CAMPO TÉCNICO

La presente invención se enmarca en el campo técnico de los sistemas de tubería, de forma más específica, se refiere a un dispositivo de monitoreo del flujo de agua.

ESTADO DEL ARTE

En el estado del arte existe el antecedente W02020154384A1 , el cual da a conocer un medidor de agua que puede incluir uno o más sensores de caudal de agua, válvulas de control, sensores de temperatura, sensores de presión y tecnología inalámbrica de largo alcance como Wi-Fi. La tecnología de comunicación inalámbrica puede utilizar y comunicarse con un protocolo de interfaz de programación de aplicaciones (API), un protocolo de acceso a objetos simple (SOAP), un protocolo de transferencia de estado representacional (REST) u otra tecnología API. El servidor remoto y la base de datos se pueden usar para respaldar un portal informático que los usuarios o propietarios de teléfonos celulares o inteligentes, computadoras u otros aparatos electrónicos designados o registrados pueden usar para acceder y observar el uso del agua, las condiciones de las fugas y/o los parámetros de calidad del agua, la visualización de los datos del uso del agua de riego y de interior puede tener varios formatos agradables utilizando dígitos, pantallas analógicas, gráficos, imágenes, tablas y/u otros caracteres para mostrar el uso del agua al usuario, puede funcionar con baterías y puede utilizar baterías recargables o supercondensadores Sin embargo, este antecedente no hace mención a un disipador de calor en la carcasa, no incluye a un lector de tarjetas de memoria conectado al microcontrolador para su configuración, tampoco hace referencia a un respaldo de fuente de energía a través de baterías adicionales a la fuente de corriente externa fija, no menciona el empleo de un indicador de carga de la batería, ni incluye una configuración directa del WiFi de la red local con el WiFi del dispositivo de monitoreo del flujo de agua.

Otro documento de patente antecedente es RU188921 U1 , el cual da a conocer un instrumento para medir el volumen de agua potable fría y caliente, está pensado para funcionar tanto como dispositivo independiente o como parte de complejos de software y hardware y sistemas automatizados de medición para la monitorización y medición de los recursos energéticos; comprende un módulo electrónico, dos sensores Hall, cuenta con un mecanismo contador electrónico para la transmisión de resultados de medición; comprende un módulo de comunicación a través de un canal de transmisión de datos (LoRa, ZigBee, Wi-Fi u otro protocolo de transferencia de datos inalámbrico) transmite datos sobre la lectura actual del volumen de agua derramada al dispositivo receptor que transmite datos a través de cualquier tipo de red, incluida una red de área local (LAN), una red de área amplia (WAN) o a un servidor con software de servidor que proporciona la recepción, almacenamiento y procesamiento de los datos obtenidos con los resultados de la medición. Se proporciona visualización de datos en la cuenta personal del usuario y genera una visualización de datos de medición de medidores en una forma conveniente para el usuario, en forma tabular o gráfica en un navegador (en una página FITML) o en una aplicación móvil. Utiliza como fuente de alimentación una batería recargable de cloruro de tionilo de litio, o batería de litio-manganeso. Sin embargo, este antecedente no incluye un disipador de calor en la carcasa, no incluye a un lector de tarjetas de memoria, un puerto de entrada micro USB para carga de la batería, tampoco hace referencia a un respaldo de fuente de energía a través de baterías adicionales a la fuente de corriente externa fija, no menciona el empleo de un indicador de carga de la batería o de su vida útil, ni incluye una configuración directa del Wi-Fi de la red local con el Wi-Fi del dispositivo de monitoreo del flujo de agua.

Otro antecedente es el documento de patente US20150253163, publicado el 10 de setiembre de 2015 para “Sistema de gestión de agua inteligente”, este antecedente describe un dispositivo de fijación de gestión de agua inteligente que incluye una unidad de medida, una unidad electrónica y una unidad de energía asociada a la carcasa, la unidad de medida está en comunicación con la unidad electrónica de tal forma que recolecta electricidad usando el movimiento de la turbina, asimismo, se incluye una cámara de agua dispuesta en la carcasa entre la entrada de la carcasa y la salida de la carcasa, donde la entrada de la carcasa, la cámara de agua y la salida de la carcasa definen un paso de agua. Sin embargo, este antecedente, al igual que los anteriores, no incluye un disipador de calor en la carcasa, no incluye a un lector de tarjetas de memoria, tampoco hace referencia a un respaldo de fuente de energía a través de baterías adicionales a la fuente de corriente externa fija, no menciona el empleo de un indicador de carga de la batería, tampoco incluye un puerto de entrada para carga de la batería, ni incluye una configuración directa del Wi-Fi de la red local con el Wi-Fi del dispositivo de monitoreo del flujo de agua.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención describe un dispositivo de monitoreo remoto del caudal y volumen de agua en tuberías industriales y domiciliarias el cual comprende una carcasa, un disipador de calor dispuesto en dicha carcasa, un microcontrolador, una fuente de energía eléctrica conectada con el microcontrolador, un módulo de comunicación inalámbrico conectado con el microcontrolador; un sensor de flujo de agua conectado con el microcontrolador, una interfaz de visualización (LCD) conectada con el microcontrolador, y un lector de tarjetas de memoria conectado con el microcontrolador.

La invención propuesta integra un conjunto de ventajas técnicas en una única invención, tal como que permite la medición del flujo de líquido y transmisión de la información a través módulos de comunicación inalámbricos hacia otros dispositivos remotos externos como un celular o una nube de información, el disipador de calor en la carcasa permite el enfriamiento de los componentes electrónicos y sensores, que pueden calentarse por su uso exigente, el lector de tarjetas de memoria permite almacenar las lecturas del flujo y caudal del agua, mientras que en una modalidad preferente, el indicador de carga de la batería permite conocer el estado actual de la carga de la batería para su recarga.

En una modalidad preferente, la fuente de energía dispone una conexión con corriente eléctrica fija externa para generar un flujo continuo de energía ante un prolongada exigencia de uso; sin embargo, en el caso de la imposibilidad de conexión con una fuente de energía eléctrica fija, la invención puede incluir un módulo de carga de batería de respaldo con una batería recargable conectado al microcontrolador, donde dicha batería tiene un indicador de carga con diodo emisor de luz (LED) conectado con el microcontrolador y un puerto de entrada para la recarga de la batería.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Los dibujos adjuntos ilustran sólo realizaciones ejemplares de la invención y no deben considerarse limitantes de su alcance; la invención puede admitir otras realizaciones igualmente eficaces.

Figura 1 : Vista isométrica del dispositivo propuesto.

Figura 2: Diagrama de bloque del envío de lecturas del sensor de flujo de agua a la interfaz de visualización.

Figura 3: Diagrama de bloque de la fuente de alimentación del dispositivo. Figura 4: Diagrama de bloque de la configuración del dispositivo propuesto para conectarse a internet.

Figura 5: Diagrama de bloque de envío de lecturas del sensor de flujo de agua al lector de tarjetas para una tarjeta de memoria.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN (DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN) En una modalidad preferente, el sensor del caudal o flujo de líquido es un sensor de flujo de turbina con efecto hall, el cual tiene una alta precisión, un alto rango de medición, siendo adecuado para mediciones de alta presión, una fuerte inmunidad a interferencia externa, entre otras ventajas. En otra modalidad preferente, el sensor está configurado para detectar la ausencia de flujos. En otra modalidad preferente, el sensor de flujo tiene una segunda batería independiente y transmite los datos de forma inalámbrica hacia el microcontrolador. En otra modalidad preferente, si existe la certeza de que puedan existir gases disueltos en el fluido se podría instalar un desgasificador para evitar dañar el funcionamiento interno de la turbina, ya sea con funcionamiento independiente o conectado por cables con el microcontrolador de la invención propuesta.

Asimismo, la invención propuesta a través de internet inalámbrico es adecuada para enviar información hacia un teléfono inteligente o también a una tablet o computadora personal, ejecutable en cualquier sistema operativo, capaz de reportar al usuario de forma gráfica y analítica el estado actual e histórico de flujo, consumo y volumen de agua, el dispositivo además puede contar con una API capaz de integrar el dispositivo con diferentes aplicaciones así como servicios en la nube, pudiendo la invención conectarse con una web-app de configuración que permite no depender de un sistema operativo específico para su configuración; asimismo, el dispositivo puede usar como fuente de alimentación una batería, preferiblemente, de litio de 3.7 V, y recargable de tal forma que éste sea autónomo haciendo fácil su instalación, y en otra forma más particular, esta batería puede ser fácilmente intercambiable.

De forma más específica y en otra modalidad preferente el microcontrolador es ATMEGA328P, dicho microcontrolador se comunica por comunicación UART serial con el módulo ESP8266 que es usado para la conexión Wifi con el Router. El sensor del caudal es hermético e internamente tiene un rotor cuyas paletas tienen un imán, la cámara en donde se encuentra el rotor está totalmente aislada evitando fugas de agua, externamente a la cámara tiene un sensor de efecto hall que detecta el campo magnético del imán de las paletas y con esto el movimiento del rotor, el sensor de efecto hall envía los pulsos por uno de los cables del sensor, los pulsos son convertidos posteriormente a flujo, pero esto ya es tarea del microcontrolador. El dispositivo internamente tiene implementado una API de servicio REST que envía lecturas en formato JSON y en intervalos de entre 2 a 5 segundos lecturas acerca del caudal y consumo de volumen de agua a las aplicaciones que deseen consumir dicho servicio, una portal web independiente de la plataforma embebida en el dispositivo externa permite configurar el dispositivo para que se pueda conectar a la red local wifi del cual dispongamos, la carcasa dispone de un soporte interno para las baterías lo que permite el fácil intercambio de baterías extraíbles, así como una entrada micro-USB que facilita su carga al ser este una entrada universal presente en la mayoría de celulares inteligentes.

En otra modalidad preferente, además del indicador de carga de la batería se puede incluir un indicador de la vida útil de baterías conectado al microcontrolador, de tal forma que se visualice y prevea cuando es necesario realizar el cambio de la batería por una nueva. En otra forma preferente, el disipador de calor podría ser un disipador pasivo con ranuras o aletas en la carcasa que expulsan el calor por convección natural, o un disipador activo.

En otra modalidad preferente, el material de la carcasa puede estar impreso en 3D con filamento de policarbonato para soportar altas temperaturas y/o de un material resistente al sol. La invención propuesta tiene un tamaño compacto respecto a otros dispositivos similares del estado del arte.

En la figura 1 se observa una vista exterior del dispositivo propuesto, con una interfaz de visualización (1) en la parte superior, un disipador de calor (2) pasivo dispuesto en la carcasa, un interruptor (3) de encendido y apagado en el mismo, un módulo de carga de la batería (4), y un lector de tarjetas de memoria (5) SD y un conector para el sensor de caudal (6). En la figura 2 se tiene un diagrama de bloques donde el sensor de flujo de agua detecta un campo magnético y envía pulsos al microcontrolador, el microcontrolador calcula la frecuencia de pulsos y junto con el factor de conversión permite calcular el caudal, luego el controlador envía las lecturas de los litros y caudal a la interfaz de visualización.

En la figura 3 se visualiza el envío de carga controlada del módulo cargador de batería a la batería; asimismo se intercambia información sobre el estado de carga entre la batería y el módulo de carga, luego la batería envía carga al microcontrolador para alimentar de energía al lector de tarjetas y la interfaz de visualización.

En la figura 4 se observa un diagrama de bloques de la configuración del dispositivo para conectarse al internet, aquí el microcontrolador confirma no haber configurado el Wi-Fi al ser encendido, luego se crea una red interna de wifi, se verifican las conexiones a internet existentes, de encontrarse la red disponible de un teléfono celular inteligente, se conecta a dicha red del teléfono; asimismo, el dispositivo propuesto se conecta a un módem almacenando sus credenciales en la memoria EPROM del microcontrolador.

En la figura 5 se observa como el sensor de flujo se conecta con el microcontrolador y este último envía las lecturas del caudal y litros al lector de tarjetas para que lo reciba una tarjeta de memoria SD.