ES2834088T3

ES2834088T3 - Aparato de antena que utiliza una línea de servicio público y procedimientos de fabricación y utilización

Info

Publication number: ES2834088T3
Application number: ES17832973T
Authority: ES
Inventors: Heikki Korva; Kimmo Koskiniemi
Original assignee: Pulse Finland Oy
Current assignee: Pulse Finland Oy
Priority date: 2017-01-05
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2021-06-16
Anticipated expiration: 2037-12-29
Also published as: CN110537080A; US10194220B2; US20180192166A1; CN110537080B; PL3566026T3; WO2018127626A1; EP3566026A1; EP3566026B1; HUE052349T2; TN2019000203A1

Abstract

Módulo de medición inteligente (100, 100a, 100b), que comprende: una parte de notificación inalámbrica (206) que comprende un radiador de bobina helicoidal (104), estando el radiador de bobina helicoidal (104) acoplado a un trayecto de transmisión de RF, estando el trayecto de transmisión de RF configurado para acoplar el radiador de bobina helicoidal (104) a un circuito integrado de transceptor de RF (208); un recinto (106) configurado para alojar el circuito integrado de transceptor de RF (208), comprendiendo asimismo el recinto (106) una parte de distribución (204) que comprende una o más electrónicas de detección de contador, estando el módulo de medición inteligente (100, 100a, 100b) caracterizado por que la parte de distribución (204) está configurada para ser separada galvánicamente de la parte de notificación inalámbrica (206); y por que el módulo de contador inteligente (100, 100a, 100b) comprende asimismo un puerto de línea de servicio público, estando el puerto de línea de servicio público configurado para posicionar una línea de servicio público (202), construida a partir de un material conductor, adyacente y paralela a un eje longitudinal del radiador de bobina helicoidal (104).

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de antena que utiliza una línea de servicio público y procedimientos de fabricación y utilización

Campo de la invención

La presente divulgación se refiere, en general, a soluciones de antenas y, más particularmente, en un aspecto ejemplificativo, a soluciones de antenas para su utilización en soluciones de medición inteligente que incluyen, sin carácter limitativo, soluciones de medición de gas, electricidad y agua.

Antecedentes de la invención

Con el desarrollo de la tarificación determinada por el mercado en todo el mundo, los proveedores de energía (por ejemplo, empresas de servicios públicos) han buscado durante tiempo unos medios para adaptar el consumo de energía con respecto a la generación y el suministro de la misma. Este problema se ha visto acentuado con la desregulación de la electricidad en varios de estos mercados. Las tecnologías de medición tradicionales únicamente han proporcionado una capacidad de medir el consumo total de energía (por ejemplo, agua, electricidad, gas, etcétera), y, por tanto, no han proporcionado información fiable en relación con cuándo se consumió la energía en cada emplazamiento medido. Adicionalmente, estas tecnologías de medición anteriores requerían normalmente que un inspector estuviese presente físicamente en el emplazamiento del contador con el fin de obtener una lectura, lo cual daba como resultado ineficiencias operativas debido a la naturaleza, dilatada en el tiempo, de la inspección física de cada uno de estos emplazamientos medidos, así como errores resultantes, entre otros, de notificaciones imprecisas de estos contadores leídos.

Con la introducción de las denominadas tecnologías de medición inteligente muchas de estas deficiencias conocidas se han resuelto y/o minimizado. La tecnología de medición inteligente utiliza dispositivos electrónicos que registran, almacenan y transmiten datos asociados a la utilización de energía por parte de los clientes finales. La implementación exitosa de estos dispositivos de medición inteligentes da como resultado la distribución oportuna y precisa de estos datos telemétricos. Al proporcionar estos datos telemétricos de manera remota, los proveedores de energía pueden obtener una contabilidad precisa del uso calculado de energía, al tiempo que mejorando los costes operativos y las eficiencias de funcionamiento lo cual da como resultado, entre otros, menores costes energéticos para sus usuarios/consumidores finales. Adicionalmente, estos datos telemétricos aportados proporcionan a los proveedores de energía unos medios con los cuales monitorizar y diagnosticar rápidamente diversos parámetros asociados a sus cadenas de consumo y suministro de energía.

Una de estas soluciones tecnológicas de medición inteligente utiliza la banda de frecuencias de 169 MHz para la transmisión de sus datos telemétricos. Esta banda de frecuencias particular es beneficiosa por cuanto está situada en una banda de radiocomunicaciones industrial, científica y médica (ISM). Adicionalmente, esta banda de frecuencias particular tiene un alcance de radiocomunicaciones relativamente grande (hasta aproximadamente 5 kilómetros en campo abierto) al tiempo que proporcionando también una configuración de red simplificada así como una instalación y un mantenimiento simplificados. No obstante, la construcción de estructuras de antena para funcionar en esta banda de frecuencias de 169 MHz ha introducido sus propias dificultades. Por ejemplo, la longitud de onda de una señal de radiofrecuencia (RF) de 169 MHz en el espacio libre es aproximadamente 1.775 metros. Por consiguiente, una estructura de antena de media onda tendría que tener un tamaño del orden de aproximadamente 0.89 metros. Desafortunadamente, las cajas de medición típicas son del orden de aproximadamente 0.2 metros por 0.3 metros por 0.15 (anchura/longitud/altura) en cuanto a tamaño, lo cual hace que la incorporación física de una estructura de antena de este tamaño en estas cajas de medición resulte difícil.

Los intentos de la técnica anterior de afrontar estas deficiencias han dado como resultado la utilización de materiales dieléctricos (por ejemplo, cerámicos) con el fin de reducir el tamaño físico del componente de antena. Por otra parte, se ha aplicado la utilización de bobinas helicoidales con el fin de dar acomodo a la longitud eléctrica relativamente grande que se requiere para estas antenas incorporando estas estructuras relativamente largas en un espacio relativamente pequeño.

Los documentos EP2579007, FR2960709 y DE202008015943U describen contadores inteligentes del tipo mencionado provistos de antenas de bobina helicoidal.

Finalmente, también se han utilizado antenas en F invertida, planas, grandes, con un elemento de alimentación directo o acoplado, con el fin de hacer frente a las limitaciones de tamaño asociadas al funcionamiento en estas bandas de frecuencia. No obstante, todas estas técnicas anteriores han dado como resultado estructuras de antena que padecen una o más deficiencias incluidos un ancho de banda reducido, una eficiencia de radiación reducida y/o una ganancia limitada cuando las mismas se integran en un recinto mecánico típico de un contador que es relativamente pequeño en comparación con la frecuencia/longitud de onda de funcionamiento. Por consiguiente, se requieren soluciones de antena mejoradas que afronten estas deficiencias identificadas y antes mencionadas de la técnica anterior.

Sumario de la invención

Las necesidades antes mencionadas se satisfacen en la presente memoria proporcionando aparatos de antena, sistemas y procedimientos que aportan, entre otros, un ancho de banda de funcionamiento más amplio, una eficiencia de radiación mejorada con respecto a soluciones de la técnica anterior, y una ganancia mejorada. En un primer aspecto, se divulga un módulo de medición inteligente definido en la reivindicación 1.

En una variante, la longitud de onda de funcionamiento para la parte de notificación inalámbrica es igual a un valor A, donde el tamaño de la parte de notificación inalámbrica cabe dentro de una esfera que tiene un radio “r” que es inferior o igual a A/2n.

En otra variante, el puerto de la línea del servicio público está configurado para posicionar la línea del servicio público a una distancia que es inferior o igual a 0.62*sqrt(rA3/A).

Todavía en otra variante, el puerto de la línea del servicio público está configurado para posicionar la línea del servicio público a una distancia que es inferior o igual a 0.62*sqrt(rA3/A), donde “r” es el radio de una esfera en la que cabe la parte de notificación inalámbrica y donde la longitud de onda de funcionamiento para la parte de notificación inalámbrica es igual al valor A.

Todavía en otra variante, la longitud del radiador de bobina helicoidal es igual a aproximadamente 0.5A.

Todavía en otra variante, el radiador de bobina helicoidal comprende una capa conductora que está impresa en un sustrato dieléctrico.

En un segundo aspecto, se divulga un contador inteligente definido en la reivindicación 7.

Todavía en otra variante, la línea de servicio público se selecciona del grupo consistente en una línea eléctrica, una conducción de gas y una conducción de agua o de aguas residuales.

Todavía en otra variante, el puerto de la línea de servicio público está configurado para posicionar la línea del servicio público a una distancia que es inferior o igual a 0.62*sqrt(rA3/A), donde “r” es el radio de una esfera en la que cabe la parte de notificación inalámbrica y donde la frecuencia de funcionamiento para la parte de notificación inalámbrica es igual al valor A.

Todavía en otra variante, la longitud de la línea del servicio público que discurre paralela al radiador de bobina helicoidal es por lo menos 0.5 A, donde A es una frecuencia de funcionamiento para la parte de notificación inalámbrica.

En una variante, una altura total para el radiador de bobina helicoidal es igual a aproximadamente 0.05 A.

En otra variante, una longitud total para el radiador de bobina helicoidal es igual a aproximadamente 0.5 A.

Diversos objetivos, características, aspectos y ventajas de la materia objeto de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la siguiente descripción detallada de formas de realización ejemplificativas, junto con los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

Las características, objetivos y ventajas de la divulgación se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que se expone a continuación cuando se considere en conjunto con los dibujos, en los que: la figura 1 es un par de vistas frontales en planta de una forma de realización de un módulo de medición inteligente con una antena eléctricamente pequeña, que ilustra una distribución nativa de un campo H y un campo E, respectivamente, de acuerdo con los principios de la presente divulgación,

la figura 2A es un par de vistas frontales en planta del módulo de medición inteligente con una antena eléctricamente pequeña de la figura 1 que utiliza una línea de servicio público existente, y que ilustran, respectivamente, una distribución de un campo H y un campo E, de acuerdo con los principios de la presente divulgación,

la figura 2B es una vista frontal en planta del módulo de medición inteligente de la figura 2A, que ilustra la naturaleza de desacoplamiento galvánico de componentes del módulo de medición inteligente, de acuerdo con los principios de la presente divulgación,

la figura 2C es una vista frontal en planta del módulo de medición inteligente de la figura 2A que se muestra dispuesto dentro de un contador inteligente ejemplificativo, de acuerdo con los principios de la presente divulgación,

la figura 3 es una vista en perspectiva del subconjunto de antena ilustrado en la figura 2C, de acuerdo con los principios de la presente divulgación, y

la figura 4 es una representación de la eficiencia de la antena en función de la frecuencia, que ilustra las diferencias de rendimiento entre el módulo de antena ilustrado en la figura 1 y el módulo de antena ilustrado en las FIGS. 2A a 3, de acuerdo con los principios de la presente divulgación.

Descripción detallada de la invención

A continuación, se hace referencia a los dibujos en donde los numerales iguales se refieren a las mismas partes en todos ellos.

Tal como se usa en la presente memoria, el término “antena” se refiere, sin carácter limitativo, a cualquier sistema que incorpore un único elemento, múltiples elementos o una o más agrupaciones de elementos que reciban/transmitan y/o propaguen una o más bandas de frecuencia de radiación electromagnética. La radiación puede ser de numerosos tipos, por ejemplo, microondas, ondas milimétricas, radiofrecuencia, modulada digital, analógica, codificada analógica/digital, energía de ondas milimétricas codificada digitalmente, o similares. La energía se puede transmitir de una ubicación a otra, usando, o más enlaces de repetidores, y una o más de las ubicaciones pueden ser móviles, estacionarias o fijas con respecto a una ubicación en la tierra, tal como una estación base.

Según se usa en la presente memoria, el término “sustrato” se refiere, en general y sin carácter limitativo, a cualquier componente o superficie sustancialmente plano o curvado sobre el cual pueden disponerse otros componentes. Por ejemplo, un sustrato puede comprender una placa de circuito impreso simple o multicapa (por ejemplo, FR4), un dado u oblea semiconductor, o incluso una superficie de una caja u otro componente del dispositivo, y puede ser sustancialmente rígido o, alternativamente, por lo menos algo flexible.

Además, según se usa en la presente memoria, los términos “radiador” y “elemento radiante” se refieren, sin carácter limitativo, a un elemento que puede funcionar como parte de un sistema que recibe y/o transmite radiación electromagnética de radiofrecuencia; por ejemplo, una antena. Por tanto, un radiador ejemplificativo puede recibir radiación electromagnética; transmitir radiación electromagnética, o ambas cosas.

El término “elemento de alimentación” se refiere, sin carácter limitativo, a cualquier conductor de energía y elemento(s) de acoplamiento que puedan transferir energía, transformar impedancia, potenciar características del rendimiento, y adaptar propiedades de impedancia entre una señal de energía RF entrante/saliente con respecto a la de uno o más elementos de conexión, tales como, por ejemplo, un radiador.

Según se usa en la presente memoria, los términos “circuito integrado” e “IC” están destinados a referirse a un circuito electrónico fabricado mediante la difusión estructurada de elementos de pista en la superficie de un sustrato delgado de material semiconductor. A título de ejemplo no limitativo, los circuitos integrados pueden incluir matrices de puertas programables in situ (por ejemplo, FPGA), un dispositivo lógico programable (PLD), entramados informáticos reconfigurables (RCF), sistemas en un chip (SoC), circuitos integrados de aplicación específica (ASIC), y/u otros tipos de circuitos integrados.

Según se usa en la presente memoria, el término “memoria” incluye cualquier tipo de circuito integrado u otro dispositivo de almacenamiento adaptado para almacenar datos digitales, incluyendo, sin carácter limitativo, ROM, PROM, EEPROM, DRAM, DRAM Móvil, SDRAM, DDR/2 SDRAM, EDO/FPMS, RLDRAM, SRAM, memoria “flash” (por ejemplo, NAND/NOR), memoria de memristor y PSRAM.

Según se use en la presente memoria, los términos “superior”, “inferior”, “lateral”, “arriba”, “abajo”, “izquierdo”, “derecho” y similares implican meramente una posición o geometría relativa de un componente con respecto a otro, y no implican en modo alguno un sistema de referencia absoluto o cualquier orientación requerida. Por ejemplo, una parte “superior” de un componente puede estar situada realmente por debajo de una parte “inferior” cuando el componente se monta en otro dispositivo (por ejemplo, en la cara inferior de una PCB).

Según se usa en la presente memoria, el término “inalámbrico” significa cualquier señal, datos, comunicación u otra interfaz inalámbricos que incluyen, sin carácter limitativo, WiFi (por ejemplo, norma IEEE 802.11 a/b/g/n/v/as), Bluetooth, 3G (por ejemplo, 3GPP, 3GPP2, y UMTS), HSDPA/HSUPA, TDMA, CDMA (por ejemplo, IS-95A, WCDMA, etcétera), FHSS, DSSS, GSM, PAN/802.15, WiMAX (802.16), 802.20, FDMA/banda estrecha, OFDM, PCS/DCS, Evolución de Largo Plazo (LTE) o LTE-Avanzado (LTE-A), celulares analógicos, ZigBee, Comunicación de campo cercano (NFC)/RFID, CDPD, sistemas satelitales, tales como el GPS y el GLONASS, y sistemas de ondas milimétricas o microondas.

Visión general

En un aspecto ejemplificativo, se divulga un contador inteligente. En una forma de realización, el contador inteligente incluye una caja de contador de servicios públicos configurada para alojar un módulo de medición inteligente, encerrando la caja de contador de servicios públicos: una parte de notificación inalámbrica que comprende un radiador de bobina helicoidal, estando el radiador de bobina helicoidal acoplado a un trayecto de transmisión de RF, estando el trayecto de transmisión de RF configurado para acoplar el radiador de bobina helicoidal a un circuito integrado de transceptor de RF; un recinto configurado para alojar el circuito integrado de transceptor de RF, comprendiendo además el recinto una parte de distribución que comprende una o más electrónicas de detección del contador, estando la parte de distribución configurada para quedar separada galvánicamente con respecto a la parte de notificación inalámbrica; y un puerto de línea de servicio público, estando el puerto de línea de servicio público configurado para posicionar una línea de un servicio público de manera que sea adyacente y paralela al radiador de bobina helicoidal; y una línea de servicio público, estando por lo menos una parte de la línea de servicio público configurada para quedar dispuesta dentro del alojamiento de contador de servicios públicos en el puerto de la línea de servicio público.

Se divulgan también subconjuntos de antena, módulos de medición inteligente, así como diversos procedimientos de fabricación y utilización.

Formas de realización ejemplificativas

A continuación, se proporcionan descripciones detalladas de las diversas formas de realización y variantes de los aparatos y procedimientos de la presente divulgación. Aunque se describen principalmente en el contexto de un módulo de antena incorporado en un módulo de medición inteligente, cabe valorar que los principios descritos en la presente se pueden aplicar a otras aplicaciones de módulos de medición no inteligentes. Por ejemplo, los principios descritos en la presente memoria se pueden aplicar a cualquier módulo inalámbrico en el cual haya presencia de una línea de servicio público existente (u otra estructura conductora actual) en proximidad inmediata del módulo de antena.

Por otra parte, aunque se describen principalmente en el contexto de un módulo de medición inteligente inalámbrico que funciona en la banda ISM de 169 MHz, se valora que los principios descritos en la presente se pueden aplicar fácilmente a otras bandas de frecuencias. Por ejemplo, los principios descritos en este documento son adecuados para cualquier módulo de antena que tenga una frecuencia de funcionamiento A, donde el tamaño del módulo de antena quepa en el interior de una esfera, siendo el radio de esta esfera inferior a A/2n. En otras palabras, la utilización de estructuras conductoras (por ejemplo, existentes o de otro tipo) puede ser beneficiosa para el funcionamiento de estos módulos de antena que, por otro lado, son eléctricamente pequeños.

Módulo de medición inteligente

La figura 1 ilustra una forma de realización ejemplificativa de un módulo de medición inteligente 100 con una antena eléctricamente pequeña y sus distribuciones de campo. Sobre el módulo de medición inteligente 100a representado en el lado izquierdo de la figura 1 se superpone la intensidad de campo magnético (campo H) mostrada en función de la posición sobre el recinto de medición inteligente 106. Sobre el módulo de medición inteligente 100b representado en el lado derecho de la figura 1 se superpone la intensidad de campo eléctrico (campo E) mostrada en función de la posición sobre el recinto de medición inteligente 106. El campo H y el campo E respectivos que se muestran se representan en un momento en el que el módulo inteligente está comunicándose de manera activa (por transmisión y, en algunos casos, recepción) con, por ejemplo, una subestación de comunicaciones de un servicio público. A modo de inciso breve, un módulo de medición inteligente es un dispositivo electrónico que registra el consumo de servicios proporcionado por una empresa de servicios públicos. Estos servicios incluyen, por ejemplo, el suministro de electricidad, gas natural y agua a, por ejemplo, una vivienda y/o un negocio, y también pueden incluir, por ejemplo, la retirada de aguas residuales, basuras, productos reciclables y similares de una vivienda y/o negocio. El módulo de medición inteligente 100 registra el consumo de estos servicios antes mencionados (por medio de, por ejemplo, una memoria incorporada) y devuelve a la empresa de servicios públicos estos datos registrados en intervalos. Estos intervalos pueden variar ampliamente incluyendo la provisión de datos registrados a intervalos de menos de una hora, o, alternativamente, se pueden proporcionar estos datos registrados de una manera diaria, semanal, mensual o según algún otro subconjunto/superconjunto de los anteriores. Los datos proporcionados son utilizados por la empresa de servicios públicos con la finalidad de monitorizar la utilización de sus servicios proporcionados, así como con la finalidad de facturar a estos consumidores finales.

Tal como se muestra en la forma de realización ilustrada, el módulo de medición inteligente 100 incluye un recinto 106 que aloja varias electrónicas, dispositivos de almacenamiento (memoria) y otros diversos conjuntos mecánicos del contador que posibilitan que el módulo de medición inteligente 100 funcione según lo pretendido. El módulo de medición inteligente 100 representado incluye, también, un radiador de bobina helicoidal 104. En la forma de realización ilustrada, el radiador de bobina helicoidal 104 está configurado para unirse galvánicamente con una placa de circuito impreso (PCB) de soporte o sustrato, tal como la PCB de soporte 302 ilustrada en la figura 3. En la forma de realización ilustrada, el radiador de bobina helicoidal 104 tendrá una altura total de aproximadamente 0.09 metros y una longitud helicoidal total de aproximadamente 0.89 metros. En otras palabras, en el radiador de bobina helicoidal ilustrado, la longitud helicoidal total del hilo metálico que constituye este radiador tendrá una longitud de onda de aproximadamente 0.5A cuando funcione en la banda de frecuencia de 169 MHz. Se apreciará que implementaciones alternativas pueden hacer que varíe la longitud helicoidal total para una banda de frecuencias deseada (es decir, aproximadamente 0.5A), por ejemplo, por variación en la altura total, variación en el radio helicoidal y/o variación en el ángulo helicoidal siempre que la longitud helicoidal total sea aproximadamente 0.5A. El uso del término “aproximadamente” en este contexto es debido a las particularidades del diseño de la antena. Esto resulta del hecho de que la longitud de resonancia concreta en el interior del contador depende, entre otras cosas, del efecto de carga de los conjuntos mecánicos (por ejemplo, todas las piezas conductoras y dieléctricas dentro del campo cercano reactivo de la antena) el cual en muchos casos (aunque no todos) resulta difícil de estimar. Por consiguiente, la longitud física real del hilo metálico en, por ejemplo, el radiador de bobina helicoidal 104 se puede ajustar de manera que sea inferior a (o superior a) 0.5A para sintonizar el módulo de medición inteligente 100 con una frecuencia de resonancia deseada (banda de funcionamiento). En una o más implementaciones, el radiador de bobina helicoidal 104 se puede fabricar a partir de una bobina helicoidal de hilo metálico.

En algunas implementaciones, el radiador de bobina helicoidal 104 se puede fabricar formando bobinas helicoidales con la utilización de un proceso de impresión, tal como los correspondientes divulgados en la solicitud de patente US n.° de serie 13/782.993 presentada el 1 de marzo de 2013 y titulada “Deposition Antenna Apparatus and Methods”; la solicitud de patente de Estados Unidos n.° de serie 14/620.108 presentada el 11 de febrero de 2015 y titulada “Methods and Apparatus for Conductive Element Deposition and Formation”; y la solicitud de patente US n.° de serie 14/736.040 presentada el 10 de junio de 2015 y titulada “Methods and Apparatus for Conductive Element Deposition and Formation”. En algunas implementaciones, el radiador de bobina helicoidal 104 se puede fabricar formando pistas metálicas helicoidales sobre la superficie de una PCB o sustrato por medio de técnicas conocidas de ataque químico selectivo.

El radiador de bobina helicoidal se puede sustentar con, por ejemplo, un entubamiento termorretráctil, tal como el entubamiento termorretráctil representado sobre el radiador de bobina helicoidal 104 que se ilustra en la figura 3. En una o más implementaciones, esta cubierta se puede utilizar para proteger el radiador de bobina helicoidal contra abrasiones, la manipulación de los usuarios, el entorno (por ejemplo, humedad) y similares. En una o más implementaciones, el radiador de bobina helicoidal 104 se envuelve con un entubamiento termorretráctil realizado a partir de, por ejemplo, un termoplástico (por ejemplo, poliolefina, fluoropolímero(s), cloruro de polivinilo (PVC), neopreno, elastómero de silicona y similares) que se contrae radialmente cuando se calienta. Debe señalarse también que, típicamente, el entubamiento termorretráctil no se contrae longitudinalmente cuando se calienta para encajar más adecuadamente en torno al elemento que se va a envolver. El entubamiento termorretráctil está configurado, además, para contraerse a entre la mitad y un sexto de su tamaño original en la dimensión radial. En algunas implementaciones, se pueden usar otros tipos de materiales aislantes de forma adicional, o alternativa, con respecto al entubamiento termorretráctil antes mencionado. Por ejemplo, en algunas implementaciones, puede pulverizarse un material aislante sobre el radiador de bobina helicoidal 104; el radiador de bobina helicoidal 104 se puede sumergir en un material aislante, o se puede aplicar de otra manera al radiador de bobina helicoidal 104 usando otros medios convencionales. Todavía en otras implementaciones, el radiador de bobina helicoidal 104 se puede utilizar sin ningún recubrimiento aislante protector.

En la frecuencia de funcionamiento pretendida de 169 MHz, la señal comunicada tendrá una longitud de onda (A) de aproximadamente 1.775 metros. Por consiguiente, el recinto de medición inteligente de la forma de realización de la figura 1 tiene una altura de 0.056 A o aproximadamente 0.1 metros, teniendo el radiador de bobina helicoidal una altura de 0.049 A o aproximadamente 0.09 metros lo cual da como resultado una altura total de 0.105 A o aproximadamente 0.19 metros. Estas dimensiones son meramente ejemplificativas y se pueden modificar o ajustar en implementaciones alternativas. Por ejemplo, estas dimensiones se ilustran meramente para señalar, entre otros, el tamaño pequeño relativo del módulo de medición inteligente (y del radiador de bobina helicoidal 104) en función de su frecuencia de funcionamiento.

Módulo de medición inteligente con línea de servicio público

En referencia a continuación a la figura 2A, se muestran una forma de realización ejemplificativa de un módulo de medición inteligente 100 con una antena eléctricamente pequeña, junto con sus distribuciones de campo respectivas. Sobre el módulo de medición inteligente 100a representado en el lado izquierdo de la figura 2A se superpone la intensidad de campo magnético (campo H) mostrada en función de la posición sobre el recinto de medición inteligente 106. Sobre el módulo de medición inteligente 100b representado en el lado derecho de la figura 2A se superpone la intensidad de campo eléctrico (campo E) mostrada en función de la posición sobre el recinto de medición inteligente 106. La forma de realización mostrada en la figura 2A difiere con respecto a la mostrada en la figura 1 en que se incluye también una línea de servicio público 202 existente. Según la invención, esta línea de servicio público existente se construirá a partir de un material conductor (por ejemplo, tubería de cobre o hilo metálico de cobre) y puede incluir una o más de una línea eléctrica (por ejemplo, un cable eléctrico), una conducción de gas (por ejemplo, una conducción de gas natural), una conducción de agua o de aguas residuales y similares, en función del tipo particular de medición a llevar a cabo por el módulo de medición inteligente 100. El uso de la palabra “existente” se refiere al hecho de que puede que esta línea de servicio público ya exista en la vivienda, negocio u otra ubicación en la que se vaya a instalar el módulo de medición inteligente 100. En algunas implementaciones, esta línea de servicio público puede incluir un elemento que se instale justo con la instalación del módulo de medición inteligente. Todavía en otras implementaciones, esta línea de servicio público puede estar provista del módulo de medición inteligente 100 (es decir, en forma de un módulo combinado) antes de su instalación en la vivienda, negocio u otra ubicación.

Esta línea de servicio público 202 discurre adyacente al radiador de bobina helicoidal 104 y de una manera paralela a un eje longitudinal del radiador de bobina helicoidal 104 dispuesto de manera adyacente. Por ejemplo, en algunas implementaciones, la línea de servicio público 202 puede estar separada con respecto al radiador de bobina helicoidal 104 por una medida de distancia “X”, donde “X” es inferior o igual a 0.62*sqrt(rA3/A), donde “r” es el radio de una esfera en la que cabe el módulo de antena de la parte de notificación inalámbrica 206. Adicionalmente, la línea de servicio público 202 se extenderá durante una longitud de por lo menos 0.5 veces la longitud de onda de funcionamiento (A) del radiador de bobina helicoidal 104.

Tal como se ilustra en la figura 2A, la parte de notificación inalámbrica 206 del módulo de medición inteligente 100 puede estar separada galvánicamente 208 con respecto a la parte de distribución 204 del módulo de medición inteligente 100. Esta separación galvánica permite un aislamiento eléctrico entre las dos partes del módulo de medición inteligente 100. En otras palabras, esta separación galvánica permite que la electrónica asociada a la parte de distribución 204 del módulo de medición inteligente (por ejemplo, la electrónica de medición del consumo del servicio público, medios de almacenamiento, y similares) estén separados de la electrónica de la parte de notificación inalámbrica 206 tal como se describirá en referencia a las figuras 2C y 3. En una o más implementaciones, esta separación galvánica 208 se logra usando PCB o sustratos independientes entre la parte de notificación inalámbrica 206 y la parte de distribución 204 del módulo de medición inteligente 100. En algunas implementaciones, esta separación galvánica 208 se puede potenciar por medio de la inclusión de un blindaje (no mostrado) de interferencias electromagnéticas (EMI) dispuesto entre la parte de notificación inalámbrica 206 y la parte de distribución 204.

En referencia a continuación a la figura 2B, se ilustra el acoplamiento de campo electromagnético 210 entre el elemento de radiador de bobina helicoidal 104 y la línea de servicio público 202. Específicamente, se muestra con más detalle la distribución de acoplamiento del campo H en la línea de servicio público según se ha representado previamente en el módulo de medición inteligente 100a de la figura 2A. Adicionalmente, la separación galvánica 208 entre la parte de distribución 204 y la parte de notificación inalámbrica 206 se ilustra en forma de partes físicamente discretas. No obstante, se aprecia que esta separación galvánica 208 (es decir, ningún contacto de tierra común entre la electrónica de la parte de distribución 204 y la electrónica de la notificación inalámbrica 206) se puede materializar de hecho con independencia de si la parte de distribución 204 y la parte de notificación inalámbrica 206 forman parte o no realmente de un único recinto 106 (común).

La figura 2C ilustra el módulo de medición inteligente 100 con la línea de servicio público 202, dispuesto dentro de una caja de contador de servicio público 216. Esta caja de contador de servicio público 216 puede incluir una caja existente dispuesta en la vivienda, el negocio u otra ubicación física. En otras implementaciones, esta caja de contador de servicio público 216 se puede instalar con el módulo de medición inteligente 100 antes de su instalación en la vivienda, el negocio u otra ubicación física. Tal como se ha descrito previamente, la parte de distribución 204 incluye diversas electrónicas de detección electrónica, electrónicas de medición mecánica y/o medios de almacenamiento (memoria). La parte de notificación inalámbrica 206 puede incluir el subconjunto de antena que incluye el radiador de bobina helicoidal 104. El subconjunto de antena puede incluir una PCB y/o sustrato 212 que está acoplado a un circuito integrado de transceptor de radiofrecuencia (RF) 208 por medio de un elemento de alimentación de RF 218. En algunas implementaciones, el circuito integrado de transceptor de RF 208 puede residir en la misma PCB o sustrato 212 que constituye el subconjunto de antena. En otras implementaciones, el circuito integrado de transceptor de RF 208 residirá en una PCB o sustrato que es independiente y distinto con respecto a la PCB o sustrato del subconjunto de antena.

Subconjunto de antena del módulo de medición inteligente

En referencia a continuación a la figura 3, se ilustra un subconjunto de antena 300 ejemplificativo destinado a ^{usarse con un módulo de medición inteligente tal como el mostrado en relación con las}FigS. ^{1 a 2C. Tal como se} ilustra, el subconjunto de antena 300 puede incluir un radiador de bobina helicoidal 104 con un entubamiento termorretráctil dispuesto sobre el mismo. El radiador de bobina helicoidal 104 puede estar acoplado galvánicamente a la PCB o sustrato 212 del subconjunto de antena. El trayecto de transmisión desde el elemento de alimentación de RF 218 al radiador de bobina helicoidal 104 puede incluir una circuitería de adaptación de impedancia 306. Esta circuitería de adaptación de impedancia 306 se puede utilizar para adaptar la impedancia del radiador de bobina helicoidal 104 con la línea de transmisión 302 y el elemento de alimentación de r F 218. En la forma de realización ilustrada, el elemento de alimentación de RF 218 incluye un elemento de alimentación coaxial para el circuito integrado de transceptor de RF (208, figura 2C). En una o más implementaciones en las que el circuito integrado de transceptor de RF reside en la misma PCB o sustrato 212 que el radiador de bobina helicoidal, el elemento de alimentación coaxial se puede obviar mediante la utilización de una línea de transmisión en la PCB o sustrato 212 que acopla el radiador de bobina helicoidal 104 a la entrada y/o salida de radiocomunicaciones del circuito del circuito integrado de transceptor de RF. En una o más implementaciones en las que el circuito integrado de transceptor de RF reside en una PCB o sustrato distinto de la PCB o sustrato 212 del subconjunto de antena, la PCB o sustrato 212 puede incluir un punto de contacto 304 con el plano de tierra del circuito integrado de transceptor de RF. En algunas implementaciones, este punto de contacto 304 se puede acoplar al plano de tierra del transceptor de RF mediante soldadura directa. En algunas implementaciones, este punto de contacto 304 se puede acoplar al plano de tierra del transceptor de RF mediante una presilla accionada por resorte (por ejemplo, un conector pogo, una presilla conductora y/u otros acoplamientos mecánicos). En algunas implementaciones, el punto de contacto 304 se puede acoplar electromagnéticamente al plano de tierra del transceptor de RF. Estas y otras variaciones resultarán fácilmente evidentes para un experto ordinario en la materia teniendo en cuenta el contenido de la presente divulgación.

Rendimiento del módulo de contador inteligente

En referencia a continuación a la figura 4, una representación ejemplificativa 400 ilustra la curva de eficiencia de radiación 402 en función de la frecuencia para el módulo de contador inteligente representado en las figuras 2A a 2C en comparación con la curva de eficiencia de radiación 404 de un módulo de contador inteligente sin línea de servicio público en función de la frecuencia. Tal como se ha descrito en algún otro lugar del presente documento, las dimensiones de la antena del módulo de contador inteligente representado en la presente son sustancialmente inferiores a la longitud de onda de funcionamiento del radiador de bobina helicoidal. Utilizando la línea de servicio público, la eficiencia de radiación para el módulo de medición inteligente se incrementa en aproximadamente 3 dB (es decir, desde aproximadamente -4 dB a aproximadamente -1 dB). En otras palabras, utilizando la línea de servicio público, la eficiencia total de la antena para el módulo de medición inteligente mejora sustancialmente como consecuencia del hecho de que esta línea de servicio público hace que aumente el tamaño aparente del módulo de antena de medición inteligente. Tal como puede observarse en el ejemplo ilustrado en la figura 4, la banda de frecuencias representada varía de 164 MHz a 174 MHz con la frecuencia central dispuesta en torno a 169 MHz. Por otra parte, la escala total de la eficiencia de radiación de la antena (escala vertical) abarca de 0 dB a -12 dB. Tal como se ha descrito en algún otro lugar de la presente memoria, la utilización de la frecuencia central de 169 MHz es meramente ejemplificativo. Los principios descritos en la presente se pueden aplicar fácilmente a otras frecuencias de funcionamiento en las que el tamaño físico de la estructura del radiador y el módulo de antena sea pequeño en comparación con la longitud de onda de la frecuencia de funcionamiento.

Se reconocerá que, aunque ciertos aspectos de la presente divulgación se describen en términos de ejemplos de diseño específicos, estas descripciones son únicamente ilustrativas de los procedimientos más amplios de la divulgación, y se pueden modificar según requiera el diseño particular. Ciertas etapas pueden resultar innecesarias u opcionales bajo ciertas circunstancias. Adicionalmente, en las formas de realización dadas a conocer se pueden añadir ciertas etapas o funcionalidades, o se puede permutar el orden de ejecución de dos o más etapas. Todas estas variaciones se consideran incluidas dentro de la presente divulgación que se describe y reivindica en la presente memoria.

Aunque la descripción antes detallada ha mostrado, descrito e indicado características novedosas de la presente divulgación en su aplicación a varias formas de realización, se entenderá que aquellos versados en la materia pueden aplicar diversas omisiones, sustituciones y cambios en cuanto a forma y detalles del dispositivo o proceso ilustrado sin desviarse con respecto a los principios de la presente divulgación. La descripción anterior se corresponde con el modo óptimo que se contempla actualmente para llevar a cabo la presente divulgación. Esta descripción no pretende ser en modo alguno limitativa, sino que, más bien, debe considerarse como ilustrativa de los principios generales de la presente divulgación. El alcance de la presente divulgación se debe determinar en referencia a las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Módulo de medición inteligente (100, 100a, 100b), que comprende:

una parte de notificación inalámbrica (206) que comprende un radiador de bobina helicoidal (104), estando el radiador de bobina helicoidal (104) acoplado a un trayecto de transmisión de RF, estando el trayecto de transmisión de RF configurado para acoplar el radiador de bobina helicoidal (104) a un circuito integrado de transceptor de RF (208);

un recinto (106) configurado para alojar el circuito integrado de transceptor de RF (208), comprendiendo asimismo el recinto (106) una parte de distribución (204) que comprende una o más electrónicas de detección de contador,

estando el módulo de medición inteligente (100, 100a, 100b) caracterizado por que

la parte de distribución (204) está configurada para ser separada galvánicamente de la parte de notificación inalámbrica (206); y

por que el módulo de contador inteligente (100, 100a, 100b) comprende asimismo

un puerto de línea de servicio público, estando el puerto de línea de servicio público configurado para posicionar una línea de servicio público (202), construida a partir de un material conductor, adyacente y paralela a un eje longitudinal del radiador de bobina helicoidal (104).

2. Módulo de medición inteligente (100, 100a, 100b) según la reivindicación 1, caracterizado por que la longitud de onda de funcionamiento para la parte de notificación inalámbrica (206) es igual a una unidad de distancia de A, donde un tamaño de la parte de notificación inalámbrica (206) cabe dentro de una esfera que tiene un radio “r” que es inferior o igual a la unidad de distancia de A/2n.

3. Módulo de medición inteligente (100, 100a, 100b) según la reivindicación 2, caracterizado por que el puerto de la línea de servicio público está configurado para posicionar la línea de servicio público (202) a una distancia que es inferior o igual a la unidad de distancia de 0.62*sqrt(rA3/A).

4. Módulo de medición inteligente (100, 100a, 100b) según la reivindicación 1, caracterizado por que el puerto de la línea de servicio público está configurado para posicionar la línea de servicio público (202) a una distancia que es inferior o igual a 0.62*sqrt(rA3/A), donde “r” es el radio de una esfera en la que cabe la parte de notificación inalámbrica (206) y donde la longitud de onda de funcionamiento para la parte de notificación inalámbrica (206) es igual a una unidad de distancia de A.

5. Módulo de medición inteligente (100, 100a, 100b) según la reivindicación 4, caracterizado por que una longitud del radiador de bobina helicoidal (104) es igual a aproximadamente la unidad de distancia de 0.5A.

6. Módulo de medición inteligente (100, 100a, 100b) según la reivindicación 5, caracterizado por que el radiador de bobina helicoidal (104) comprende una capa conductora que está impresa sobre un sustrato dieléctrico (212).

7. Contador inteligente, que comprende:

una caja de contador de servicio público (216) configurada para alojar un módulo de medición inteligente (100, 100a, 100b), encerrando la caja de contador de servicio público (216):

estando el contador inteligente caracterizado por que

la parte de distribución (204) está configurada para estar separada galvánicamente de la parte de notificación inalámbrica (206); y

por que el contador inteligente comprende asimismo

un puerto de línea de servicio público, estando el puerto de línea de servicio público configurado para posicionar una línea de servicio público (202), construida a partir de un material conductor, adyacente y paralela al radiador de bobina helicoidal (104); y estando por lo menos una parte de la línea de servicio público (202) configurada para estar dispuesta dentro de la caja de contador de servicio público (216) en el puerto de la línea de servicio público.

8. Contador inteligente según la reivindicación 7, caracterizado por que la longitud de onda de funcionamiento para la parte de notificación inalámbrica (206) es igual a una unidad de distancia A, donde un tamaño de la parte de notificación inalámbrica (206) cabe dentro de una esfera que tiene un radio “r” que es inferior o igual a la unidad de distancia A/2n.

9. Contador inteligente según la reivindicación 8, caracterizado por que el puerto de la línea de servicio público está configurado para posicionar la línea de servicio público (202) a una distancia que es inferior o igual a la unidad de distancia 0.62*sqrt(rA3/A).

10. Contador inteligente según la reivindicación 7, caracterizado por que el puerto de la línea de servicio público está configurado para posicionar la línea de servicio público (202) a una distancia que es inferior o igual a una unidad de distancia 0.62*sqrt(rA3/A), donde “r” es el radio de una esfera en la que cabe la parte de notificación inalámbrica (206) y donde la longitud de onda de funcionamiento para la parte de notificación inalámbrica (206) es igual al valor A.

11. Contador inteligente según la reivindicación 7, caracterizado por que la línea de servicio público (202) se selecciona de entre el grupo que consiste en una línea eléctrica, una conducción de gas, y una conducción de agua o de aguas residuales.

12. Contador inteligente según la reivindicación 11, caracterizado por que el puerto de la línea de servicio público está configurado para posicionar la línea de servicio público (202) a una distancia que tiene una unidad de distancia que es inferior o igual a 0.62*sqrt(rA3/A), donde “r” es el radio de una esfera en la que cabe la parte de notificación inalámbrica (206) y donde la frecuencia de funcionamiento para la parte de notificación inalámbrica (206) es igual a la unidad de distancia A.

13. Contador inteligente según la reivindicación 11, caracterizado por que la longitud de la línea de servicio público (202) que discurre paralela al radiador de bobina helicoidal (104) es por lo menos una unidad de distancia 0.5A, donde A es una frecuencia de funcionamiento para la parte de notificación inalámbrica (206).

14. Contador inteligente según la reivindicación 7, caracterizado por que una altura total para el radiador de bobina helicoidal (104) es igual a aproximadamente una unidad de distancia 0.05A.

15. Contador inteligente según la reivindicación 14, caracterizado por que una longitud total para el radiador de bobina helicoidal (104) es igual a aproximadamente la unidad de distancia 0.5A.