ES2988656T3 - Contador eléctrico dispuesto para detectar una apertura fraudulenta - Google Patents
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Abstract
Contador eléctrico (1) que comprende: - una carcasa (4) que comprende al menos un elemento de carcasa (5, 6) normalmente cerrado; - un supercondensador (C1), y un circuito de alimentación (8) dispuesto para, tras un primer encendido del contador eléctrico, cargar el supercondensador; - un circuito de retención (25) dispuesto para impedir, tras un apagado del contador, que el supercondensador se descargue mientras el elemento de carcasa permanezca cerrado, y un circuito de descarga (16) dispuesto para descargar el supercondensador si el elemento de carcasa está abierto; - un circuito de procesamiento (27) dispuesto para, tras un segundo encendido del contador, detectar, si el supercondensador está descargado, que el elemento de carcasa se ha abierto tras dicho apagado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Contador eléctrico dispuesto para detectar una apertura fraudulenta
La invención se refiere al campo de los contadores eléctricos comunicantes.
Antecedentes de la invención
Un contador eléctrico incluye de forma muy clásica una carcasa que comprende una tapa de terminales y una cubierta. La tapa de terminales y la cubierta normalmente están cerradas en funcionamiento, cuando el contador se instala en las instalaciones del cliente. Se pueden abrir excepcionalmente, aunque, normalmente, únicamente por un operador que trabaja para el distribuidor de energía.
Ahora bien, es posible que un individuo malintencionado intente cometer fraude abriendo la carcasa del contador y cableando su instalación aguas arriba del contador, es decir del lado de la red, para que su consumo eléctrico no sea contabilizado por el contador.
La cubierta se sella del resto de la carcasa en fábrica, al final del ensamblaje del contador, normalmente mediante estampación. Asimismo, tras la instalación y la conexión del contador, la tapa de terminales está sellada al resto de la carcasa. El sellado permite a un operador, presente más tarde frente al contador, detectar una apertura fraudulenta de la tapa de terminales o de la cubierta.
Sin embargo, es naturalmente ventajoso asegurarse de que el contador sea capaz de detectar automáticamente la apertura de la tapa de terminales y/o de la cubierta, es decir sin que esta detección necesite la presencia de un operador. A continuación, el contador envía un mensaje de alarma al SI (paraSistema de información)del distribuidor de energía eléctrica y, si la apertura no estaba prevista, el distribuidor puede actuar contra esta maniobra fraudulenta. Cuando el contador está bajo tensión (es decir, cuando el contador está alimentado eléctricamente), la detección automática es relativamente sencilla de implementar.
Por el contrario, cuando el contador está fuera de tensión, la detección es más compleja de realizar porque es necesario gestionar la alimentación eléctrica del dispositivo de detección integrado en el contador.
Se conoce un dispositivo de detección de la técnica anterior, en el que la tapa de terminales y la cubierta están asociadas, cada una, con un interruptor. El estado abierto o cerrado de los interruptores depende de la presencia o ausencia de la tapa de terminales y de la cubierta. El contador comprende una pila que, cuando el contador está fuera de tensión, continúa alimentando la parte RTC(Real Time dock)de un microcontrolador. El microcontrolador supervisa en tiempo real el estado de los interruptores para detectar una apertura de la tapa de terminales y/o de la cubierta.
Esta solución requiere mantener activas las funciones del microcontrolador durante todo el período bajo tensión, y requiere, por lo tanto, una pila capaz de proporcionar una importante reserva de energía. Por lo tanto, el coste de la pila es elevado. Por otra parte, algunos clientes se niegan a utilizar pilas en los contadores eléctricos.
Por lo tanto, se consideró reemplazar la pila con un supercondensador de alto valor (normalmente 1F) para poder mantener estas funciones activas fuera de tensión, normalmente durante un período de 5 a 7 días. Sin embargo, el propio supercondensador también presenta un coste significativo, lo que está ligado nuevamente al alto valor de capacidad requerido para la aplicación.
En ambos casos (pila y supercondensador), la autonomía de la función de detección tiene poca importancia y el contador ya no es capaz de detectar la apertura de la tapa de terminales y/o de la cubierta después de algunos días de puesta fuera de tensión.
Los documentos CN202119820U, US2021/305829A1 y US2013/119974A1 divulgan contadores que utilizan sistemas para detectar fraudes e incorporan supercondensadores.
Objeto de la invención
El objeto de la invención es detectar la apertura fraudulenta de un elemento de carcasa de un contador que se produce cuando el contador está fuera de tensión, realizándose la detección de una manera sencilla y económica, sin utilizar pila y siendo todavía eficaz incluso después de un largo período fuera de tensión del contador.
La invención incluye un contador eléctrico según la reivindicación 1, un procedimiento según la reivindicación 6, así como un programa informático según la reivindicación 9.
Sumario de la invención
Con vistas a lograr este objetivo, se propone contador eléctrico que incluye:
- una carcasa que comprende al menos un elemento de carcasa, que normalmente está cerrado en funcionamiento, pero que se puede abrir;
- un supercondensador;
- un circuito de alimentación dispuesto para, tras una primera puesta bajo tensión del contador eléctrico, cargar el supercondensador;
- un circuito de mantenimiento dispuesto para, tras una puesta fuera de tensión del contador eléctrico que se produce después de dicha primera puesta bajo tensión, evitar que el supercondensador se descargue mientras el elemento de carcasa permanezca cerrado;
- un circuito de descarga dispuesto para, tras dicha puesta fuera de tensión del contador eléctrico, descargar el supercondensador si el elemento de carcasa está abierto;
- un circuito de procesamiento dispuesto para, tras una segunda puesta bajo tensión del contador eléctrico que se produce después de dicha puesta fuera de tensión, adquirir una señal de detección representativa de una tensión en los terminales del supercondensador y por lo tanto de un nivel de carga del supercondensador, y detectar, si el supercondensador está descargado, que el elemento de carcasa se abrió tras dicha puesta fuera de tensión del contador eléctrico.
Por lo tanto, el circuito de alimentación carga el supercondensador cuando el contador está bajo tensión.
Después, tras una puesta fuera de tensión del contador, el supercondensador se descarga rápidamente mediante el circuito de descarga si el elemento de carcasa está abierto. Por el contrario, y gracias al circuito de mantenimiento, si el elemento de carcasa permanece cerrado, el supercondensador solo se descarga muy lentamente, en función de sus características intrínsecas de corriente de fuga.
La función de detección no necesita pila. Como el supercondensador no alimenta ningún componente (ni un microcontrolador, ni un sistema de terceros de memorización de ningún evento), y al no existir otra ruta de descarga que el provocado voluntariamente por la apertura del elemento de carcasa, la función de detección está operativa incluso después de un período muy largo fuera de tensión del contador (hasta varios meses). El supercondensador puede estar subdimensionado con respecto a las soluciones más modernas y, por lo tanto, la implementación de la invención es económica.
También se propone un contador eléctrico como se describió anteriormente, en el que el circuito de descarga comprende al menos un interruptor montado en paralelo con el supercondensador, estando dispuesto el interruptor para cooperar con el elemento de carcasa de modo que, cuando el elemento de carcasa está cerrado, el interruptor está abierto y de modo que, cuando el elemento de carcasa está abierto, el interruptor está cerrado y provoca una descarga del supercondensador.
También se propone un contador eléctrico como se describió anteriormente, en el que el contador eléctrico incluye dos elementos de carcasa que comprenden una tapa de terminales y una cubierta, comprendiendo el circuito de descarga un primer interruptor dispuesto para cooperar con la tapa de terminales y un segundo interruptor dispuesto para cooperar con la cubierta, estando tanto el primer interruptor como el segundo interruptor montados en paralelo entre sí y con el supercondensador.
También se propone un contador eléctrico como se describió anteriormente, en el que el circuito de procesamiento está conectado al circuito de mantenimiento, en el que el circuito de mantenimiento está conectado a un terminal del supercondensador y presenta un estado bloqueado cuando el contador eléctrico está fuera de tensión y un estado conductor cuando el contador eléctrico está bajo tensión, estando dispuestos el circuito de procesamiento y el circuito de mantenimiento de modo que, cuando el contador eléctrico está bajo tensión, la tensión en los terminales del supercondensador se aplica a una entrada del circuito de procesamiento a través del circuito de mantenimiento cuando el supercondensador está cargado, y se aplica una tensión de 0 V a dicha entrada cuando dicho supercondensador está descargado.
También se propone un contador eléctrico como se describió anteriormente, en el que el circuito de mantenimiento incluye dos primeros transistores y un segundo transistor, estando los dos primeros transistores montados cabeza con cola, teniendo uno de los primeros transistores un terminal conectado a dicho terminal del supercondensador y teniendo el otro de los primeros transistores un terminal conectado a la entrada del circuito de procesamiento, estando dispuesto el segundo transistor para poner los primeros transistores en un estado conductor cuando el contador eléctrico está bajo tensión y el supercondensador está cargado.
También se propone un contador eléctrico como se describió anteriormente, en el que los primeros transistores son transistores de tipo MOSFET de canal P y el segundo transistor es un transistor de tipo MOSFET de canal N, estando conectada una puerta del segundo transistor al circuito de alimentación, estando conectada una fuente del segundo transistor a una masa eléctrica, y estando conectado un drenaje del segundo transistor a las puertas de los primeros transistores.
También se propone un procedimiento de detección, implementado en el circuito de procesamiento de un contador eléctrico como se describió anteriormente, y que incluye una fase de detección que comprende las etapas, tras la segunda puesta bajo tensión del contador eléctrico que se produce después de dicha puesta fuera de tensión, de adquirir la señal de detección representativa de la tensión en los terminales del supercondensador y por lo tanto de un nivel de carga del supercondensador, y de detectar, si el supercondensador está descargado, que el elemento de carcasa se abrió tras dicha puesta fuera de tensión del contador eléctrico.
También se propone un procedimiento de detección como se describió anteriormente, en el que un semáforo está definido por un programa informático implementado en el circuito de procesamiento, teniendo el semáforo, al finalizar la fabricación del contador eléctrico, un primer valor predefinido, comprendiendo el procedimiento de detección además las etapas, implementadas en cada puesta bajo tensión del contador eléctrico, de:
- leer un valor del semáforo y:
- si el valor del semáforo es igual al primer valor predefinido, esperar un período predefinido, y después conferir al semáforo, de manera definitiva, un segundo valor predefinido;
- si el valor del semáforo es igual al segundo valor predefinido, implementar la fase de detección.
También se propone un procedimiento de detección como se describió anteriormente, que comprende además las etapas, si el circuito de procesamiento ha detectado que el elemento de carcasa se ha abierto tras la puesta fuera de tensión del contador eléctrico, de generar y enviar un mensaje de alarma.
También se propone un programa informático que comprende instrucciones que hacen que el circuito de procesamiento del contador eléctrico, como se describió anteriormente, ejecute las etapas del procedimiento de detección como se describió anteriormente.
También se propone un medio de grabación legible por ordenador, en el que se graba el programa informático como se describió anteriormente.
La invención se comprenderá mejor a la luz de la siguiente descripción de un modo de implementación particular no limitativo de la invención.
Breve descripción de los dibujos
Se hará referencia a los dibujos adjuntos, entre los cuales:
[Fig. 1] La figura 1 representa un contador eléctrico según la invención;
[Fig. 2] La figura 2 representa las etapas de un procedimiento de detección implementado por el contador.
Descripción detallada de la invención
Con referencia a la figura 1, el contador eléctrico 1 según la invención está destinado a medir la energía eléctrica suministrada a la instalación eléctrica 2 de un abonado por una red de distribución 3.
El contador 1 es un contador monofásico o polifásico, por ejemplo, trifásico.
El contador 1 comprende una carcasa 4 en cuyo interior están integrados todos los componentes funcionales del contador 1. Por "carcasa", por lo tanto, se entiende aquí la envoltura física que separa el interior del contador 1 del exterior.
La carcasa 4 comprende al menos un elemento de carcasa que normalmente está cerrado en funcionamiento pero que se puede abrir. El elemento de carcasa es posiblemente extraíble pero también puede permanecer solidario al resto de la carcasa 4 cuando está abierta.
En el presente documento, la carcasa 4 incluye dos elementos de carcasa, en este caso una tapa de terminales 5 y una cubierta 6, que son extraíbles.
El contador 1 incluye un dispositivo de detección 7 que permite detectar la apertura de la tapa de terminales 5 y/o de la cubierta 6 cuando el contador 1 está fuera de tensión, y esto, incluso después de un largo período fuera de tensión de contador 1 (normalmente 3 meses o más). El dispositivo de detección 7 permite por lo tanto rastrear los intentos de fraude y, si tal es el caso, alertar al SI para que el operador pueda actuar en caso de fraude comprobado.
El dispositivo de detección 7 comprende en primer lugar un supercondensador C1 y un circuito de alimentación. El circuito de alimentación comprende un componente de alimentación 8 montado en paralelo con el supercondensador C1.
El supercondensador C1 comprende un primer terminal 10 conectado a una masa eléctrica 11 del contador 1. El componente de alimentación 8 comprende un puerto 12 conectado a la masa eléctrica 11. El componente de alimentación 8 también comprende una salida 14 conectada a un segundo terminal 15 del supercondensador C1 a través de un diodo Schottky D1 y una resistencia R1. El componente de alimentación 8 se alimenta únicamente cuando el contador 1 está bajo tensión, y en este caso produce una tensión continua Vc igual a 3,3 V en su salida 14.
De este modo, el componente de alimentación 8, cuando está, a su vez, alimentado, carga el supercondensador C1.
El dispositivo de detección 7 también incluye un circuito de descarga 16 dispuesto para, cuando el contador 1 está fuera de tensión, descargar el supercondensador C1 si la tapa de terminales 5 está abierta, o si la cubierta 6 está abierta, o si ambas están abiertas.
El circuito de descarga 16 comprende al menos un interruptor montado en paralelo con el supercondensador C1, estando dispuesto el interruptor para cooperar con el elemento de carcasa de modo que, cuando el elemento de carcasa está cerrado, el interruptor está abierto y de modo que, cuando el elemento de carcasa está abierto, el interruptor está cerrado y provoca la descarga del supercondensador C1. En el presente documento, hay dos elementos de carcasa, y el circuito de descarga 16 comprende un primer interruptor I1 dispuesto para cooperar con la tapa de terminales 5 y un segundo interruptor I2 asociado para cooperar con la cubierta 6, estando tanto el primer interruptor I1 como el segundo interruptor<i>2 montados en paralelo entre sí y con el supercondensador C1.
El primer interruptor I1 tiene un primer terminal 18 y un segundo terminal 19. El segundo interruptor I2 tiene un primer terminal 20 y un segundo terminal 21. Los primeros terminales 18, 20 están conectados entre sí y a masa eléctrica 11. Los segundos terminales 19, 21 están conectados entre sí y al primer terminal 23 de una resistencia R2, cuyo segundo terminal 24 está conectado al segundo terminal 15 del supercondensador C1.
El primer interruptor I1 coopera con la tapa de terminales 5 de la siguiente manera. El primer interruptor I1 es un interruptor que está, por su propio diseño, "normalmente cerrado". Un pasador, solidario de la tapa de terminales 5, se apoya sobre primer interruptor I1 cuando la tapa de terminales 5 está cerrada y por lo tanto montada en la carcasa 4 del contador 1, y así abre el primer interruptor I1. Por lo tanto, el primer interruptor I1 está en estado abierto cuando el contador 1 está en funcionamiento en condiciones normales de funcionamiento (tapa de terminales 5 cerrada). Por el contrario, cuando la tapa de terminales 5 está abierta, el pasador ya no está situado frente al primer interruptor I1 que pasa entonces al estado cerrado (conductor).
El segundo interruptor I2 coopera de la misma manera con la cubierta 6.
Cuando la tapa de terminales 5 está abierta, el primer interruptor I1 está cerrado, lo que provoca la descarga del supercondensador C1. Asimismo, cuando la cubierta 6 está abierta, el segundo interruptor I2 está cerrado, lo que provoca la descarga del supercondensador C1.
El dispositivo de detección 7 también comprende un circuito de mantenimiento 25 dispuesto para, tras una puesta fuera de tensión del contador 1, evitar que el supercondensador C1 se descargue mientras la tapa de terminales 5 y la cubierta 6 permanezcan cerradas, es decir, mientras el primer interruptor I1 y el segundo interruptor I2 permanezcan en estado abierto.
El circuito de mantenimiento 25 está conectado al segundo terminal 15 del supercondensador C1 y presenta un estado bloqueado cuando el contador 1 está fuera de tensión o cuando el contador 1 está bajo tensión y el supercondensador C1 está descargado, y un estado conductor cuando el contador 1 está bajo tensión y el supercondensador C1 está cargado.
El circuito de mantenimiento 25 incluye dos primeros transistores Q1, Q2, un segundo transistor Q3, una resistencia R3 y una resistencia R4.
Los dos primeros transistores son transistores de tipo MOSFET de canal P y están montados cabeza con cola: por lo tanto, están montados en serie, estando conectada la fuente del primer transistor Q1 a la fuente del primer transistor Q2. Las puertas de los primeros transistores Q1, Q2 están conectadas entre sí en un punto P1, que a su vez está conectado a las fuentes de los primeros transistores Q1, Q2 a través de la resistencia R3. La resistencia R3 es, por ejemplo, igual a 10 kü.
El drenaje del primer transistor Q1 está conectado al segundo terminal 15 del supercondensador C1.
El segundo transistor Q3 es un transistor de tipo MOSFET de canal N, cuya puerta está conectada a la salida 14 del componente de alimentación 8, la fuente está conectada a la masa eléctrica 11 , y el drenaje está conectado a través de la resistencia R4 al punto P1 (y por lo tanto a las puertas de los primeros transistores Q1, Q2). La resistencia R4 es, por ejemplo, igual a 1 kü.
El circuito de mantenimiento 25 también comprende el diodo Schottky D1 mencionado anteriormente.
El dispositivo de detección 7 comprende además un circuito de procesamiento 27 que está conectado al circuito de mantenimiento 25. El circuito de procesamiento 27 comprende un componente de procesamiento, que es por ejemplo un procesador "general", un procesador especializado en procesamiento de señales (o DSP, paraDigital Signa! Processor),un microcontrolador o un circuito lógico programable tal como un FPGA (paraField Programmable Gate Arrays)o un ASIC (paraApplication Spécifíe Integrated Circuit).El circuito de procesamiento 27 también comprende una o más memorias, conectadas a o integradas en el componente de procesamiento. Al menos una de estas memorias forma un medio de grabación legible por ordenador, en el que está grabado un programa informático que comprende instrucciones que hacen que el componente de procesamiento ejecute al menos algunas de las etapas del procedimiento de detección que se describirá a continuación.
En el presente documento, el contador 1 presenta una arquitectura con dos microcontroladores: un microcontrolador de metrología que pertenece a una parte de metrología del contador 1 , y un microcontrolador de aplicación que pertenece a una parte de aplicación del contador 1.
El componente de procesamiento es en este caso el microcontrolador de aplicación 28.
El microcontrolador 28 es alimentado por el componente de alimentación 8 a 3,3 V y está conectado a la masa eléctrica 11.
El microcontrolador 28 comprende una entrada 29 conectada al drenaje del primer transistor Q2. La entrada 29 es una E/S configurada en modo E (Entrada).
Una resistencia R5 está montada de manera que tenga un primer terminal 30 conectado a la masa eléctrica 11 y un segundo terminal 31 conectado a un punto P2, que a su vez está conectado al drenaje del primer transistor Q2 y a la entrada 29 del microcontrolador 28. Esto permite, cuando el contador 1 está bajo tensión y el supercondensador C1 está descargado, presentar una tensión de 0 V en la entrada 29 del microcontrolador 28.
El contador 1 también incluye un módulo de comunicación, que en este caso es un módem CPL 32 (CPL paraCorriente portadora en línea).El módem CPL 32 utiliza el estándar CPL G3, pero se podría utilizar otro tipo de estándar, por ejemplo, el CPL Prime.
El microcontrolador 28 y el módem CPL 32 están conectados mediante un enlace en serie 33 que en este caso utiliza el protocolo UART. Por supuesto, se podría utilizar otro tipo de enlace, por ejemplo, un enlace en serie SPI.
Ahora se describe con más detalle el funcionamiento del dispositivo de detección 7 del contador 1.
Con cada puesta bajo tensión del contador 1, el componente de alimentación 8 se pone, a su vez, bajo tensión y carga el supercondensador C1. La tensión máxima Umax a través del supercondensador C1 es igual a 3,3 V (es decir a Vc).
El tiempo de carga T1 al 63 % del supercondensador C1 (tiempo para pasar del 0 % al 63 % de Umax) es igual a:
TI = R1*C1.
Por ejemplo, se utilizan los siguientes valores para R1 y C1:
R1 = 1200 O y C1 = 0,1 F.
Por tanto, se tiene:
T1 = 120 s = 2 minutos.
El tiempo de carga al 95 % es igual a 3*T 1 y, por lo tanto, a 360 s (o 6 minutos).
De este modo, tras una primera puesta bajo tensión del contador 1, el componente de alimentación 8 carga el supercondensador C1. Por "primera puesta bajo tensión", se designa cualquier puesta bajo tensión que ocurra en cualquier instante de la vida del contador 1.
Cuando se produce una puesta fuera de tensión del contador 1 (después de la primera puesta bajo tensión), el componente de alimentación 8 ya no es alimentado.
El circuito de mantenimiento 25 permite evitar que el supercondensador C1 se descargue y esto, mientras las tapas de terminales 5 y la cubierta 6 permanezcan cerradas.
De hecho, cuando el componente de alimentación 8 no es alimentado, la tensión en la puerta del segundo transistor Q3 es cero y, por lo tanto, el segundo transistor Q3 está en un estado bloqueado. Los diodos internos de los dos primeros transistores Q1, Q2 no dejan pasar la corriente desde el supercondensador C1 hacia la entrada 29 del microcontrolador 28 (ni en la dirección opuesta), porque están montados de cabeza a cola. Por lo tanto, el supercondensador C1 no se descarga hacia la masa eléctrica 11 a través del microcontrolador 28.
El diodo Schottky D1 sirve para evitar que el supercondensador C1 se descargue fuera de tensión a través de una ruta que pasaría por la resistencia R1 y por el componente de alimentación 8 hacia la masa eléctrica 11.
Tras la puesta fuera de tensión del contador 1, si la tapa de terminales 5 está abierta y/o si la cubierta 6 está abierta, el primer interruptor I1 pasa a un estado cerrado y/o el segundo interruptor I2 pasa a un estado cerrado. A continuación, las dos armaduras del supercondensador C1 se conectan entre sí mediante la resistencia R2 y el supercondensador C1 se descarga rápidamente.
El tiempo de descarga T2 al 37 % del supercondensador C1 (tiempo para pasar del 100 % al 37 % de Umax) es igual a:
T2 = R2*C2
Por ejemplo, se utiliza el siguiente valor para R2:
R2 = 10 O.
Por tanto, se tiene:
T2 = 1 s.
El tiempo de descarga al 95 % es igual a 3*T2, y por lo tanto 3 s.
Por lo tanto, es suficiente que uno de los dos interruptores I1, I2 esté, aunque solo sea 3 segundos, en estado cerrado para descargar el supercondensador C1.
Después, tras una segunda puesta bajo tensión del contador 1, el microcontrolador 28 adquiere una señal de detección representativa de una tensión en los terminales del supercondensador C1 y por lo tanto de un nivel de carga del supercondensador C1, y detecta, si el supercondensador C1 está descargado, que la tapa de terminales 5 o la cubierta 6 (o ambas) se haya abierto tras la puesta fuera de tensión del contador 1.
Por "segunda puesta bajo tensión", se entiende la puesta bajo tensión que sigue a la puesta fuera de tensión y que, por lo tanto, es la puesta bajo tensión que sigue inmediatamente a la primera puesta bajo tensión mencionada anteriormente.
Cuando el contador 1 está bajo tensión, la tensión en los terminales del supercondensador C1, cuando está cargado, se aplica a la entrada 29 del microcontrolador 28 a través del circuito de mantenimiento 25. La señal de detección en este caso es, por lo tanto, la tensión en los terminales del supercondensador C1 (pero podría ser otra señal proveniente de esta tensión).
De hecho, cuando el contador 1 está bajo tensión y el supercondensador C1 está cargado, el componente de alimentación 8 también está bajo tensión y produce la tensión Vc igual a 3,3 V en su salida 14. Por lo tanto, el segundo transistor Q3 está en un estado conductor, de modo que las puertas de los primeros transistores Q1, Q2 están conectadas a masa eléctrica 11 (a través de la resistencia R4). Dado que el drenaje del primer transistor Q1 está al mismo potencial que el segundo terminal 15 del supercondensador C1 que está cargado, los primeros transistores Q1, Q2 están entonces en un estado conductor y el segundo terminal 15 del supercondensador C1 está conectado a la entrada 29 del microcontrolador 28.
Cuando el contador 1 está bajo tensión y el supercondensador C1 está descargado, los primeros transistores Q1, Q2 están en estado bloqueado y la masa eléctrica 11 (a través de la resistencia R5), se aplica a la entrada 29 del microcontrolador 28.
De hecho, cuando el contador 1 está bajo tensión y el supercondensador C1 está descargado, aunque el segundo transistor Q3 está en un estado conductor, y así como las puertas de los primeros transistores Q1, Q2 están conectados a la masa eléctrica 11, estando el drenaje del primer transistor Q1 polarizado a 0 V, los primeros transistores Q1, Q2 están en estado bloqueado y masa eléctrica 11 (a través de la resistencia R5) se aplica a la entrada 29 del microcontrolador 28.
A continuación, el microcontrolador 28 compara la tensión en su entrada 29 con un primer umbral predefinido y un segundo umbral predefinido.
El primer umbral predefinido es en este caso igual a 1,8 V y el segundo umbral predefinido es en este caso igual a 0,8 V.
Si la tensión en la entrada 29 es superior al primer umbral predefinido, el microcontrolador 28 lee un estado "1" (estado alto), lo que corresponde a un estado de carga normal del supercondensador C1 y por lo tanto a una ausencia de fraude.
Si la tensión en la entrada 29 es inferior al segundo umbral predefinido, el microcontrolador 28 lee un estado "0" (estado bajo), lo que corresponde a un estado de carga insuficiente del supercondensador C1. El microcontrolador 28 detecta que la tapa de terminales 5 o la cubierta 6 (o ambas) se han abierto tras la puesta fuera de tensión del contador 1 , y por lo tanto detecta que se ha producido un fraude.
Tras la reactivación del contador 1, el componente de alimentación 8 recargará el supercondensador C1 (el circuito de carga tiene una constante de tiempo de 2 minutos). Por consiguiente, la lectura debe efectuarse con bastante rapidez, por ejemplo, en un plazo de unos segundos después de la reactivación del contador 1. En unos segundos, la carga del supercondensador C1 no tiene tiempo de cambiar significativamente.
De este modo se evita tener una diferencia significativa de valor de la carga del supercondensador C1 entre la segunda puesta bajo tensión del contador 1 y la lectura, y se evita así leer un estado alto mientras la tapa de terminales 5 y/o la cubierta 6 ha estado abierta. ("falso negativo").
Si se detecta la apertura de la tapa de terminales 5 o de la cubierta 6, el microcontrolador 28 produce un mensaje de alarma y lo transmite al SI utilizando el módem CPL 32.
Con cada puesta bajo tensión, el supercondensador C1, incluso si se descargó tras la puesta fuera de tensión anterior, tardará un máximo de 6 minutos en recargarse completamente (al 95 %). Esto implica que, incluso en caso de detección de apertura (en cuyo caso se envía un mensaje de alarma al SI), a continuación, el supercondensador C1 se recargará y el dispositivo de detección 7 estará entonces preparado para detectar cualquier nuevo intento de fraude que se produzca tras una posterior puesta fuera de tensión.
Cabe destacar que la resistencia R5 atraída hacia la masa 11 permite, durante la lectura por el microcontrolador 28 de la tensión en los terminales del supercondensador C1 y en el caso de que el supercondensador C1 esté descargado, en cuyo caso los primeros transistores Q1, Q2 están entonces en estado bloqueado, aplicar una tensión nula a la entrada del microcontrolador 28 que por lo tanto lee un estado 0.
Se constata que, cuando el contador 1 está fuera de tensión, ningún componente del circuito de detección 7 necesita alimentación. En particular, el circuito de mantenimiento 25 no necesita ninguna alimentación para mantener cargado el supercondensador C1, y la energía almacenada por el supercondensador C1 no se utiliza para alimentar componentes. También, el circuito de mantenimiento 25 permite evitar que el supercondensador C1 se descargue. Por consiguiente, el supercondensador C1 no se descarga (casi) cuando el contador 1 está fuera de tensión, de modo que la detección de fraude esté operativa durante un período significativo después de una puesta fuera de tensión, y de modo que sea posible elegir un supercondensador C1 con un valor de capacidad relativamente bajo.
Se acaba de describir una fase de detección que es implementada por el microcontrolador 28 y que por lo tanto consiste, tras una segunda puesta bajo tensión del contador 1 que sucede a una primera puesta bajo tensión y a una puesta fuera de tensión, en leer una señal de detección representativa de la tensión en los terminales del supercondensador C1 y, si el supercondensador C1 está descargado, en detectar que la tapa de terminales 5 y/o la cubierta 6 se ha abierto tras dicha puesta fuera de tensión del contador 1.
Es preferente no probar el nivel de tensión en los terminales del supercondensador C1 en la puesta bajo tensión inicial del contador 1 , que es la puesta bajo tensión del contador 1 que tiene lugar inmediatamente después de su instalación en las instalaciones del cliente. De hecho, el supercondensador C1 está a priori descargado durante esta puesta bajo tensión inicial, aunque todavía no ha tenido lugar ninguna maniobra fraudulenta.
El contador 1 utiliza a tal efecto un semáforo, que es una variable definida por un programa informático implementado en el microcontrolador 28.
Al finalizar la fabricación del contador 1, es decir, al salir de la fábrica, se ha conferido un primer valor predefinido al semáforo: S1 = 0.
Con referencia a la figura 2, con cada puesta bajo tensión del contador 1 (incluyendo la puesta bajo tensión inicial), el microcontrolador 28 implementa el siguiente procedimiento de detección.
El procedimiento de detección comienza en la etapa E0. A continuación, el microcontrolador 28 lee el valor del semáforo y comprueba si S1 = 0 (etapa E1).
Si este es el caso, el microcontrolador 28 sabe que la puesta bajo tensión en cuestión es la puesta bajo tensión inicial.
Por lo tanto, el microcontrolador 28 no implementa la detección de la apertura de la tapa de terminales 5 o de la cubierta 6, y por lo tanto no prueba si ha habido fraude, pero espera un período predefinido D (etapa E2).
El período predefinido D corresponde a un tiempo suficiente para que la carga del supercondensador C1 alcance un nivel suficiente.
El nivel suficiente en este caso es igual al 95 %.
Por tanto, se tiene:
D = 3*T1 = 3*R1*C1 = 6 m i n u t o s .
Al finalizar el período predefinido D, el microcontrolador 28 confiere al semáforo, de manera definitiva, un segundo valor predefinido: S1 = 1 (etapa E3). El procedimiento de detección finaliza (etapa E4).
En la etapa E1, si el valor del semáforo es igual al segundo valor predefinido (es decir, si S1 = 1), el microcontrolador 28 sabe que la puesta bajo tensión en cuestión no es la puesta bajo tensión inicial. El microcontrolador 28 implementa entonces la fase de detección y lee la señal de detección representativa de la tensión en los terminales del supercondensador C1 (es decir, en este caso la tensión en los terminales del propio supercondensador C1). Por lo tanto, el microcontrolador 28 comprueba si el supercondensador C1 está cargado (etapa E5).
Si el supercondensador C1 todavía está cargado, el procedimiento de detección finaliza (etapa E4). De lo contrario, el microcontrolador 28 produce y envía al SI, a través del módem CPL 32, un mensaje de alarma para alertar de una apertura fraudulenta de la tapa de terminales 5 y/o de la cubierta 6. El procedimiento de detección finaliza.
Por supuesto, la invención no se limita al modo de realización descrita, sino que abarca cualquier variante que entre dentro del campo de la invención tal como se define por las reivindicaciones.
Por supuesto, los valores de los componentes utilizados podrían ser diferentes de los presentados en el presente documento. Asimismo, los tiempos de carga y descarga del supercondensador podrían ser diferentes.
Los componentes utilizados podrían ser diferentes de los presentados en el presente documento.
Es posible, en el circuito de mantenimiento, utilizar diferentes transistores y/o montar los transistores según una disposición diferente. Los primeros transistores podrían ser de tipo MOSFET de canal N y el segundo transistor de tipo MOSFET de canal P. Los transistores no son necesariamente MOSFET. El número de transistores utilizados podría ser diferente.
El microcontrolador que lee la tensión en los terminales del supercondensador no es necesariamente el microcontrolador de aplicación, sino que podría ser, por ejemplo, en una arquitectura con dos microcontroladores, el microcontrolador de metrología. Cabe destacar que, en este caso, el módem CPL está preferentemente conectado al microcontrolador de aplicación.
Se podría usar otro componente para leer la tensión en los terminales del supercondensador. Por ejemplo, sería posible conectar un terminal del supercondensador a la entrada de un convertidor analógico-digital (posiblemente integrado en el microcontrolador). Esto permitiría, en lugar de leer una señal de detección "binaria", que presenta un estado alto o un estado bajo, medir el nivel de la tensión en los terminales del supercondensador. Esta medición se puede utilizar, por ejemplo, para controlar la carga máxima del supercondensador y, por lo tanto, su envejecimiento. El módulo de comunicación no es necesariamente un módem CPL. El mensaje de alarma puede transmitirse mediante cualquier medio de comunicación existente, cableado o no. Una comunicación celular, que utilizan, por ejemplo, una de las normas LTE-M o NB-IoT, se puede implementar de este modo.
También es posible utilizar varios supercondensadores, montados en paralelo, por ejemplo.
Claims (10)
1. Contador eléctrico (1) que incluye:
- una carcasa (4) que comprende al menos un elemento de carcasa (5, 6), que normalmente está cerrado en funcionamiento, pero que se puede abrir;
- un supercondensador (C1);
- un circuito de alimentación (8) dispuesto para, tras una primera puesta bajo tensión del contador eléctrico, cargar el supercondensador;
- un circuito de mantenimiento (25) dispuesto para, tras una puesta fuera de tensión del contador eléctrico que se produce después de dicha primera puesta bajo tensión, evitar que el supercondensador se descargue mientras el elemento de carcasa permanezca cerrado;
- un circuito de descarga (16) dispuesto para, tras dicha puesta fuera de tensión del contador eléctrico, descargar el supercondensador si el elemento de carcasa está abierto; y
- un circuito de procesamiento (27) dispuesto para, tras una segunda puesta bajo tensión del contador eléctrico que se produce después de dicha puesta fuera de tensión, adquirir una señal de detección representativa de una tensión en los terminales del supercondensador y por lo tanto de un nivel de carga del supercondensador, y detectar, si el supercondensador está descargado, que el elemento de carcasa se abrió tras dicha puesta fuera de tensión del contador eléctrico (1 ),
caracterizado por que:
el circuito de mantenimiento incluye dos primeros transistores (Q1, Q2) y un segundo transistor (Q3), estando los dos primeros transistores montados cabeza con cola, teniendo uno de los primeros transistores (Q1) un terminal conectado a un terminal (15) del supercondensador y teniendo el otro de los primeros transistores (Q2) un terminal conectado a una entrada (29) del circuito de procesamiento, estando dispuesto el segundo transistor para poner los primeros transistores en un estado conductor cuando el contador eléctrico está bajo tensión y el supercondensador (C1) está cargado.
2. Contador eléctrico según la reivindicación 1, en el que el circuito de descarga (16) comprende al menos un interruptor (I1, I2) montado en paralelo con el supercondensador (C1), estando dispuesto el interruptor para cooperar con el elemento de carcasa de modo que, cuando el elemento de carcasa está cerrado, el interruptor está abierto y de modo que, cuando el elemento de carcasa está abierto, el interruptor está cerrado y provoca una descarga del supercondensador (C1).
3. Contador eléctrico según la reivindicación 2, en el que el contador eléctrico incluye dos elementos de carcasa que comprenden una tapa de terminales (5) y una cubierta (6), comprendiendo el circuito de descarga un primer interruptor (I1) dispuesto para cooperar con la tapa de terminales (5) y un segundo interruptor (I2) dispuesto para cooperar con la cubierta (6), estando tanto el primer interruptor (I1) como el segundo interruptor (I2) montados en paralelo entre sí y con el supercondensador (C1).
4. Contador eléctrico según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el circuito de procesamiento (27) está conectado al circuito de mantenimiento (25), en el que el circuito de mantenimiento (25) está conectado a dicho terminal (15) del supercondensador (C1) y presenta un estado bloqueado cuando el contador eléctrico (1) está fuera de tensión y un estado conductor cuando el contador eléctrico (1 ) está bajo tensión, estando dispuestos el circuito de procesamiento (27) y el circuito de mantenimiento (25) de modo que, cuando el contador eléctrico (1) está bajo tensión, la tensión en los terminales del supercondensador se aplica a dicha entrada (29) del circuito de procesamiento (27) a través del circuito de mantenimiento (25) cuando el supercondensador (C1) está cargado, y se aplica una tensión de 0 V a dicha entrada (29) cuando dicho supercondensador (C1) está descargado.
5. Contador eléctrico según la reivindicación 1, en el que los primeros transistores (Q1, Q2) son transistores de tipo MOSFET de canal P y el segundo transistor (Q3) es un transistor de tipo MOSFET de canal N, estando conectada una puerta del segundo transistor al circuito de alimentación, estando conectada una fuente del segundo transistor a una masa eléctrica (11 ), y estando conectado un drenaje del segundo transistor a las puertas de los primeros transistores (Q1, Q2).
6. Procedimiento de detección, implementado en el circuito de procesamiento (27) de un contador eléctrico (1) según una de las reivindicaciones anteriores, y que incluye una fase de detección que comprende las etapas, tras la segunda puesta bajo tensión del contador eléctrico (1 ) que se produce después de dicha puesta fuera de tensión, de adquirir la señal de detección representativa de la tensión en los terminales del supercondensador y por lo tanto de un nivel de carga del supercondensador, y de detectar, si el supercondensador está descargado, que el elemento de carcasa se abrió tras dicha puesta fuera de tensión del contador eléctrico (1 ).
7. Procedimiento de detección según la reivindicación 6, en el que un semáforo está definido por un programa informático implementado en el circuito de procesamiento (27), teniendo el semáforo, al finalizar la fabricación del contador eléctrico (1 ), un primer valor predefinido, comprendiendo el procedimiento de detección además las etapas, implementadas en cada puesta bajo tensión del contador eléctrico, de:
- leer un valor del semáforo y:
- si el valor del semáforo es igual al primer valor predefinido, esperar un período predefinido, y después conferir al semáforo, de manera definitiva, un segundo valor predefinido;
- si el valor del semáforo es igual al segundo valor predefinido, implementar la fase de detección.
8. Procedimiento de detección según una de las reivindicaciones 6 a 7, que comprende además las etapas, si el circuito de procesamiento (27) ha detectado que el elemento de carcasa se ha abierto tras la puesta fuera de tensión del contador eléctrico, de generar y enviar un mensaje de alarma.
9. Programa informático que comprende instrucciones que hacen que el circuito de procesamiento (27) del contador eléctrico (1) según una de las reivindicaciones 1 a 5 ejecute las etapas del procedimiento de detección según una de las reivindicaciones 6 a 8.
10. Medio de grabación legible por ordenador, en el que está grabado el programa informático según la reivindicación 9.
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