CN1312850C - 用于控制和电源线连接的负载的方法和装置 - Google Patents

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CN1312850C CNB028128699A CN02812869A CN1312850C CN 1312850 C CN1312850 C CN 1312850C CN B028128699 A CNB028128699 A CN B028128699A CN 02812869 A CN02812869 A CN 02812869A CN 1312850 C CN1312850 C CN 1312850C
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Abstract

本发明涉及一种用于控制和交流电源线相连的至少一个负载的方法和装置。所述方法基于在线电压中引入的中断,其相应于被发送的数据。所述方法集中在可变长度的中断上,使得能够利用减少的中断数量发送较多的数据。本发明还涉及发送器和接收器的一种特定的结构。所述发送器具有用于测量线电流的装置。所述接收器具有带有负反馈连接的比较器。所述接收器还能够暂时增加线电流,这使得能够向回向所述发送器发送信息。

Description

用于控制和电源线连接的负载的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制负载例如和电源线相连的灯的方法和装置。具体地说,本发明涉及一种用于发送和接收数据从而使得能够进行所述控制的新型的电源线调制解调器。
背景技术
和电源线相连的负载的控制涉及接通和断开负载、监视负载的正确工作,控制特定的特征,例如在电动机情况下的速度或者在灯的情况下的光的强度。
文件US-A-4797599披露了一种用于灯调光的电路,其中控制信号被在单独的导线上发出。这些技术的主要缺点在于需要所述的单独导线,这使得设计变得复杂。
一种用于灯调光的电源线调制解调器在名称为“A noveldimmable electronic ballast for street lighting with HPS lamp”(VanTichelen等,2000 IEEE IAS会议,2000年10月)的文件中披露了。这些电源线调制解调器在电源线上附加被调制过的电压信号(例如在9-90kHz之间),因此不需要单独的导线。不过,它们的实施成本太高,并且易于受到网络噪声的干扰。它们还具有高的功率等级。
此外,这种类型的调制解调器需要使用转发器用于在远距离上发送信息。这些调制解调器不普遍符合国际标准,按照不同的标准,所述的高频是不同的。
文件WO-A-9206552涉及一种电源线上的数据发送器和接收器,其中使用在电压过零时或在过零附近的线电压的暂时中断。使用包括一个开关特别是三端双向可控硅开关在线电压上产生这些中断。如由文件本身所知,当使用容性或感性负载时,这存在问题。为了解决这个问题,引用的文件建议另一种包括利用微控制器分析电压波形的发送器和接收器电路。不过,这是一种复杂的解决方案。
在WO-A-9206552所述的接收器中(图4),由比较器101检测电压中断的存在,所述比较器产生两倍于电源电压的频率的方波。通过测量由101输出的脉冲的长度,检测在信号中的凹口的存在。
发明内容
本发明旨在用比现有技术的方法和装置简单和廉价的方式提供一种能够控制和电源线相连的一个或几个负载的方法和装置。
本发明还旨在提供一组具有较高的抗网络噪声能力和低的谐波畸变同时需要较低的功率等级的装置。
最后,本发明旨在提供一种能够避免使用转发器的并且符合所有的国际标准的方法和装置。
本发明涉及一种用于在和电源线电压相连的并且通过一组两个导体输送电源线电流的交流电源线上接收数据的装置,所述装置的特征在于其包括:
微控制器,
比较器,其两个输入端通过电阻和所述两个导体相连,一个输入端和一个导体相连,另一个输入端和另一个导体相连,使得所述比较器在其输出端产生一个具有和所述电源线电压相同频率的方波,
其中所述微控制器包括用于测量由所述比较器产生的所述方波的每个周期的占空比的电路,用于从所述占空比导出一个数据的数量的电路,以及用于向负载发送指令信号的电路,并且其中一个反馈连接包括在所述比较器的输出端和所述比较器的一个输入端之间的电阻。
按照本发明的优选实施例,按照本发明的用于接收数据的装置还包括:
晶体管以及一个或两个二极管,每个所述二极管的阳极和所述电源线的导体相连,
被连接在所述二极管的阴极和所述晶体管的集电极之间的电阻,所述晶体管由所述微控制器控制导通或截止,使得在所述晶体管导通时,所述电源线的线电流增加。
在按照本发明的接收装置中,所述比较器的电源电压的一端通过至少两个二极管和所述电源线的一个导体相连。
本发明还涉及一种用于在交流电源线上发送数据的装置,所述电源线和电源线电压相连,并通过包括两个导体的一组导体输送电源线电流,所述数据向着按照本发明的接收器传送,所述装置包括:
开关装置,其被置于所述电源线的一个导体上,
微控制器,
在所述微控制器和所述开关装置之间的第一连接,
在所述微控制器和所述电源线的至少一个所述导体之间的包括一个或几个导体的第二连接,其中所述微控制器包括用于通过所述第一连接产生改变所述开关装置的状态的信号的电路,用于通过所述第二连接测量一个电量值的电路,以及用于在所述开关装置的状态改变之前引入预定的时间延迟的电路,其特征在于,所述装置还包括用于测量线电流的装置。
按照优选实施例,所述用于测量线电流的装置包括在所述电源线的一个导体中的分流电阻,以及在所述微控制器和分别在所述分流电阻的前后的点之间的两个连接。
按照一个实施例,所述开关装置是一个三端双向可控硅开关或者是包括两个可控硅的一组可控硅,所述三端双向可控硅开关或者所述两个可控硅最好配备有缓冲网络。
按照另一个实施例,所述开关装置是晶体管,其具有附加的二极管桥。
按照优选实施例,本发明的发送装置还包括在微控制器和位于所述开关装置和由所述装置控制的负载之间的一点之间的连接(14)。
本发明的发送装置还可以包括用于激励假负载电路的装置。所述假负载电路可以包括晶体管,二极管桥和电阻。用于激励所述假负载电路的所述装置包括光耦合器。所述假负载电路可以被合并在用于发送数据的所述装置中。
本发明还涉及如权利要求1所述的一种用于接收数据的装置的用途,用于发送使假负载接通或断开的指令,所述假负载包括电阻,并涉及如权利要求2所述的用于接收数据的装置的用途,用于发送使假负载接通和断开的指令,其中所述电阻被用作假负载。
本发明还涉及用于控制和交流电源线相连的至少一个负载的方法,所述交流电源线和电源线电压相连,并通过包括两个导体的一组导体输送电源线电流,所述控制通过发送数据进行,所述数据通过暂时中断线电压被发送,其特征在于所述方法包括以下步骤:
在预定的中断时间间隔期间中断所述交流电源线的线电压,
借助于检测所述线电压的占空比离开未中断的线电压的占空比的偏移检测所述中断时间间隔,
从这些中断时间间隔的数量和长度导出一个消息。
按照优选实施例,本发明的方法包括以下步骤:
引入一个被称为参考中断的第一中断,
测量占空比离开未中断的线电压的占空比的偏移,并把所述偏移规定为参考值,
在所述参考中断之后,在线电压的一个或几个周期期间引入几个中断,
测量由在参考中断之后的所述中断引起的离开所述未中断的占空比的偏移,并比较所述测量的偏移和所述参考值,
从所述比较导出一组被传输的数据。
按照优选实施例,在一个固定的周期数之后,在线电压中再次引入参考中断,并当由这个第二参考中断引起的占空比偏移充分接近由所述第一参考中断引起的占空比偏移时,使在所述第一和第二参考中断之间送出的数据传输包有效。
在本发明的方法中,一个中断最好由两个相同长度的中断构成,并被在电压的两个相继的脉冲波前即上升波前和下降波前或下降波前和上升波前上引入。
附图说明
图1说明借助于中断线电压发送数据的方法;
图2a和图2b表示按照本发明的发送器的电路的两个实施例;
图3表示按照本发明的接收器电路;
图4表示按照本发明的和假负载相连的接收器;以及
图5表示假负载的电路,其可以由本发明的发送器激励。
具体实施方式
本发明涉及一种用于控制和交流电源线相连的一个或几个负载的装置以及一个特定的方法,所述负载例如是要被接通和断开的或者要相互独立地调光的灯。这里使用的所述方法的基本实施例在本领域中是公知的。其基于线电压的相控技术,以便向一个或几个负载发送数据,例如发送0和1的序列,所述数据被解释成指令,例如“切断电动机”,“把灯调暗”等。借助于线电压的短暂的中断进行相控,最好在所述线电压过零前后的一个短的时间内或者在所述过零的同时开始。这些中断的长度和线电压的周期相比是短的,最好不大于所述周期的9%。这意味着,对于50赫兹的信号是1.8毫秒。利用和负载相连的合适的装置检测线电压的波形中接着发生的波动,并被翻译成指令信号。周这种方式,数字信息不通过单独的电缆发送,而是通过线电压本身的轻微的改变。这个改变可以被保持足够小,以便把谐波电流失真减到最小。
这种方法的一个实施例在图1中说明了,该图表示在50赫兹的情况下的在电源线上的正弦线电压100和线电流101。所示的情况和纯电阻负载的情况相应,即电压和电流是同相的。在电流和电压过零时,引起长度大约为1.5毫秒的中断或“切口”102,其在下一个脉冲波前(flank)上被相同长度的第二个切口103重复。
该图表示这个特定的切口序列到数字信息(0或1)的转换。按照这个实施例,在两个相继的波前上的“切口”表示“1”。在这个第一个“1”之后,在两个相继波前上没有切口表示“0”。中断的意义可以被“颠倒”:两个切口等于“0”,两个连续的过零等于“1”。
在所有情况下,序列从以两个切口开始的代码开始,用于表示就要发送信息。此时,所述第一个代码的后面可以是一个识别码,用于被编址的一个或几个特定负载,最后是具有固定长度的指令码。优选地,在一个消息的末尾,附加一个指示,例如两个附加的“切口”,用于标识从发送数据到没有切口的正常的线电压电源的转换。例如,一条消息可以由下面4部分组成:
开始位(2个切口)
8个地址位
8个指令位
结束位(2个切口)
在后面要说明的本发明的接收器中,通过比较器进行指令信号的检测,所述比较器的输出是块波104,其中块的长度表示被发送的位的值。使用一个计数器装置检测在长度上的这些差值。在所示的实施例中,在进行正常操作(没有中断)时,在电压的负半周期间,块波104是“高的”。在中断期间,输出保持高,当在两个连续的波前上给予两个连续的中断时,这使得快的长度变得较大。必须采取措施,使得输出实际上在切口期间保持高,这将在下面进一步说明。
在前述的实施例中,在下降沿上的一个电压中断和在随后的上升沿上的一个中断表示1位。所述第一个中断同样可以在上升沿上。
本发明涉及通过使所述中断的长度可以改变,利用一个电压中断来发送一位以上的信息的方法。
本发明的方法的优选实施例包括以下步骤:
步骤1:引入一个参考中断。这个中断具有预先规定的长度,并例如在两个相继的线电压波前上被引入,如上所述。
步骤2:所述的参考中断引起离开未中断的线电压的50%的额定占空比的偏移。现在测量这个偏移,并将其规定为参考值。
步骤3:在一个或几个随后的线电压周期期间,引入长度不同的中断。在每种情况下,在两个随后的波前上,引入相同长度的中断,如上所述。不过,在一个线电压周期中的一对中断的长度可以和在随后的线电压周期期间引入的一对中断的长度不同。
步骤4:所述中断作为离开50%的占空比的偏移被检测,所述偏移现在和参考值比较。
步骤5:所述的比较产生一组不同的值,例如相对于所述参考值,测量的偏移值的一组比值。也可以使用进行比较的其它方法。切口的长度可被测量,并从参考切口的长度中被减去。
步骤6:按照预定的方案,把这些值转换成一组被发送的数据。
这种方法使得能够利用较少数量的中断发送较多的数据,这使得能够更快地、更有效地控制和电源线相连的负载。
在优选实施例中,增加了一个附加的步骤,借以使得在以上述方式发送一组数据之后,在两个相继的波前上再次引入参考中断。占空比偏移被再次测量,并且应当和原始的参考值相同。这是一种检查在传输期间线路负载条件是否改变,借以检查传输本身的有效性的方法。
图1的线电压和电流是同相的,只有对电阻负载才是如此。实际上,负载总是具有某种程度的容性或感性阻抗。如后所述,V和I之间的相位差必须保持在有限值之间,以便使本发明的发送器和接收器当具有三端双向可控硅开关时能够正确地工作。可能发生这样的情况:由于过大的相位差而不能引入“切口”或其长度太短。
可能发生容性或感性电流的波动,从而引起中断长度的突然改变,这将引起传输错误。这种波动可以通过测量在按照上述方法发送数据包前后分别引入的第一参考中断和第二参考中断之间的占空比偏移中的差值来发现。所述第二参考中断使得能够检查在数据传输期间占空比偏移是否已经保持稳定。假定在一个数据包的传输期间线路负载条件没有大的改变。因此,如果偏移的改变没有超出允许的限制,便可以断定传输是以正确的方式进行的。
本发明还涉及为了利用线电压中断来发送和接收数据所需的两个装置的组合:“一束”电源线调制解调器(PLM),发送器,用于控制一个或几个特定的负载组,以及和每个负载相连的负载PLM(接收器)。所述发送器包括至少一个微控制器和能够中断电压的装置,例如晶体管或三端双向可控硅开关,或者更一般的是两个反并联的可控硅,而不需要被封装在同一个单元内,如同三端双向可控硅开关的情况那样。图2a表示基于三端双向可控硅开关的一个实施例,图2b表示使用晶体管的实施例。
发送器本身由中央控制站4操作,并控制若干个负载2。图2还表示电源线的导体5和6,在输入端7和8之间具有交流电源电压。
图2a的发送器首先包括三端双向可控硅开关10,其配备有典型的缓冲器网络,由和三端双向可控硅开关并联的电容Cs和电阻Rs构成。三端双向可控硅开关10被置于电源线的第一导体5内,并通过连接11和15触发,最好是通过三端双向可控硅开关驱动器9,其把三端双向可控硅开关和微控制器12相连,微控制器12又被控制站4控制。微控制器12由参考参考电压Vss的电压VDD(例如5V DC)供电。
线电流一为零,三端双向可控硅开关就被切断。通过连接13和22检测电压的过零。在正常情况下,即当没有消息发送时,三端双向可控硅开关10通过连接11和15被连续地触发,使得三端双向可控硅开关在电流过零之后立即被触发,因而不发生线电流和电压的中断。不过,当需要引入中断时,在电流过零之后的三端双向可控硅开关的触发从电压为零时开始被稍微延迟一个在微控制器内被编程的时间间隔(例如对于50赫兹的信号为1.5毫秒)。这个时间间隔可以是恒定的或者是可变的。在后一种情况下,可以利用发送器执行本发明的方法,如上所述。所述延迟引起线电压的一个可检测的中断,得到例如图1所示的线电压曲线100。微控制器12包括在本领域中熟知的可编程计数器电路,用于在触发三端双向可控硅开关10之前产生延迟。
当使用三端双向可控硅开关作为开关器件时,在线电压和线电流之间的相位差是一个重要的因素。在零相位差的理想的情况下,电压和电流同时过零,因而不会发生问题(见图1)。不过,当电压过零超前电流过零时(即对于感性负载),可能发生非常短的电压中断长度或者“切口”可能被完全丢失。在容性负载的情况下也存在类似问题。
应当注意,通过连接13和22进行的用于检测零电压的电压测量可以由电流测量代替。在这种情况下,延迟应当从电流的过零开始。此外,可以具有一个连接(例如连接13)而电源线的其它的导体和合适的参考电压(例如Vss)相连。
图2的发送器包括附加的连接14,其从三端双向可控硅开关之后的第一导体5中的一点(即在三端双向可控硅开关和负载2之间)开始,到微控制器12。这使得能够控制传输的信号。用这种方式,微控制器12可以检查是否所有要求的中断都已有效地以电压中断的形式被发出。例如在感性负载的情况下,情况可能和上述的不同。应当对微控制器12增加合适的电路,用于通过连接14测量电压,并在检测到故障的情况下对传输的信号进行校正(例如增加中断时间)
尽管使用这些校正措施,当使用三端双向可控硅开关时,在电压和电流之间的相位差应当尽可能小,即负载的功率因数应当接近于1。因此,图2a的装置和功率因数校正器装置结合使用是理想的。例如被置于和电源线相连的每列电灯负载之前。
晶体管可以独立于线电流被转换。图2b表示本发明的发送器电路,其中三端双向可控硅开关被晶体管17和二极管桥D1-D4代替。晶体管可以在任何时间通过连接18和19被转换接通和断开,而不依赖于线电流过零。需要所述二极管桥,使得电流能够在一个周期期间改变方向。图2b的电路中的其它元件可以和图2a的相同,并冠以相同的标号。图2b的实施例是三端双向可控硅开关方案的一个替代方案,但是可以用于不是感性的负载。
在图2的实施例中,发送器还包括在第二导体6中的电阻器20和与微控制器12相连的连接21。电阻器20是分流电阻,用于测量线电流。在这种情况下,微控制器包括能够通过连接21和22测量这个线电流的电路。按照本发明,线电流的改变可以由一个接收器引起,用这种方式,告知发送器关于负载的状态的信息。这在此后将详细说明。也可以使用除去分流电阻之外的其它装置测量线电流,例如使用电流互感器。
可以从控制站4通过连接16向发送器发送指令。发送器也可以通过无线连接借助于遥控控制。
图3表示按照本发明的优选实施例的接收器的电路,也被称为“负载PLM”。图3中示出了负载2的一个例子(例如具有调光电路的灯)。所述负载通过下列部分和电源线相连:EMI(电磁干扰)滤波器30,主要用于产生用于负载2的直流母线的整流器31,功率因数校正器32,以及用于补偿直流母线上的波动的电容C2。包括这些元件的实施例只是一个例子,并不限制本发明的范围。
如图3所示,接收器3包括比较器34,微控制器35和晶体管36。反馈连接50包括被连接在比较器的输出端和其一个输入端之间的电阻R5。电源线的第二导体6通过电阻R3和比较器的反相输入端相连,所述反相输入端借助于电阻R4和与整流器31的负输出端的电位相同的参考电位相连。电源线的第一导体5借助于电阻R1和比较器34的非反相输入端相连,所述非反相输入端借助于电阻R2和相同的参考电位(Vss)相连。电阻R1,R2,R3和R4被作为电压分压器设置,以便在比较器34的输入端产生合适的信号。在这个特定情况下,R5是尤其重要的,因为其决定在延迟时间期间(图1的切口102和103)比较器的输出被可靠地保持为高。
通过R5进行的反馈同样可以对比较器34的反相输入端进行。现在更详细地解释反馈电阻的重要性。本发明的接收器电路利用一个比较器34工作。这个电路可以产生方波脉冲,其与线路频率同步,并在正常操作下几乎具有50%的占空比。当引入线电压中断时,一个比较器将不能检测在正常情况下的方波脉冲的偏移,因为比较器的两个输入相等,其输出状态将不能被正确地确定。这便是要引入反馈电阻R5的原因。当线电压被中断时,电阻R5强迫比较器34的输出保持稳定,即保持正的输出电压,如果反馈和比较器34的非反相输入端相连;或者保持低的(0或负的)输出,如果反馈和比较器34的反相输入端相连。
当引入电压中断时,这个效果确保比较器输出脉冲的所需的占空比偏移(如图1所示)。
为了正确地操作所述比较器电路,比较器34的电源电压(VDD和VSS)最好被相对于线电压确定。和比较器34的VDD或VSS的线电压之一(5或6)直接连接是不可能的,这可以由本领域的技术人员导出,并由试验证实。为了解决这个问题,比较器电源电压之一(VSS或VDD)和二极管整流桥31的输出相连,如图3所示。一般地说,需要VDD或Vss通过至少两个二极管和电源线的两个导体5和6之一相连。在图3中这个条件被满足了,因为Vss通过二极管桥式整流器31的两个较低的二极管和导体5相连。
显然,对于本领域技术人员,可以使用具有正、负电源电压的另一种比较器代替图3和图4的方案。不过这较少付诸实用,因为这需要双电源电压,并因为数字电路大部分与0到正的电源电压相接口。
二极管整流器桥31可以是有源整流器电路的一部分,如当前经常在电子镇流器电路中使用的,但是这不是绝对的要求。
比较器34的输出借助于连接37和微控制器35相连。比较器34和微控制器35由直流电压(VDD)供电,例如5V的电源,参考上述的同一个参考电位(Vss)。
比较器的输出是块波,其中块波的长度和被发送的信息直接相关。在图1的例子中,在比较器的输出端的“高”块的长度被增加一个延迟的数量。所述块的长度由微控制器35测量。检测到的延迟可以按照上述方法被转换成数字数据。为了测量块的长度,微控制器35最好配备合适的计数器电路。
接着,微控制器35根据通过连接38接收的信号向负载2发出指令。
在图3所示的实施例中,接收器能够向发送器发送信息,例如回答由发送器提出的关于负载条件的问题,例如是否具有负载故障?为此,晶体管36可以借助于微控制器通过连接39被触发。分别和电源线导体5和6相连的二极管D5和D6以及电阻R6的存在使得只要晶体管36导通,并且R6连接在晶体管36的集电极和二极管5、6的公共阴极之间,便在两个相继的半周期间引起线电流的增加。为了在一个半周期间获得电流的增加,一个二极管(D5或D6)便足够了。
晶体管36的发射极和参考电位Vss相连。电流的增加最好在时间上被限制为2个半周期。线电流的这个增加由发送器通过分流电阻20和连接21、22检测,如上所述。
当灯被关闭时,和具有有源整流器的电子灯镇流器相连的三端双向可控硅开关会发生问题。在这种情况下,输入EMI滤波器汲取非常不规则的输入电流,这引起三端双向可控硅开关的不规则的关断,使得难于发送数据。此外,负载的反应性不再是确定的,可以在这样的程度上成为容性的或感性的,使得发送数据成为不可能的,如上所述。这些问题通过在通信期间保持灯的一部分导通来避免。
在某些应用中,例如家庭应用,在某个时刻不希望使灯或负载导通。为避免使灯接通,可以对电源线附加一个“假”负载,如图4所示。这个假负载主要由电阻R7构成,其可以通过使晶体管40导通由电源线供电。此时这个假负载可以按照本发明由接收器控制,不过比图3所示的简单,其只包括比较器电路,用于接收来自发送器的指令信号。此时微控制器35通过连接38控制晶体管40的操作,因而控制假负载的通断操作。只要没有其它的真负载2接通,发送器就保持这个假负载被激励,并且只要至少一个真负载被接通,就把所述假负载断开。不过,最好是,假负载不是在所有的时间都被激励,而是只在线电压中断期间被激励。例如,例如当灯关闭时,负载的总的感性阻抗可能太高,使得不能引入合适的电压中断,例如为了发送“接通”指令。如果假负载被激励,则确保电压和电流之间的相位差被暂时恢复到一个非常低的值,使得可以可靠地发送“切口”。在中断之后,再把假负载解除激励。
在另一个实施例中,由接收器电路中的电阻R6完成假负载的功能,同时假负载的接通或断开由晶体管36实现。用这种方式,按照图3的接收器可以执行接收数据、向回发送信息、以及作为假负载的全部功能。
按照发送器的优选实施例,假负载由发送器操作,甚至可以把假负载电路合并在发送器中。图5表示由发送器的微控制器12通过光耦合器51激励的假负载电路。所示的假负载电路包括二极管桥53-56以及电阻RD。在图5中,示出了电阻RD的3个不同的可能的位置。应当理解,在该电路中只有一个电阻RD。当假负载被激励时,所述电阻实际上被附加于由在导体5和6之间的线电压看的负载阻抗上。图5的假负载的激励最好也只在线电压中断的期间进行。构成假负载电路的其余的部分包括二极管57,两个串联电阻58和59,齐纳二极管61,电容器62和电阻60。元件57-62是用于向晶体管52提供功率的电路部分。可以使用执行相同功能的任何其它的电路。在微控制器12和光耦合器51之间具有电阻63。
本发明的方法和装置是容易实现的。所述方法和装置符合所有的国际标准。所述的发送和接收装置需要低的功率等级。不需要转发器。短暂的中断使得能够限制谐波电流失真,同时在低频下操作对于减轻网络干扰是有利的。

Claims (15)

1.一种用于在交流电源线上发送数据的装置(1),所述电源线和电源线电压相连,并通过包括两个导体(5,6)的一组导体输送电源线电流,所述装置包括:
开关装置(10),其被置于所述电源线的导体(5,6)的一个上,
微控制器(12),
在所述微控制器(12)和所述开关装置(10)之间的第一连接(11),
一个或几个导体,形成所述微控制器(12)和所述电源线的至少一个所述导体(5,6)之间的第二连接(13,22),
其中所述微控制器(12)包括用于通过所述第一连接产生改变所述开关装置(10,17)的状态的信号的电路,用于通过所述第二连接(13,22)测量一个电量值的电路,以及用于在所述开关装置的状态改变之前引入预定的时间延迟的电路,
其特征在于,所述装置还包括用于激励假负载电路的装置。
2.如权利要求1所述的装置,其中所述假负载电路包括晶体管(52),二极管桥(53-56)和电阻(RD)。
3.如权利要求1所述的装置,其中用于激励所述假负载电路的所述装置包括光耦合器(51)。
4.如权利要求1所述的装置,其中所述假负载电路被合并在所述用于发送数据的装置(1)中。
5.如权利要求1所述的装置,其中所述开关装置(10)是一个三端双向可控硅开关或者是包括两个可控硅开关的一组可控硅开关,所述三端双向可控硅开关或者所述两个可控硅开关最好配备有缓冲网络(C1,R1)。
6.如权利要求1所述的装置,其中所述开关装置是晶体管(17),并且其中所述装置还具有二极管桥(D1-D4),所述二极管桥(D1-D4)被布置成与所述晶体管(7)相连接,以允许在一个周期期间电流改变方向。
7.如权利要求1-6任何一个所述的装置,还包括用于测量线电流的装置,所述用于测量线电流的装置包括在所述导体(5,6)的一个中的分流电阻(20),以及在所述微控制器(12)和分别在所述分流电阻的前后的点之间的两个连接(21,22)。
8.一种用于在和电源线电压相连的并且通过包括两个导体(5,6)的一组导体输送电源线电流的交流电源线上接收数据的装置(3),所述装置的特征在于包括:
微控制器(35),
比较器(34),其两个输入端通过电阻(R1-R4)和所述两个导体(5,6)相连,一个输入端和一个导体相连,另一个输入端和另一个导体相连,使得所述比较器在其输出端产生一个具有和所述电源线电压相同频率的方波,
其中所述微控制器(35)包括用于测量由所述比较器产生的所述方波的每个周期的占空比的电路,用于从所述占空比导出一个数据的数量的电路,以及用于向与所述交流线相连的负载发送指令信号的电路,并且其中包括一个电阻(R5)的一个反馈连接(50)使所述比较器(34)的输出端和所述比较器(34)的一个输入端相连。
9.如权利要求8所述的用于接收数据的装置(3)还包括:
晶体管(36)以及一个或两个二极管(D5,D6),每个所述二极管的阳极和所述电源线的导体相连,
被连接在所述二极管的阴极和所述晶体管(36)的集电极之间的电阻(R6),所述晶体管由所述微控制器(35)控制导通或截止,使得在所述晶体管导通时,所述电源线的线电流增加。
10.如权利要求8或9所述的装置(3),其中所述比较器(34)的电源电压的一端,VDD或Vss,通过至少两个二极管和所述电源线的一个导体(5,6)相连。
11.如权利要求8所述的一种用于接收数据的装置的用途,用于控制假负载的接通或断开,所述假负载包括电阻(R7)。
12.如权利要求9所述的用于接收数据的装置(3)的用途,用于控制假负载的接通和断开,其中所述电阻(R6)被用作假负载。
13.一种用于控制和交流电源线相连的至少一个负载(2)的方法,所述交流电源线和电源线电压相连,并通过包括两个导体(5,6)的一组导体输送电源线电流,所述控制通过发送数据进行,所述数据通过暂时中断线电压被发送,其特征在于所述方法包括以下步骤:
引入一个被称为参考中断的第一中断,
测量占空比离开未中断的线电压的占空比的偏移,并把所述偏移规定为参考值,
在所述参考中断之后,在线电压的一个或几个周期期间引入几个中断,
测量由在参考中断之后的所述中断引起的离开所述未中断的占空比的偏移,并比较所述测量的偏移和所述参考值,
从所述比较导出一组被传输的数据。
14.如权利要求13所述的方法,其中,在一个固定的周期数之后,在线电压中再次引入参考中断,并且其中当由这个第二参考中断引起的占空比偏移充分接近由所述第一参考中断引起的占空比偏移时,使在所述第一和第二参考中断之间送出的数据传输包有效。
15.如权利要求13或14所述的方法,其中一个中断由两个相同长度的中断构成,并被在电压的两个相继的脉冲波前即上升波前和下降波前或下降波前和上升波前上引入。
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Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100399689C (zh) * 2004-04-27 2008-07-02 株式会社理光 开关调整器以及开关调整器的输出电压切换方法
US7391168B1 (en) * 2005-01-13 2008-06-24 Universal Lighting Technologies, Inc. Digital control of electronic ballasts using AC power lines as a communication medium
WO2006113945A1 (en) * 2005-04-21 2006-10-26 Roland Baridon Hill Power line communication system
WO2006133272A2 (en) * 2005-06-06 2006-12-14 Color Kinetics Incorporated Methods and apparatus for implementing power cycle control of lighting devices based on network protocols
US8598991B2 (en) * 2005-08-24 2013-12-03 Cooper Technologies Company Electrical control system
US7741732B2 (en) * 2006-09-14 2010-06-22 Lutron Electronics Co., Inc. Method of configuring a startup sequence of a load control system
US7781919B2 (en) * 2006-09-14 2010-08-24 Lutron Electronics Co., Inc. Method of controlling a load control module as part of a startup sequence
DE102006046629B4 (de) * 2006-09-29 2009-04-09 Plättner Elektronik GmbH Elektrische Schaltung
WO2008093198A2 (en) * 2007-01-31 2008-08-07 O.C.E.M. S.P.A. A system for regulating a light beam emitted by a plurality of light sources configured in parallel
JP5008145B2 (ja) * 2008-02-25 2012-08-22 ユニバーサル ライティング テクノロジーズ, インコーポレイテッド 交流電力線を通信媒体として使用する電子バラストのデジタル制御
US8092361B2 (en) * 2008-05-02 2012-01-10 Ortho-Clinical Diagnostics, Inc. Split spin centrifugation of test elements
US8358085B2 (en) 2009-01-13 2013-01-22 Terralux, Inc. Method and device for remote sensing and control of LED lights
US9326346B2 (en) 2009-01-13 2016-04-26 Terralux, Inc. Method and device for remote sensing and control of LED lights
DE102009018868B4 (de) * 2009-04-24 2024-04-25 Ledvance Gmbh LED-Retrofit-Lampe und Verfahren zum Betrieb einer LED-Retrofit-Lampe
US8390435B2 (en) * 2009-08-07 2013-03-05 General Electric Company Apparatus for controlling integrated lighting ballasts in a series scheme
DE102009051968B4 (de) 2009-11-04 2013-02-21 Insta Elektro Gmbh Verfahren zur Übertragung einer Steuerinformation von einem Steuergerät zu einer Lampeneinheit, ein dafür geeignetes Beleuchtungssystem, sowie Lampeneinheit
CN104254178A (zh) 2009-11-17 2014-12-31 特锐拉克斯有限公司 Led电源的检测和控制
US9596738B2 (en) 2010-09-16 2017-03-14 Terralux, Inc. Communication with lighting units over a power bus
EP2617266A1 (en) * 2010-09-16 2013-07-24 Terralux, Inc. Communication with lighting units over a power bus
DE102010052663B4 (de) * 2010-11-26 2016-03-10 Abb Ag Übertragungssystem zur Übertragung von Datentelegrammen über eine Lastleitung
DE102011008572A1 (de) * 2011-01-14 2012-07-19 Ceag Notlichtsysteme Gmbh Zentralversorgungssystem und Verfahren zum gleichzeitigen Dimmen einer Vielzahl von Leuchten
DE102011100003A1 (de) * 2011-04-29 2012-10-31 Tridonic Gmbh & Co. Kg Elektronisches Vorschaltgerät für ein Beleuchtungsgerät
DE102011100002B4 (de) * 2011-04-29 2023-01-05 Tridonic Gmbh & Co Kg Vorrichtung zur Steuerung eines Beleuchtungsgeräts
CN102209416B (zh) 2011-06-16 2014-04-16 台达电子企业管理(上海)有限公司 切相调光系统及其控制系统与控制方法
US20130101055A1 (en) * 2011-10-21 2013-04-25 Texas Instruments Incorporated Sub-Band Power Scaling Reporting and Sub-Band Transmit Power Estimation
US9480117B2 (en) 2011-10-28 2016-10-25 Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute Control system for controlling a load via power-line communications
US8896231B2 (en) 2011-12-16 2014-11-25 Terralux, Inc. Systems and methods of applying bleed circuits in LED lamps
US9265119B2 (en) 2013-06-17 2016-02-16 Terralux, Inc. Systems and methods for providing thermal fold-back to LED lights
CN103747588B (zh) * 2014-01-15 2016-03-30 西北工业大学 一种led灯集中供电模式的通信方法
CN104242992A (zh) * 2014-09-16 2014-12-24 郑瑞勇 电源开槽通讯
DE102015207433A1 (de) * 2015-04-23 2016-11-10 Tridonic Gmbh & Co Kg Betriebsschaltung, Leuchte und Verfahren zum Erfassen eines Steuersignals
US10897145B2 (en) * 2015-12-29 2021-01-19 Vito Nv Device and method for the reconfiguration of a rechargeable energy storage device into separate battery connection strings
AT16694U1 (de) * 2018-12-04 2020-04-15 Tridonic Gmbh & Co Kg Vorrichtung zur Steuerung eines Beleuchtungsgeräts

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992006552A1 (en) * 1990-09-28 1992-04-16 Motorola Lighting, Inc. Power line communication system
US5920253A (en) * 1994-09-09 1999-07-06 Laine; Seppo Local area method arrangement
EP0967737A1 (fr) * 1998-06-22 1999-12-29 STMicroelectronics S.A. Transmission de données numériques sur une ligne d'alimentation alternative

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3594584A (en) * 1968-09-03 1971-07-20 Franklin Electric Co Inc Telemetry circuit for an ac power system
US4254403B1 (en) * 1974-07-18 1994-05-31 Gen Electric Co Ltd System for transmitting information in an alternating current electricity supply system
AU504427B2 (en) * 1976-01-16 1979-10-11 Arthur D. Little, Inc. Communications over electric powerlines
DK146108C (da) * 1978-11-13 1983-11-21 Medibit A S Fremgangsmaade til overfoering af information samt anlaeg til udoevelse af fremgangsmaaden
US5264823A (en) * 1990-09-28 1993-11-23 Motorola Lighting, Inc. Power line communication system
GB2335334B (en) * 1998-03-13 2001-03-28 And Software Ltd Apparatus for and method of transmitting and receiving data over a low voltage power distribution system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992006552A1 (en) * 1990-09-28 1992-04-16 Motorola Lighting, Inc. Power line communication system
US5920253A (en) * 1994-09-09 1999-07-06 Laine; Seppo Local area method arrangement
EP0967737A1 (fr) * 1998-06-22 1999-12-29 STMicroelectronics S.A. Transmission de données numériques sur une ligne d'alimentation alternative

Also Published As

Publication number Publication date
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CA2452270C (en) 2012-01-03
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US20040164688A1 (en) 2004-08-26

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