NO345214B1 - POWER ADJUSTMENT CIRCUIT AND METHOD FOR ADJUSTING THE POWER SOCKET FROM A CURRENT METER - Google Patents
POWER ADJUSTMENT CIRCUIT AND METHOD FOR ADJUSTING THE POWER SOCKET FROM A CURRENT METER Download PDFInfo
- Publication number
- NO345214B1 NO345214B1 NO20190457A NO20190457A NO345214B1 NO 345214 B1 NO345214 B1 NO 345214B1 NO 20190457 A NO20190457 A NO 20190457A NO 20190457 A NO20190457 A NO 20190457A NO 345214 B1 NO345214 B1 NO 345214B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- energy storage
- energy
- limit
- voltage
- current
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 81
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 45
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims description 36
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 11
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 6
- 238000012432 intermediate storage Methods 0.000 claims description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 3
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 claims description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 33
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010278 pulse charging Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/02—Details
- H04L12/10—Current supply arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R22/00—Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/34—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by dynamic converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
- Electrophonic Musical Instruments (AREA)
- Breakers (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Details Of Television Scanning (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
EFFEKTTILPASNINGSKRETS OG FREMGANGSMÅTE FOR Å TILPASSE EFFEKTUTTAKET FRA EN STRØMMÅLER POWER ADJUSTMENT CIRCUIT AND METHOD OF ADJUSTING THE POWER OUTPUT OF A CURRENT METER
FAGOMRÅDE SUBJECT FIELD
[0001] Den foreliggende oppfinnelsen omhandler energihøsting fra smartmålere i det elektriske forsyningsnettet. Mer spesifikt omfatter det energihøsting på HAN porten til slike strømmålere. [0001] The present invention deals with energy harvesting from smart meters in the electrical supply network. More specifically, it includes energy harvesting on the HAN port of such power meters.
BAKGRUNN BACKGROUND
[0002] I de siste årene har det blitt vanlig med såkalte smarte strømmålere, eller avanserte målesystemer (AMS) i industribygg og eneboliger, slik at leverandørene av elkraft kan få tilsendt måledata nærmest kontinuerlig. Disse målerne har også en tilkoplingsport, som kan ha ulike navn, men som generelt går under betegnelsen HAN-port (Home Area Network)-port hvor forbrukerne via tredjepartsutstyr kan få oversikt over sine data, og eventuelt optimalisere sitt forbruk, nærmest i sann tid. Typiske data som strømmes på HAN-porten vil være, energiforbruk, effektforbruk, strøm og spenningskvalitet. For det fysiske grensesnittet kan det f.eks. benyttes en RJ45 plugg. [0002] In recent years, it has become common to use so-called smart electricity meters, or advanced measuring systems (AMS) in industrial buildings and detached houses, so that the suppliers of electricity can be sent measurement data almost continuously. These meters also have a connection port, which can have different names, but which generally goes by the name HAN-port (Home Area Network)-port where consumers via third-party equipment can get an overview of their data, and possibly optimize their consumption, almost in real time . Typical data streamed on the HAN port will be energy consumption, power consumption, current and voltage quality. For the physical interface, it can e.g. an RJ45 plug is used.
[0003] I utgangspunktet skulle M-bus standarden benyttes som utgangspunkt for det elektriske grensesnittet, men den foreliggende standarden har blitt tolket ulikt av leverandørene, slik at det nå finnes flere ulike M-bus grensesnitt å forholde seg til. [0003] Initially, the M-bus standard was to be used as a starting point for the electrical interface, but the current standard has been interpreted differently by the suppliers, so that there are now several different M-bus interfaces to deal with.
[0004] M-bussen er bygget opp som en master-slave løsning. Masteren befinner seg i smartmåleren, og utstyr som henges på i parallell og oppfører seg som slaveenheter som kan kommunisere med masterenheten. I de fleste systemer er det foreløpig kun enveiskommunikasjon fra master til slave. Det er derfor viktig at slaven får med seg de meldingene som sendes når de sendes. I tillegg til kommunikasjon, leverer M-bussen spenning til slaveenhetene med mulighet for et begrenset strømtrekk. [0004] The M bus is built as a master-slave solution. The master is located in the smart meter, and equipment that is connected in parallel and behaves as slave units that can communicate with the master unit. In most systems, there is currently only one-way communication from master to slave. It is therefore important that the slave receives the messages that are sent when they are sent. In addition to communication, the M-bus supplies voltage to the slave units with the possibility of a limited current draw.
[0005] M-bussen består i utgangspunktet av to elektriske ledere. [0005] The M bus basically consists of two electrical conductors.
[0006] M-bussen vil, når det ikke sendes data over bussen, ha et likespenningspotensiale som til en viss grad kan benyttes til å drive slavene. Ifølge M-bus standarden er det definert et spenningsområde slik at spenningen mellom master og slave skal være i området mellom 42 og 12 V DC. I Norge, ligger spenningen på ca.24-27V. [0006] The M-bus will, when no data is sent over the bus, have a direct voltage potential which can be used to a certain extent to drive the slaves. According to the M-bus standard, a voltage range is defined so that the voltage between master and slave must be in the range between 42 and 12 V DC. In Norway, the voltage is approx. 24-27V.
[0007] M-bussen brukes også til signalering mellom master og slave. Denne signaleringen foregår ved at likespenningen senkes, f.eks. ved at 12 VDC indikerer digital "0", og 24 V DC indikerer en digital "1", men dette kan variere noe mellom utstyr fra ulike leverandører. [0007] The M bus is also used for signaling between master and slave. This signaling takes place by lowering the DC voltage, e.g. in that 12 VDC indicates a digital "0", and 24 V DC indicates a digital "1", but this may vary somewhat between equipment from different suppliers.
[0008] Siden meldingene sendes med en baudrate på 2400, vil sending av data altså kunne redusere tilgjengelig energi betraktelig. Også dette varierer mellom målerne, da de har både ulik lengde på meldingene, og ulike sendingsintervall. [0008] Since the messages are sent with a baud rate of 2400, sending data will therefore be able to reduce the available energy considerably. This also varies between the meters, as they have both different lengths of the messages and different transmission intervals.
[0009] I tillegg til dette har ulikt utstyr også ulik maksimalt strømtrekk. Dersom strømtrekket blir for stort, kan det muligens føre til blokkering av porten i en viss tidsperiode. [0009] In addition to this, different equipment also have different maximum current draw. If the current draw becomes too great, it could possibly lead to blocking of the port for a certain period of time.
[0010] Alt dette betyr at den effekten som til enhver tid kan hentes ut fra HAN-bussen, vil variere mye med hvilken type strømmåler som benyttes. Spesielt kan man merke seg at tilgjengelig effekt synker merkbart i de periodene hvor det er signalering mellom master og slave. [0010] All this means that the power that can be extracted from the HAN bus at any time will vary a lot with the type of current meter used. In particular, it can be noted that the available power drops noticeably during the periods where there is signaling between master and slave.
[0011] Den tilgjengelige effekten kan i mange sammenhenger være for liten til å drive de kretsene som trengs i slavemodulene. Slavemodulene er ofte utstyrt med trådløse grensesnitt for å kommunisere med en forbruker, f.eks. en app på en mobiltelefon med Wifi eller Bluetooth grensesnitt. Driverkretsene til det trådløse grensesnittet krever en viss effekt som det kan være vanskelig å hente ut fra M-bussen. [0011] The available power may in many contexts be too small to drive the circuits needed in the slave modules. The slave modules are often equipped with wireless interfaces to communicate with a consumer, e.g. an app on a mobile phone with Wifi or Bluetooth interface. The driver circuits for the wireless interface require a certain power which can be difficult to obtain from the M-bus.
[0012] En vanlig løsning på dette problemet har vært å utstyre slavemodulene med egen strømforsyning, f.eks. i form av en 220V adapter som kan plugges inn i en stikkontakt. Imidlertid vil dette fordyre og komplisere slavemodulene merkbart, slik at de blir mindre interessante for en forbruker. Mange steder finnes det heller ikke en stikkontakt tilgjengelig i nærheten av strømmåleren, slik at dette medfører en ekstra installasjonskostnad. [0012] A common solution to this problem has been to equip the slave modules with their own power supply, e.g. in the form of a 220V adapter that can be plugged into a socket. However, this would significantly increase the cost and complexity of the slave modules, making them less interesting for a consumer. In many places, there is also no socket available near the electricity meter, so this entails an additional installation cost.
[0013] I CN 207517176 U beskrives en effekttilpasningskrets innrettet til å hente ut energi fra en Ethernet port på en strømmåler hvori effekttilpasningskretsen omfatter en strømbegrenser som er innrettet til å begrense strømtrekket fra Ethernet-porten slik at maksimalt strømtrekk fra HAN-porten bestemmes av strømmålertypen som effekttilpasningskretsen er tilkoplet. [0013] In CN 207517176 U, a power matching circuit designed to extract energy from an Ethernet port on a current meter is described, in which the power matching circuit comprises a current limiter that is designed to limit the current draw from the Ethernet port so that the maximum current draw from the HAN port is determined by the current meter type to which the power matching circuit is connected.
[0014] I US 2017/0285711 A1 beskrives spenningsreguleringsteknikker for elektroniske kretser bestående av spenningsregulator, der spenningsregulatoren regulerer spenningen inn på et elektroniske element bestående av flere integrerte kretser. [0014] In US 2017/0285711 A1, voltage regulation techniques are described for electronic circuits consisting of a voltage regulator, where the voltage regulator regulates the voltage on an electronic element consisting of several integrated circuits.
[0015] I tillegg til dette, vil begrensningen for startstrømmen "inrush" ofte være ulik begrensningen for maksimalt kontinuerlig strømtrekk i drift for en og samme type strømmåler. [0015] In addition to this, the limitation for the starting current "inrush" will often be different from the limitation for maximum continuous current draw in operation for one and the same type of current meter.
[0016] Det er derfor behov for å løse disse problemene, slik at slavemodulen kan fungere med ulike typer strømmålere og at slavemodulen ikke nødvendigvis trenger ekstern strømforsyning selv om den tilgjengelige effekten varierer fra en type strømmåler til en annen. [0016] There is therefore a need to solve these problems, so that the slave module can work with different types of current meters and that the slave module does not necessarily need an external power supply even if the available power varies from one type of current meter to another.
SAMMENDRAG SUMMARY
[0017] Et mål med den foreliggende oppfinnelsen er derfor å komme frem til en løsning som gjør at slavemodulen ikke nødvendigvis trenger ekstern strømforsyning selv om den tilgjengelige effekten varierer fra en type strømmåler til en annen, og at den bør kunne fungere med ulike typer strømmålere. [0017] An aim of the present invention is therefore to arrive at a solution which means that the slave module does not necessarily need an external power supply even if the available power varies from one type of current meter to another, and that it should be able to work with different types of current meters .
[0018] Dette oppnås ved en effekttilpasningskrets og en fremgangsmåte for å tilpasse effektforbruket på en M-buss ifølge de selvstendige patentkravene. [0018] This is achieved by a power adaptation circuit and a method for adapting the power consumption on an M-bus according to the independent patent claims.
KORT FIGURFORKLARING SHORT FIGURE EXPLANATION
[0019] Fig. 1 viser et overordnet blokkdiagram av en utførelse av effekttilpasningskretsen 1. Piler med hele linjer betegner overføring av energi, mens piler med stiplede linjer betegner kommunikasjon mellom blokkene. [0019] Fig. 1 shows an overall block diagram of an embodiment of the power matching circuit 1. Arrows with solid lines denote transfer of energy, while arrows with dashed lines denote communication between the blocks.
[0020] Fig. 2 viser i en detaljert utførelse den dynamiske strømbegrenseren i form av et elektronisk kretsskjema. Kretsen omfatter i dette tilfellet en Buck regulator. Det maksimale strømtrekket gjennom begrenseren bestemmes av en strømbegrensningsparameter som sendes inn på strømbegrenseren (U602). [0020] Fig. 2 shows in a detailed embodiment the dynamic current limiter in the form of an electronic circuit diagram. In this case, the circuit comprises a Buck regulator. The maximum current draw through the limiter is determined by a current limit parameter fed to the current limiter (U602).
[0021] Fig. 3 viser i en detaljert utførelse den faste strømbegrenseren i form av et elektronisk kretsskjema. [0021] Fig. 3 shows in a detailed embodiment the fixed current limiter in the form of an electronic circuit diagram.
[0022] Fig. 4 viser i en detaljert utførelse energilageret i form av et elektronisk kretsskjema. [0022] Fig. 4 shows in a detailed embodiment the energy storage in the form of an electronic circuit diagram.
[0023] Fig. 5 viser i et flytskjema en utførelse av en oppstartsmodus for effekttilpasningskretsen. [0023] Fig. 5 shows in a flowchart an embodiment of a start-up mode for the power matching circuit.
[0024] Fig. 6 viser i et flytskjema en utførelse av en oppladningsmodus for effekttilpasningskretsen. [0024] Fig. 6 shows in a flowchart an embodiment of a charging mode for the power matching circuit.
[0025] Fig. 7 viser i et flytskjema en utførelse av en meldingsmottaksmodus for effekttilpasningskretsen. [0025] Fig. 7 shows in a flowchart an embodiment of a message reception mode for the power matching circuit.
[0026] Fig. 8 viser i et flytskjema en utførelse av en energiovervåkningsmodus for effekttilpasningskretsen. [0026] Fig. 8 shows in a flowchart an embodiment of an energy monitoring mode for the power matching circuit.
UTFØRELSER AV OPPFINNELSEN EMBODIMENTS OF THE INVENTION
[0027] I den følgende delen av beskrivelsen er ulike eksempler og utførelser av oppfinnelsen vist for å gi fagmannen en mer detaljert forståelse av oppfinnelsen. De spesifikke detaljene som er knyttet til de ulike utførelsene og med henvisning til de vedlagte tegningene skal ikke forstås slik at de begrenser oppfinnelsen. Beskyttelsen av oppfinnelsen er gitt av de tilhørende patentkravene. [0027] In the following part of the description, various examples and embodiments of the invention are shown to give the person skilled in the art a more detailed understanding of the invention. The specific details relating to the various embodiments and with reference to the attached drawings shall not be understood as limiting the invention. The protection of the invention is provided by the associated patent claims.
[0028] Basert på tester, er det er grunn til å anta at en type strømmåler kutter strømtilgangen på HAN-porten i en viss tid, dersom startstrømmen blir for høy. [0028] Based on tests, there is reason to assume that a type of current meter cuts the current supply to the HAN port for a certain time, if the starting current becomes too high.
[0029] Videre kan det se ut til at andre strømmålere kan levere en større strømstyrke under oppstart, men ved for stort strømtrekk kan spenningen på porten reduseres gradvis, for så komme tilbake med raske intervaller. Det antas også at en målertype reduserer spenning først, før den kutter helt. [0029] Furthermore, it may appear that other current meters can deliver a greater amperage during start-up, but if the current draw is too large, the voltage on the port may be reduced gradually, then return at rapid intervals. It is also assumed that a meter type reduces voltage first, before cutting it completely.
[0030] Tilgjengelig spenning fra de ulike strømmålerne antas å ligge i området 24-27 volt for digital "1", eller fast likespenning på samme nivå dersom det ikke sendes data. Digital "0" ligger på ca.12 -15 V. [0030] Available voltage from the various current meters is assumed to lie in the range of 24-27 volts for digital "1", or fixed direct voltage at the same level if no data is sent. Digital "0" is at approx. 12 -15 V.
[0031] Det tilgjengelige maksimale strømtrekket i drift kan se ut til å variere mellom ca.6 mA og 30 mA. [0031] The available maximum current draw in operation may appear to vary between approximately 6 mA and 30 mA.
[0032] Det kan videre se ut til at sendingsintervallene varierer fra ca.2 sekunder til ca. [0032] It may further appear that the transmission intervals vary from approx. 2 seconds to approx.
10 sekunder, mens meldingslengdene varierer med både type måler og sendingsintervallet til måleren. Eksempelvis vil meldingslengden kunne variere fra ca.330 bits for den ene måleren ved sendingsintervall på 2 sekunder til ca.4000 bits for en av de andre målerne ved sendingsintervall på én time. 10 seconds, while the message lengths vary with both the type of meter and the transmission interval of the meter. For example, the message length could vary from approx. 330 bits for one meter at a transmission interval of 2 seconds to approx. 4000 bits for one of the other meters at a transmission interval of one hour.
[0033] Maksimum tilgjengelig dokumentert effekt kan også variere, eksempelvis mellom 144mW og 700 mW. Ved sending av data vil dette reduseres merkbart, ned til det halve under enkelte sekvenser. [0033] The maximum available documented power can also vary, for example between 144 mW and 700 mW. When sending data, this will be noticeably reduced, down to half during certain sequences.
[0034] I en første kretsutførelse er oppfinnelsen en effekttilpasningskrets innrettet til å hente ut energi fra en Home Area Network (HAN) port på en strømmåler, hvori effekttilpasningskretsen omfatter en dynamisk strømbegrenser 2 som er innrettet til å begrense strømtrekket fra HAN-porten avhengig av en begrensningsparameter 8, slik at maksimalt strømtrekk fra HAN-porten bestemmes av strømmålertypen som HAN-porten er tilkoplet. [0034] In a first circuit embodiment, the invention is a power adaptation circuit designed to extract energy from a Home Area Network (HAN) port on a power meter, in which the power adaptation circuit comprises a dynamic current limiter 2 which is designed to limit the current draw from the HAN port depending on a limitation parameter 8, so that the maximum current draw from the HAN port is determined by the current meter type to which the HAN port is connected.
[0035] I en andre kretsutførelse som kan kombineres med den første kretsutførelsen, omfatter effekttilpasningskretsen et energilager 4 og en prosesseringsenhet 6, hvor prosesseringsenheten er innrettet til å monitorere tilgjengelig energi i energilageret. [0035] In a second circuit embodiment which can be combined with the first circuit embodiment, the power matching circuit comprises an energy storage 4 and a processing unit 6, where the processing unit is arranged to monitor available energy in the energy storage.
[0036] Den andre kretsutførelsen kan videre omfatte en hvilken som helst kombinasjon av følgende trekk; [0036] The second circuit embodiment can further comprise any combination of the following features;
- prosesseringsenheten er innrettet til å styre oppladingen av energien i energilageret, og samtidig holde driftsspenningen over et nedre spenningsnivå. - the processing unit is designed to control the charging of the energy in the energy storage, and at the same time keep the operating voltage above a lower voltage level.
- energilageret omfatter et hovedenergilager C501 og et hjelpeenergilager C500. - the energy storage comprises a main energy storage C501 and an auxiliary energy storage C500.
- energilageret omfatter en elektronisk bryter Q500 i serie med hovedenergilageret, hvor seriekoplingen av hovedenergilageret og den elektroniske bryteren er anordnet i parallell med hjelpeenergilageret. - the energy storage comprises an electronic switch Q500 in series with the main energy storage, where the series connection of the main energy storage and the electronic switch is arranged in parallel with the auxiliary energy storage.
- prosesseringsenheten er innrettet til å monitorere spenningen over hovedenergilageret. - the processing unit is designed to monitor the voltage across the main energy storage.
- prosesseringsenheten er innrettet til å monitorere spenningen over hjelpeenergilageret. - the processing unit is designed to monitor the voltage across the auxiliary energy storage.
- prosesseringsenheten er innrettet til å kople inn den elektroniske bryteren dersom spenningen over hjelpeenergilageret er over en forhåndsbestemt minimumsverdi. - the processing unit is arranged to engage the electronic switch if the voltage across the auxiliary energy storage is above a predetermined minimum value.
- hovedenergilageret er innrettet til å lagre en energimengde som er minst 10, 15 eller 20 ganger energimengden i hjelpeenergilageret. - the main energy storage is designed to store an amount of energy that is at least 10, 15 or 20 times the amount of energy in the auxiliary energy storage.
[0037] I en tredje kretsutførelse som kan kombineres med den første eller andre kretsutførelsen, omfatter den dynamiske strømbegrenseren en styringsport innrettet til å motta begrensningsparameteren, hvor effekttilpasningskretsen omfatter et digitalt potensiometer tilkoplet styringsporten. [0037] In a third circuit embodiment which can be combined with the first or second circuit embodiment, the dynamic current limiter comprises a control port arranged to receive the limitation parameter, where the power matching circuit comprises a digital potentiometer connected to the control port.
[0038] I en alternativ, forenklet utførelse kan diskrete motstander styrt av brytere tilkoplet styringsporten benyttes. [0038] In an alternative, simplified embodiment, discrete resistors controlled by switches connected to the control port can be used.
[0039] Den tredje kretsutførelsen kan videre omfatte en hvilken som helst kombinasjon av følgende trekk; [0039] The third circuit embodiment can further comprise any combination of the following features;
- prosesseringsenheten er innrettet til å styre det digitale potensiometeret. - the processing unit is designed to control the digital potentiometer.
- potensiometeret er innrettet til å lese en verdi for begrensningsparameteren fra et minne ved tilkopling til HAN-porten. - the potentiometer is arranged to read a value for the limitation parameter from a memory when connected to the HAN port.
– en verdi for begrensningsparameteren kan settes via et trådløst grensesnitt tilknyttet prosesseringsenheten. – a value for the limitation parameter can be set via a wireless interface associated with the processing unit.
[0040] I en fjerde kretsutførelse som kan kombineres med en hvilken som helst av de foregående kretsutførelsene omfatter effekttilpasningskretsen en inngangsport 7 innrettet til å tilkoples HAN-porten, hvor prosesseringsenheten er innrettet til å tolke signaler fra inngangsporten, bestemme strømmålertypen basert på de tolkede signalene, og sende en verdi for begrensningsparameteren til den dynamiske strømbegrenseren basert på strømmålertypen. [0040] In a fourth circuit embodiment which can be combined with any of the preceding circuit embodiments, the power matching circuit comprises an input port 7 arranged to be connected to the HAN port, where the processing unit is arranged to interpret signals from the input port, determine the current meter type based on the interpreted signals , and pass a limit parameter value to the dynamic current limiter based on the current meter type.
[0041] I en femte kretsutførelse som kan kombineres med en hvilken som helst av de foregående kretsutførelsene omfatter effekttilpasningskretsen en hvilken som helst kombinasjon av følgende trekk; [0041] In a fifth circuit embodiment which can be combined with any of the previous circuit embodiments, the power matching circuit comprises any combination of the following features;
- en lagret liste med kjente strømmålertyper og respektive lagrede signalsignaturer og parametre som representerer maksimalt strømtrekk for hver strømmålertype. - a stored list of known current meter types and respective stored signal signatures and parameters representing the maximum current draw for each current meter type.
- prosesseringsenheten, ved tilkopling av inngangsporten til HAN-porten, er innrettet til å sende en verdi for begrensningsparameteren til den dynamiske strømbegrenseren som tilsvarer strømmålertypen med lavest maksimal utgangseffekt av de kjente strømmålertypene. - the processing unit, when connecting the input port to the HAN port, is arranged to send a value for the limitation parameter to the dynamic current limiter which corresponds to the current meter type with the lowest maximum output power of the known current meter types.
- signalsignaturen omfatter en kombinasjon av en hvilket som helst av; DC spenning for digital "1", DC spenning for digital "0", baud rate, sendingsintervall og meldingslengde. - the signal signature comprises a combination of any of; DC voltage for digital "1", DC voltage for digital "0", baud rate, transmission interval and message length.
- den dynamiske strømbegrenseren omfatter en buck-regulator. - the dynamic current limiter includes a buck regulator.
- effekttilpasningskretsen omfatter en fast strømbegrenser 3 anordnet mellom inngangsporten og den dynamiske strømbegrenseren, hvor den faste strømbegrenser er innrettet til å begrense startstrømmen ved tilkopling av inngangsporten til HAN-porten. - the power matching circuit comprises a fixed current limiter 3 arranged between the input port and the dynamic current limiter, where the fixed current limiter is designed to limit the starting current when connecting the input port to the HAN port.
- effekttilpasningskretsen er innrettet til å detektere strømmålertypen, og sende en verdi for begrensningsparameteren til den dynamiske strømbegrenseren, slik at maksimalt strømtrekk fra HAN-porten automatisk bestemmes av strømmålertypen som HAN-porten er tilkoplet. - the power matching circuit is designed to detect the type of current meter, and send a value for the limitation parameter to the dynamic current limiter, so that the maximum current draw from the HAN port is automatically determined by the type of current meter to which the HAN port is connected.
[0042] Oppfinnelsen er også, i en første fremgangsmåteutførelse en fremgangsmåte for å tilpasse effektuttaket fra en Home Area Network (HAN) port på en strømmåler som omfatter å ; [0042] The invention is also, in a first method embodiment, a method for adapting the power output from a Home Area Network (HAN) port on a power meter which includes to;
- begrense strømtrekket fra HAN-porten avhengig av en begrensningsparameter 8, slik at maksimalt strømtrekk fra HAN-porten bestemmes av strømmålertypen som HAN-porten er tilkoplet. - limit the current draw from the HAN port depending on a limitation parameter 8, so that the maximum current draw from the HAN port is determined by the current meter type to which the HAN port is connected.
[0043] En andre fremgangsmåteutførelse som kan kombineres med den første fremgangsmåteutførelsen, omfatter; [0043] A second method embodiment which can be combined with the first method embodiment comprises;
- opplagring av energi fra HAN-porten i et energilager, - storage of energy from the HAN port in an energy storage,
- monitorering av energien i energilageret, og - monitoring of the energy in the energy storage, and
- begrense uttak av energi fra energilageret dersom energien er under en terskelverdi. - limit withdrawal of energy from the energy storage if the energy is below a threshold value.
[0044] Den andre fremgangsmåteutførelsen kan videre omfatte en hvilken som helst kombinasjon av følgende trekk; [0044] The second method embodiment can further comprise any combination of the following features;
- deaktivering eller begrensning av et kommunikasjonsgrensesnitt, f.eks. et trådbasert eller et trådløst grensesnitt, dersom energien er under terskelverdien. - deactivation or limitation of a communication interface, e.g. a wire-based or wireless interface, if the energy is below the threshold value.
- mellomlagring av innkommende data fra HAN-porten, og videresending av data kun når energilageret inneholder energi over en viss minstegrense. - intermediate storage of incoming data from the HAN port, and forwarding of data only when the energy storage contains energy above a certain minimum limit.
[0045] I en tredje fremgangsmåteutførelse som kan kombineres med den andre fremgangsmåteutførelsen, omfatter energilageret et hovedenergilager og et hjelpeenergilager, hvor fremgangsmåten omfatter å; [0045] In a third method embodiment which can be combined with the second method embodiment, the energy storage comprises a main energy storage and an auxiliary energy storage, where the method comprises to;
- overføre energi fra hjelpeenergilageret til hovedenergilageret kun når spenningen over hjelpeenergilageret er over en nedre innkoplingsgrense. - transfer energy from the auxiliary energy storage to the main energy storage only when the voltage across the auxiliary energy storage is above a lower switch-on limit.
[0046] Den tredje fremgangsmåteutførelsen kan videre omfatte en hvilken som helst kombinasjon av følgende trekk; [0046] The third method embodiment can further comprise any combination of the following features;
- overføre energi fra hjelpeenergilageret til hovedenergilageret pulsvis så lenge spenningen er under en øvre ladegrense, og kontinuerlig når spenningen stiger over den øvre ladegrensen, hvor den øvre ladegrensen er større enn den nedre ladegrensen - transfer energy from the auxiliary energy storage to the main energy storage in pulses as long as the voltage is below an upper charging limit, and continuously when the voltage rises above the upper charging limit, where the upper charging limit is greater than the lower charging limit
- opprettholde kontinuerlig lading dersom spenningen synker under den øvre ladegrensen, - maintain continuous charging if the voltage drops below the upper charging limit,
- gjenoppta pulsvis overføring av energi dersom spenningen synker under den nedre ladegrensen. - resume pulsed transfer of energy if the voltage drops below the lower charge limit.
- starte overføringen av energien fra hjelpeenergilageret til hovedenergilageret dersom spenningen over hjelpeenergilageret kommer over en øvre innkoplingsgrense, og - start the transfer of the energy from the auxiliary energy storage to the main energy storage if the voltage across the auxiliary energy storage exceeds an upper connection limit, and
- fortsette overføringen av energien inntil spenningen over hjelpeenergilageret synker ned til en nedre innkoplingsgrense som er under den øvre innkoplingsgrensen. - continue the transfer of the energy until the voltage across the auxiliary energy storage drops to a lower cut-in limit which is below the upper cut-in limit.
[0047] I en fjerde fremgangsmåteutførelse som kan kombineres med en hvilken som helst av den første til tredje fremgangsmåteutførelsen ovenfor, som omfatter å; [0047] In a fourth method embodiment which can be combined with any of the first to third method embodiments above, comprising to;
- detektere en signatur for et innkommende signal fra HAN-porten, og - detect a signature for an incoming signal from the HAN port, and
- bestemme strømmålertypen basert på signaturen. - determine the current meter type based on the signature.
[0048] Den fjerde fremgangsmåteutførelsen kan videre omfatte en hvilken som helst kombinasjon av følgende trekk; [0048] The fourth method embodiment can further comprise any combination of the following features;
- bestemme strømmålertypen ved å sammenligne signaturen med lagrede signaturer for en liste med kjente strømmålertyper. - determine the power meter type by comparing the signature with stored signatures for a list of known power meter types.
- å begrense startstrømmen ved tilkopling av inngangsporten til HAN-porten. - to limit the starting current when connecting the input port to the HAN port.
[0049] Signaturen kan omfatter en kombinasjon av en hvilket som helst av; DC spenning for digital "1", DC spenning for digital "0", baud rate, sendingsintervall og meldingslengde. [0049] The signature may comprise a combination of any of; DC voltage for digital "1", DC voltage for digital "0", baud rate, transmission interval and message length.
[0050] Nedenfor vil det bli nærmere forklart i detalj hvordan effekttilpasningskretsen og fremgangsmåten for å tilpasse effektuttaket fra en HAN-port kan utføres. [0050] Below, it will be explained in more detail how the power adaptation circuit and the method for adapting the power output from a HAN port can be performed.
[0051] Fig. 1 viser et overordnet blokkdiagram av en utførelse av effekttilpasningskretsen 1. Piler med hele linjer betegner overføring av energi, mens piler med stiplede linjer betegner kommunikasjon mellom blokkene. [0051] Fig. 1 shows an overall block diagram of an embodiment of the power matching circuit 1. Arrows with solid lines denote transfer of energy, while arrows with dashed lines denote communication between the blocks.
[0052] Blokken med betegnelsen M-Bus 1, er et grensesnitt mot HAN-porten som tilgjengeliggjør data mottatt over M-Bus grensesnittet. [0052] The block with the designation M-Bus 1 is an interface to the HAN port that makes available data received over the M-Bus interface.
[0053] Den faste strømbegrenseren 3 har en fast strømbegrensningsverdi, med rask respons for å hindre at energilageret 4 trekker en høy oppstartstrøm fra M-bussen. [0053] The fixed current limiter 3 has a fixed current limiting value, with fast response to prevent the energy storage 4 from drawing a high start-up current from the M-bus.
[0054] Den dynamiske strømbegrenseren 2, kan stilles inn til ulike strømbegrensningsverdier, hovedsakelig under den faste strømbegrensingsverdien. [0054] The dynamic current limiter 2 can be set to different current limit values, mainly below the fixed current limit value.
[0055] Spenningsregulatoren 5 gir regulert spenningsforsyning til prosesseringsenheten 5, og andre kretser ved behov. [0055] The voltage regulator 5 provides regulated voltage supply to the processing unit 5, and other circuits if necessary.
[0056] Prosesseringsenheten 6 inneholder typisk en dataprosesseringsenhet. Et minne til å lagre kommandoer som skal utføres og meldinger kan også ligge i samme enhet, eller i separate enheter. I tillegg inneholder denne blokken i denne utførelsen et WiFi grensesnitt. Imidlertid kan ulike trådløse eller faste grensesnitt for data være i kommunikasjon med prosesseringsenheten, enten integrert i samme enhet, eller frittstående. [0056] The processing unit 6 typically contains a data processing unit. A memory for storing commands to be executed and messages can also reside in the same device, or in separate devices. In addition, this block in this version contains a WiFi interface. However, various wireless or fixed interfaces for data may be in communication with the processing unit, either integrated in the same unit, or stand-alone.
[0057] Det trådløse grensesnittet er en kandidat for å deaktiveres når det ikke er behov for det for å spare energi, noe som gjøres i en utførelse av oppfinnelsen. [0057] The wireless interface is a candidate to be disabled when it is not needed to save energy, which is done in one embodiment of the invention.
[0058] Energilageret 4 kan lades opp fra M-Bussen når det er tilstrekkelig energi tilstede. Signalprosesseringsenheten 6 monitorerer tilgjengelig energi i energilageret og bestemmer når det skal lades opp. [0058] The energy storage 4 can be recharged from the M-Bus when there is sufficient energy present. The signal processing unit 6 monitors the available energy in the energy storage and decides when it should be recharged.
[0059] Prosesseringsenheten 6 mottar data fra M-Bus 1 og forsøker etter oppstart å tolke data som kommer inn på M-bussen. I tillegg bestemmer prosesseringsenheten 6 strømbegrensningen i den dynamiske strømbegrenseren 2. [0059] The processing unit 6 receives data from M-Bus 1 and, after start-up, attempts to interpret data that enters the M-bus. In addition, the processing unit 6 determines the current limitation in the dynamic current limiter 2.
[0060] Fig. 2 viser i en detaljert utførelse den dynamiske strømbegrenseren i form av et elektronisk kretsskjema. Kretsen omfatter i dette tilfellet en Buck regulator. Det maksimale strømtrekket gjennom begrenseren bestemmes av en strømbegrensningsparameter som sendes inn på strømbegrenseren (U602). [0060] Fig. 2 shows in a detailed embodiment the dynamic current limiter in the form of an electronic circuit diagram. In this case, the circuit comprises a Buck regulator. The maximum current draw through the limiter is determined by a current limit parameter fed to the current limiter (U602).
[0061] Fig. 3 viser i en detaljert utførelse den faste strømbegrenseren i form av et elektronisk kretsskjema. [0061] Fig. 3 shows in a detailed embodiment the fixed current limiter in the form of an electronic circuit diagram.
[0062] Fig. 4 viser i en detaljert utførelse energilageret i form av et elektronisk kretsskjema. I dette tilfellet er terminalen merket POS koplet både til utgangen VOUT av den dynamiske strømbegrenseren 2 i Fig.2, og inngangen til spenningsregulatoren 5 i Fig. 1. Denne føringen vil dermed forbinde energilageret 4 med både den dynamiske strømbegrenseren og etterfølgende regulator, og inkluderer dermed også pilen som er antydet mellom energilageret og regulatoren i Fig.1. [0062] Fig. 4 shows in a detailed embodiment the energy storage in the form of an electronic circuit diagram. In this case, the terminal labeled POS is connected both to the output VOUT of the dynamic current limiter 2 in Fig.2, and the input to the voltage regulator 5 in Fig. 1. This lead will thus connect the energy storage 4 to both the dynamic current limiter and subsequent regulator, and includes thus also the arrow indicated between the energy store and the regulator in Fig.1.
[0063] Hovedenergilageret C501 skal sørge for å ha nok energi til å foreta videresending av meldingene f.eks. over et trådløst grensesnitt, selv i tilfeller der det ikke er nok energi tilgjengelig over M-bus direkte. [0063] The main energy storage C501 must ensure that it has enough energy to forward the messages, e.g. over a wireless interface, even in cases where there is not enough energy available over the M-bus directly.
[0064] I den spesifikke utførelsen vist i Fig.4, vil den dynamiske strømbegrenseren 2 konvertere ned spenningen fra M-buss til nominell hovedspenning på ca.5.5V når den har mulighet til det. [0064] In the specific embodiment shown in Fig.4, the dynamic current limiter 2 will convert down the voltage from the M-bus to a nominal main voltage of approximately 5.5V when it has the opportunity to do so.
[0065] Problemet med kontinuerlig lading av hovedenergilageret, er at det vil kunne føre til at hovedspenningen, på terminalen POS, synker så mye at regulatoren 5 ikke klarer å levere tilstrekkelig spenning til prosesseringsenheten 6. [0065] The problem with continuous charging of the main energy storage is that it could cause the main voltage, on the terminal POS, to drop so much that the regulator 5 is unable to deliver sufficient voltage to the processing unit 6.
[0066] For å motvirke dette, lades ikke hovedenergilageret under en nedre innkoplingsgrense for hjelpeenergilageret. Denne minsteverdien er så vidt over den spenningen som kreves for å drive prosesseringsenheten. [0066] To counteract this, the main energy storage is not charged below a lower switch-in limit for the auxiliary energy storage. This minimum value is just above the voltage required to power the processing unit.
[0067] Under ladingen vil i en utførelse den elektroniske bryteren Q500 bli slått av og på for pulsvis å overføre energi fra hjelpeenergilageret til hovedenergilageret, og hovedspenningen vil stige så lenge det er mulig å tilføre energi fra M-bussen. [0067] During charging, in one embodiment, the electronic switch Q500 will be switched on and off to pulse-wise transfer energy from the auxiliary energy storage to the main energy storage, and the main voltage will rise as long as it is possible to supply energy from the M-bus.
[0068] Det er i denne utførelsen også lagt opp til at spenningen over hovedlageret skal stige opp til en øvre ladegrense før bryteren Q500 koples permanent inn, og situasjonen kan vedvare, så lenge det tilføres omtrent like mye energi som det hentes ut. [0068] In this embodiment, it is also planned that the voltage across the main storage should rise to an upper charge limit before the switch Q500 is permanently switched on, and the situation can persist, as long as approximately the same amount of energy is supplied as is extracted.
[0069] Deretter kan bryteren holdes permanent innkoplet selv om spenningen synker ned til en nedre ladegrense som er under den øvre ladegrensen, og deretter starte pulsvis lading. [0069] The switch can then be kept permanently switched on even if the voltage drops to a lower charging limit which is below the upper charging limit, and then start pulsed charging.
[0070] Hjelpeenergilageret (C500) er et mellomlager for energi, som sørger for at man trygt kan lade opp hovedenergilageret i korte perioder, uten at prosesseringsenheten skrus av grunnet for lite tilgjengelig energi. Dette kreves hovedsakelig før øvre ladegrense er nådd. [0070] The auxiliary energy storage (C500) is an intermediate storage for energy, which ensures that the main energy storage can be safely recharged for short periods, without the processing unit shutting down due to insufficient available energy. This is mainly required before the upper charge limit is reached.
[0071] Sett fra hjelpeenergilagerets side, starter overføringen av energi til hovedenergilageret når spenningen over hjelpeenergilageret er over en øvre innkoplingsgrense. Den øvre innkoplingsgrensen er litt under den spenningen hjelpeenergilageret har når det er fulladet. [0071] Seen from the side of the auxiliary energy storage, the transfer of energy to the main energy storage starts when the voltage across the auxiliary energy storage is above an upper switch-on limit. The upper cut-in limit is slightly below the voltage of the auxiliary energy storage when it is fully charged.
[0072] Ladingen pågår inntil spenningen over hjelpeenergilageret har sunket til en nedre innkoplingsgrense som er under den øvre innkoplingsgrensen, men fortsatt større enn en minsteverdi for hovedspenningen, slik at prosesseringsenheten rekker å avslutte ladingen før spenningen blir for lav. [0072] The charging continues until the voltage across the auxiliary energy storage has dropped to a lower switch-on limit which is below the upper switch-on limit, but still greater than a minimum value for the main voltage, so that the processing unit has time to end the charge before the voltage becomes too low.
[0073] Dersom vi tar utgangspunkt i en oppstartsituasjon, illustrert i Fig.5, hvor en slaveenhet med en effekttilpasningskrets som beskrevet ovenfor, fysisk tilkoples HAN-porten, vil effekttilpasningskretsen begrense strømtrekket til den strømmålertypen som tillater det laveste strømtrekket. [0073] If we start from a start-up situation, illustrated in Fig.5, where a slave unit with a power matching circuit as described above is physically connected to the HAN port, the power matching circuit will limit the current draw to the current meter type that allows the lowest current draw.
[0074] Prosesseringsenheten kan her være satt til å automatisk starte i en oppstartsmodus, hvor strømforbrukende kretser, som. f.eks. et trådløst grensesnitt er deaktivert. [0074] The processing unit can here be set to automatically start in a start-up mode, where power-consuming circuits, such as. e.g. a wireless interface is disabled.
[0075] Strømmålertypene og deres respektive maksimale strømtrekk er i denne utførelsen i utgangspunktet kjent for effekttilpasningskretsen, og lagret i et minne. Dette kan være en fast verdi som f.eks. er lagret i et fast minne, som i et internprogram eller i programvare (firmware eller software), ved produksjon. I en utførelse kan både verdiene og antall og type strømmålertyper oppdateres, f.eks. i form av en programvareoppdatering via et fysisk grensesnitt på slavemodulen, eller over et trådløst nett, dersom den har et trådløst grensesnitt. [0075] In this embodiment, the current meter types and their respective maximum current draw are initially known to the power matching circuit, and stored in a memory. This can be a fixed value such as e.g. is stored in fixed memory, such as in an internal program or in software (firmware or software), during production. In one embodiment, both the values and the number and type of current meter types can be updated, e.g. in the form of a software update via a physical interface on the slave module, or over a wireless network, if it has a wireless interface.
[0076] Strømtrekket ved oppstart begrenses f.eks. ved at prosesseringsenheten sender en verdi for begrensningsparameteren til den dynamiske strømbegrenseren slik at det maksimale strømtrekket for den strømmålertypen som tillater det laveste strømtrekket settes. [0076] The current draw at startup is limited, e.g. in that the processing unit sends a value for the limitation parameter to the dynamic current limiter so that the maximum current draw for the current meter type that allows the lowest current draw is set.
[0077] Alternativt kan strømbegrenseren alltid starte på det laveste maksimale strømtrekket, uten å måtte motta en kommando fra prosesseringsenheten. Dette kan f.eks. gjøres ved at strømbegrenseren kan lese en oppstartsverdi fra et minne. [0077] Alternatively, the current limiter can always start at the lowest maximum current draw, without having to receive a command from the processing unit. This can e.g. is done by the current limiter being able to read a start-up value from a memory.
[0078] Effekttilpasningskretsen vil deretter begynne å motta data over M-bus grensesnittet. Disse dataene tolkes av prosesseringsenheten og lagres i et lokalt minne. [0078] The power matching circuit will then start receiving data over the M-bus interface. This data is interpreted by the processing unit and stored in a local memory.
[0079] Prosesseringsenheten vil også detektere verdier for utvalgte signalparametre for de innkommende datameldingene på M-bussen over en viss tid. Dette kan f.eks. være; DC spenning for digital "1", DC spenning for digital "0", baud rate, sendingsintervall og meldingslengde. [0079] The processing unit will also detect values for selected signal parameters for the incoming data messages on the M-bus over a certain time. This can e.g. be; DC voltage for digital "1", DC voltage for digital "0", baud rate, transmission interval and message length.
[0080] Verdiene for signalparametrene sammenlignes med signalsignaturer for hver av de kjente strømmålertypene, og dersom det oppnås et treff, dvs. at de detekterte verdiene for signalparametrene sammenfaller med én spesifikk signalsignatur, vil man kunne bestemme strømmålertypen. Så lenge man ikke oppnår et treff, vil strømtrekket være begrenset til den strømmålertypen som tillater det laveste strømtrekket. [0080] The values for the signal parameters are compared with signal signatures for each of the known current meter types, and if a match is achieved, i.e. that the detected values for the signal parameters coincide with one specific signal signature, it will be possible to determine the current meter type. As long as a hit is not achieved, the current draw will be limited to the current meter type that allows the lowest current draw.
[0081] Når man har oppnådd et treff, vil prosesseringsenheten sende en verdi for begrensningsparameteren til den dynamiske strømbegrenseren slik at det maksimale effektuttaket eller strømtrekket settes til det maksimale strømtrekket for den detekterte strømmålertypen. [0081] When a hit has been achieved, the processing unit will send a value for the limitation parameter to the dynamic current limiter so that the maximum power draw or current draw is set to the maximum current draw for the detected current meter type.
[0082] I en alternativ oppstartsprosedyre, kan tilkoplet strømmålertype, og dermed også maksimalt strømtrekk for måleren settes ved oppstart, istedenfor å detekteres av effekttilpasningskretsen. F.eks. kan målertype settes ved hjelp av en tilkoplet enhet, som en smarttelefon med en tilpasset app som er i stand til å kommunisere med prosesseringsenheten over et trådløst grensesnitt. Man kan f.eks. velge målertype og/eller strømbegrensning [0082] In an alternative start-up procedure, the connected current meter type, and thus also the maximum current draw for the meter, can be set at start-up, instead of being detected by the power matching circuit. E.g. meter type can be set using a connected device, such as a smartphone with a custom app capable of communicating with the processing unit over a wireless interface. One can e.g. select meter type and/or current limitation
[0083] I dette tilfellet kan signaturen som beskriver meldingsformatet til dataene på HAN-porten også velges ved at strømmålertypen settes eller velges, slik at meldingsformatet bestemmes entydig basert på at man kjenner meldingssignaturene til de ulike strømmålertypene fra før. Man kan dermed begynne å motta data umiddelbart etter at strømmålertype er valgt. [0083] In this case, the signature that describes the message format of the data on the HAN port can also be selected by setting or selecting the current meter type, so that the message format is determined unambiguously based on knowing the message signatures of the various current meter types beforehand. You can thus start receiving data immediately after the current meter type has been selected.
[0084] Etter oppstartsmodus, vil prosesseringsenheten vanligvis gå over i en oppladingsmodus som illustrert i Fig.6. I oppladingsmodus er fortsatt strømkrevende kretser eller oppgaver begrenset eller deaktivert, og oppgaven til effekttilpasningskretsen å lade opp et internt energilager, f.eks. i form av kondensatoren (C501) som vist i Fig.4, så raskt som mulig. Samtidig er det viktig at innkommende data fortsatt kan tolkes og lagres i minne. Det er derfor viktig at prosesseringsenheten og tilhørende kretser kan fortsette å arbeide normalt i oppladingsmodus. [0084] After the start-up mode, the processing unit will usually go into a charging mode as illustrated in Fig.6. In charging mode, circuits or tasks that still require current are limited or disabled, and the task of the power matching circuit is to recharge an internal energy store, e.g. in the form of the capacitor (C501) as shown in Fig.4, as quickly as possible. At the same time, it is important that incoming data can still be interpreted and stored in memory. It is therefore important that the processing unit and associated circuits can continue to work normally in charging mode.
[0085] I tillegg til den store kondensatoren, omtalt som hovedenergilager i Fig.6, omfatter energilageret derfor også en mindre kondensator (C500), omtalt som hjelpeeneriglager, i parallell med den store kondensatoren. Energilageret med både den store og den lille kondensatoren er dermed koplet til M-bussen. [0085] In addition to the large capacitor, referred to as main energy storage in Fig.6, the energy storage therefore also includes a smaller capacitor (C500), referred to as auxiliary energy storage, in parallel with the large capacitor. The energy storage with both the large and the small capacitor is thus connected to the M-bus.
[0086] Den lille kondensatoren tillater at prosesseringsenheten tilføres tilstrekkelig energi i oppladingsmodus, uten bruk av en ekstra separat kraftforsyning eller regulator for å sikre kontinuerlig signalprosessering av innkommende data på M-bussen. [0086] The small capacitor allows the processing unit to be supplied with sufficient energy in charging mode, without the use of an additional separate power supply or regulator to ensure continuous signal processing of incoming data on the M-bus.
[0087] Den store kondensatoren tilføres energi fra den lille kondensatoren til den store kondensatoren, f.eks. i pulser. Dette gjøres ved en elektrisk bryter (Q500), f.eks. en PMOS i serie med den store kondensatoren, som styres fra prosesseringsenheten. [0087] The large capacitor is supplied with energy from the small capacitor to the large capacitor, e.g. in pulses. This is done by an electric switch (Q500), e.g. a PMOS in series with the large capacitor, which is controlled from the processing unit.
[0088] Pulslengden og/eller pulsfrekvensen bestemmes av spenningen over den lille kondensatoren. Så lenge den store kondensatoren ikke er tilstrekkelig oppladet, dvs. at spenningen over den store kondensatoren er mindre enn øvre ladegrense som har vært omtalt tidligere i forbindelse med Fig.4, vil en puls som kopler inn den store kondensatoren føre til at energimengde, og dermed spenning over den lille kondensatoren reduseres. [0088] The pulse length and/or pulse frequency is determined by the voltage across the small capacitor. As long as the large capacitor is not sufficiently charged, i.e. that the voltage across the large capacitor is less than the upper charge limit that has been discussed earlier in connection with Fig.4, a pulse that switches on the large capacitor will cause the amount of energy, and thus voltage across the small capacitor is reduced.
[0089] Dersom spenningen over den store kondensatoren stiger over den øvre ladegrensen, kan ladingen foregå permanent. [0089] If the voltage across the large capacitor rises above the upper charging limit, charging can take place permanently.
[0090] Permanent lading kan fortsette selv om spenningen over den store kondensatoren synker under den øvre ladegrensen, men gå over til pulset lading dersom den synker ned til en nedre ladegrense som er under den øvre ladegrensen. [0090] Permanent charging can continue even if the voltage across the large capacitor drops below the upper charging limit, but switch to pulsed charging if it drops to a lower charging limit that is below the upper charging limit.
[0091] Samtidig vil pulsing og medfølgende overføring av energi fra den lille til den store kondensatoren, kun bli foretatt dersom spenningen over den lille kondensatoren er over den nedre innkoplingsgrensen som også har vært omtalt tidligere. [0091] At the same time, pulsing and the accompanying transfer of energy from the small to the large capacitor will only be carried out if the voltage across the small capacitor is above the lower switch-on limit which has also been discussed previously.
[0092] Så snart pulsladingen avsluttes, vil spenningen over den lille kondensatoren kunne stige nokså raskt, avhengig av det maksimale strømtrekket for målertypen man er tilkoplet. [0092] As soon as the pulse charging ends, the voltage across the small capacitor can rise quite quickly, depending on the maximum current draw for the type of meter that is connected.
[0093] En ny pulslading kan starte når spenningen over den lille kondensatoren når den øvre innkoplingsgrensen. På denne måten vil den pulsede innkoplingen kunne ha en hysterese, der innkopling bestemmes av en den øvre innkoplingsgrensen, og utkopling bestemmes av den nedre innkoplingsgrensen for spenningen over den lille kondensatoren. [0093] A new pulse charge can start when the voltage across the small capacitor reaches the upper cut-in limit. In this way, the pulsed switch-on can have a hysteresis, where switch-on is determined by the upper switch-on limit, and switch-off is determined by the lower switch-on limit for the voltage across the small capacitor.
[0094] Pulsene kan være spenningsstyrt og ha ulik lengde, eller ha fast pulslengde for å kople inn store kondensatoren, hvor start og stopp av pulstog bestemmes av spenningene over hhv. den store og den lille kondensatoren. [0094] The pulses can be voltage-controlled and have different lengths, or have a fixed pulse length to connect the large capacitor, where the start and stop of the pulse train is determined by the voltages above or the large and the small capacitor.
[0095] Når spenningen over den store kondensatoren har kommet opp til den ønskede øvre ladegrensen, vil oppladingsmodusen være ferdig, og prosesseringsenheten går over i energiovervåkningsmodus. [0095] When the voltage across the large capacitor has reached the desired upper charge limit, the charging mode will be finished, and the processing unit will go into energy monitoring mode.
[0096] Et annet alternativ er at den store kondensatoren kan lades kontinuerlig så lenge spenningen over den lille kondensatoren er over den nedre innkoplingsgrensen. [0096] Another alternative is that the large capacitor can be charged continuously as long as the voltage across the small capacitor is above the lower switch-on limit.
[0097] For å oppnå raskere opplading av den store kondensatoren, kan i en utførelse, deler av effekttilpasningskretsen gå i dvale for å redusere strømtrekket i oppladingsmodusen. Dette kan f.eks. bety at de delene av kretsen som benyttes til signalprosessering deaktiveres så lenge det ikke detekteres innkommende meldinger på M-bussen, slik som illustrert i den høyre delen av Fig.6. Så snart meldinger detekteres vil kretsene aktiveres slik at alle meldinger mottas, prosesseres og lagres lokalt. [0097] In order to achieve faster charging of the large capacitor, in one embodiment, parts of the power matching circuit can go to sleep to reduce the current draw in the charging mode. This can e.g. mean that the parts of the circuit used for signal processing are deactivated as long as no incoming messages are detected on the M-bus, as illustrated in the right part of Fig.6. As soon as messages are detected, the circuits will be activated so that all messages are received, processed and stored locally.
[0098] I energiovervåkningsmodus, illustrert i Fig.8, er spenningen over den store kondensatoren over den øvre ladegrensen, og kan dermed lades kontinuerlig uten at spenningen over den lille kondensatoren synker nevneverdig. Imidlertid er det behov for å styre effektuttaket, i de tilfellene hvor det er behov for å hente ut mer effekt enn det som kan tilføres fra M-bussen. F.eks. kan et trådløst grensesnitt som benyttes for videresending av meldingene, eller annen trådløs kommunikasjon innebære et strømtrekk som overskrider det maksimale strømtrekket fra den tilkoplede målertypen. Over tid vil derfor energien i energilageret forbrukes. [0098] In energy monitoring mode, illustrated in Fig.8, the voltage across the large capacitor is above the upper charging limit, and can thus be charged continuously without the voltage across the small capacitor dropping significantly. However, there is a need to control the power output, in those cases where there is a need to extract more power than can be supplied from the M bus. E.g. can a wireless interface used for forwarding the messages, or other wireless communication involve a current draw that exceeds the maximum current draw from the connected meter type. Over time, the energy in the energy storage will therefore be consumed.
[0099] For å styre strømtrekket vil derfor prosesseringsenheten kontinuerlig overvåke spenningen over den store kondensatoren, og så lenge spenningen er over den nedre ladegrensen, vil den strømforbrukende kretsen være aktiv. Det betyr f.eks. at meldinger som er lagret i minne kan sendes over det rådløse grensesnittet. [0099] In order to control the current draw, the processing unit will therefore continuously monitor the voltage across the large capacitor, and as long as the voltage is above the lower charge limit, the current-consuming circuit will be active. It means e.g. that messages stored in memory can be sent over the wireless interface.
[0100] Dersom spenningen synker under, den nedre ladegrensen, vil prosesseringsenheten gå tilbake til oppladingsmodus, hvor meldingene lagres lokalt, inntil den store kondensatoren er tilstrekkelig ladet opp. [0100] If the voltage drops below, the lower charge limit, the processing unit will return to charging mode, where the messages are stored locally, until the large capacitor is sufficiently charged.
[0101] Dersom det ikke er flere lagrede meldinger i minnet, kan prosesseringsenheten deaktivere strømforbrukende kretser som benyttes til å sende meldinger, selv om hovedspenningen er over minsteverdien. [0101] If there are no more stored messages in the memory, the processing unit can disable power-consuming circuits used to send messages, even if the main voltage is above the minimum value.
[0102] Det er ønskelig at meldinger som kan tolkes fra data på M-bussen prosesseres så snart det er mulig etter at enheten er tilkoplet HAN-porten. [0102] It is desirable that messages that can be interpreted from data on the M-bus are processed as soon as possible after the device is connected to the HAN port.
[0103] Meldingsmottakmodus illustrert i Fig.7 kan derfor starte så snart enheten er tilkoplet HAN-porten og er klar til å motta data, og senere fortsette uavhengig av om enheten er i oppladingsmodus eller energiovervåkningsmodus. Så lenge data kan tolkes vil man fortsette i denne modusen. [0103] Message reception mode illustrated in Fig.7 can therefore start as soon as the device is connected to the HAN port and is ready to receive data, and later continue regardless of whether the device is in charging mode or energy monitoring mode. As long as data can be interpreted, one will continue in this mode.
[0104] Som man vil se, kjøres denne modusen parallelt med oppstartsmodus. I det tilfellet hvor mottatt data benyttes for å detektere strømmålertype vil denne modusen sees som en del av oppstartsmodusen, men den vil fortsette etter at oppstartsmodusen er ferdig. [0104] As will be seen, this mode is run in parallel with boot mode. In the case where received data is used to detect current meter type, this mode will be seen as part of the start-up mode, but it will continue after the start-up mode is finished.
[0105] Man kan se for seg at det er fysisk mulig å flytte en slaveenhet fra en HAN-port til en annen mens den har mye energi lagret i den store kondensatoren. Dersom f.eks. effekttilpasningskretsen er innstilt på en strømmålertype med et høyere maksimalt strømtrekk enn den strømmålertypen man flytter over til. [0105] One can imagine that it is physically possible to move a slave unit from one HAN port to another while it has a lot of energy stored in the large capacitor. If e.g. the power matching circuit is set to a current meter type with a higher maximum current draw than the current meter type you are moving to.
[0106] I dette tilfellet vil prosessorenheten raskt merke at verdiene for signalparametrene ikke stemmer med den forventede signalsignaturen, og den kan da f.eks. gå til oppstartsmodus for å tilpasse seg den nye strømmåleren. Det kan muligens også være andre grunner til at enheten ikke gjenkjenner dataene. Enheten kan da gå tilbake til oppstartsmodus som vist nederst i Fig.7 [0106] In this case, the processor unit will quickly notice that the values for the signal parameters do not match the expected signal signature, and it can then e.g. go to boot mode to adapt to the new power meter. There may also be other reasons why the device does not recognize the data. The device can then return to boot mode as shown at the bottom of Fig.7
[0107] Den dynamiske strømbegrenseren er innrettet til å begrense strømtrekket fra HAN-porten basert på begrensningsparameteren fra prosesseringsenheten. Denne dynamikken krever at man har en viss kapasitans i strømbegrenseren. [0107] The dynamic current limiter is arranged to limit the current draw from the HAN port based on the limiting parameter from the processing unit. This dynamic requires a certain capacitance in the current limiter.
[0108] Selv om det maksimale strømtrekket fra den dynamiske strømbegrenseren er satt til et bestemt nivå som skal tilfredsstille den aktuelle strømmålertypen, kan det, på grunn av kapasitansen, ved tilkopling til HAN-porten, oppstå korte strømpulser som ligger over det maksimale strømtrekket som strømmåleren tillater. Slike strømpulser omtales gjerne som innkoplingsstrøm. [0108] Even if the maximum current draw from the dynamic current limiter is set to a certain level that should satisfy the relevant current meter type, due to the capacitance, when connected to the HAN port, short current pulses can occur that lie above the maximum current draw which the current meter allows. Such current pulses are often referred to as switch-on current.
[0109] I noen tilfeller vil strømmålerne ikke være videre beskyttet mot innkoplingsstrøm som er høyere enn det maksimale strømtrekket i en driftsituasjon, og vil dermed deaktivere M-bussen, med det resultat at det blir vanskelig å gjennomføre oppstart og oppladingsmodus som beskrevet ovenfor. [0109] In some cases, the current meters will not be further protected against inrush current that is higher than the maximum current draw in an operating situation, and will thus disable the M-bus, with the result that it becomes difficult to carry out start-up and charging mode as described above.
[0110] I det tilfellet hvor det er strømmålertypen med den høyeste tillatte maksimalstrømmen som tillater liten ekstra innkoplingsstrøm i forhold til maksimalstrømmen, vil effekttilpasningskretsen, i en utførelse omfatte en faste strømbegrenser i serie med den dynamiske strømbegrenseren. Den faste strømbegrenseren er statisk og har en fast strømbegrensningsverdi. Den faste strømbegrensningsverdien kan dermed settes rett under maksimalstrømsverdien for strømmålertypen. Et problemet med denne oppstillingen, er imidlertid at en del energi vil kunne forsvinne i den faste strømbegrenseren. For å løse dette kan maksimalstrømmen i den dynamiske strømbegrenseren settes til en verdi som er rett under strømbegrensningsverdien til den faste strømbegrenseren. [0110] In the case where it is the current meter type with the highest permitted maximum current that allows little additional switching current in relation to the maximum current, the power matching circuit will, in one embodiment, comprise a fixed current limiter in series with the dynamic current limiter. The fixed current limiter is static and has a fixed current limit value. The fixed current limit value can thus be set just below the maximum current value for the current meter type. A problem with this arrangement, however, is that some energy will be lost in the fixed current limiter. To solve this, the maximum current in the dynamic current limiter can be set to a value that is just below the current limit value of the fixed current limiter.
[0111] Dersom det er annen strømmålertype enn den med den høyeste tillatte maksimalstrømmen som tillater liten ekstra innkoplingsstrøm, kan det være aktuelt å bruke flere statiske strømbegrensere istedenfor den første dynamiske, eventuelt en kombinasjon av dynamiske og statiske strømbegrensere som kan koples inn avhengig av strømmålertypen. [0111] If there is a different current meter type than the one with the highest permitted maximum current that allows a small additional switching current, it may be relevant to use several static current limiters instead of the first dynamic one, possibly a combination of dynamic and static current limiters that can be switched in depending on the current meter type .
[0112] Standard kommunikasjonsprotokoller som f.eks. en I2C buss kan benyttes mellom moduler, f.eks. mellom prosesseringsenheten og den første begrenseren. Her vil kommunikasjonsbussen benyttes til sending av begrensningsparameteren. [0112] Standard communication protocols such as an I2C bus can be used between modules, e.g. between the processing unit and the first limiter. Here, the communication bus will be used for sending the limitation parameter.
[0113] I de viste utførelsene, som er eksempler på hvordan oppfinnelsen kan utøves, er ulike trekk og detaljer vist i kombinasjon. Selv om flere trekk er beskrevet som tilhørende en bestemt utførelse betyr ikke dette nødvendigvis at disse trekkene må implementeres sammen i alle utførelser av oppfinnelsen. Likeså skal ikke trekk som er beskrevet i ulike utførelser betraktes som at de utelukker kombinasjoner med hverandre. Fagmannen vil forstå at utførelser som omfatter noen av trekkene som ikke spesifikt er beskrevet sammen men som heller ikke er beskrevet som at de er utelukket fra å kombineres med hverandre er en del av oppfinnelsen. En eksplisitt beskrivelse av alle utførelser vil ikke bidra til forståelsen av oppfinnelsens konsept, og dermed har noen av kombinasjonene blitt utelatt for å gjøre søknaden enklere og kortere. [0113] In the embodiments shown, which are examples of how the invention can be practiced, various features and details are shown in combination. Even if several features are described as belonging to a particular embodiment, this does not necessarily mean that these features must be implemented together in all embodiments of the invention. Likewise, features described in different embodiments should not be considered as excluding combinations with each other. The person skilled in the art will understand that embodiments which include some of the features which are not specifically described together but which are also not described as being excluded from being combined with each other are part of the invention. An explicit description of all embodiments will not contribute to the understanding of the concept of the invention, and thus some of the combinations have been omitted to make the application simpler and shorter.
Claims (8)
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20190457A NO345214B1 (en) | 2019-04-04 | 2019-04-04 | POWER ADJUSTMENT CIRCUIT AND METHOD FOR ADJUSTING THE POWER SOCKET FROM A CURRENT METER |
| NO20200331A NO345550B1 (en) | 2019-04-04 | 2020-03-20 | POWER ADJUSTMENT CIRCUIT AND METHOD FOR ADJUSTING THE POWER OUTLET FROM A MEASURING INSTRUMENT |
| PCT/NO2020/050091 WO2020204727A1 (en) | 2019-04-04 | 2020-03-31 | A power adaption circuit |
| SE2151232A SE2151232A1 (en) | 2019-04-04 | 2020-03-31 | A power adaption circuit |
| EP20783084.5A EP3949076A4 (en) | 2019-04-04 | 2020-03-31 | A power adaption circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20190457A NO345214B1 (en) | 2019-04-04 | 2019-04-04 | POWER ADJUSTMENT CIRCUIT AND METHOD FOR ADJUSTING THE POWER SOCKET FROM A CURRENT METER |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20190457A1 NO20190457A1 (en) | 2020-10-05 |
| NO345214B1 true NO345214B1 (en) | 2020-11-09 |
Family
ID=73005783
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20190457A NO345214B1 (en) | 2019-04-04 | 2019-04-04 | POWER ADJUSTMENT CIRCUIT AND METHOD FOR ADJUSTING THE POWER SOCKET FROM A CURRENT METER |
| NO20200331A NO345550B1 (en) | 2019-04-04 | 2020-03-20 | POWER ADJUSTMENT CIRCUIT AND METHOD FOR ADJUSTING THE POWER OUTLET FROM A MEASURING INSTRUMENT |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20200331A NO345550B1 (en) | 2019-04-04 | 2020-03-20 | POWER ADJUSTMENT CIRCUIT AND METHOD FOR ADJUSTING THE POWER OUTLET FROM A MEASURING INSTRUMENT |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| NO (2) | NO345214B1 (en) |
| SE (1) | SE2151232A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3949076A4 (en) | 2019-04-04 | 2023-03-15 | Hark Technologies AS | A power adaption circuit |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170285711A1 (en) * | 2016-04-02 | 2017-10-05 | Intel Corporation | Voltage regulation techniques for electronic devices |
| CN207517176U (en) * | 2017-10-18 | 2018-06-19 | 泰斗微电子科技有限公司 | Embedded communication module and terminal |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102138091B1 (en) * | 2016-02-05 | 2020-07-28 | 광동 오포 모바일 텔레커뮤니케이션즈 코포레이션 리미티드 | Adapter and charging control method |
| CN106569850B (en) * | 2016-10-17 | 2020-10-09 | 中国电力科学研究院 | Electric energy meter with independent metering part and management part and calibration method thereof |
-
2019
- 2019-04-04 NO NO20190457A patent/NO345214B1/en active IP Right Review Request
-
2020
- 2020-03-20 NO NO20200331A patent/NO345550B1/en active IP Right Review Request
- 2020-03-31 SE SE2151232A patent/SE2151232A1/en unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170285711A1 (en) * | 2016-04-02 | 2017-10-05 | Intel Corporation | Voltage regulation techniques for electronic devices |
| CN207517176U (en) * | 2017-10-18 | 2018-06-19 | 泰斗微电子科技有限公司 | Embedded communication module and terminal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO345550B1 (en) | 2021-04-12 |
| NO20200331A1 (en) | 2020-10-05 |
| NO20190457A1 (en) | 2020-10-05 |
| SE2151232A1 (en) | 2021-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6266174B2 (en) | Digital power receiver system | |
| KR102054719B1 (en) | Power adaptor, terminal and charging system | |
| US9735570B2 (en) | Power management circuit for wireless communication device and process control system using same | |
| US9130381B2 (en) | Systems and methods for identifying and monitoring a battery charger | |
| EP3101762A1 (en) | Power adapter, terminal, and method for processing impedance anomalies in charging circuit | |
| US20170222381A1 (en) | Controlled Power Adapter and Cable | |
| JP6678342B2 (en) | Power supply system and power storage device | |
| WO2017109500A1 (en) | Multi-module battery control | |
| CN109857000B (en) | Automatic startup control method and device and remote controller | |
| EP2635799B1 (en) | Activation device and activation method for a dual-battery system | |
| NO345214B1 (en) | POWER ADJUSTMENT CIRCUIT AND METHOD FOR ADJUSTING THE POWER SOCKET FROM A CURRENT METER | |
| US10971764B2 (en) | Charging method, charging device, and charging system | |
| US20210384724A1 (en) | Restart protection device | |
| US9899857B2 (en) | Method and apparatus for start-up of a field device | |
| EP3616361B1 (en) | Power management device for immediate start-up during power negotiation | |
| CN108604993B (en) | Power droop compensation for DC power supply apparatus | |
| WO2020204727A1 (en) | A power adaption circuit | |
| US11093021B2 (en) | Power management method and device for DC powered device arrangement | |
| CN211351688U (en) | ACC trigger control's undervoltage protection circuit, two mesh camera devices and autopilot system | |
| JP6899489B2 (en) | Controlling power delivery to DC powered devices | |
| JP2016126645A (en) | Power supply device and program for storing logs | |
| US20160181810A1 (en) | Method and feed control for the feeding of electrical current into a line branch | |
| JP6828965B2 (en) | PoE power receiving side equipment, PoE power receiving side equipment power receiving mode switching control method and its program | |
| US20220224125A1 (en) | Battery management system for parallel charging of battery modules | |
| CN112821485B (en) | Control method of battery combination system, battery combination system and unmanned device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| REER | Request for administrative reevaluation of patent |
Filing date: 20220630 Opponent name: NXTENERGY AS |