TRANSMISIÓN BIDIRECCIONAL INALÁMBRICA DE SEÑALES DE DATOS SERIE ENTRE UN EQUIPO ELECTRÓNICO Y UN CONTADOR DE ENERGÍA.

Transmisión bidireccional inalámbrica de señales de datos serie entre un equipo electrónico y un contador de energía. El presente invento se refiere a la transmisión bidireccional inalámbrica de muy corto alcance de señales de datos en formato serie entre dos equipos electrónicos cercanos. En lo que sigue nos interesamos más en concreto en la comunicación de dichas señales serie entre el circuito electrónico de un contador de energía, tal como un contador de agua, de gas o de electricidad, llamado en lo que sigue dispositivo esclavo, y un dispositivo electrónico maestro externo. De manera general, el circuito electrónico de un contador de energía comprende un microcontrolador que dispone de un enlace serie en dos de sus puertos serie, un primer puerto RX para la recepción de señales serie, y un puerto TX para la emisión de señales serie. Gracias a este enlace serie, el microcontrolador puede intercambiar datos serie con otros dispositivos electrónicos. Estos intercambios de datos serie pueden ser necesarios en diferentes fases de la vida de un contador, y en particular: - en diferentes fases de la producción, antes de que los diferentes componentes electrónicos, entre ellos el controlador, sean encerrados en la caja estanca del contador; - al final de la producción, aunque los diferentes componentes electrónicos, entre ellos el controlador, hayan sido encerrados en la caja estanca del contador; - en el momento de la instalación del contador en un emplazamiento para permitir su parametrización; - y eventualmente en cualquier momento durante el funcionamiento normal del contador una vez instalado, por ejemplo de cara a una transmisión de datos desde el contador hacia un dispositivo de lectura a distancia. Mientras no se haya cerrado la caja del contador sobre los componentes electrónicos, es fácil proceder a los intercambios de señales serie uniendo eléctricamente los bancos de ensayos en diferentes puntos del circuito electrónico del contador. No es necesario entonces proporcionar un conector particular. En cambio, una vez que la caja estanca se cierra sobre los componentes electrónicos, es imposible abrir de nuevo dicha caja sin riesgo de deteriorar el contador, puesto que, en ciertos modelos de contadores, la caja se llena completamente de una resina destinada a proteger la electrónica frente a condiciones ambientales severas, tales como la inmersión del contador. Por lo tanto, en este caso, ya no existe contacto eléctrico posible entre el exterior del contador y el enlace serie del microcontrolador. Sin embargo, para permitir que un dispositivo externo maestro se pueda comunicar con el enlace serie del microcontrolador (dispositivo esclavo) sin recurrir a un sistema de conexión, es conocido el utilizar una transmisión bidireccional de datos serie mediante una conexión óptica. El principio de una comunicación de este tipo se esquematiza en la figura 1 adjunta: cada uno de los dispositivos maestro y esclavo consta de un par de componentes ópticos que comprenden un emisor óptico (E1 para el dispositivo maestro, E2 para el dispositivo esclavo), típicamente un diodo electroluminiscente, y un receptor óptico (R1 para el dispositivo maestro, R2 para el dispositivo esclavo), típicamente un fotodiodo o un fototransistor. El dispositivo externo maestro transmite una primera señal S1 serie de dos niveles representativa de una sucesión de bits de 0 ó de 1, por medio del emisor óptico E1, siendo dicha señal recibida por el receptor R2 unido al puerto serie del microcontrolador (no representado). Del mismo modo, el dispositivo esclavo responde al dispositivo maestro mediante la transmisión, por su puerto de emisión serie TX, de una segunda señal S2 serie de dos niveles, también representativa de una sucesión de bits de 0 ó de 1, por medio de su emisor E2, siendo recibida dicha señal por el receptor R1 del dispositivo maestro. La ventaja de un intercambio óptico de este tipo es que las señales S1 y S2 de datos serie son transmitidas tal cual, y no necesitan transformación en la recepción. Cuando el puerto serie RX del microcontrolador del dispositivo esclavo recibe una señal S1 de datos serie, el microcontrolador está programado para que la recepción del primer frente del bit de inicio (start bit en la terminología anglo-sajona) genere una interrupción, lo cual permite al microcontrolador sincronizarse y posteriormente lanzar una rutina que permita leer, a la velocidad conocida del tren de bits recibido, el estado por medio de cada bit que sigue al bit de inicio y recuperar así los datos que le han sido transmitidos. El mayor inconveniente reside no obstante en el hecho de que es necesario proporcionar una pared 1 en la caja del contador que sea transparente al menos a la longitud de onda óptica utilizada. Como la caja de un contador no puede ser totalmente transparente, esto obliga a proporcionar una pared localmente transparente, lo cual podría perjudicar a la estanqueidad de la caja. Además, el contador debe comprender un emisor y un receptor ópticos, lo cual aumenta el coste de fabricación del producto. Este 2 E09305314 26-10-2011   sobrecoste es tanto más indeseable cuanto que la comunicación de tales señales serie sólo se utiliza en las fases de producción y de instalación del contador. Por otro lado, del documento DE 10 2005 051 117 A1 se conoce una interfaz de comunicación entre un contador y un módulo de evaluación, en la cual el intercambio de señales se realiza por acoplamiento capacitivo entre electrodos capacitivos situados sobre unas paredes respectivas del contador y del módulo. La ventaja segura de una interfaz de este tipo es que la transmisión de las señales se puede realizar a través de la caja de material plástico y de la resina. En cambio, el acoplamiento capacitivo sólo permite transmitir variaciones de señal y no niveles constantes. Esto no es molesto en el contexto del documento DE 10 2005 051 117 A1 que prevé transmitir señales generadas de acuerdo con el protocolo IrDA, que se presentan por lo tanto en forma de una sucesión de impulsos de duraciones muy cortas. Sin embargo, una interfaz de este tipo no está adaptada para la comunicación de señales serie puesto que es necesario reconstruir, en la recepción, la señal serie a partir de las variaciones de señal recibidas por acoplamiento capacitivo. Por último se conocen soluciones de intercambios de datos inalámbricos entre un contador y un aparato de medida utilizando un acoplamiento inductivo. Al igual que en el acoplamiento capacitivo descrito anteriormente, el intercambio de datos por acoplamiento inductivo sólo permite transmitir variaciones de señal. Si las señales que se desea intercambiar están en el formato serie, por ejemplo según el formato estándar RS232, es necesario proporcionar medios en la recepción para reconstruir los niveles constantes de las señales a partir de las variaciones de señal. Un sistema de transmisión bidireccional de señales serie de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 se describe por ejemplo en el documento EP 0 977 406. El presente invento tiene por objetivo proporcionar una solución de intercambio de datos serie entre un contador de energía y un dispositivo electrónico maestro que utilice un acoplamiento electromagnético, del tipo capacitivo o inductivo, sin aumentar el coste del contador de energía, es decir sin tener necesidad de recurrir a caros componentes adicionales para la reconstrucción de las señales serie. Este objetivo se alcanza de acuerdo con el invento, el cual proporciona un sistema de transmisión bidireccional inalámbrico de señales de datos en formato serie tal como se define en la reivindicación 1. El dispositivo electrónico maestro comprende preferentemente una interfaz situada entre medios de emisión/recepción de señales de datos en formato serie y los citados medios de acoplamiento electromagnético. Para una transmisión de señales de datos desde el dispositivo electrónico maestro hacia el contador de energía esclavo, la citada interfaz comprende un generador de impulsos de alta tensión que recibe las señales de datos en formato serie emitidas por los medios de emisión/recepción, y que envía como salida un impulso de alta tensión en cada frente ascendente o descendente de las señales de datos en formato serie recibidas. Para una transmisión de señales de datos desde el contador de energía esclavo hacia el dispositivo electrónico maestro, la señal de datos en formato serie a transmitir es enviada por el puerto de salida del microcontrolador a los medios de acoplamiento electromagnético, y la citada interfaz comprende preferentemente un generador de señal serie cuya entrada está unida a la salida de los medios de acoplamiento, y cuya salida envía señales de datos en formato serie a los citados medios de emisión/recepción. Los medios de acoplamiento... [Seguir leyendo]

1. Sistema de transmisión bidireccional inalámbrico de señales de datos en formato serie entre un primer dispositivo (3) electrónico maestro y un segundo dispositivo (2) electrónico esclavo, intercambiándose a corta distancia las señales de datos en formato serie mediante medios (4) de acoplamiento electromagnético bidireccionales que envían como salida un impulso en cada frente ascendente o descendente de las citadas señales de datos en formato serie, caracterizado porque el segundo dispositivo electrónico esclavo es un contador (2) de energía que comprende un microcontrolador (20) el cual dispone de un puerto de entrada serie (RX), porque para una transmisión de señales de datos desde el dispositivo (3) electrónico maestro hacia el contador (2) de energía esclavo, los impulsos en la salida de los medios (4) de acoplamiento electromagnético son impulsos positivos enviados al citado puerto (RX) de entrada serie, y porque el microcontrolador (20) está programado para: generar una interrupción para cada impulso recibido en el citado puerto de entrada (RX), sincronizarse en el primer impulso recibido y generar, a la velocidad de transmisión de los datos serie, una sucesión de bits, siendo el valor de cada bit generado: igual al bit anterior si mientras tanto no se ha recibido ninguna interrupción; igual al inverso del valor del bit anterior si mientras tanto se ha recibido una interrupción. 2. Sistema de transmisión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo (3) electrónico maestro comprende una interfaz (31) situada entre medios (30) de emisión/recepción de señales de datos en formato serie y los citados medios (4) de acoplamiento electromagnético, y porque, para una transmisión de señales de datos desde el dispositivo (3) electrónico maestro hacia el contador (2) de energía esclavo, la citada interfaz (31) comprende un generador (310) de impulsos de alta tensión que recibe las señales de datos en formato serie emitidas por los medios (30) de emisión/recepción, y que entrega en la salida un impulso de alta tensión en cada frente ascendente o descendente de las señales de datos en formato serie recibidas. 3. Sistema de transmisión de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque, para una transmisión de señales de datos desde el contador (2) de energía esclavo hacia el dispositivo (3) electrónico maestro, la señal de datos en formato serie a transmitir es enviada por el puerto de salida (TX) del microcontrolador (20) a los medios (4) de acoplamiento electromagnético, y porque la citada interfaz (31) comprende un generador (311) de señales serie cuya entrada está unida a la salida de los medios de acoplamiento, y cuya salida envía señales de datos en formato serie a los citados medios (30) de emisión/recepción. 4. Sistema de transmisión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios (4) de acoplamiento electromagnético son de tipo inductivo. 5. Sistema de transmisión de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los medios (4) de acoplamiento electromagnético comprenden dos bobinas (L1, L2) situadas a ambos lados de una pared (1) de plástico de la caja del contador (2) para constituir un transformador eléctrico. 6. Sistema de transmisión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios (4) de acoplamiento electromagnético son de tipo capacitivo. 7. Sistema de transmisión de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque los medios (4) de acoplamiento electromagnético comprenden cuatro placas conductoras (P1 a P 4) situadas a ambos lados de una pared (1) de plástico de la caja del contador (2) para formar dos a dos una capacidad de transmisión. 7 E09305314 26-10-2011   Generador de Impulsos de alta tensión FIG. 1 Técnica Anterior Maestro Esclavo Señal Serie Interfaz Generador de Señal Serie amplificado 8 O Interfaz E09305314 26-10-2011 mC esclavo   9 Ir ó Vr E09305314 26-10-2011   Emisión maestro Impulsos recibidos Interrupciones µC Lectura de bits µC E09305314 26-10-2011   Emisión esclavo Impulsos recibidos Señal salida interfaz 11 mP esclavo mP esclavo E09305314 26-10-2011