BRPI0916897B1 - Dispositivo para determinar um sinal do modo comum em uma rede de comunicação da linha de energia - Google Patents

Dispositivo para determinar um sinal do modo comum em uma rede de comunicação da linha de energia Download PDF

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Abstract

dispositivo para determinar um sinal do modo comum em uma rede de comunicação de linha de energia. é provido um dispositivo (100, 200, 300) para determinar um sinal de modo comum em uma rede de comunicação de linha de energia. o dispositivo (100, 200, 300) compreende uma primeira linha (102), e uma segunda linha (104) e uma terceira linha (106) que são conectadas ao terminal (110), para um segundo terminal (112) e para o terceiro terminal (114), respectivamente. o primeiro, o segundo e o terceiro terminal (110, 112, 114) são configurados para serem conectados a uma linha de fase (p), uma linha neutra (n) e uma linha de aterramento de proteção (pe) da rede de comunicação de linha de energia, respectivamente. o dispositivo (100, 200, 300) ainda compreende um indutor de modo comum (120) configurado para acoplar fora o sinal comum da primeira, segunda e terceira linha (102, 104, 106), e o indutor de modo comum (120) é conectado à impedância de terminação (122) que é maior que a impedância da rede de comunicação da linha de energia.

Description

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[001] Uma modalidade da invenção diz respeito a um dispositivo para determinar um sinal de modo comum em uma rede de comunicação da linha de energia.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[002] Comunicação de linha de energia (PLC), também denominada comunicação na rede, transmissão na linha de energia ou telecomunicação na linha de energia (PLT), linha de energia de banda larga (BPL), rede de banda de energia ou linha de energia (PLN) são termos que descrevem diversos diferentes sistemas par usar fios de distribuição de energia para distribuição simultânea de dados. Uma portadora pode comunicar voz e dados, sobrepondo um sinal analógico do padrão de corrente alternada de 50 ou 60 Hz (CA). Para aplicações internas, equipamento PLC pode usar conexão de energia elétrica doméstica como um meio de transmissão. Isto é uma técnica usada, por exemplo, para transmissão de rede doméstica ou em automação doméstica para controle remoto de iluminação e aparelhos sem instalação de conexão adicional.
[003] Em sistemas PLC padrões, os sinais são transmitidos e recebidos em um modo diferencial (DM). Sinalização no modo diferencial é um método de transmitir informação em pares de fios. Na sinalização DM, um fio porta sinal e o outro fio porta o inverso do sinal, de forma que a soma das tensões para o terra nos dois fios seja sempre considerada zero. Modems PLC portanto injetam um sinal DM entre uma linha neutra e uma linha fase de uma saída da rede da linha de energia do domicílio com propósitos de comunicação. Um outro modem PLC pode receber tais sinais DM em uma outra saída e usar o sinal DM para controlar o aparelho associado com o modem PLC de recepção.
[004] Em redes de linha de energia doméstica, existem elementos assimétricos entre a linha fase e a linha neutra, como, por exemplo, uma chave de iluminação aberta, uma barra de corrente e um gabinete de fusível, derivações, etc. Nesses elementos assimétricos, os sinais DM injetados pelos modems PLC são convertidos em sinais do modo comum (CM). Modems PLC de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO) podem usar diferentes canais, em particular, também sinais de modo comum, a fim de melhorar a cobertura de sistemas PLC.
[005] Portanto, existe uma necessidade de um dispositivo melhorado para uma determinação de um sinal do modo comum em uma rede de comunicação da linha de energia.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[006] É um objetivo da invenção prover um dispositivo para determinar um sinal do modo comum em uma rede de comunicação da linha de energia com uma maior capacidade de detectar sinais do modo comum.
[007] Este objetivo é alcançado por meio do dispositivo de acordo com a reivindicação 1.
[008] Detalhes adicionais da invenção ficarão aparentes a partir de uma consideração dos desenhos e da descrição seguinte.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
[009] Os desenhos anexos são incluídos para fornecer um entendimento adicional de modalidades e estão incorporados e constituem parte desta especificação. Os desenhos ilustram modalidades e, junto com a descrição, servem para explicar princípios de modalidades. Outras modalidades e muitas das vantagens pretendidas das modalidades ficarão facilmente aparentes, à medida que elas ficarem mais bem entendidas pela referência à descrição detalhada seguinte. Os elementos dos desenhos não estão necessariamente em escala, uns em relação aos outros. Números de referência iguais designam partes similares correspondentes.
[0010] A figura 1 mostra um diagrama de circuito esquemático de uma modalidade da invenção.
[0011] A figura 2 mostra um diagrama de circuito esquemático de uma modalidade adicional da invenção.
[0012] A figura 3 mostra um diagrama de circuito esquemático de uma modalidade adicional da invenção.
[0013] A figura 4 mostra um diagrama de circuito esquemático de uma modalidade adicional da invenção.
[0014] A figura 5 mostra um diagrama esquemático para explicar a recepção de sinais de múltiplas entradas e múltiplas saídas com uma modalidade da invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0015] A seguir, são descritas modalidades da invenção. E importante notar que todas modalidades descritas a seguir podem ser combinadas de qualquer maneira, isto é, não existe limitação de que certas modalidades descritas não podem ser combinadas com outras. Adicionalmente, deve-se notar que sinais de referência iguais em todas as figuras denotam elementos iguais ou similares.
[0016] Deve-se entender que outras modalidades podem ser utilizadas e que mudanças estruturais ou lógicas podem ser feitas sem fugir do escopo da invenção. A descrição detalhada seguinte, portanto, não deve ser considerada em um sentido limitante, e o escopo da presente invenção é definido pelas reivindicações anexas.
[0017] Deve-se entender que os recursos das várias modalidades aqui descritas podem ser combinados entre si, a menos que especificamente notado de outra forma.
[0018] Na figura 1, está representado um diagrama de circuito de um dispositivo 100 para determinar um sinal do modo comum em uma rede de comunicação da linha de energia. O dispositivo 100 pode ser, por exemplo, uma sonda a fim de determinar a entrada no modo comum em um sistema de linha de energia DM. O dispositivo 100 pode ser igualmente uma parte de um modem de linha de energia que recebe sinais da linha de energia.
[0019] O dispositivo 100 compreende uma primeira linha 102, uma segunda linha 104 e uma terceira linha 106, que são conectadas a um primeiro terminal 110, a um segundo terminal 112 e a um terceiro terminal 114, respectivamente. Uma linha de fase P pode ser conectada no primeiro terminal 110, uma linha neutra N pode ser conectada a um segundo terminal 112 e uma linha de aterramento de proteção PE pode ser conectada no terceiro terminal 114.
[0020] O dispositivo 100 inclui um indutor do modo comum 120 configurado para acoplar o sinal do modo comum da primeira linha 102, da segunda linha 104 e da terceira linha 106.
[0021] O indutor do modo comum 120 é conectado a uma impedância de terminação 122 que é maior que a impedância da rede de comunicação da linha de energia. A rede de comunicação da linha de energia compreende todas linhas e aparelhos e dispositivos conectados na linha fase P, na linha neutra N e na linha de aterramento de proteção PE.
[0022] Quando se usa uma impedância de terminação 122 com alta impedância, por exemplo, maior que a impedância da rede de comunicação da linha de energia, sinais DM transmitidos na linha de fase P, na linha neutra N e na linha de aterramento de proteção PE e, correspondentemente, na primeira linha 102, na segunda linha 104 e na terceira linha 106 são menos influenciados do que quando se usa uma impedância da terminação que é consideravelmente menor, por exemplo, adaptada a uma impedância da rede de comunicação da linha de energia, por exemplo, 50 a 150 Ohm.
[0023] Na figura 2, está representado um diagrama de circuito esquemático de um dispositivo adicional 200 para determinar um sinal do modo comum. A primeira linha 102, a segunda linha 104 e a terceira linha 106 são conectadas no primeiro terminal 110, no segundo terminal 112 e no terceiro terminal 114 por capacitores de acoplamento C, respectivamente. O capacitor de acoplamento C serve para isolar o dispositivo 200 contra sinal de corrente contínua na linha de fase P, na linha neutra N e na linha de aterramento de proteção PE.
[0024] O indutor do modo comum 120 é envolto na primeira linha 102, na segunda linha 104 e em uma terceira linha 106 e conectado a uma impedância de terminação 122 que é maior que a impedância da rede de comunicação da linha de energia.
[0025] A primeira linha 102 é conectada por meio de um primeiro transformador 202 no terra, a segunda linha 104 é conectada por meio de um segundo transformador 204 no terra e a terceira linha 106 é conectada por meio de um terceiro transformador 206 no terra. Uma primeira saída 212 é conectada no primeiro transformador 202 (impedância), uma segunda saída 214 é conectada no segundo transformador 204 (impedância) e uma terceira saída 216 é conectada no terceiro transformador 206 (impedância). A primeira saída 212, a segunda saída 214 e a terceira saída 216 terminam com impedâncias de terminação 222, 224, 226, que podem ter uma impedância casada com a impedância da rede da linha de energia (por exemplo, de 50 Ohm) cada. A primeira saída 212, a segunda saída 214 e a terceira saída 216 são usadas para prover os sinais do modo diferencial que estão presentes na primeira linha 102, na segunda linha 104 e na terceira linha 106.
[0026] A quarta saída 218 é conectada no indutor do modo comum 120. A quarta saída 218 é configurada para prover o sinal do modo comum presente na primeira linha 102, na segunda linha 104 e na terceira linha 106.
[0027] A impedância da terminação 122 pode ser realizada como uma impedância de entrada de um conversor analógico-digital conectado no indutor do modo comum 120. A impedância de entrada de um conversor analógico-digital pode ser governada pela porta de um transistor CMOS. O valor de tais impedâncias de entrada deve ser máximo e pode normalmente estar entre 1 kΩ e 3 kΩ.
[0028] A configuração da figura 2 é também conhecida como topologia tipo estrela. Entretanto, é também possível usar uma topologia tipo triângulo.
[0029] Na figura 3, está representado um diagrama de circuito esquemático adicional de um dispositivo adicional 300 para determinar um sinal do modo comum. No dispositivo 300, a determinação dos sinais do modo diferencial é realizada por um primeiro amplificador 302, um segundo amplificador 304 e um terceiro amplificador 306.
[0030] Uma das entradas do primeiro amplificador 302, do segundo amplificador 304 e do terceiro amplificador 306 é conectada no terra. A outra entrada do primeiro amplificador 302 é conectada na primeira linha 102 entre o indutor do modo comum 120 e uma primeira impedância 312. A segunda entrada do segundo amplificador 304 é conectada na segunda linha 104 entre o indutor do modo comum 120 e uma segunda impedância 314. A segunda entrada do terceiro amplificador 306 é conectada na terceira linha 106 entre o indutor do modo comum 120 e uma terceira impedância 316. As saídas do primeiro amplificador 302, do segundo amplificador 304 e do terceiro amplificador 306 são conectadas na primeira saída 222, na segunda saída 224 e na terceira saída 226, respectivamente.
[0031] Com esses amplificadores, é possível determinar os sinais do modo diferencial na primeira linha 102, na segunda linha 104 e na terceira linha 106 na primeira saída 222, na segunda saída 224 e na terceira saída 226. O primeiro amplificador 302, o segundo amplificador 304 3 o terceiro amplificador 306 são arranjados em uma topologia tipo estrela. Entretanto, também um arranjo em uma topologia tipo triângulo é possível.
[0032] Na figura 4, está representada uma configuração de medição para determinar a influência do valor da impedância de terminação 122 no isolamento ou divergência dos sinais do modo diferencial na primeira linha 102, na segunda linha 104 e na terceira linha 106. Um gerador 400 com uma fonte de corrente ou tensão EC e uma impedância interna de 50 Ohms compreende adicionalmente uma quarta impedância 402 de 75 Ohms comum à linha de fase P, à linha neutra N e à linha de aterramento de proteção PE, e uma quinta impedância 404, uma sexta impedância 406 e uma sétima impedância 407 de 50 Ohm cada, em que a quinta impedância 404 situa-se na linha fase P, a sexta impedância 406 situa-se na linha neutra N e a sétima impedância 407 situa-se na linha de aterramento de proteção PE. Assim, o gerador 400 tem uma impedância do modo diferencial assumida de 100 Ohm e uma impedância do modo comum de 150 Ohm (se o terminal da linha de aterramento de proteção PE for deixado aberto.
[0033] Uma verificação com o analisador de rede mostrou que, no caso de a impedância de terminação 122 ser apenas 50 Ohm, somente um pequeno isolamento entre os sinais da primeira linha 102 e da terceira linha 106 está presente. Entretanto, o isolamento entre os sinais do modo diferencial nas diferentes linhas 102, 104, 106 é maior, e assim o acoplamento menor, se a impedância da terminação for mais alta, por exemplo, 1 kΩ ou infinito.
[0034] Na figura 5, está representado um diagrama esquemático mostrando as possibilidade de alimentação e possibilidades de recepção em um esquema de saída de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO). Um primeiro modem de comunicação da linha de energia 500 transmite sinais a um segundo modem de comunicação da linha de energia 502 em uma rede de comunicação da linha de energia 504. Existem três possibilidades para alimentar sinais na rede de comunicação da linha de energia 504.
[0035] Um sinal do modo diferencial pode ser alimentado entre a linha fase P e a linha neutra N, um sinal do modo diferencial pode ser alimentado entre a linha fase P e a linha de aterramento de proteção PE e um sinal do modo diferencial pode ser alimentado entre a linha neutra N e a linha de aterramento de proteção PE. Por causa das leis de Kirchoff, somente dois caminhos independentes são possíveis. É aconselhável usar as duas melhores possibilidades com relação, por exemplo, a propriedades de ruído a fim de alimentar os sinais na rede de comunicação da linha de energia 504.
[0036] No lado de recepção, existem quatro possibilidades para receber os sinais. É possível determinar o sinal do modo diferencial entre a linha fase e a linha neutra, para determinar o sinal do modo diferencial entre a linha fase P e a linha de aterramento de proteção PE e determinar o sinal do modo diferencial entre a linha neutra N e a linha de aterramento de proteção PE. Além do mais, é possível detectar o sinal do modo comum CM usando, por exemplo, o indutor do modo comum 120.
[0037] Com um dispositivo proposto para determinar um sinal do modo comum e uma rede de comunicação da linha de energia não existe mais um isolamento perdido entre os três modos diferenciais (equilibrados ou simetricamente) entre as linhas.
[0038] Sinais de comunicação de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO) são alimentados ou recebidos simetricamente, ou equilibrados entre a linha fase P e a linha neutra N, a linha fase P e a linha de aterramento de proteção PE e/ou a linha neutra N e a linha de aterramento de proteção PE. Tecnologias de múltiplas entradas e múltiplas saídas mostram ganho máximo, comparadas com esquemas de entrada de sinal e saída de sinal, se sinais individuais fornecerem divergência máxima.
[0039] Com o dispositivo proposto, um acoplamento entre sinais do modo diferencial individuais é reduzido, aumentando assim o desempenho da tecnologia MIMO.
[0040] Embora modalidades específicas tenham sido ilustradas e descritas aqui, versados na técnica percebem que uma variedade de implementações alternativas e/ou equivalentes pode ser usada em substituição às modalidades específicas mostradas e descritas, sem fugir do escopo das modalidades descritas. Este pedido visa cobrir qualquer adaptação de variações das modalidades específicas aqui discutidas. Portanto, pretende-se que esta invenção seja limitada somente pelas reivindicações e seus equivalentes.

Claims (11)

1. Dispositivo (100, 200, 300) para determinar um sinal do modo comum em uma rede de comunicação da linha de energia (504) que compreende: uma primeira linha (102), uma segunda linha (104) e uma terceira linha (106) que são conectadas a um primeiro terminal (112), a um segundo terminal (114) e a um terceiro terminal (116), respectivamente, o primeiro, segundo e terceiro terminais (112, 114, 116) sendo configurados para ser conectados a uma linha de fase (P), uma linha neutra (N) e uma linha de aterramento de proteção (PE) da rede de comunicação da linha de energia (504), respectivamente; e um indutor do modo comum (120) envolto na primeira linha (102), na segunda linha (104) e na terceira linha (106), caracterizado pelo fato de o indutor do modo comum (120) compreender ainda: uma saída (218) conectada a uma impedância de terminação (122), que é maior que uma impedância da rede de comunicação da linha de energia (504), em que a saída (218) é configurada para prover o sinal do modo comum presente na primeira, na segunda e na terceira linha (102, 104, 106).
2. Dispositivo para determinar um sinal do modo comum, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a impedância da terminação (122) é uma impedância de entrada de um conversor analógico- digital conectado no indutor do modo comum (120).
3. Dispositivo para determinar um sinal do modo comum, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a impedância de terminação (122) é máxima.
4. Dispositivo para determinar um sinal do modo comum, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo (100, 200, 300) é configurado para determinar sinais a partir de sinais do modo comum e de sinais do modo diferencial.
5. Dispositivo para determinar um sinal do modo comum, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dispositivo (100, 200, 300) é configurado para receber os sinais do modo diferencial e os sinais do modo comum em um esquema de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO).
6. Dispositivo para determinar um sinal do modo comum, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente transformadores (202, 204, 206) para acoplar sinais do modo diferencial.
7. Dispositivo para determinar sinal do modo comum, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os transformadores (202, 204, 206) são arranjados em uma topologia tipo triângulo.
8. Dispositivo para determinar um sinal do modo comum, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os transformadores (202, 204, 206) são arranjados em uma topologia tipo estrela.
9. Dispositivo para determinar um sinal do modo comum, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente amplificadores (302, 304, 306) para acoplar sinais do modo diferencial.
10. Dispositivo para determinar um sinal do modo comum, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os amplificadores (302, 304, 306) são arranjados em uma topologia tipo triângulo.
11. Dispositivo para determinar um sinal do modo comum, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os amplificadores (302, 304, 306) são arranjados em uma topologia tipo estrela.
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