit and a radio frequency communication circuit towards the outside of the device.
  • the generator is further configured to estimate a flow rate of the fluid circulating through the body of the device.
  • the generator comprises a turbine intended to be driven by the flow of fluid circulating through the body of the device.
  • One embodiment provides a water meter comprising a device as described.
  • One embodiment provides a method for managing the energy of a device comprising: a generator adapted to produce electrical energy from a circulation of fluid through a body of the device; a capacitive element for storing the electrical energy produced; a switch connecting the capacitive energy storage element to a first electronic circuit and to the generator; and a second electronic circuit, the method comprising a step of controlling, by the second electronic circuit, the switch towards an open state when: a first voltage, supplied by the generator, is less than a first threshold; and a second voltage, present across the capacitive element, is less than a second threshold.
  • the method further comprises a closing control step, by the second electronic circuit, of the switch when: the first voltage is greater than or equal to the first threshold; and the second voltage is greater than or equal to the second threshold.
  • Figure 1 represents, very schematically and in block form, an example of a system of the type to which the embodiments described apply, by way of example;
  • Figure 2 represents, schematically and in block form, an embodiment of an electronic device integrating an electrical power source
  • Figure 3 represents, schematically and in block form, an embodiment of an electronic device integrating an electrical power source
  • Figure 4 is a detailed electrical diagram of an exemplary embodiment of the device of Figure 3;
  • Figure 5A is an electrical diagram equivalent to the device of Figure 4 in a first mode of operation
  • Figure 5B is an electrical diagram equivalent to the device of Figure 4 in a second mode of operation
  • Figure 5C is an electrical diagram equivalent to the device of Figure 4 in a third mode of operation
  • Figure 5D is an electrical diagram equivalent to the device of Figure 4 in a fourth operating mode
  • Figure 6 is a timing diagram illustrating an example of a mode of implementation of the device of Figure 4.
  • Figure 7 represents, schematically and in block form, another embodiment of an electronic device integrating an electrical power source
  • Figure 8 is a timing diagram partially illustrating an example of a mode of implementation of the device of Figure 7.
  • Figure 1 represents, very schematically and in block form, an example of system 100 of the type to which the embodiments described apply, by way of example.
  • the system 100 comprises an electronic device 101 (DEV1) comprising an internal or on-board electrical power source 103 (SC).
  • the electrical power source 103 integrated into the device 101 makes it possible, for example, to supply electrical energy to one or more electronic circuits (not shown in Figure 1) of the device 101.
  • the device 101 does not have a power source. external electricity, such as an electrical energy distribution network.
  • the electrical power source 103 is dimensioned to meet at least temporarily, for example for several days, weeks or months, the energy needs of the elements of the device 101 without there being any need to resort to other external power sources.
  • the device 101 is mounted on, or connected to, a pipe 105, or pipework, inside which a fluid, for example water, can flow (arrows 107). .
  • the device 101 is for example more precisely a water meter, a body of which (not detailed in Figure 1) is crossed by the flow 107 of water circulating in the pipe 105.
  • the device 101 is held integral with the pipe 105 by any suitable connection element, comprising for example a mechanical holding element of the flange or connector type and a sealing element of the gasket type.
  • the system 100 can further comprise, as illustrated in Figure 1, another electronic device 109 (DEV2) with which the device 101 can establish radio frequency communication.
  • Radio frequency communication allows, for example, the device 101 to exchange data with the device 109.
  • the electronic device 101 is a water meter
  • data linked to an estimate of a flow rate of water circulating in the piping 105, an evaluation of the water temperature, a leak detection, etc. can be transmitted by the device 101 to the device 109.
  • This allows for example a user of the device 101 to control consumption of the water conveyed by the pipe 105.
  • this can for example allow a water supplier to bill the user of the device 101 according to their water consumption.
  • the electronic devices 101 and 109 can communicate by any suitable means, using any usual communication system or protocol, for example the LoRa, Sigfox, BLE (Bluetooth Low Energy) protocol. , ZigBee, etc.
  • Figure 2 represents, schematically and in block form, an embodiment of the electronic device 101 (DEV1) of Figure 1 integrating the on-board electrical power source 103 (SC).
  • the device 101 comprises a power supply and electrical conversion block 201 (ALIM) adapted to produce electrical energy from the flow 107 (FIG. 1) of the fluid through the body of the device 101.
  • the supply and conversion block 201 comprises for example a turbine, driven in rotation by the circulation 107 of the fluid through the body of the device 101, and an alternator adapted to produce electrical energy from the rotation of the turbine.
  • the electrical energy thus produced can be used to recharge the source 103 and/or to power the circuit 203.
  • the rotation of the turbine of the block 201 can also make it possible to estimate the flow rate of the fluid circulating in the pipe 105.
  • the device 101 further comprises a first electronic circuit 203 connected to the block 201 and comprising a processing unit 205 (pC), for example a microcontroller or a microprocessor, and a circuit 207 (RF) optional radio frequency communication towards the outside of the device 101.
  • the processing unit 205 is for example adapted to estimate the flow rate of the fluid passing through the body of the device 101 from an evaluation of the rotation speed of the turbine of the block 201 driven by the flow 107.
  • the unit 205 is based on a volumetric measurement to estimate the flow rate. More generally, any suitable flow meter can be used by the processing unit.
  • the optional radio frequency communication circuit 207 is for example adapted to establish radio frequency communication between the device 101 and the device 109, as explained previously in relation to Figure 1.
  • the device 101 further comprises a second circuit 209 (PMIC) for power supply management.
  • circuit 209 is connected to block 201, to electrical power source 103 and to circuit 203.
  • Circuit 209 is more precisely adapted to control:
  • the device 101 may also include various other elements or circuits depending on the application. These elements and circuits are symbolized, in Figure 2, by a single functional block 211 (FCT).
  • the functional block 211 is for example powered by the electrical energy coming from the power supply and conversion block 201.
  • the elements and circuits of the functional block 211 can, as illustrated in Figure 2, form part of the circuit 203. Alternatively, all or part of the elements and circuits of the functional block 211 are distinct from the circuit 203.
  • the device 101 may further comprise one or more volatile and/or non-volatile storage zones, one or more data, address and/or command buses between the different internal elements of the device 101 and a or several input-output interfaces for communication with the outside of the device 101, for example with sensors temperature, pressure, humidity etc. and/or control of one or more solenoid valves.
  • Figure 3 represents, schematically and in block form, a more detailed embodiment of the electronic device 101 (DEV1) of Figure 2 integrating the electrical power source 103.
  • the optional radio frequency communication circuit 207 of the circuit 203 and the functional block 211 have not been illustrated in Figure 3 so as not to overload the drawing.
  • circuit 209 includes a charging module 301 (CHG) and a discharge module 303 (DISCHG).
  • the processing unit 205 controls the charging module 301 (arrow 305) and the discharge module 303 (arrow 307) of the circuit 209, for example by control signals transmitted by links connecting or connecting the processing unit 205 to the charge 301 and discharge 303 modules. These control signals are for example generated by program code instructions executed by the processing unit 205.
  • the charging module 301 makes it possible to recharge the source 103 using the electrical energy produced by the power supply and electrical conversion block 201 when the water circulates in the pipe 105.
  • the discharge module 303 makes it possible to discharge the source 103 to supply the circuit 203 in a case where the circulation of water in the pipe 105 has an insufficient flow rate so that the circuit 203 can be supplied only by the block 201, for example a substantially zero flow rate.
  • the discharge module 203 also makes it possible to protect the source 103 against so-called discharges. “deep”, for example discharges likely to damage the source 103.
  • the electrical power source 103 integrated into the device 101 is a capacitive element, preferably a capacitor, more preferably a supercapacitor.
  • the source 103 has for example an electrical capacity allowing, in the absence of circulation 107 of water in the pipes 105 for several weeks, or even several months, to power the processing unit 205 and possibly the optional radio frequency communication circuit 207.
  • the source 103 is chosen and dimensioned in order to compensate for, or compensate for, intermittent operation of the block 201, comprising an alternation:
  • the source 103 makes it possible to "take over" the electrical power supply of the device 101 during the second phases where the circuit 203 cannot be powered by the block 201 only.
  • the power supply and conversion block 201 comprises a generator 308 (EH) and a circuit 309 (REG) for regulating the electrical energy produced by the generator 308.
  • the generator 308 of block 201 comprises for example the turbine, driven in rotation by the circulation 107 of the fluid through the body of the device 101, and the alternator adapted to produce electrical energy from the rotation of the turbine.
  • Circuit 309 includes, for example, a converter voltage and a voltage step-down module as will be explained in more detail below in relation to Figure 7.
  • Circuit 309 is associated in series with an element 311 for unidirectional conduction from block 201 to processing unit 205 and the supercapacitor 103, for example a diode of which an anode is connected to an output of circuit 309 and of which a cathode is connected to a node 313 for applying a potential Vdd.
  • the potential Vdd corresponds for example to a supply voltage supplied by the generator 308.
  • a diode having the lowest possible reverse current is chosen.
  • circuit 209 is connected between node 313 and another node 315 for applying a potential Vsc.
  • the supercapacitor 103 is connected between the node 315 for applying the potential Vsc and yet another node 317 for applying a reference potential, for example the mass.
  • the potential Vsc is a function of a voltage across the supercapacitor 103.
  • the processing unit 205 is connected between the node 313 and the node 317 for applying the reference potential.
  • the discharge module 303 of the supercapacitor 103 can also be controlled (arrow 319) as a function of the potential Vsc present at node 315 as will be explained in more detail below.
  • Figure 4 is a detailed electrical diagram of an exemplary embodiment of the device of Figure 3.
  • the load module 301 comprises a resistive element RI, or resistor, and a switch Cl associated in series between the node 313 and another node 401.
  • the switch Cl preferably presents , a low on-state resistance compared to the resistance of the resistive element RI.
  • the charging module 301 further comprises another resistive element R2, or resistor, and another switch C2 associated in parallel between the node 401 and another node 403.
  • the switch C2 preferably has a low on-state resistance compared to the resistance of the resistive element RI.
  • the processing unit 205 applies a control signal CMD1 to a control terminal of the switch C1 and another control signal CMD2 to a control terminal of the switch C2.
  • the resistive element R2 may have a resistance greater or less than that of the resistive element RI.
  • the resistance of element R2 is chosen empirically, depending on the electrical characteristics of the supercapacitor 103 and the resistive characteristics of the overall circuit as well as the powers processed.
  • the resistive elements RI and R2 have resistances respectively equal to approximately 10 Q and 42 Q.
  • the discharge module 303 comprises yet another switch C3 connected between the nodes 403 and 315.
  • the switch C3 comprises a control terminal to which the processing unit 205 applies yet another control signal CMD3 .
  • each signal CMD1, CMD2, CMD3 is a binary signal of which a first state, for example a high state, makes it possible to control a closing of the corresponding switch Cl, C2, C3 and of which a second state, the low state in this example makes it possible to control an opening of the corresponding switch Cl, C2, C3.
  • the discharge module 303 further comprises a module 405 for protecting the supercapacitor 103.
  • the module 405 makes it possible more precisely to protect the supercapacitor 103 against so-called "deep" discharges, for example discharges likely to damage the supercapacitor 103.
  • the module 405 makes it possible, for example, more precisely to prevent the potential Vsc present at node 315 from falling in below a minimum charge threshold Vsc_min, or maximum discharge threshold, below which the supercapacitor 103 would risk being damaged.
  • a safety margin can be provided, the threshold Vsc_min thus being able to be higher, for example by a few tenths of volts, than the actual threshold of deterioration of the supercapacitor 103.
  • the protection module 405 of the supercapacitor 103 is connected, by a resistor R3, to the control terminal of the switch C3.
  • Module 405 applies a control signal CMD4 to the control terminal of switch C3.
  • the module 405 is also connected to the nodes 315 and 317.
  • the signal CMD4 is a binary signal of which a first state, for example the high state, makes it possible to control a closing of the switch C3 and of which a second state, for example the low state, makes it possible to control an opening of the switch C3.
  • the CMD3 signal has, for example, priority over the CMD4 signal. This allows the processing unit 205, when the power supplied by the generator 308 is sufficient to recharge the source 103, to force the closing of the switch C3 in a case where the potential Vsc is lower than the threshold Vsc_min.
  • the discharge module 303 further comprises another element 407 of unidirectional conduction, for example a diode of which an anode is connected to node 403 and of which a cathode is connected to node 313.
  • Diode 407 allows a current circulating from node 403 to node 313 to pass while preventing current from circulating from node 313 to node 403 without passing through the charging module 301.
  • Figure 5A is an electrical diagram equivalent to the device 101 of Figure 4 in a first operating mode corresponding to a case where the potential Vdd is greater than or equal to a threshold Vdd_min and where the potential Vsc is between the threshold Vsc_min and another threshold Vsc_fch.
  • the threshold Vdd_min corresponds more precisely to a threshold beyond which it is considered that the generator 308 provides sufficient energy to be able to power the circuit 203.
  • the threshold Vsc_fch is for example between the threshold Vsc_min of minimum load and a threshold Vsc_max of maximum charge of the supercapacitor 103.
  • the thresholds Vsc_min and Vsc_max have values equal to approximately 2.7 V and 3.6 V, respectively.
  • the value of the threshold Vsc_fch is for example determined as a function of the generator 308 and internal resistances of the device 101.
  • the threshold Vsc_fch has a value equal to approximately 3.1 V.
  • switch Cl is closed while switch C2 is open.
  • switch C3 is closed and discharge module 303 is thus equivalent to a closed circuit.
  • the resistance Rmax is for example chosen so as to allow the generator 308 of the device 101 to recharge the supercapacitor 103 while electrically powering the processing unit 205, the unit 205 also remaining powered by the supercapacitor 103.
  • Figure 5B is an electrical diagram equivalent to the device 101 of Figure 4 in a second operating mode corresponding to a case where the potential Vdd is greater than or equal to the threshold Vdd_min and where the potential Vsc is between the thresholds Vsc_fch and Vscjnax.
  • switches Cl and C2 are closed.
  • the load module 301 is then equivalent to a resistance Rmin less than the resistance Rmax, for example substantially equal to the resistance RI except for the parasitic resistances of the switches Cl and C2.
  • the switch C3 is closed and the discharge module 303 is thus equivalent to a closed circuit, up to the parasitic resistance of the switch C3.
  • Figure 5C is an electrical diagram equivalent to the device 101 of Figure 4 in a third operating mode corresponding to a case where the potential Vdd is strictly lower than the threshold Vdd_min and where the potential Vsc is greater than or equal to the threshold Vsc_min .
  • switches Cl and C2 are open.
  • the charging module 301 is then equivalent to an open circuit.
  • switch C3 is closed and discharge module 303 is thus equivalent to a closed circuit.
  • the radio frequency communication circuit 207 (FIG. 2) can also be powered, at least periodically, by the supercapacitor 103.
  • this allows the device 101 to transmit data to the device 109, for example under form of messages each comprising one or more data chosen from:
  • the second duration is for example used by the device 109 to timestamp the instant of generation of the message relative to a temporal reference, for example a universal clock of the device 109 of FIG. 1, as a function of an instant of transmission of this message.
  • a temporal reference for example a universal clock of the device 109 of FIG. 1, as a function of an instant of transmission of this message.
  • Figure 5D is an electrical diagram equivalent to the device 101 of Figure 4 in a fourth operating mode corresponding to a case where the potential Vsc is strictly lower than the threshold Vsc_min.
  • the fourth mode of operation corresponds to:
  • transient phase PH2 covering the transition from the first phase to the first operating mode, in which the potential Vdd is greater than the threshold Vdd_min, the processing unit 205 being powered in this case, and in which the closing of the Cl switch has not yet been ordered.
  • the transient phase PH2, of a very short duration compared to the phase PHI, corresponds for example to a situation in which fluid begins to circulate again after a long period of inactivity.
  • the switches Cl, C2 and C3 are open.
  • the charging module 301 and the discharge module 303 are therefore each equivalent to an open circuit.
  • the supercapacitor 103 is then isolated from the other elements of the device 101. A deep discharge of the supercapacitor 103 is thus avoided, for example after a prolonged phase of inactivity of the generator 308 which can reach several weeks, or even several months.
  • Figure 6 is a chronogram illustrating an example of a mode of implementation of the device 101 of Figure 4.
  • Figure 6 illustrates more precisely a curve 601 of evolution, as a function of time t (on the abscissa) of the potential Vsc (on the ordinate) present at node 315 of device 101.
  • the potential Vdd applied to node 313 is greater than the threshold Vdd_min (Vdd h Vdd_min) and the potential Vsc is substantially equal to the threshold Vsc_min.
  • the device 101 is then in the first operating mode (MODE1).
  • the supercapacitor 103 is recharged by the generator 308, which causes an increase in the potential Vsc present at node 315.
  • the potential Vsc crosses the threshold Vsc_fch while the potential Vdd applied to node 313 remains greater than the threshold Vdd_min.
  • the device 101 is then in the second operating mode (MODE2).
  • Switch C2 is closed when the potential Vsc reaches the threshold Vsc_fch. This causes an acceleration in the charging of the supercapacitor 103, resulting from the fact that the supercapacitor 103 is no longer charged through the resistance Rmax, as in the first operating mode, but through the resistance Rmin.
  • the potential Vdd applied to node 313 becomes strictly lower than the threshold Vdd_min (Vdd ⁇ Vdd_min) while the potential Vsc is substantially equal to the threshold Vsc_max of maximum recharge of the supercapacitor 103.
  • the device 101 is then in the third operating mode (MODE3).
  • the switches Cl and C2 are open and the switch C3 is closed to allow the supercapacitor 103 to supply, alone, the processing unit 205.
  • the potential Vsc becomes strictly lower than the threshold Vsc_min while the potential Vdd applied to node 313 remains strictly lower than the threshold Vdd_min.
  • the device 101 is then in the fourth operating mode (MODE4), more precisely in the first PHI phase where the processing unit 205 is not powered. Opening switch C3 then makes it possible to protect supercapacitor 103 against deep discharge.
  • the potential Vdd applied to node 313 becomes greater than the threshold Vdd_min again and the device 101 is then returned to the first operating mode after the phase transient PH2.
  • the table below summarizes the different operating modes MODE1, MODE2, MODES and MODE4 of the device 101 in Figure 4.
  • the letter F indicates a closed state and the letter O an open state.
  • the abbreviation "Supercond.” designates the supercapacitor 103. It should be noted that, in the third and fourth modes MODES and MODE 4, the state of the switch 02 is indifferent since the switch Cl is open.
  • Figure 7 represents, schematically and in block form, another embodiment of an electronic device 701 integrating an electrical power source.
  • the device 701 illustrated in Figure 7 corresponds to a more detailed embodiment of the electronic device 101 of Figure 2 integrating the electrical power source 103 in a case where the control of the power supply by the supercapacitor 103 is operated by a circuit logic, for example independent of the processing unit 205.
  • the optional radio frequency communication circuit 207 of the circuit 203 and the functional block 211 have not been illustrated in Figure 3 so as not to overload the drawing.
  • the device 701 of Figure 7 includes common elements with the device 101 of Figure 3. These common elements will not be detailed again below.
  • Circuit 309 of block 201 of device 701 comprises a converter 703 (CONV), for example an AC-DC converter making it possible to produce, at output, a DC voltage Vdc from an AC voltage Vac supplied at input , by generator 308 (EH).
  • the circuit 309 further comprises a voltage step-down module 705 (VSD) making it possible, from the voltage Vdc applied at the input, to provide a lower voltage at the output, for example compatible with a range of supply voltages of the processing unit 205 (pC).
  • the module 705 applies a potential Vin to a node 707 of the device 701.
  • the potential Vin corresponds for example to a supply voltage supplied by the generator 308.
  • the circuit 309 of the device 101 of Figures 3 and 4 is for example identical or similar to circuit 309 of device 701 of Figure 7.
  • the anode of the unidirectional conduction element 311 is connected to the node 707 and the cathode of the element 311 is connected to a node 711 for applying a potential Vcc.
  • the processing unit 205 is connected to the node 711 and is powered by the potential Vcc.
  • Circuit 209 comprises, in the embodiment illustrated in Figure 7, a first logic block 713 (Vin > Vin_min: H; Vin ⁇ Vin_min: L) of which an input is connected to node 707 and therefore an output transmits a binary logic signal LSI at an input of an inverting logic gate 715.
  • the logic signal LSI is in a first state, for example a high state H, when the potential Vin present at node 707 is greater than or equal to a threshold Vin_min and in a second state, the low state L in this example, when the potential Vin is strictly lower than the threshold Vin_min.
  • the inverting gate 715 provides, as output, a binary logic signal LS2.
  • the signal LS2 is in a first state, for example the high state H, when the signal LSI is in the low state L and in a second state, the low state L in this example, when the signal LSI is at l high state H.
  • the minimum threshold Vin_min corresponds for example more precisely to a threshold beyond which it is considered that the generator 308 provides sufficient energy to be able to power the circuit 203.
  • the threshold Vin_min is equal at approximately 3.1 V.
  • Circuit 209 further comprises another logic block 717 (Vsc ⁇ Vsc_min: H; Vsc h Vsc_min: L) of which an input is connected to node 315 for applying the potential Vsc and therefore an output provides a binary logic signal LS3.
  • the logic signal LS3 is in a first state, for example a high state H, when the potential Vsc present at node 315 is strictly lower than the threshold Vsc_min and in a second state, the low state L in this example, when the potential Vsc is greater than or equal to the Vsc_min threshold.
  • the logic NAND gate 719 provides, as an output, a binary logic signal Vsw applied to a control input of a switch 04.
  • the switch 04 is, in the example illustrated in Figure 7, connected to the application node 711 of the potential Vcc and at the node 315 for applying the potential Vsc.
  • a first state, for example a high state H, of the signal Vsw controls the closing of the switch 04 and a second second state, the low state L in this example, of the signal Vsw controls the opening of switch 04.
  • switch C4 is open when the potentials Vsc and Vin are lower than the thresholds Vsc_min and Vin_min, respectively, and closed in other cases.
  • Figure 8 is a chronogram partially illustrating an example of a mode of implementation of the device 701 of Figure 7.
  • Figure 8 more precisely illustrates evolution curves 801, 803 and 805, depending on of time t (on the abscissa) of the potential Vin, of the potential Vsc and of a current I supplying the supercapacitor 103 (on the ordinate).
  • the potentials Vin and Vsc are respectively equal to the thresholds Vin_min and Vsc_min.
  • the switch C4 is in the closed state and the supercapacitor 103 begins to be recharged by the generator 308.
  • the supply current I of the supercapacitor 103 then peaks at a maximum value Isat.
  • the potentials Vin and Vsc increase while the current I remains substantially equal to the maximum value Isat.
  • the maximum Isat value, or saturation value, of current I is equal to approximately 40 mA.
  • the generator 308 produces a current greater than the demand of the supercapacitor 103.
  • the current I then begins to decrease while the potential Vin increases to reach, at yet another instant t2 after the instant tl, an upper threshold Vin_max.
  • Vin_max threshold is equal to approximately 4 V.
  • the potential Vsc reaches the maximum threshold Vsc_max and the supply current I of the supercapacitor 103 reaches a minimum threshold, for example substantially zero.
  • the potential Vin remains, between times t2 and t3, substantially constant and equal to approximately Vin_max.
  • the device 701 of Figure 7 and the mode of implementation explained above in relation to Figure 8 advantageously make it possible to optimize the recharge and discharge times of the supercapacitor 103.
  • An advantage of the embodiments of the devices 101 and 701 previously described in relation to Figures 4 and 7 lies in the fact that they make it possible to power the circuit 203 in electrical energy, by the supercapacitor 103, during periods of inactivity of the generator 308.
  • the supercapacitor 103 can advantageously be recharged during periods of activity of the generator 308, which saves the user of the devices 101 and 701 of having to carry out replacement or recharging operations of the energy source integrated into the device.
  • the supercapacitor 103 of the devices 101 and 701 is also protected against deep discharges.

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Abstract

The present description relates to a device (101) comprising: a generator (308) suitable for producing electrical power from the circulation of fluid through a body of the device; a capacitive element (103) for storing the electrical power that is produced; a switch connecting the capacitive element for storing power to a first electronic circuit and to the generator; and a second electronic circuit (209) for moving the switch to an open state when: a first voltage, supplied by the generator, is less than a first threshold; and a second voltage, present across the terminals of the capacitive element, is less than a second threshold.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
Dispositif électronique comprenant une source d'alimentation interne Electronic device including an internal power source
La présente demande est basée sur, et revendique la priorité de, la demande de brevet français n° FR2202597 déposée le 24 mars 2022 et ayant pour titre « Dispositif électronique comprenant une source d'alimentation interne », qui est considérée comme faisant partie intégrante de la présente description dans les limites prévues par la loi. The present application is based on, and claims priority from, French patent application No. FR2202597 filed on March 24, 2022 and having the title “Electronic device comprising an internal power source”, which is considered to be an integral part of this description within the limits provided by law.
Domaine technique Technical area
[0001] La présente description concerne de façon générale les dispositifs électroniques et, en particulier, les dispositifs électroniques comportant une source d'alimentation électrique interne, ou embarquée. La présente description concerne plus particulièrement le domaine des compteurs d'eau électroniques. [0001] The present description generally concerns electronic devices and, in particular, electronic devices comprising an internal or on-board electrical power source. The present description concerns more particularly the field of electronic water meters.
Technique antérieure Prior art
[0002] Avec le développement de champs d'application variés tels que l'internet des objets ("Internet of Things" - IoT, en anglais) et la domotique, on connaît de plus en plus de dispositifs électroniques intégrant une source d'alimentation électrique interne. La mise en œuvre de ces dispositifs permet, par rapport à des dispositifs électroniques alimentés au moyen d'une source d'alimentation externe telle qu'un réseau de distribution d'énergie électrique (secteur) , de s'affranchir de diverses contraintes, notamment en matière d'installation. Toutefois, les dispositifs électroniques comportant une source interne d'alimentation électrique, par exemple de type pile non rechargeable ou batterie, requièrent l'exécution d'opérations fastidieuses de remplacement ou de recharge de leur source d'alimentation. Résumé de l'invention [0002] With the development of various fields of application such as the Internet of Things ("Internet of Things" - IoT, in English) and home automation, we are increasingly aware of electronic devices integrating a power source internal electrical. The implementation of these devices makes it possible, compared to electronic devices powered by means of an external power source such as an electrical energy distribution network (sector), to overcome various constraints, in particular regarding installation. However, electronic devices comprising an internal source of electrical power, for example of the non-rechargeable cell or battery type, require the execution of tedious operations of replacing or recharging their power source. Summary of the invention
[0003] Il existe un besoin d'améliorer tout ou partie des dispositifs électroniques intégrant une source d'alimentation électrique interne existants. Il existe notamment un besoin de réduire, voire de supprimer, des contraintes associées aux opérations de remplacement ou de recharge des sources d'alimentation électrique embarquées dans les dispositifs électroniques existants. [0003] There is a need to improve all or part of the existing electronic devices integrating an internal electrical power source. There is in particular a need to reduce, or even eliminate, constraints associated with replacement or recharging operations of electrical power sources embedded in existing electronic devices.
[0004] Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des dispositifs électroniques intégrant une source d'alimentation électrique interne connus. [0004] One embodiment overcomes all or part of the drawbacks of known electronic devices integrating an internal electrical power source.
[0005] Un mode de réalisation vise à optimiser des durées de recharge et de décharge d'un élément capacitif constituant la source d'alimentation électrique interne. [0005] One embodiment aims to optimize the recharge and discharge times of a capacitive element constituting the internal electrical power source.
[0006] Pour cela, un mode de réalisation prévoit un dispositif comprenant : un générateur adapté à produire de l'énergie électrique à partir d'une circulation de fluide à travers un corps du dispositif ; un élément capacitif de stockage de l'énergie électrique produite ; un commutateur reliant l'élément capacitif de stockage d' énergie à un premier circuit électronique et au générateur ; et un deuxième circuit électronique de commande du commutateur vers un état ouvert lorsque : une première tension, fournie par le générateur, est inférieure à un premier seuil ; et une deuxième tension, présente aux bornes de l'élément capacitif, est inférieure à un deuxième seuil. [0006] For this, one embodiment provides a device comprising: a generator adapted to produce electrical energy from a circulation of fluid through a body of the device; a capacitive element for storing the electrical energy produced; a switch connecting the capacitive energy storage element to a first electronic circuit and to the generator; and a second electronic circuit for controlling the switch to an open state when: a first voltage, supplied by the generator, is less than a first threshold; and a second voltage, present across the capacitive element, is less than a second threshold.
[0007] Selon un mode de réalisation, le deuxième circuit commande une fermeture du commutateur lorsque : la première tension est supérieure ou égale au premier seuil ; et la deuxième tension est supérieure ou égale au deuxième seuil . [0007] According to one embodiment, the second circuit controls closing of the switch when: the first voltage is greater than or equal to the first threshold; and the second voltage is greater than or equal to the second threshold.
[0008] Selon un mode de réalisation, le deuxième circuit commande en outre une fermeture du commutateur lorsque : la première tension est supérieure ou égale au premier seuil ; et la deuxième tension est inférieure au deuxième seuil. [0008] According to one embodiment, the second circuit further controls closing of the switch when: the first voltage is greater than or equal to the first threshold; and the second voltage is lower than the second threshold.
[0009] Selon un mode de réalisation, le deuxième circuit électronique comprend, en série entre le générateur et l'élément capacitif : [0009] According to one embodiment, the second electronic circuit comprises, in series between the generator and the capacitive element:
- une association en série d'un premier élément résistif et d'un deuxième commutateur ; et - a series association of a first resistive element and a second switch; And
- une association en parallèle d'un deuxième élément résistif et d'un troisième commutateur. - a parallel association of a second resistive element and a third switch.
[0010] Selon un mode de réalisation, lorsque la première tension est supérieure ou égale au premier seuil, le troisième commutateur est commandé : According to one embodiment, when the first voltage is greater than or equal to the first threshold, the third switch is controlled:
- vers un état ouvert lorsque la deuxième tension est supérieure ou égale au deuxième seuil et inférieure à un troisième seuil ; et - towards an open state when the second voltage is greater than or equal to the second threshold and less than a third threshold; And
- vers un état fermé lorsque la deuxième tension est supérieure ou égale au troisième seuil. - towards a closed state when the second voltage is greater than or equal to the third threshold.
[0011] Selon un mode de réalisation, le deuxième circuit électronique est configuré pour recharger l'élément capacitif lorsque la première tension est supérieure au premier seuil. [0011] According to one embodiment, the second electronic circuit is configured to recharge the capacitive element when the first voltage is greater than the first threshold.
[0012] Selon un mode de réalisation, le générateur alimente électriquement le premier circuit électronique lorsque la première tension est supérieure au premier seuil. [0012] According to one embodiment, the generator electrically supplies the first electronic circuit when the first voltage is greater than the first threshold.
[0013] Selon un mode de réalisation, l'élément capacitif est un supercondensateur. [0014] Selon un mode de réalisation, le premier circuit électronique comprend une unité de traitement et un circuit de communication radiofréquence vers l'extérieur du dispositif . [0013] According to one embodiment, the capacitive element is a supercapacitor. [0014] According to one embodiment, the first electronic circuit comprises a processing unit and a radio frequency communication circuit towards the outside of the device.
[0015] Selon un mode de réalisation, le générateur est en outre configuré pour estimer un débit du fluide circulant à travers le corps du dispositif. [0015] According to one embodiment, the generator is further configured to estimate a flow rate of the fluid circulating through the body of the device.
[0016] Selon un mode de réalisation, le générateur comprend une turbine destinée à être entraînée par le flux de fluide circulant à travers le corps du dispositif. [0016] According to one embodiment, the generator comprises a turbine intended to be driven by the flow of fluid circulating through the body of the device.
[0017] Un mode de réalisation prévoit un compteur d'eau comprenant un dispositif tel que décrit. [0017] One embodiment provides a water meter comprising a device as described.
[0018] Un mode de réalisation prévoit un procédé de gestion d'énergie d'un dispositif comportant : un générateur adapté à produire de l'énergie électrique à partir d'une circulation de fluide à travers un corps du dispositif ; un élément capacitif de stockage de l'énergie électrique produite ; un commutateur reliant l'élément capacitif de stockage d' énergie à un premier circuit électronique et au générateur ; et un deuxième circuit électronique, le procédé comprenant une étape de commande, par le deuxième circuit électronique, du commutateur vers un état ouvert lorsque : une première tension, fournie par le générateur, est inférieure à un premier seuil ; et une deuxième tension, présente aux bornes de l'élément capacitif, est inférieure à un deuxième seuil. [0018] One embodiment provides a method for managing the energy of a device comprising: a generator adapted to produce electrical energy from a circulation of fluid through a body of the device; a capacitive element for storing the electrical energy produced; a switch connecting the capacitive energy storage element to a first electronic circuit and to the generator; and a second electronic circuit, the method comprising a step of controlling, by the second electronic circuit, the switch towards an open state when: a first voltage, supplied by the generator, is less than a first threshold; and a second voltage, present across the capacitive element, is less than a second threshold.
[0019] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape de commande de fermeture, par le deuxième circuit électronique, du commutateur lorsque : la première tension est supérieure ou égale au premier seuil ; et la deuxième tension est supérieure ou égale au deuxième seuil . [0019] According to one embodiment, the method further comprises a closing control step, by the second electronic circuit, of the switch when: the first voltage is greater than or equal to the first threshold; and the second voltage is greater than or equal to the second threshold.
Brève description des dessins Brief description of the drawings
[0020] Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : [0020] These characteristics and advantages, as well as others, will be explained in detail in the following description of particular embodiments given on a non-limiting basis in relation to the attached figures, among which:
[0021] la figure 1 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, un exemple de système du type auquel s'appliquent, à titre d'exemple, les modes de réalisation décrits ; [0021] Figure 1 represents, very schematically and in block form, an example of a system of the type to which the embodiments described apply, by way of example;
[0022] la figure 2 représente, de façon schématique et sous forme de blocs, un mode de réalisation d'un dispositif électronique intégrant une source d'alimentation électrique ; [0022] Figure 2 represents, schematically and in block form, an embodiment of an electronic device integrating an electrical power source;
[0023] la figure 3 représente, de façon schématique et sous forme de blocs, un mode de réalisation d'un dispositif électronique intégrant une source d'alimentation électrique ; [0023] Figure 3 represents, schematically and in block form, an embodiment of an electronic device integrating an electrical power source;
[0024] la figure 4 est un schéma électrique détaillé d'un exemple de réalisation du dispositif de la figure 3 ; [0024] Figure 4 is a detailed electrical diagram of an exemplary embodiment of the device of Figure 3;
[0025] la figure 5A est un schéma électrique équivalent au dispositif de la figure 4 dans un premier mode de fonctionnement ; [0025] Figure 5A is an electrical diagram equivalent to the device of Figure 4 in a first mode of operation;
[0026] la figure 5B est un schéma électrique équivalent au dispositif de la figure 4 dans un deuxième mode de fonctionnement ; [0026] Figure 5B is an electrical diagram equivalent to the device of Figure 4 in a second mode of operation;
[0027] la figure 5C est un schéma électrique équivalent au dispositif de la figure 4 dans un troisième mode de fonctionnement ; [0028] la figure 5D est un schéma électrique équivalent au dispositif de la figure 4 dans un quatrième mode de fonctionnement ; [0027] Figure 5C is an electrical diagram equivalent to the device of Figure 4 in a third mode of operation; [0028] Figure 5D is an electrical diagram equivalent to the device of Figure 4 in a fourth operating mode;
[0029] la figure 6 est un chronogramme illustrant un exemple de mode de mise en œuvre du dispositif de la figure 4 ; [0029] Figure 6 is a timing diagram illustrating an example of a mode of implementation of the device of Figure 4;
[0030] la figure 7 représente, de façon schématique et sous forme de blocs, un autre mode de réalisation d'un dispositif électronique intégrant une source d'alimentation électrique ; et [0030] Figure 7 represents, schematically and in block form, another embodiment of an electronic device integrating an electrical power source; And
[0031] la figure 8 est un chronogramme illustrant, de façon partielle, un exemple de mode de mise en œuvre du dispositif de la figure 7. [0031] Figure 8 is a timing diagram partially illustrating an example of a mode of implementation of the device of Figure 7.
Description des modes de réalisation Description of embodiments
[0032] De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. The same elements have been designated by the same references in the different figures. In particular, the structural and/or functional elements common to the different embodiments may have the same references and may have identical structural, dimensional and material properties.
[0033] Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, l'installation des compteurs d'eau n'est pas détaillée dans la présente description, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les techniques usuelles d' installation de compteurs d'eau sur un réseau de distribution d'eau. [0033] For the sake of clarity, only the steps and elements useful for understanding the embodiments described have been represented and are detailed. In particular, the installation of water meters is not detailed in the present description, the embodiments described being compatible with the usual techniques for installing water meters on a water distribution network.
[0034] Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. Unless otherwise specified, when we refer to two elements connected together, this means directly connected without intermediate elements other than conductors, and when we refer to two connected elements (in English "coupled") between them, this means that these two elements can be connected or be linked via one or more other elements.
[0035] Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures. [0035] In the description which follows, when reference is made to absolute position qualifiers, such as the terms "front", "rear", "top", "bottom", "left", "right", etc., or relative, such as the terms "above", "below", "superior", "lower", etc., or to qualifiers of orientation, such as the terms "horizontal", "vertical", etc. ., reference is made unless otherwise specified to the orientation of the figures.
[0036] Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. Unless otherwise specified, the expressions "approximately", "approximately", "substantially", and "of the order of" mean within 10%, preferably within 5%.
[0037] La figure 1 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, un exemple de système 100 du type auquel s'appliquent, à titre d'exemple, les modes de réalisation décrits . [0037] Figure 1 represents, very schematically and in block form, an example of system 100 of the type to which the embodiments described apply, by way of example.
[0038] Dans l'exemple représenté, le système 100 comprend un dispositif électronique 101 (DEV1) comportant une source d'alimentation électrique 103 (SC) interne, ou embarquée. La source d'alimentation électrique 103 intégrée au dispositif 101 permet par exemple d'alimenter en énergie électrique un ou plusieurs circuits électroniques (non représentés en figure 1) du dispositif 101. Dans cet exemple, le dispositif 101 est dépourvu de source d'alimentation électrique externe, telle qu'un réseau de distribution d'énergie électrique. La source d'alimentation électrique 103 est dimensionnée pour subvenir au moins de façon temporaire, par exemple pendant plusieurs jours, semaines ou mois, aux besoins énergétiques des éléments du dispositif 101 sans qu'il n'y ait besoin de recourir à d'autres sources externes d'alimentation électrique . [0039] Dans l'exemple illustré, le dispositif 101 est monté sur, ou raccordé à, une canalisation 105, ou tuyauterie, à l'intérieur de laquelle peut s'écouler (flèches 107) un fluide, par exemple de l'eau. Le dispositif 101 est par exemple plus précisément un compteur d'eau, dont un corps (non détaillé en figure 1) est traversé par le flux 107 d'eau circulant dans la canalisation 105. Bien que cela n'ait pas été détaillé en figure 1, le dispositif 101 est maintenu solidaire de la canalisation 105 par tout élément de raccordement approprié, comprenant par exemple un élément de maintien mécanique de type bride ou raccord et un élément d'étanchéité de type joint. [0038] In the example shown, the system 100 comprises an electronic device 101 (DEV1) comprising an internal or on-board electrical power source 103 (SC). The electrical power source 103 integrated into the device 101 makes it possible, for example, to supply electrical energy to one or more electronic circuits (not shown in Figure 1) of the device 101. In this example, the device 101 does not have a power source. external electricity, such as an electrical energy distribution network. The electrical power source 103 is dimensioned to meet at least temporarily, for example for several days, weeks or months, the energy needs of the elements of the device 101 without there being any need to resort to other external power sources. [0039] In the example illustrated, the device 101 is mounted on, or connected to, a pipe 105, or pipework, inside which a fluid, for example water, can flow (arrows 107). . The device 101 is for example more precisely a water meter, a body of which (not detailed in Figure 1) is crossed by the flow 107 of water circulating in the pipe 105. Although this has not been detailed in Figure 1, the device 101 is held integral with the pipe 105 by any suitable connection element, comprising for example a mechanical holding element of the flange or connector type and a sealing element of the gasket type.
[0040] De façon optionnelle, le système 100 peut en outre comprendre, comme illustré en figure 1, un autre dispositif électronique 109 (DEV2) avec lequel le dispositif 101 peut établir une communication radiofréquence. La communication radiofréquence permet par exemple au dispositif 101 d'échanger des données avec le dispositif 109. À titre d'exemple, dans le cas où le dispositif électronique 101 est un compteur d'eau, des données liées à une estimation d'un débit d'eau circulant dans la tuyauterie 105, à une évaluation de la température de l'eau, à une détection de fuite, etc. peuvent être transmises par le dispositif 101 au dispositif 109. Cela permet par exemple à un utilisateur du dispositif 101 de contrôler une consommation de l'eau acheminée par la canalisation 105. En outre, cela peut par exemple permettre à un fournisseur d'eau de facturer l'utilisateur du dispositif 101 en fonction de sa consommation d'eau. [0040] Optionally, the system 100 can further comprise, as illustrated in Figure 1, another electronic device 109 (DEV2) with which the device 101 can establish radio frequency communication. Radio frequency communication allows, for example, the device 101 to exchange data with the device 109. For example, in the case where the electronic device 101 is a water meter, data linked to an estimate of a flow rate of water circulating in the piping 105, an evaluation of the water temperature, a leak detection, etc. can be transmitted by the device 101 to the device 109. This allows for example a user of the device 101 to control consumption of the water conveyed by the pipe 105. In addition, this can for example allow a water supplier to bill the user of the device 101 according to their water consumption.
[0041] Les dispositifs électroniques 101 et 109 peuvent communiquer par tout moyen adapté, en utilisant tout système ou protocole de communication usuel, par exemple le protocole LoRa, Sigfox, BLE (Bluetooth à basse consommation - "Bluetooth Low Energy", en anglais) , ZigBee, etc. [0042] La figure 2 représente, de façon schématique et sous forme de blocs, un mode de réalisation du dispositif électronique 101 (DEV1) de la figure 1 intégrant la source 103 (SC) embarquée d'alimentation électrique. [0041] The electronic devices 101 and 109 can communicate by any suitable means, using any usual communication system or protocol, for example the LoRa, Sigfox, BLE (Bluetooth Low Energy) protocol. , ZigBee, etc. [0042] Figure 2 represents, schematically and in block form, an embodiment of the electronic device 101 (DEV1) of Figure 1 integrating the on-board electrical power source 103 (SC).
[0043] Selon ce mode de réalisation, le dispositif 101 comporte un bloc 201 (ALIM) d'alimentation et de conversion électrique adapté à produire de l'énergie électrique à partir de l'écoulement 107 (figure 1) du fluide à travers le corps du dispositif 101. Bien que cela n'ait pas été détaillé en figure 2, le bloc 201 d'alimentation et de conversion comprend par exemple une turbine, entraînée en rotation par la circulation 107 du fluide à travers le corps du dispositif 101, et un alternateur adapté à produire de l'énergie électrique à partir de la rotation de la turbine. L'énergie électrique ainsi produite peut être utilisée pour recharger la source 103 et/ou pour alimenter le circuit 203. La rotation de la turbine du bloc 201 peut en outre permettre d'estimer le débit du fluide circulant dans la canalisation 105. [0043] According to this embodiment, the device 101 comprises a power supply and electrical conversion block 201 (ALIM) adapted to produce electrical energy from the flow 107 (FIG. 1) of the fluid through the body of the device 101. Although this has not been detailed in Figure 2, the supply and conversion block 201 comprises for example a turbine, driven in rotation by the circulation 107 of the fluid through the body of the device 101, and an alternator adapted to produce electrical energy from the rotation of the turbine. The electrical energy thus produced can be used to recharge the source 103 and/or to power the circuit 203. The rotation of the turbine of the block 201 can also make it possible to estimate the flow rate of the fluid circulating in the pipe 105.
[0044] Dans l'exemple représenté, le dispositif 101 comporte en outre un premier circuit électronique 203 relié au bloc 201 et comprenant une unité de traitement 205 (pC) , par exemple un microcontrôleur ou un microprocesseur, et un circuit 207 (RF) optionnel de communication radiofréquence vers l'extérieur du dispositif 101. L'unité de traitement 205 est par exemple adapté à estimer le débit du fluide traversant le corps du dispositif 101 à partir d'une évaluation de la vitesse de rotation de la turbine du bloc 201 entraînée par l'écoulement 107. Selon un autre exemple, l'unité 205 se base sur une mesure volumétrique pour estimer le débit. Plus généralement, tout débitmètre adapté peut être utilisé par l'unité de traitement. Le circuit optionnel de communication radiofréquence 207 est par exemple adapté à établir une communication radiofréquence entre le dispositif 101 et le dispositif 109, comme exposé précédemment en relation avec la figure 1. [0044] In the example shown, the device 101 further comprises a first electronic circuit 203 connected to the block 201 and comprising a processing unit 205 (pC), for example a microcontroller or a microprocessor, and a circuit 207 (RF) optional radio frequency communication towards the outside of the device 101. The processing unit 205 is for example adapted to estimate the flow rate of the fluid passing through the body of the device 101 from an evaluation of the rotation speed of the turbine of the block 201 driven by the flow 107. According to another example, the unit 205 is based on a volumetric measurement to estimate the flow rate. More generally, any suitable flow meter can be used by the processing unit. The optional radio frequency communication circuit 207 is for example adapted to establish radio frequency communication between the device 101 and the device 109, as explained previously in relation to Figure 1.
[0045] Dans l'exemple illustré en figure 2, le dispositif 101 comporte en outre un deuxième circuit 209 (PMIC) de gestion d'alimentation électrique. Dans cet exemple, le circuit 209 est relié au bloc 201, à la source 103 d'alimentation électrique et au circuit 203. Le circuit 209 est plus précisément adapté à commander : [0045] In the example illustrated in Figure 2, the device 101 further comprises a second circuit 209 (PMIC) for power supply management. In this example, circuit 209 is connected to block 201, to electrical power source 103 and to circuit 203. Circuit 209 is more precisely adapted to control:
- le raccordement de la source 103 d'alimentation électrique au bloc 201 et au circuit électronique 203, permettant ainsi de transférer de l'énergie depuis ou vers la source 103 ; ou - the connection of the electrical power source 103 to the block 201 and to the electronic circuit 203, thus making it possible to transfer energy from or to the source 103; Or
- l'isolement électrique de la source 103 par rapport au bloc 201 et au circuit 203, permettant ainsi de bloquer les transferts d'énergie électrique entre la source 103, d'une part, et le bloc 201 et le circuit 203, d'autre part. - the electrical isolation of the source 103 relative to the block 201 and the circuit 203, thus making it possible to block the transfers of electrical energy between the source 103, on the one hand, and the block 201 and the circuit 203, somewhere else.
[0046] Le dispositif 101 peut en outre comporter divers autres éléments ou circuits en fonction de l'application. Ces éléments et circuits sont symbolisés, en figure 2, par un unique bloc fonctionnel 211 (FCT) . Le bloc fonctionnel 211 est par exemple alimenté par l'énergie électrique provenant du bloc 201 d'alimentation et de conversion. Les éléments et circuits du bloc fonctionnel 211 peuvent, comme illustré en figure 2, faire partie du circuit 203. En variante, tout ou partie des éléments et circuits du bloc fonctionnel 211 sont distincts du circuit 203. Bien que cela n'ait pas été détaillé en figure 2, le dispositif 101 peut en outre comporter une ou plusieurs zones de stockage volatil et/ou non volatil, un ou plusieurs bus de données, d'adresses et/ou de commandes entre les différents éléments internes au dispositif 101 et une ou plusieurs interfaces d'entrée-sortie de communication avec l'extérieur du dispositif 101, par exemple avec des capteurs de température, de pression, d'hygrométrie etc. et/ou de commande d'une ou plusieurs électrovannes. The device 101 may also include various other elements or circuits depending on the application. These elements and circuits are symbolized, in Figure 2, by a single functional block 211 (FCT). The functional block 211 is for example powered by the electrical energy coming from the power supply and conversion block 201. The elements and circuits of the functional block 211 can, as illustrated in Figure 2, form part of the circuit 203. Alternatively, all or part of the elements and circuits of the functional block 211 are distinct from the circuit 203. Although this has not been detailed in Figure 2, the device 101 may further comprise one or more volatile and/or non-volatile storage zones, one or more data, address and/or command buses between the different internal elements of the device 101 and a or several input-output interfaces for communication with the outside of the device 101, for example with sensors temperature, pressure, humidity etc. and/or control of one or more solenoid valves.
[0047] La figure 3 représente, de façon schématique et sous forme de blocs, un mode de réalisation plus détaillé du dispositif électronique 101 (DEV1) de la figure 2 intégrant la source d'alimentation électrique 103. Le circuit optionnel de communication radiofréquence 207 du circuit 203 et le bloc fonctionnel 211 n'ont pas été illustrés en figure 3 afin de ne pas surcharger le dessin. [0047] Figure 3 represents, schematically and in block form, a more detailed embodiment of the electronic device 101 (DEV1) of Figure 2 integrating the electrical power source 103. The optional radio frequency communication circuit 207 of the circuit 203 and the functional block 211 have not been illustrated in Figure 3 so as not to overload the drawing.
[0048] Le mode de réalisation illustré en figure 3 correspond plus précisément à un cas où le circuit 209 (PMIC) de gestion d'alimentation électrique est commandé par l'unité de traitement 205 (pC) . En figure 3, le circuit 209 comporte un module 301 (CHG) de charge et un module 303 (DISCHG) de décharge. L'unité de traitement 205 commande le module de charge 301 (flèche 305) et le module de décharge 303 (flèche 307) du circuit 209, par exemple par des signaux de commande transmis par des liaisons reliant ou connectant l'unité de traitement 205 aux modules de charge 301 et de décharge 303. Ces signaux de commande sont par exemple générés par des instructions de code de programme exécutées par l'unité de traitement 205. The embodiment illustrated in Figure 3 corresponds more precisely to a case where the electrical power management circuit 209 (PMIC) is controlled by the processing unit 205 (pC). In Figure 3, circuit 209 includes a charging module 301 (CHG) and a discharge module 303 (DISCHG). The processing unit 205 controls the charging module 301 (arrow 305) and the discharge module 303 (arrow 307) of the circuit 209, for example by control signals transmitted by links connecting or connecting the processing unit 205 to the charge 301 and discharge 303 modules. These control signals are for example generated by program code instructions executed by the processing unit 205.
[0049] Le module de charge 301 permet de recharger la source 103 grâce à l'énergie électrique produite par le bloc 201 d'alimentation et de conversion électrique lorsque l'eau circule dans la canalisation 105. Le module de décharge 303 permet de décharger la source 103 pour alimenter le circuit 203 dans un cas où la circulation d'eau dans la canalisation 105 présente un débit insuffisant pour que le circuit 203 puisse être alimenté uniquement par le bloc 201, par exemple un débit sensiblement nul. Le module de décharge 203 permet en outre de protéger la source 103 contre des décharges dites "profondes", par exemple des décharges susceptibles d'endommager la source 103. [0049] The charging module 301 makes it possible to recharge the source 103 using the electrical energy produced by the power supply and electrical conversion block 201 when the water circulates in the pipe 105. The discharge module 303 makes it possible to discharge the source 103 to supply the circuit 203 in a case where the circulation of water in the pipe 105 has an insufficient flow rate so that the circuit 203 can be supplied only by the block 201, for example a substantially zero flow rate. The discharge module 203 also makes it possible to protect the source 103 against so-called discharges. “deep”, for example discharges likely to damage the source 103.
[0050] La source 103 d'alimentation électrique intégrée au dispositif 101 est un élément capacitif, de préférence un condensateur, plus préférentiellement un supercondensateur. La source 103 présente par exemple une capacité électrique permettant, en l'absence de circulation 107 d'eau dans la tuyauterie 105 durant plusieurs semaines, voire plusieurs mois, d'alimenter l'unité de traitement 205 et éventuellement le circuit optionnel de communication radiofréquence 207. The electrical power source 103 integrated into the device 101 is a capacitive element, preferably a capacitor, more preferably a supercapacitor. The source 103 has for example an electrical capacity allowing, in the absence of circulation 107 of water in the pipes 105 for several weeks, or even several months, to power the processing unit 205 and possibly the optional radio frequency communication circuit 207.
[0051] De façon générale, la source 103 est choisie et dimensionnée afin de pallier, ou compenser, un fonctionnement intermittent du bloc 201, comprenant une alternance : [0051] Generally, the source 103 is chosen and dimensioned in order to compensate for, or compensate for, intermittent operation of the block 201, comprising an alternation:
- de premières phases pendant lesquelles l'eau circule dans la canalisation 105 à un débit suffisamment élevé pour permettre au générateur d'alimenter le circuit 203 ; et - first phases during which the water circulates in the pipe 105 at a sufficiently high flow rate to allow the generator to supply the circuit 203; And
- de deuxièmes phases pendant lesquelles l'eau ne circule pas dans la canalisation 105, ou circule à une vitesse insuffisante pour permettre au bloc 201 de produire l'énergie électrique requise pour alimenter le circuit 203. - second phases during which the water does not circulate in the pipe 105, or circulates at an insufficient speed to allow the block 201 to produce the electrical energy required to power the circuit 203.
[0052] En d'autres termes, la source 103 permet de "prendre le relai" de l'alimentation électrique du dispositif 101 lors des deuxièmes phases où le circuit 203 ne peut pas être alimenté par le bloc 201 seulement. [0052] In other words, the source 103 makes it possible to "take over" the electrical power supply of the device 101 during the second phases where the circuit 203 cannot be powered by the block 201 only.
[0053] Dans l'exemple illustré en figure 3, le bloc 201 d'alimentation et de conversion comprend un générateur 308 (EH) et un circuit 309 (REG) de régulation de l'énergie électrique produite par le générateur 308. Le générateur 308 du bloc 201 comprend par exemple la turbine, entraînée en rotation par la circulation 107 du fluide à travers le corps du dispositif 101, et l'alternateur adapté à produire de l'énergie électrique à partir de la rotation de la turbine. Le circuit 309 comporte par exemple un convertisseur de tension et un module abaisseur de tension comme cela sera exposé plus en détail ci-dessous en relation avec la figure 7. Le circuit 309 est associé en série avec un élément 311 de conduction unidirectionnelle depuis le bloc 201 vers l'unité de traitement 205 et le supercondensateur 103, par exemple une diode dont une anode est connectée à une sortie du circuit 309 et dont une cathode est connectée à un nœud 313 d'application d'un potentiel Vdd. Le potentiel Vdd correspond par exemple à une tension d'alimentation fournie par le générateur 308. De manière avantageuse, on choisit une diode présentant un courant inverse le plus faible possible. [0053] In the example illustrated in Figure 3, the power supply and conversion block 201 comprises a generator 308 (EH) and a circuit 309 (REG) for regulating the electrical energy produced by the generator 308. The generator 308 of block 201 comprises for example the turbine, driven in rotation by the circulation 107 of the fluid through the body of the device 101, and the alternator adapted to produce electrical energy from the rotation of the turbine. Circuit 309 includes, for example, a converter voltage and a voltage step-down module as will be explained in more detail below in relation to Figure 7. Circuit 309 is associated in series with an element 311 for unidirectional conduction from block 201 to processing unit 205 and the supercapacitor 103, for example a diode of which an anode is connected to an output of circuit 309 and of which a cathode is connected to a node 313 for applying a potential Vdd. The potential Vdd corresponds for example to a supply voltage supplied by the generator 308. Advantageously, a diode having the lowest possible reverse current is chosen.
[0054] Dans cet exemple, le circuit 209 est connecté entre le nœud 313 et un autre nœud 315 d'application d'un potentiel Vsc. Le supercondensateur 103 est connecté entre le nœud 315 d'application du potentiel Vsc et encore un autre nœud 317 d'application d'un potentiel de référence, par exemple la masse. Le potentiel Vsc est fonction d'une tension aux bornes du supercondensateur 103. L'unité de traitement 205 est connectée entre le nœud 313 et le nœud 317 d'application du potentiel de référence. [0054] In this example, circuit 209 is connected between node 313 and another node 315 for applying a potential Vsc. The supercapacitor 103 is connected between the node 315 for applying the potential Vsc and yet another node 317 for applying a reference potential, for example the mass. The potential Vsc is a function of a voltage across the supercapacitor 103. The processing unit 205 is connected between the node 313 and the node 317 for applying the reference potential.
[0055] Comme illustré en figure 3, le module 303 de décharge du supercondensateur 103 peut en outre être commandé (flèche 319) en fonction du potentiel Vsc présent au nœud 315 comme cela sera exposé plus en détail ci-dessous. [0055] As illustrated in Figure 3, the discharge module 303 of the supercapacitor 103 can also be controlled (arrow 319) as a function of the potential Vsc present at node 315 as will be explained in more detail below.
[0056] La figure 4 est un schéma électrique détaillé d'un exemple de réalisation du dispositif de la figure 3. [0056] Figure 4 is a detailed electrical diagram of an exemplary embodiment of the device of Figure 3.
[0057] Dans l'exemple illustré en figure 4, le module 301 de charge comprend un élément résistif RI, ou résistance, et un commutateur Cl associés en série entre le nœud 313 et un autre nœud 401. Le commutateur Cl présente, de préférence, une résistance à l'état passant faible devant la résistance de l'élément résistif RI. Le module de charge 301 comprend en outre un autre élément résistif R2, ou résistance, et un autre commutateur C2 associés en parallèle entre le nœud 401 et un autre nœud 403. Le commutateur C2 présente, de préférence, une résistance à l'état passant faible devant la résistance de l'élément résistif RI. Dans l'exemple représenté, l'unité de traitement 205 (pC) applique un signal CMD1 de commande sur une borne de commande du commutateur Cl et un autre signal CMD2 de commande sur une borne de commande du commutateur C2. [0057] In the example illustrated in Figure 4, the load module 301 comprises a resistive element RI, or resistor, and a switch Cl associated in series between the node 313 and another node 401. The switch Cl preferably presents , a low on-state resistance compared to the resistance of the resistive element RI. The charging module 301 further comprises another resistive element R2, or resistor, and another switch C2 associated in parallel between the node 401 and another node 403. The switch C2 preferably has a low on-state resistance compared to the resistance of the resistive element RI. In the example shown, the processing unit 205 (pC) applies a control signal CMD1 to a control terminal of the switch C1 and another control signal CMD2 to a control terminal of the switch C2.
[0058] L'élément résistif R2 peut présenter une résistance supérieure ou inférieure à celle de l'élément résistif RI. La résistance de l'élément R2 est choisie de façon empirique, en fonction de caractéristiques électriques du supercondensateur 103 et de caractéristiques résistives du circuit global ainsi que des puissances traitées. À titre d'exemple, les éléments résistifs RI et R2 présentent des résistances respectivement égales à environ 10 Q et 42 Q. The resistive element R2 may have a resistance greater or less than that of the resistive element RI. The resistance of element R2 is chosen empirically, depending on the electrical characteristics of the supercapacitor 103 and the resistive characteristics of the overall circuit as well as the powers processed. For example, the resistive elements RI and R2 have resistances respectively equal to approximately 10 Q and 42 Q.
[0059] Dans cet exemple, le module 303 de décharge comprend encore un autre commutateur C3 connecté entre les nœuds 403 et 315. Le commutateur C3 comporte une borne de commande sur laquelle l'unité de traitement 205 applique encore un autre signal CMD3 de commande. [0059] In this example, the discharge module 303 comprises yet another switch C3 connected between the nodes 403 and 315. The switch C3 comprises a control terminal to which the processing unit 205 applies yet another control signal CMD3 .
[0060] À titre d'exemple, chaque signal CMD1, CMD2, CMD3 est un signal binaire dont un premier état, par exemple un état haut, permet de commander une fermeture du commutateur Cl, C2, C3 correspondant et dont un deuxième état, l'état bas dans cet exemple, permet de commander une ouverture du commutateur Cl, C2, C3 correspondant. [0060] By way of example, each signal CMD1, CMD2, CMD3 is a binary signal of which a first state, for example a high state, makes it possible to control a closing of the corresponding switch Cl, C2, C3 and of which a second state, the low state in this example makes it possible to control an opening of the corresponding switch Cl, C2, C3.
[0061] Le module de décharge 303 comprend en outre un module 405 de protection du supercondensateur 103. Le module 405 permet plus précisément de protéger le supercondensateur 103 contre des décharges dites "profondes", par exemple des décharges susceptibles d'endommager le supercondensateur 103. Le module 405 permet par exemple plus précisément d'éviter que le potentiel Vsc présent au nœud 315 ne descende en dessous d'un seuil Vsc_min de charge minimale, ou seuil de décharge maximale, en deçà duquel le supercondensateur 103 risquerait d'être détérioré. En pratique, une marge de sécurité peut être prévue, le seuil Vsc_min pouvant ainsi être supérieur, par exemple de quelques dixièmes de volts, au seuil réel de détérioration du supercondensateur 103. [0061] The discharge module 303 further comprises a module 405 for protecting the supercapacitor 103. The module 405 makes it possible more precisely to protect the supercapacitor 103 against so-called "deep" discharges, for example discharges likely to damage the supercapacitor 103. The module 405 makes it possible, for example, more precisely to prevent the potential Vsc present at node 315 from falling in below a minimum charge threshold Vsc_min, or maximum discharge threshold, below which the supercapacitor 103 would risk being damaged. In practice, a safety margin can be provided, the threshold Vsc_min thus being able to be higher, for example by a few tenths of volts, than the actual threshold of deterioration of the supercapacitor 103.
[0062] Dans l'exemple illustré en figure 4, le module 405 de protection du supercondensateur 103 est relié, par une résistance R3, à la borne de commande du commutateur C3. Le module 405 applique un signal CMD4 de commande sur la borne de commande du commutateur C3. Le module 405 est en outre connecté aux nœuds 315 et 317. À titre d'exemple, le signal CMD4 est un signal binaire dont un premier état, par exemple l'état haut, permet de commander une fermeture du commutateur C3 et dont un deuxième état, par exemple l'état bas, permet de commander une ouverture du commutateur C3. [0062] In the example illustrated in Figure 4, the protection module 405 of the supercapacitor 103 is connected, by a resistor R3, to the control terminal of the switch C3. Module 405 applies a control signal CMD4 to the control terminal of switch C3. The module 405 is also connected to the nodes 315 and 317. For example, the signal CMD4 is a binary signal of which a first state, for example the high state, makes it possible to control a closing of the switch C3 and of which a second state, for example the low state, makes it possible to control an opening of the switch C3.
[0063] Le signal CMD3 est par exemple prioritaire par rapport au signal CMD4. Cela permet à l'unité de traitement 205, lorsque l'alimentation fournie par le générateur 308 est suffisante pour recharger la source 103, de forcer la fermeture du commutateur C3 dans un cas où le potentiel Vsc est inférieur au seuil Vsc_min. [0063] The CMD3 signal has, for example, priority over the CMD4 signal. This allows the processing unit 205, when the power supplied by the generator 308 is sufficient to recharge the source 103, to force the closing of the switch C3 in a case where the potential Vsc is lower than the threshold Vsc_min.
[0064] Dans l'exemple représenté, le module de décharge 303 comprend en outre un autre élément 407 de conduction unidirectionnelle, par exemple une diode dont une anode est connectée au nœud 403 et dont une cathode est connectée au nœud 313. La diode 407 permet de laisser passer un courant circulant depuis le nœud 403 vers le nœud 313 tout en évitant que du courant ne circule depuis le nœud 313 vers le nœud 403 sans passer par le module de recharge 301. [0064] In the example shown, the discharge module 303 further comprises another element 407 of unidirectional conduction, for example a diode of which an anode is connected to node 403 and of which a cathode is connected to node 313. Diode 407 allows a current circulating from node 403 to node 313 to pass while preventing current from circulating from node 313 to node 403 without passing through the charging module 301.
[0065] Le fonctionnement du dispositif 101 de la figure 4 va maintenant être décrit plus en détail en relation avec les figures 5A à 5D. [0066] La figure 5A est un schéma électrique équivalent au dispositif 101 de la figure 4 dans un premier mode de fonctionnement correspondant à un cas où le potentiel Vdd est supérieur ou égal à un seuil Vdd_min et où le potentiel Vsc est compris entre le seuil Vsc_min et un autre seuil Vsc_fch. [0065] The operation of the device 101 of Figure 4 will now be described in more detail in relation to Figures 5A to 5D. [0066] Figure 5A is an electrical diagram equivalent to the device 101 of Figure 4 in a first operating mode corresponding to a case where the potential Vdd is greater than or equal to a threshold Vdd_min and where the potential Vsc is between the threshold Vsc_min and another threshold Vsc_fch.
[0067] Le seuil Vdd_min correspond plus précisément à un seuil au-delà duquel on considère que le générateur 308 fournit suffisamment d'énergie pour pouvoir alimenter le circuit 203. Le seuil Vsc_fch est par exemple compris entre le seuil Vsc_min de charge minimale et un seuil Vsc_max de charge maximale du supercondensateur 103. À titre d'exemple, les seuils Vsc_min et Vsc_max présentent des valeurs égales à environ 2,7 V et 3, 6 V, respectivement. La valeur du seuil Vsc_fch est par exemple déterminée en fonction du générateur 308 et de résistances internes du dispositif 101. À titre d'exemple, le seuil Vsc_fch présente une valeur égale à environ 3,1 V. [0067] The threshold Vdd_min corresponds more precisely to a threshold beyond which it is considered that the generator 308 provides sufficient energy to be able to power the circuit 203. The threshold Vsc_fch is for example between the threshold Vsc_min of minimum load and a threshold Vsc_max of maximum charge of the supercapacitor 103. As an example, the thresholds Vsc_min and Vsc_max have values equal to approximately 2.7 V and 3.6 V, respectively. The value of the threshold Vsc_fch is for example determined as a function of the generator 308 and internal resistances of the device 101. For example, the threshold Vsc_fch has a value equal to approximately 3.1 V.
[0068] Dans le premier mode de fonctionnement, le commutateur Cl est fermé tandis que le commutateur C2 est ouvert. Le module de charge 301 équivaut alors à une résistance Rmax correspondant sensiblement à l'association en série des résistances RI et R2 (Rmax = R1+R2) , à la résistance parasite du commutateur Cl près. Dans ce mode de fonctionnement, le commutateur C3 est fermé et le module de décharge 303 équivaut ainsi à un circuit fermé. [0068] In the first operating mode, switch Cl is closed while switch C2 is open. The load module 301 is then equivalent to a resistance Rmax corresponding substantially to the series association of the resistances RI and R2 (Rmax = R1+R2), up to the parasitic resistance of the switch Cl. In this operating mode, switch C3 is closed and discharge module 303 is thus equivalent to a closed circuit.
[0069] La résistance Rmax est par exemple choisie de sorte à permettre au générateur 308 du dispositif 101 de recharger le supercondensateur 103 tout en alimentant électriquement l'unité de traitement 205, l'unité 205 demeurant en outre alimentée par le supercondensateur 103. [0069] The resistance Rmax is for example chosen so as to allow the generator 308 of the device 101 to recharge the supercapacitor 103 while electrically powering the processing unit 205, the unit 205 also remaining powered by the supercapacitor 103.
[0070] La figure 5B est un schéma électrique équivalent au dispositif 101 de la figure 4 dans un deuxième mode de fonctionnement correspondant à un cas où le potentiel Vdd est supérieur ou égal au seuil Vdd_min et où le potentiel Vsc est compris entre les seuils Vsc_fch et Vscjnax. [0070] Figure 5B is an electrical diagram equivalent to the device 101 of Figure 4 in a second operating mode corresponding to a case where the potential Vdd is greater than or equal to the threshold Vdd_min and where the potential Vsc is between the thresholds Vsc_fch and Vscjnax.
[0071] Dans le deuxième mode de fonctionnement, les commutateurs Cl et C2 sont fermés. Le module de charge 301 équivaut alors à une résistance Rmin inférieure à la résistance Rmax, par exemple sensiblement égale à la résistance RI aux résistances parasites des commutateurs Cl et C2 près. Dans ce mode de fonctionnement, le commutateur C3 est fermé et le module de décharge 303 équivaut ainsi à un circuit fermé, à la résistance parasite du commutateur C3 près . [0071] In the second operating mode, switches Cl and C2 are closed. The load module 301 is then equivalent to a resistance Rmin less than the resistance Rmax, for example substantially equal to the resistance RI except for the parasitic resistances of the switches Cl and C2. In this operating mode, the switch C3 is closed and the discharge module 303 is thus equivalent to a closed circuit, up to the parasitic resistance of the switch C3.
[0072] La figure 5C est un schéma électrique équivalent au dispositif 101 de la figure 4 dans un troisième mode de fonctionnement correspondant à un cas où le potentiel Vdd est strictement inférieur au seuil Vdd_min et où le potentiel Vsc est supérieur ou égal au seuil Vsc_min. [0072] Figure 5C is an electrical diagram equivalent to the device 101 of Figure 4 in a third operating mode corresponding to a case where the potential Vdd is strictly lower than the threshold Vdd_min and where the potential Vsc is greater than or equal to the threshold Vsc_min .
[0073] Dans le troisième mode de fonctionnement, les commutateurs Cl et C2 sont ouverts. Le module de charge 301 équivaut alors à un circuit ouvert. Dans ce mode de fonctionnement, le commutateur C3 est fermé et le module de décharge 303 équivaut ainsi à un circuit fermé. [0073] In the third operating mode, switches Cl and C2 are open. The charging module 301 is then equivalent to an open circuit. In this operating mode, switch C3 is closed and discharge module 303 is thus equivalent to a closed circuit.
[0074] Cela permet au supercondensateur 103 de maintenir l'alimentation électrique de l'unité de traitement 205, par exemple lorsque la vitesse de rotation de la turbine du générateur 308 est nulle ou insuffisante pour permettre d'appliquer, au nœud 313, un potentiel supérieur ou égal à Vdd . [0074] This allows the supercapacitor 103 to maintain the electrical power supply to the processing unit 205, for example when the rotation speed of the turbine of the generator 308 is zero or insufficient to allow application, to the node 313, of a potential greater than or equal to Vdd.
[0075] Dans ce mode de fonctionnement, le circuit 207 de communication radiofréquence (figure 2) peut en outre être alimenté, au moins périodiquement, par le supercondensateur 103. À titre d'exemple, cela permet au dispositif 101 de transmettre des données au dispositif 109, par exemple sous forme de messages comprenant chacun une ou plusieurs données choisies parmi : [0075] In this mode of operation, the radio frequency communication circuit 207 (FIG. 2) can also be powered, at least periodically, by the supercapacitor 103. For example, this allows the device 101 to transmit data to the device 109, for example under form of messages each comprising one or more data chosen from:
- un identifiant de message ; - a message identifier;
- une température de l'eau dans la canalisation 105 ; - a temperature of the water in pipe 105;
- un volume d'eau cumulé ayant circulé, pendant une première durée, à travers le corps du dispositif 101 ; - a cumulative volume of water having circulated, for a first duration, through the body of the device 101;
- la première durée ; - the first duration;
- une deuxième durée correspondant par exemple à une durée écoulée entre un instant initial et un instant de transmission du message ; - a second duration corresponding for example to a duration elapsed between an initial instant and an instant of transmission of the message;
- une estimation de débit ; et - a flow estimate; And
- un niveau de charge du supercondensateur 103, par exemple image du potentiel Vsc présent au nœud 315. - a charge level of the supercapacitor 103, for example image of the potential Vsc present at node 315.
[0076] La deuxième durée est par exemple utilisée par le dispositif 109 pour horodater l'instant de génération du message par rapport à une référence temporelle, par exemple une horloge universelle du dispositif 109 de la figure 1, en fonction d'un instant de transmission de ce message. [0076] The second duration is for example used by the device 109 to timestamp the instant of generation of the message relative to a temporal reference, for example a universal clock of the device 109 of FIG. 1, as a function of an instant of transmission of this message.
[0077] La figure 5D est un schéma électrique équivalent au dispositif 101 de la figure 4 dans un quatrième mode de fonctionnement correspondant à un cas où le potentiel Vsc est strictement inférieur au seuil Vsc_min. En outre, le quatrième mode de fonctionnement correspond : [0077] Figure 5D is an electrical diagram equivalent to the device 101 of Figure 4 in a fourth operating mode corresponding to a case where the potential Vsc is strictly lower than the threshold Vsc_min. In addition, the fourth mode of operation corresponds to:
- à une première phase PHI dans laquelle le potentiel Vdd est inférieur au seuil Vdd_min, l'unité de traitement 205 n'étant dans ce cas pas alimentée ; ou - to a first phase PHI in which the potential Vdd is lower than the threshold Vdd_min, the processing unit 205 not being powered in this case; Or
- à une deuxième phase PH2 transitoire, couvrant le passage de la première phase au premier mode de fonctionnement, dans laquelle le potentiel Vdd est supérieur au seuil Vdd_min, l'unité de traitement 205 étant dans ce cas alimentée, et dans laquelle la fermeture du commutateur Cl n'a pas encore été commandée. La phase transitoire PH2, d'une durée très brève par rapport à la phase PHI, correspond par exemple à une situation dans laquelle du fluide se remet à circuler après une longue période d'inactivité. - to a second transient phase PH2, covering the transition from the first phase to the first operating mode, in which the potential Vdd is greater than the threshold Vdd_min, the processing unit 205 being powered in this case, and in which the closing of the Cl switch has not yet been ordered. The transient phase PH2, of a very short duration compared to the phase PHI, corresponds for example to a situation in which fluid begins to circulate again after a long period of inactivity.
[0078] Dans le quatrième mode de fonctionnement, les commutateurs Cl, C2 et C3 sont ouverts. Le module de charge 301 et le module de décharge 303 équivalent donc chacun à un circuit ouvert. Le supercondensateur 103 est alors isolé par rapport aux autres éléments du dispositif 101. On évite ainsi une décharge profonde du supercondensateur 103, par exemple après une phase d'inactivité prolongée du générateur 308 pouvant atteindre plusieurs semaines, voire plusieurs mois. [0078] In the fourth operating mode, the switches Cl, C2 and C3 are open. The charging module 301 and the discharge module 303 are therefore each equivalent to an open circuit. The supercapacitor 103 is then isolated from the other elements of the device 101. A deep discharge of the supercapacitor 103 is thus avoided, for example after a prolonged phase of inactivity of the generator 308 which can reach several weeks, or even several months.
[0079] La figure 6 est un chronogramme illustrant un exemple de mode de mise en œuvre du dispositif 101 de la figure 4. La figure 6 illustre plus précisément une courbe 601 d'évolution, en fonction du temps t (en abscisse) du potentiel Vsc (en ordonnée) présent au nœud 315 du dispositif 101. [0079] Figure 6 is a chronogram illustrating an example of a mode of implementation of the device 101 of Figure 4. Figure 6 illustrates more precisely a curve 601 of evolution, as a function of time t (on the abscissa) of the potential Vsc (on the ordinate) present at node 315 of device 101.
[0080] À un instant tO, le potentiel Vdd appliqué au nœud 313 est supérieur au seuil Vdd_min (Vdd h Vdd_min) et le potentiel Vsc est sensiblement égal au seuil Vsc_min. Le dispositif 101 est alors dans le premier mode de fonctionnement (MODE1) . Le supercondensateur 103 est rechargé par le générateur 308, ce qui provoque une augmentation du potentiel Vsc présent au nœud 315. [0080] At a time tO, the potential Vdd applied to node 313 is greater than the threshold Vdd_min (Vdd h Vdd_min) and the potential Vsc is substantially equal to the threshold Vsc_min. The device 101 is then in the first operating mode (MODE1). The supercapacitor 103 is recharged by the generator 308, which causes an increase in the potential Vsc present at node 315.
[0081] À un autre instant tl, postérieur à l'instant tO, le potentiel Vsc franchit le seuil Vsc_fch tandis que le potentiel Vdd appliqué au nœud 313 reste supérieur au seuil Vdd_min. Le dispositif 101 est alors dans le deuxième mode de fonctionnement (MODE2) . Le commutateur C2 est fermé lorsque le potentiel Vsc atteint le seuil Vsc_fch. Cela provoque une accélération de la charge du supercondensateur 103, provenant du fait que le supercondensateur 103 est chargé non plus à travers la résistance Rmax, comme dans le premier mode de fonctionnement, mais à travers la résistance Rmin. Cette accélération se traduit par une brusque augmentation de pente de la courbe 601 par rapport à une autre courbe 603 en trait pointillé symbolisant l'évolution du potentiel Vsc si le commutateur C2 n'était pas fermé à l'instant tl. La courbe 601 présente plus précisément, à l'instant tl, un point d'inflexion. Le fait de commander la fermeture du commutateur C3 à l'instant tl permet avantageusement de réduire une durée de recharge du supercondensateur 103 tout en continuant d'alimenter électriquement l'unité de traitement 205, l'unité 205 demeurant en outre alimentée par le supercondensateur 103. [0081] At another time tl, subsequent to time tO, the potential Vsc crosses the threshold Vsc_fch while the potential Vdd applied to node 313 remains greater than the threshold Vdd_min. The device 101 is then in the second operating mode (MODE2). Switch C2 is closed when the potential Vsc reaches the threshold Vsc_fch. This causes an acceleration in the charging of the supercapacitor 103, resulting from the fact that the supercapacitor 103 is no longer charged through the resistance Rmax, as in the first operating mode, but through the resistance Rmin. This acceleration results in a sudden increase in slope of curve 601 in relation to another curve 603 in dotted line symbolizing the evolution of the potential Vsc if switch C2 was not closed at time tl. Curve 601 presents more precisely, at time tl, an inflection point. The fact of controlling the closing of the switch C3 at the instant tl advantageously makes it possible to reduce the recharge time of the supercapacitor 103 while continuing to electrically power the processing unit 205, the unit 205 also remaining powered by the supercapacitor 103.
[0082] À encore un autre instant t2, postérieur à l'instant tl, le potentiel Vdd appliqué au nœud 313 devient strictement inférieur au seuil Vdd_min (Vdd < Vdd_min) tandis que le potentiel Vsc est sensiblement égal au seuil Vsc_max de recharge maximale du supercondensateur 103. Le dispositif 101 est alors dans le troisième mode de fonctionnement (MODE3) . Les commutateurs Cl et C2 sont ouverts et le commutateur C3 est fermé pour permettre au supercondensateur 103 d'alimenter, seul, l'unité de traitement 205. [0082] At yet another instant t2, subsequent to instant tl, the potential Vdd applied to node 313 becomes strictly lower than the threshold Vdd_min (Vdd < Vdd_min) while the potential Vsc is substantially equal to the threshold Vsc_max of maximum recharge of the supercapacitor 103. The device 101 is then in the third operating mode (MODE3). The switches Cl and C2 are open and the switch C3 is closed to allow the supercapacitor 103 to supply, alone, the processing unit 205.
[0083] À encore un autre instant t3, postérieur à l'instant t2, le potentiel Vsc devient strictement inférieur au seuil Vsc_min tandis que le potentiel Vdd appliqué au nœud 313 demeure strictement inférieur au seuil Vdd_min. Le dispositif 101 est alors dans le quatrième mode de fonctionnement (MODE4) , plus précisément dans la première phase PHI où l'unité de traitement 205 n'est pas alimentée. L'ouverture du commutateur C3 permet alors de protéger le supercondensateur 103 contre une décharge profonde. [0083] At yet another time t3, subsequent to time t2, the potential Vsc becomes strictly lower than the threshold Vsc_min while the potential Vdd applied to node 313 remains strictly lower than the threshold Vdd_min. The device 101 is then in the fourth operating mode (MODE4), more precisely in the first PHI phase where the processing unit 205 is not powered. Opening switch C3 then makes it possible to protect supercapacitor 103 against deep discharge.
[0084] À titre d'exemple, à encore un autre instant t4 postérieur à l'instant t2, le potentiel Vdd appliqué au nœud 313 redevient supérieur au seuil Vdd_min et le dispositif 101 est alors ramené dans le premier mode de fonctionnement après la phase transitoire PH2. [0085] Le tableau ci-dessous résume les différents modes de fonctionnement MODE1, MODE2, MODES et MODE4 du dispositif 101 de la figure 4. Dans ce tableau, pour chacun des commutateurs Cl, C2 et C3, la lettre F indique un état fermé et la lettre O un état ouvert. En outre, l'abréviation "Supercond." désigne le supercondensateur 103. Il est à noter que, dans les troisième et quatrième modes MODES et MODE 4, l'état du commutateur 02 est indifférent puisque le commutateur Cl est ouvert . [0084] By way of example, at yet another time t4 after time t2, the potential Vdd applied to node 313 becomes greater than the threshold Vdd_min again and the device 101 is then returned to the first operating mode after the phase transient PH2. [0085] The table below summarizes the different operating modes MODE1, MODE2, MODES and MODE4 of the device 101 in Figure 4. In this table, for each of the switches Cl, C2 and C3, the letter F indicates a closed state and the letter O an open state. Also, the abbreviation "Supercond." designates the supercapacitor 103. It should be noted that, in the third and fourth modes MODES and MODE 4, the state of the switch 02 is indifferent since the switch Cl is open.
[0086] [Table 1]
Figure imgf000023_0001
[0086] [Table 1]
Figure imgf000023_0001
[0087] Le dispositif 101 de la figure 4 et le mode de mise en œuvre exposé ci-dessus en relation avec la figure 6 présentent l'avantage de permettre d'optimiser les durées de recharge et de décharge du supercondensateur 103. [0087] The device 101 of Figure 4 and the mode of implementation explained above in relation to Figure 6 have the advantage of making it possible to optimize the recharge and discharge times of the supercapacitor 103.
[0088] La figure 7 représente, de façon schématique et sous forme de blocs, un autre mode de réalisation d'un dispositif électronique 701 intégrant une source d'alimentation électrique. Le dispositif 701 illustré en figure 7 correspond à un mode de réalisation plus détaillé du dispositif électronique 101 de la figure 2 intégrant la source d'alimentation électrique 103 dans un cas où le contrôle de l'alimentation par le supercondensateur 103 est opéré par un circuit logique, par exemple indépendant de l'unité de traitement 205. Le circuit optionnel de communication radiofréquence 207 du circuit 203 et le bloc fonctionnel 211 n'ont pas été illustrés en figure 3 afin de ne pas surcharger le dessin. [0088] Figure 7 represents, schematically and in block form, another embodiment of an electronic device 701 integrating an electrical power source. The device 701 illustrated in Figure 7 corresponds to a more detailed embodiment of the electronic device 101 of Figure 2 integrating the electrical power source 103 in a case where the control of the power supply by the supercapacitor 103 is operated by a circuit logic, for example independent of the processing unit 205. The optional radio frequency communication circuit 207 of the circuit 203 and the functional block 211 have not been illustrated in Figure 3 so as not to overload the drawing.
[0089] Le dispositif 701 de la figure 7 comprend des éléments communs avec le dispositif 101 de la figure 3. Ces éléments communs ne seront pas détaillés à nouveau ci-après. [0089] The device 701 of Figure 7 includes common elements with the device 101 of Figure 3. These common elements will not be detailed again below.
[0090] Le circuit 309 du bloc 201 du dispositif 701 comporte un convertisseur 703 (CONV) , par exemple un convertisseur alternatif-continu permettant de produire, en sortie, une tension continue Vdc à partir d'une tension alternative Vac fournie, en entrée, par le générateur 308 (EH) . Le circuit 309 comporte en outre un module 705 (VSD) abaisseur de tension permettant, à partir de la tension Vdc appliquée en entrée, de fournir en sortie une tension plus faible, par exemple compatible avec une plage de tensions d'alimentation de l'unité de traitement 205 (pC) . Dans l'exemple illustré, le module 705 applique un potentiel Vin sur un nœud 707 du dispositif 701. Le potentiel Vin correspond par exemple à une tension d'alimentation fournie par le générateur 308. Le circuit 309 du dispositif 101 des figures 3 et 4 est par exemple identique ou analogue au circuit 309 du dispositif 701 de la figure 7. [0090] Circuit 309 of block 201 of device 701 comprises a converter 703 (CONV), for example an AC-DC converter making it possible to produce, at output, a DC voltage Vdc from an AC voltage Vac supplied at input , by generator 308 (EH). The circuit 309 further comprises a voltage step-down module 705 (VSD) making it possible, from the voltage Vdc applied at the input, to provide a lower voltage at the output, for example compatible with a range of supply voltages of the processing unit 205 (pC). In the example illustrated, the module 705 applies a potential Vin to a node 707 of the device 701. The potential Vin corresponds for example to a supply voltage supplied by the generator 308. The circuit 309 of the device 101 of Figures 3 and 4 is for example identical or similar to circuit 309 of device 701 of Figure 7.
[0091] Dans l'exemple représenté, l'anode de l'élément 311 de conduction unidirectionnelle est connectée au nœud 707 et la cathode de l'élément 311 est connectée à un nœud 711 d'application d'un potentiel Vcc. Dans cet exemple, l'unité de traitement 205 est connectée au nœud 711 et est alimentée par le potentiel Vcc. [0091] In the example shown, the anode of the unidirectional conduction element 311 is connected to the node 707 and the cathode of the element 311 is connected to a node 711 for applying a potential Vcc. In this example, the processing unit 205 is connected to the node 711 and is powered by the potential Vcc.
[0092] Le circuit 209 comporte, dans le mode de réalisation illustré en figure 7, un premier bloc logique 713 (Vin > Vin_min : H; Vin < Vin_min : L) dont une entrée est connectée au nœud 707 et donc une sortie transmet un signal logique binaire LSI à une entrée d'une porte logique inverseuse 715. Le signal logique LSI est dans un premier état, par exemple un état haut H, lorsque le potentiel Vin présent au nœud 707 est supérieur ou égal à un seuil Vin_min et dans un deuxième état, l'état bas L dans cet exemple, lorsque le potentiel Vin est strictement inférieur au seuil Vin_min. La porte inverseuse 715 fournit, en sortie, un signal logique binaire LS2. Le signal LS2 est dans un premier état, par exemple l'état haut H, lorsque le signal LSI est à l'état bas L et dans un deuxième état, l'état bas L dans cet exemple, lorsque le signal LSI est à l'état haut H. Le seuil minimal Vin_min correspond par exemple plus précisément à un seuil au-delà duquel on considère que le générateur 308 fournit suffisamment d'énergie pour pouvoir alimenter le circuit 203. À titre d'exemple, le seuil Vin_min est égal à environ 3,1 V. [0092] Circuit 209 comprises, in the embodiment illustrated in Figure 7, a first logic block 713 (Vin > Vin_min: H; Vin < Vin_min: L) of which an input is connected to node 707 and therefore an output transmits a binary logic signal LSI at an input of an inverting logic gate 715. The logic signal LSI is in a first state, for example a high state H, when the potential Vin present at node 707 is greater than or equal to a threshold Vin_min and in a second state, the low state L in this example, when the potential Vin is strictly lower than the threshold Vin_min. The inverting gate 715 provides, as output, a binary logic signal LS2. The signal LS2 is in a first state, for example the high state H, when the signal LSI is in the low state L and in a second state, the low state L in this example, when the signal LSI is at l high state H. The minimum threshold Vin_min corresponds for example more precisely to a threshold beyond which it is considered that the generator 308 provides sufficient energy to be able to power the circuit 203. For example, the threshold Vin_min is equal at approximately 3.1 V.
[0093] Le circuit 209 comporte en outre un autre bloc logique 717 (Vsc < Vsc_min : H; Vsc h Vsc_min : L) dont une entrée est connectée au nœud 315 d'application du potentiel Vsc et donc une sortie fournit un signal logique binaire LS3. Le signal logique LS3 est dans un premier état, par exemple un état haut H, lorsque le potentiel Vsc présent au nœud 315 est strictement inférieur au seuil Vsc_min et dans un deuxième état, l'état bas L dans cet exemple, lorsque le potentiel Vsc est supérieur ou égal au seuil Vsc_min. [0093] Circuit 209 further comprises another logic block 717 (Vsc < Vsc_min: H; Vsc h Vsc_min: L) of which an input is connected to node 315 for applying the potential Vsc and therefore an output provides a binary logic signal LS3. The logic signal LS3 is in a first state, for example a high state H, when the potential Vsc present at node 315 is strictly lower than the threshold Vsc_min and in a second state, the low state L in this example, when the potential Vsc is greater than or equal to the Vsc_min threshold.
[0094] Les signaux LS2 et LS3, provenant respectivement de la porte logique inverseuse 715 et du bloc logique 717, sont transmis à une porte logique NON-ET 719 (&) , ou porte NAND. La porte NON-ET logique 719 fournit, en sortie, un signal logique binaire Vsw appliqué sur une entrée de commande d'un commutateur 04. Le commutateur 04 est, dans l'exemple illustré en figure 7, connecté au nœud 711 d'application du potentiel Vcc et au nœud 315 d'application du potentiel Vsc. Un premier état, par exemple un état haut H, du signal Vsw commande la fermeture du commutateur 04 et un deuxième deuxième état, l'état bas L dans cet exemple, du signal Vsw commande l'ouverture du commutateur 04. Dans cet exemple, le commutateur C4 est ouvert lorsque les potentiels Vsc et Vin sont inférieurs aux seuils Vsc_min et Vin_min, respectivement, et fermé dans les autres cas. [0094] The signals LS2 and LS3, coming respectively from the inverting logic gate 715 and the logic block 717, are transmitted to a NAND logic gate 719 (&), or NAND gate. The logic NAND gate 719 provides, as an output, a binary logic signal Vsw applied to a control input of a switch 04. The switch 04 is, in the example illustrated in Figure 7, connected to the application node 711 of the potential Vcc and at the node 315 for applying the potential Vsc. A first state, for example a high state H, of the signal Vsw controls the closing of the switch 04 and a second second state, the low state L in this example, of the signal Vsw controls the opening of switch 04. In this example, switch C4 is open when the potentials Vsc and Vin are lower than the thresholds Vsc_min and Vin_min, respectively, and closed in other cases.
[0095] Le tableau ci-dessous résume différents modes de fonctionnement du dispositif 101 de la figure 7. Dans ce tableau, la lettre H indique un état haut du signal Vsw, LSI, LS2 ou LS3 et la lettre L un état bas. En outre, l'abréviation "Supercond." désigne le supercondensateur 103. [0095] The table below summarizes different operating modes of the device 101 in Figure 7. In this table, the letter H indicates a high state of the signal Vsw, LSI, LS2 or LS3 and the letter L a low state. Also, the abbreviation "Supercond." designates the supercapacitor 103.
[0096] [Table 2]
Figure imgf000026_0001
Figure imgf000026_0002
[0096] [Table 2]
Figure imgf000026_0001
Figure imgf000026_0002
[0097] La figure 8 est un chronogramme illustrant, de façon partielle, un exemple de mode de mise en œuvre du dispositif 701 de la figure 7. La figure 8 illustre plus précisément des courbes 801, 803 et 805 d'évolution, en fonction du temps t (en abscisse) du potentiel Vin, du potentiel Vsc et d'un courant I d'alimentation du supercondensateur 103 (en ordonnée) . [0098] À un instant tO, les potentiels Vin et Vsc sont respectivement égaux aux seuils Vin_min et Vsc_min. Le commutateur C4 est à l'état fermé et le supercondensateur 103 commence à être rechargé par le générateur 308. Le courant I d'alimentation du supercondensateur 103 plafonne alors à une valeur maximale Isat. Entre l'instant tO et un autre instant tl, postérieur à l'instant tO, les potentiels Vin et Vsc augmentent tandis que le courant I demeure sensiblement égal à la valeur maximale Isat. Cela provient du fait que, entre les instants tO et tl, le supercondensateur 103 présente une demande en courant supérieure à ce que le générateur 308 est capable de fournir. À titre d'exemple, la valeur maximale Isat, ou valeur de saturation, du courant I est égale à environ 40 mA. [0097] Figure 8 is a chronogram partially illustrating an example of a mode of implementation of the device 701 of Figure 7. Figure 8 more precisely illustrates evolution curves 801, 803 and 805, depending on of time t (on the abscissa) of the potential Vin, of the potential Vsc and of a current I supplying the supercapacitor 103 (on the ordinate). [0098] At a time tO, the potentials Vin and Vsc are respectively equal to the thresholds Vin_min and Vsc_min. The switch C4 is in the closed state and the supercapacitor 103 begins to be recharged by the generator 308. The supply current I of the supercapacitor 103 then peaks at a maximum value Isat. Between time tO and another time tl, subsequent to time tO, the potentials Vin and Vsc increase while the current I remains substantially equal to the maximum value Isat. This comes from the fact that, between times tO and tl, the supercapacitor 103 presents a current demand greater than what the generator 308 is capable of supplying. For example, the maximum Isat value, or saturation value, of current I is equal to approximately 40 mA.
[0099] À partir de l'instant tl, le générateur 308 produit un courant supérieur à la demande du supercondensateur 103. Le courant I se met alors à décroître tandis que le potentiel Vin augmente pour atteindre, à encore un autre instant t2 postérieur à l'instant tl, un seuil supérieur Vin_max. À titre d'exemple, le seuil Vin_max est égal à environ 4 V. [0099] From the instant tl, the generator 308 produces a current greater than the demand of the supercapacitor 103. The current I then begins to decrease while the potential Vin increases to reach, at yet another instant t2 after the instant tl, an upper threshold Vin_max. As an example, the Vin_max threshold is equal to approximately 4 V.
[0100] À un instant t3, postérieur à l'instant t2, le potentiel Vsc atteint le seuil maximal Vsc_max et le courant I d'alimentation du supercondensateur 103 atteint un seuil minimal, par exemple sensiblement nul. Le potentiel Vin demeure, entre les instants t2 et t3, sensiblement constant et égal à environ Vin_max. [0100] At a time t3, subsequent to time t2, the potential Vsc reaches the maximum threshold Vsc_max and the supply current I of the supercapacitor 103 reaches a minimum threshold, for example substantially zero. The potential Vin remains, between times t2 and t3, substantially constant and equal to approximately Vin_max.
[0101] Le dispositif 701 de la figure 7 et le mode de mise en œuvre exposé ci-dessus en relation avec la figure 8 permettent avantageusement d'optimiser les durées de recharge et de décharge du supercondensateur 103. [0101] The device 701 of Figure 7 and the mode of implementation explained above in relation to Figure 8 advantageously make it possible to optimize the recharge and discharge times of the supercapacitor 103.
[0102] Un avantage des modes de réalisation des dispositifs 101 et 701 précédemment décrits en relation avec les figures 4 et 7 tient au fait qu'ils permettent d'alimenter le circuit 203 en énergie électrique, par le supercondensateur 103, pendant des périodes d'inactivité du générateur 308. En outre, le supercondensateur 103 peut avantageusement être rechargé pendant des périodes d'activité du générateur 308, ce qui évite à l'utilisateur des dispositifs 101 et 701 de devoir effectuer des opérations de remplacement ou de recharge de la source d'énergie intégrée dans le dispositif. Le supercondensateur 103 des dispositifs 101 et 701 est par ailleurs protégé contre des décharges profondes. [0102] An advantage of the embodiments of the devices 101 and 701 previously described in relation to Figures 4 and 7 lies in the fact that they make it possible to power the circuit 203 in electrical energy, by the supercapacitor 103, during periods of inactivity of the generator 308. In addition, the supercapacitor 103 can advantageously be recharged during periods of activity of the generator 308, which saves the user of the devices 101 and 701 of having to carry out replacement or recharging operations of the energy source integrated into the device. The supercapacitor 103 of the devices 101 and 701 is also protected against deep discharges.
[0103] Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes apparaîtront à la personne du métier. En particulier, ce qui est exposé plus particulièrement en relation avec un exemple d'application à un compteur d'eau électronique s'applique plus généralement à tout dispositif électronique comprenant une source d'alimentation électrique embarquée. [0103] Various embodiments and variants have been described. Those skilled in the art will understand that certain features of these various embodiments and variations could be combined, and other variations will become apparent to those skilled in the art. In particular, what is explained more particularly in relation to an example of application to an electronic water meter applies more generally to any electronic device comprising an on-board electrical power source.
[0104] Enfin, la mise en œuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. En particulier, la personne du métier est capable d'adapter les modes de réalisation décrits à un cas où les premier et deuxième états des signaux binaires sont respectivement des états bas et haut. [0104] Finally, the practical implementation of the embodiments and variants described is within the reach of those skilled in the art based on the functional indications given above. In particular, the person skilled in the art is capable of adapting the embodiments described to a case where the first and second states of the binary signals are low and high states respectively.

Claims

Tl Tl
REVENDICATIONS Dispositif (101 ; 701) comprenant : un générateur (308) adapté à produire de l'énergie électrique à partir d'une circulation (107) de fluide à travers un corps du dispositif ; un élément capacitif (103) de stockage de l'énergie électrique produite ; un commutateur (C3 ; C4) reliant l'élément capacitif de stockage d' énergie à un premier circuit électronique (203) et au générateur ; et un deuxième circuit électronique (209) de commande du commutateur vers un état ouvert lorsque : une première tension (Vdd ; Vin) , fournie par le générateur, est inférieure à un premier seuil (Vdd_min ; Vin_min) ; et une deuxième tension (Vsc) , présente aux bornes de l'élément capacitif, est inférieure à un deuxième seuil (Vsc_min) . Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le deuxième circuit (209) commande une fermeture du commutateur (C3 ; C4) lorsque : la première tension (Vdd ; Vin) est supérieure ou égale au premier seuil (Vdd_min ; Vin_min) ; et la deuxième tension (Vsc) est supérieure ou égale au deuxième seuil (Vsc_min) . Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le deuxième circuit (209) commande en outre une fermeture du commutateur (C3 ; C4) lorsque : la première tension (Vdd ; Vin) est supérieure ou égale au premier seuil (Vdd_min ; Vin_min) ; et la deuxième tension (Vsc) est inférieure au deuxième seuil (Vsc_min) . Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le deuxième circuit électronique (209) comprend, en série entre le générateur (308) et l'élément capacitif (103) : CLAIMS Device (101; 701) comprising: a generator (308) adapted to produce electrical energy from a circulation (107) of fluid through a body of the device; a capacitive element (103) for storing the electrical energy produced; a switch (C3; C4) connecting the capacitive energy storage element to a first electronic circuit (203) and to the generator; and a second electronic circuit (209) for controlling the switch to an open state when: a first voltage (Vdd; Vin), supplied by the generator, is less than a first threshold (Vdd_min; Vin_min); and a second voltage (Vsc), present at the terminals of the capacitive element, is less than a second threshold (Vsc_min). Device according to claim 1, in which the second circuit (209) controls closing of the switch (C3; C4) when: the first voltage (Vdd; Vin) is greater than or equal to the first threshold (Vdd_min; Vin_min); and the second voltage (Vsc) is greater than or equal to the second threshold (Vsc_min). Device according to claim 1 or 2, in which the second circuit (209) further controls a closing of the switch (C3; C4) when: the first voltage (Vdd; Vin) is greater than or equal to the first threshold (Vdd_min; Vin_min) ; and the second voltage (Vsc) is lower than the second threshold (Vsc_min). Device according to any one of claims 1 to 3, in which the second electronic circuit (209) comprises, in series between the generator (308) and the capacitive element (103):
- une association en série d'un premier élément résistif (RI) et d'un deuxième commutateur (Cl) ; et - a series association of a first resistive element (RI) and a second switch (Cl); And
- une association en parallèle d'un deuxième élément résistif (R2) et d'un troisième commutateur (C2) . Dispositif selon la revendication 4, dans lequel, lorsque la première tension (Vdd ; Vin) est supérieure ou égale au premier seuil (Vdd_min ; Vin_min) , le troisième commutateur (C2) est commandé : - a parallel association of a second resistive element (R2) and a third switch (C2). Device according to claim 4, in which, when the first voltage (Vdd; Vin) is greater than or equal to the first threshold (Vdd_min; Vin_min), the third switch (C2) is controlled:
- vers un état ouvert lorsque la deuxième tension (Vsc) est supérieure ou égale au deuxième seuil (Vsc_min) et inférieure à un troisième seuil (Vsc_fch) ; et - towards an open state when the second voltage (Vsc) is greater than or equal to the second threshold (Vsc_min) and less than a third threshold (Vsc_fch); And
- vers un état fermé lorsque la deuxième tension est supérieure ou égale au troisième seuil. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le deuxième circuit électronique (209) est configuré pour recharger l'élément capacitif (103) lorsque la première tension (Vin) est supérieure au premier seuil (Vin_min) . Dispositif selon la revendication 6, dans lequel le générateur (308) alimente électriquement le premier circuit électronique (203) lorsque la première tension (Vin) est supérieure au premier seuil (Vin_min) . Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'élément capacitif est un supercondensateur. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le premier circuit électronique (203) comprend une unité de traitement (205) et un circuit (207) de communication radiofréquence vers l'extérieur du dispositif (101 ; 701) . . Dispositif selon l'une quelconque des revendications- towards a closed state when the second voltage is greater than or equal to the third threshold. Device according to any one of claims 1 to 3, in which the second electronic circuit (209) is configured to recharge the capacitive element (103) when the first voltage (Vin) is greater than the first threshold (Vin_min). Device according to claim 6, in which the generator (308) electrically supplies the first electronic circuit (203) when the first voltage (Vin) is greater than the first threshold (Vin_min). Device according to any one of claims 1 to 7, in which the capacitive element is a supercapacitor. Device according to any one of claims 1 to 8, in which the first electronic circuit (203) comprises a processing unit (205) and a circuit (207) of radio frequency communication towards the outside of the device (101; 701). . Device according to any one of the claims
1 à 9, dans lequel le générateur (308) est en outre configuré pour estimer un débit du fluide circulant à travers le corps du dispositif (101 ; 701) . . Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le générateur (308) comprend une turbine destinée à être entraînée par le flux (107) de fluide circulant à travers le corps du dispositif (101 ; 701) . . Compteur d'eau comprenant un dispositif (101 ; 701) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11. . Procédé de gestion d'énergie d'un dispositif (101 ; 701) comportant : un générateur (308) adapté à produire de l'énergie électrique à partir d'une circulation (107) de fluide à travers un corps du dispositif ; un élément (103) capacitif de stockage de l'énergie électrique produite ; un commutateur (C3 ; C4) reliant l'élément capacitif de stockage d' énergie à un premier circuit électronique (203) et au générateur ; et un deuxième circuit électronique (209) , le procédé comprenant une étape de commande, par le deuxième circuit électronique, du commutateur vers un état ouvert lorsque : une première tension (Vdd ; Vin) , fournie par le générateur, est inférieure à un premier seuil (Vdd_min ; Vin_min) ; et une deuxième tension (Vsc) , présente aux bornes de l'élément capacitif, est inférieure à un deuxième seuil (Vsc_min) . Procédé selon la revendication 13, comprenant en outre une étape de commande de fermeture, par le deuxième circuit électronique (209) , du commutateur (C3 ; C4) lorsque : la première tension (Vdd ; Vin) est supérieure ou égale au premier seuil (Vdd_min ; Vin_min) ; et la deuxième tension (Vsc) est supérieure ou égale au deuxième seuil (Vsc_min) . 1 to 9, in which the generator (308) is further configured to estimate a flow rate of the fluid circulating through the body of the device (101; 701). . Device according to any one of claims 1 to 10, in which the generator (308) comprises a turbine intended to be driven by the flow (107) of fluid circulating through the body of the device (101; 701). . Water meter comprising a device (101; 701) according to any one of claims 1 to 11. Method for managing the energy of a device (101; 701) comprising: a generator (308) adapted to produce electrical energy from a circulation (107) of fluid through a body of the device; a capacitive element (103) for storing the electrical energy produced; a switch (C3; C4) connecting the capacitive energy storage element to a first electronic circuit (203) and to the generator; and a second electronic circuit (209), the method comprising a step of controlling, by the second electronic circuit, the switch towards an open state when: a first voltage (Vdd; Vin), supplied by the generator, is less than a first threshold (Vdd_min; Vin_min); and a second voltage (Vsc), present at the terminals of the capacitive element, is less than a second threshold (Vsc_min). Method according to claim 13, further comprising a step of controlling closing, by the second electronic circuit (209), of the switch (C3; C4) when: the first voltage (Vdd; Vin) is greater than or equal to the first threshold ( Vdd_min; Vin_min); and the second voltage (Vsc) is greater than or equal to the second threshold (Vsc_min).
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