Este artículo describe la tecnología Hall vertical que permite la detección efectiva de manipulaciones en medidores de electricidad inteligentes. Los principios descritos en este artículo se pueden aplicar a varios sistemas.
Una amplia variedad de sistemas mecánicos y electrónicos son objetivos potenciales para la manipulación magnética. Las personas malintencionadas pueden atacar los dispositivos electrónicos desplegados, como los medidores inteligentes. Cajeros automáticos, máquinas de juego/juego, máquinas expendedoras de billetes o cerraduras electrónicas, con la esperanza de alterarlos o inhabilitarlos o robar sus productos o servicios. Aunque este artículo se centra en los medidores de electricidad inteligentes, los principios discutidos se aplican directamente a otros sistemas.
Los medidores inteligentes se están implementando en todo el mundo para hacer que los informes y el monitoreo del uso de energía sean más eficientes y precisos. Muchos medidores de agua, gas y electricidad contienen dispositivos electrónicos inteligentes que permiten la recopilación y transmisión electrónica automatizada del uso. Según Navigant Research, 131 millones de medidores de electricidad inteligentes se enviarán anualmente en todo el mundo para 2018. El robo de energía eléctrica es un problema importante para los operadores de red y los reguladores gubernamentales. Los medidores inteligentes están siendo atacados con imanes en un intento de engañar al medidor para que el consumo de energía sea cero o se reduzca significativamente. Se estima que cada año se roban casi $90 mil millones en energía debido a la manipulación de medidores inteligentes.
Un método utilizado para manipular los medidores electrónicos es usar imanes potentes para interferir con la capacidad del medidor para detectar el consumo de energía. Los imanes suelen ser muy fuertes y pueden ser relativamente grandes y pesados. Dichos imanes se pueden comprar en línea o se pueden recuperar fácilmente de dispositivos electrónicos y computadoras desechados (desechos electrónicos). Cuando estos imanes se acercan al medidor, el transductor de corriente utilizado para detectar la corriente a través del medidor comienza a saturarse magnéticamente. La saturación del núcleo esencialmente “cega” el medidor para decirle cuánta corriente está consumiendo.
Si bien puede ser difícil para los fabricantes evitar este tipo de comportamiento en uso, deberían poder detectar intentos de manipulación y tomar medidas correctivas, como enviar personal de servicio o desactivar el medidor de forma remota. Hay varias organizaciones en todo el mundo que trabajan para definir las especificaciones de los medidores inteligentes, incluidos los requisitos para que los medidores detecten intentos de manipulación.
Para que el sensor magnético utilizado para detectar la manipulación sea efectivo, debe tener las siguientes características:
- Alta sensibilidad: incluso si el imán montado fuera del sistema es fuerte, la fuerza del campo magnético del imán decae exponencialmente con la distancia. La intensidad del campo magnético en la ubicación interna del sensor puede ser mucho menor que en la superficie del imán. Ciertos componentes utilizados en el medidor distorsionan el campo magnético aplicado y, si la sensibilidad no es lo suficientemente alta, pueden crear “sombras” o “agujeros” en el área de detección del sensor.
- Alto rango dinámico: algunas tecnologías de detección magnética tienen un límite superior para el campo magnético. La tecnología de efecto Hall no tiene límite superior para el campo magnético aplicado.
- Sensibilidad omnipolar: es poco probable que un perpetrador de manipulación preste mucha atención a qué polo del imán se aplica a la carcasa del sistema.
- Sensibilidad omnidireccional: los sensores magnéticos tradicionales solo pueden responder a campos en una dirección o plano. Se puede aplicar un imán externo en cualquier dirección a cualquier punto expuesto en la superficie del medidor (frontal, superior, inferior o lateral), por lo que el sensor es igualmente sensible en las tres direcciones (X, Y y Z). .
En general, la intensidad del campo magnético de un imán decae exponencialmente con la distancia al imán. Como ejemplo, un imán de tierra rara grande (50 mm x 50 mm x 50 mm) con una fuerza superficial de 6000 G (600 mT) tiene un campo magnético de aproximadamente 600 G (60 mT) cuando se mide a 50 mm de distancia. (1x espesor).