ES2331688T3 - Procedimiento, sistema y aparatos para la transmision de datos en una red electrica. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la transmisión/recepción de datos o información en una línea eléctrica entre dos aparatos que presentan un sistema de control electrónico respectivo (HA, SA; HA1-HA5, MSA), que incluye: - un usuario eléctrico (HA; HA1-HA5), en particular un usuario doméstico, que presenta un primer sistema de control electrónico (M2) y por lo menos una primera carga eléctrica (L1; L2, LN); - un dispositivo de control o monitorización (SA; MSA), que presenta un segundo sistema de control electrónico (M1; MC), estando ubicado dicho dispositivo (SA; MSA) en dicha línea entre una fuente de alimentación eléctrica (Toma de corriente) y dicha primera carga (L1; L2, LN), realizándose la transmisión/recepción de datos o información en dicha línea mediante una modulación de potencia eléctrica entre dicho usuario (HA; HA1-HA5) y dicho dispositivo (SA; MSA) y/o viceversa, caracterizado porque - la transmisión de datos o información en dicha línea desde dicho usuario (HA; HA1-HA5) hasta dicho dispositivo (SA; MSA) se realiza a través de una modulación de corriente o potencia eléctrica absorbida por dicha primera carga (L1; L2, LN) bajo el control de dicho primer sistema de control (M2), codificándose los datos o la información transmitidos por dicho usuario (HA; HA1-HA5) a través de absorciones controladas de corriente o potencia eléctrica de dicha primera carga (L1; L2, LN), y - la recepción de datos o información (SA; MSA) se realiza por dicho segundo sistema de control (MI; MC) de dicho dispositivo (SA; MSA) decodificando dichas absorciones controladas.
Description
Procedimiento, sistema y aparatos para la
transmisión de datos en una red eléctrica.
\global\parskip0.900000\baselineskip
La presente invención se refiere a un
procedimiento, un sistema y unos medios respectivos para la
transmisión o la comunicación de datos y/o información en una línea
eléctrica entre dos dispositivos que presentan sistemas de control
electrónicos respectivos.
La necesidad de transmitir datos o información
utilizando la red eléctrica como medios de comunicación se conoce
desde hace mucho tiempo; esta necesidad se presenta particularmente
en el denominado campo de la domótica o automatización en el hogar,
en el que el diálogo entre diferentes usuarios eléctricos puede
generar beneficios significativos en cuanto al ahorro de energía y
al rendimiento total mejorado.
El hecho de que la misma red eléctrica pueda
desempeñar también el papel de línea de comunicación bidireccional
permite evitar la necesidad de utilizar un sistema de cableado
adicional, y también garantiza un acceso completo a todos los
usuarios eléctricos, aunque estén distribuidos en ubicaciones
relativamente distantes o de difícil acceso (tales como un garaje,
un ático, un sótano, etc.).
Los sistemas de transmisión de datos en una red
eléctrica más comunes se basan en la utilización de la denominada
línea de potencia, que utiliza módems apropiados que pueden
transmitir y recibir información a través de la modulación y
demodulación específica de pequeñas señales eléctricas que se
solapan sobre la tensión de red principal, respectivamente.
Las dos técnicas de modulación utilizadas más
comúnmente se conocen como FSK (modulación por desplazamiento de
frecuencia -Frequency Shift Keying-) y ASK (modulación por
desplazamiento de amplitud -Amplitude Shift Keying-), que se basan
en una modulación de frecuencia o de amplitud particular,
respectivamente. Los sistemas de transmisión de línea de potencia
basados en modulación FSK destacan una mayor solidez frente al ruido
eléctrico en comparación con los sistemas basados en modulación
ASK; sin embargo, los módems relevantes son más caros. No obstante,
en ambos casos el coste de implementar el sistema de comunicación en
un aparato electrodoméstico es habitualmente demasiado elevado como
para cargárselo directamente a un usuario eléctrico doméstico, tal
como una lavadora, un frigorífico, una plancha, una cocina
eléctrica, etc.
Como resultado, el denominado nodo de
comunicación, es decir, el elemento que permite el intercambio de
información en la red eléctrica entre un usuario doméstico y otros
aparatos externos, no puede incorporarse dentro del propio aparato
doméstico debido a motivos de coste, sino que debe proponerse como
un dispositivo opcional para gestionarse por separado.
Sin embargo, esto también implica un mayor coste
para el sistema de control del usuario eléctrico, para lo que se
requiere una electrónica que presente interfaces apropiadas para el
posible diálogo con el nodo de comunicación, así como un
alojamiento mecánico apropiado para esta última dentro del usuario
eléctrico.
Por este motivo, el concepto de comunicación en
una red eléctrica sólo afecta, de hecho, a usuarios eléctricos de
alto coste, es decir que pertenecen a gamas de modelos superiores,
que pueden soportar su inevitable aumento de coste, mientras que se
excluye sustancialmente de la producción a gran escala.
A partir del documento
US-A-5.493.267 se da a conocer una
disposición para la transferencia de órdenes de control a unos
medios de trabajo en un aparato, a través de un cable que también se
utiliza para el suministro de potencia a dichos medios de trabajo.
La disposición comprende una unidad de control proporcionada para
crear una orden de control suprimiendo, en un orden predeterminado,
por lo menos parte de uno o varios semiperiodos consecutivos de una
polaridad predeterminada de la tensión de suministro. Además, la
disposición comprende una unidad 11) esclava que funciona en
respuesta a la orden de control transmitida para activar los medios
de trabajo. La unidad de control presenta un diseño tal que antes de
transmitir una orden de control la unidad de control funciona para
desconectar rápidamente la tensión de suministro en el cable durante
un periodo de tiempo requerido para que la corriente en los medios
de trabajo disminuya esencialmente hasta cero.
La presente invención presenta el objetivo que
consiste en solucionar los inconvenientes anteriores y, en
particular, en proporcionar un procedimiento, un sistema y unos
medios respectivos para la transmisión o comunicación de datos o
información en una red eléctrica, que son alternativos y/o
complementarios a los anteriores y que pueden implementarse con un
bajo coste en la producción a gran escala de usuarios eléctricos
domésticos, en particular aparatos domésticos.
Estos y otros objetivos, que resultarán más
evidentes a continuación, se alcanzan según la presente invención
mediante un procedimiento, un sistema y unos medios relevantes para
la transmisión o comunicación de datos o información en una red
eléctrica que presentan las características de las reivindicaciones
adjuntas, que se prevén como parte integral de la presente
descripción.
La transmisión/recepción de datos en una red
eléctrica según la presente invención se refiere en particular al
intercambio de información binaria entre dos aparatos eléctricos, a
través de dos técnicas de modulación y demodulación, que pueden ser
complementarias entre sí.
\global\parskip1.000000\baselineskip
La técnica de transmisión de datos en una línea
eléctrica según la presente invención utiliza, como medios de
codificación para la información binaria que va a transmitirse,
interrupciones o suspensiones controladas apropiadas de la red
eléctrica, denominadas a continuación "interrupciones de red" o
"interrupciones de tensión", obtenidas a través de
conmutadores de estado sólido, tales como triac.
La segunda técnica de transmisión de datos en
una línea eléctrica según la invención utiliza, como medios de
codificación para la información binaria, "absorciones de potencia
controladas", también obtenidas a través de conmutadores de
estado sólido (triac).
En ambos casos la información binaria se
codifica a través de una forma particular de "modulación de
potencia", que forma el núcleo principal de la presente
invención; por tanto, las dos técnicas de transmisión anteriores se
identificarán a continuación como "modulación de la potencia
suministrada" y "modulación de la potencia absorbida",
respectivamente. Resulta evidente, además de la codificación de
datos obtenida a través de modulación de potencia, que se
proporcionarán circuitos de demodulación apropiados para decodificar
los datos recibidos.
Las dos técnicas de transmisión anteriores en
una línea eléctrica pueden utilizarse ventajosamente, según la
presente invención, o bien en un modo único o bien en un modo
combinado.
Un primer ejemplo ventajoso de utilización de la
presente invención, que utiliza la combinación de las dos técnicas
de transmisión de datos en una línea eléctrica mencionadas, se
refiere a la comunicación entre dos aparatos controlados
electrónicamente, representados por un usuario eléctrico respectivo,
que se indicará con HA (aparato doméstico -Home Appliance-), y un
dispositivo para monitorizar el funcionamiento del mismo aparato
eléctrico, indicado con SA (adaptador inteligente -Smart
Adapter-).
Un segundo ejemplo significativo de utilización
de la presente invención se refiere a una posible agregación de
diversos usuarios eléctricos HA a un mismo dispositivo de
monitorización, denominado MSA (adaptador inteligente múltiple
-Multiple Smart Adapter-), que está dispuesto previamente de manera
apropiada para ese fin.
Finalmente, un tercer ejemplo de utilización de
la presente invención se refiere al campo específico de aparatos
domésticos que presentan una baja absorción de potencia eléctrica
(tales como frigoríficos, congeladores, hornillos de gas, calderas
de gas, etc.), en los que incluso sólo la implementación de la
técnica de modulación/demodulación de la potencia absorbida es
particularmente ventajosa, es decir la técnica basada en las
absorciones controladas de potencia eléctrica.
Los objetivos, características y ventajas
adicionales de la presente invención resultarán evidentes a partir
de la siguiente descripción detallada realizada haciendo referencia
a los dibujos adjuntos, que se proporcionan únicamente a título de
ejemplo no limitativo, en los que:
- la figura 1 representa el modo de conexión,
según la presente invención, entre un dispositivo de monitorización
SA (Adaptador Inteligente) y un usuario eléctrico genérico HA
(Aparato Doméstico);
- la figura 2 representa un ejemplo de una etapa
de transmisión o transmisor de información binaria, que está
comprendido en el sistema de control del dispositivo de
monitorización SA de la figura 1, que utiliza la modulación de la
potencia suministrada (modulación de potencia: modo fuente) al
usuario eléctrico HA, según la presente invención;
- la figura 3a representa un ejemplo de una
etapa de recepción o receptor de información binaria, que está
comprendido en el sistema de control del usuario eléctrico HA de la
figura 1, que utiliza la demodulación de la potencia suministrada
(demodulación de potencia: modo fuente) al usuario HA a través del
dispositivo de monitorización SA, según la presente invención;
- las figuras 3b, 3c y 3d ilustran tres formas
de realización posibles adicionales de una etapa de recepción de
información binaria que está comprendida en el sistema de control
del usuario eléctrico HA de la figura 1, utilizando cada una la
demodulación de la potencia suministrada (demodulación de potencia:
modo fuente) a tal usuario a través del dispositivo de
monitorización SA, según la presente invención;
- la figura 4 representa un ejemplo de una etapa
de transmisión o transmisor de información binaria que está
comprendido en el sistema de control del usuario eléctrico HA de la
figura 1, que utiliza la modulación de la potencia absorbida
(modulación de potencia: modo sumidero) desde el mismo usuario,
según la presente invención;
- la figura 5 representa un ejemplo de una etapa
de recepción o receptor de información binaria que está comprendido
en el sistema de control del dispositivo de monitorización SA de la
figura 1, que utiliza la demodulación de la potencia absorbida
(demodulación de potencia: modo sumidero) desde el usuario eléctrico
HA según la presente invención;
- la figura 6a representa un diagrama de flujo
que describe una transmisión genérica de información digital que
utiliza la técnica de modulación de potencia según la presente
invención; este diagrama de flujo puede asociarse con ambas
técnicas de transmisión (figuras 2 y 4) que son objeto de la
presente invención;
- la figura 6b representa un diagrama de flujo
asociado a la etapa de recepción de información digital que utiliza
la técnica de modulación de potencia según la presente invención;
este diagrama de flujo puede asociarse a ambas técnicas de
recepción (figuras 3 y 5), que son objeto de la presente
invención;
- la figura 7 representa un diagrama de bloques
de una posible realización física del dispositivo de monitorización
SA de la figura 1;
- la figura 8 representa un diagrama de bloques
de una realización particular de un dispositivo de monitorización
que puede dialogar con varios usuarios eléctricos, según la
invención;
- la figura 9 representa un ejemplo de una
utilización ventajosa del dispositivo de monitorización de la figura
8;
- la figura 10 representa una utilización
particularmente ventajosa en la que un usuario eléctrico HA,
representado por un frigorífico, sólo utiliza la técnica de
transmisión basada en la modulación/demodulación de la potencia
absorbida (modo sumidero) según la invención, para transmitir
sistemáticamente información al entorno externo, utilizando su
propio cable de suministro.
Como se mencionó anteriormente, el objetivo de
la presente invención, que se refiere a la transmisión o al
intercambio de información binaria entre dos aparatos controlados
electrónicamente, puede obtenerse a través de dos técnicas
diferentes de modulación y demodulación, que se describirán por
separado a continuación, con una referencia general a la figura 1
adjunta. Dicha figura 1 describe la manera de conexión entre un
dispositivo de monitorización, indicado con SA (Adaptador
Inteligente) y un usuario eléctrico doméstico genérico, indicado
con HA (Aparato
Doméstico).
Doméstico).
El dispositivo SA, que está interpuesto entre
una toma de corriente indicada con "Toma de corriente" en la
figura 1 y el usuario eléctrico HA, es un dispositivo que realiza
una función de monitorización y de control del propio usuario
eléctrico; puede suponerse, en términos generales, que el
dispositivo de monitorización SA es del tipo descrito en los
documentos US-A-4.644.320 o
EP-A-0 550 263.
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Una primera técnica de transmisión/recepción de
datos en una red eléctrica según la presente invención utiliza,
como medios de codificación para la información binaria,
interrupciones o deficiencias controladas apropiadas de la red
principal eléctrica, que se denominan a continuación en la presente
memoria interrupciones de red o interrupciones de tensión; esta
técnica se caracteriza por los dos elementos esenciales
siguientes:
- -
- un transmisor, que puede generar interrupciones de red o interrupciones de tensión según la información binaria que va a transmitirse; un posible diagrama de circuitos de dicho transmisor se ilustra en la parte superior de la figura 2;
- -
- un receptor, que puede detectar y decodificar dichas interrupciones de red; un posible diagrama de circuitos de dicho receptor se ilustra en la parte superior de la figura 3a. Otras formas de realización posibles de este receptor se ilustran en la parte superior de las figuras 3b, 3c y 3d.
La técnica de transmisión/recepción de datos en
una red eléctrica basada en la modulación/demodulación de la
potencia suministrada según una implementación básica de la presente
invención proporciona la asociación de un bit a cada media onda de
la tensión de red principal; de manera conveniente, puede asignarse
un tiempo fijo, tal como 5 ms, a cada interrupción de red (con
referencia a cada media onda), u otro valor más apropiado también a
la vista de la aplicación utilizada. Por tanto, considerando que la
frecuencia de la red principal es de 50 ó 60 Hz (Europa/USA,
Japón), la velocidad de línea de los datos es igual a 100 ó 120 bps
(bits por segundo), respectivamente.
\vskip1.000000\baselineskip
La descripción del transmisor para las
interrupciones de red según la presente invención se refiere a la
figura 2.
Según la versión básica de la presente
invención, el transmisor asociado al sistema de control del
dispositivo de monitorización SA genera interrupciones de red, que
son de duración controlada dentro de un intervalo de tiempo
predeterminado, por medio de un relé o conmutador de estado sólido,
que se representa por el triac T en la figura 2, cuya señal de
accionamiento G (aplicada a la puerta del triac T) se sincroniza
apropiadamente con una señal ZD que detecta el cruce por cero de la
tensión de red principal.
El triac T está dispuesto en paralelo al
contacto RC normalmente cerrado de un relé electromecánico
apropiado, que puede gestionar el flujo de corriente al usuario
eléctrico HA cuando no se necesita transmisión de datos, es decir
no se necesita generar interrupciones de red. Además, el triac T
presenta la finalidad adicional de proteger el mismo contacto RC,
interviniendo cada vez antes de que conmute, para evitar el chispeo
(arco fotovoltaico) y su desgaste consecuente. Esto se obtiene
conmutando el contacto RC del relé siempre con el triac T cerrado
(habilitado), según un procedimiento conocido por el experto en la
materia, que puede resumirse en la secuencia de las tres
operaciones siguientes:
- 1.
- cierre del triac T;
- 2.
- energización (o desenergización) de la bobina del relé RC;
- 3.
- apertura del triac T después de que el contacto del relé RC haya terminado su operación de conmutación, alcanzando un estado de estabilidad (sin rebote del contacto).
El relé RC, el triac T y la señal de sincronismo
ZD se gestionan por un microcontrolador indicado con M1 en la
figura 2.
En cuanto a la lógica de codificación de los
datos binarios que van a transmitirse, se proporcionan dos
procedimientos posibles según la versión básica de la presente
invención:
- -
- codificación de lógica positiva: un "1" lógico corresponde a la presencia de una interrupción de red y un "0" lógico corresponde a la ausencia de la misma en el periodo de tiempo que se proporciona para la transmisión de datos;
- -
- codificación de lógica negativa: un "0" lógico corresponde a la presencia de una interrupción de red y un "1" lógico corresponde a la ausencia de la misma en el periodo de tiempo que se proporciona para la transmisión de datos.
El diagrama gráfico ilustrado en la parte
inferior de la figura 2 destaca únicamente a título de ejemplo no
limitativo la transmisión de una secuencia de 8 bits, utilizando una
codificación de lógica positiva, en la que la duración de las
interrupciones de red asociadas a los "1" lógicos es igual a un
cuarto del periodo de la red principal (5 ms, si la frecuencia de
la red principal es de 50 Hz).
Esta secuencia de bits está precedida por una
señal de inicio de transmisión indicada por "Inicio" que, a
título de ejemplo no limitativo, se representa por una interrupción
de red que dura un semiciclo de red principal (10 ms, si la
frecuencia de la red principal es de 50 Hz).
La parte superior del diagrama gráfico en la
figura 2 indica una secuencia temporal de las medias ondas
alternadas de la tensión de red principal (tensión A aplicada al
usuario HA por el dispositivo SA - véase la parte superior de la
figura 2), mientras que la parte inferior del diagrama gráfico de la
figura 2 indica los impulsos de la señal G aplicada por el
microcontrolador M1 a la puerta del triac T, según el nivel lógico
de cada bit que va a transmitirse.
La figura 6a representa, a título de ejemplo no
limitativo, un diagrama de flujo que indica un posible protocolo de
comunicación que va a adoptarse para transmitir información digital
en una red eléctrica según la forma de realización de la presente
invención ilustrada en la figura 2.
El bloque 1 de este diagrama de flujo es un
bloque de inicio; el bloque 2 es un bloque de prueba, en el que el
programa de control comprueba la posible condición de inicio de la
transmisión. Si no se verifica la condición de inicio de la
transmisión, el control permanece en el bloque 2, de lo contrario
pasa al bloque 3.
El bloque 3 es un bloque de prueba, en el que el
programa de control busca la condición de sincronismo con el cruce
por cero de la tensión de red principal. Si no se verifica la
condición de sincronismo, el control permanece en el bloque 3, de
lo contrario avanza al bloque 4, en el que se inicia la
transmisión.
Los bloques 4, 5 y 6 representan
esquemáticamente, a título de ejemplo no limitativo, las tres fases
de la transmisión de datos binarios siguientes:
- 1.
- enviar la señal (STX) de inicio de transmisión, es decir la señal indicada con "Inicio" en la figura 2;
- 2.
- enviar una secuencia de bits fija que está asociada a la información digital que va a transmitirse;
- 3.
- enviar la señal de control de suma de comprobación que se refiere a la secuencia de bits transmitida.
Una vez enviada la suma de comprobación, el
control avanza al bloque 7, que es un bloque de prueba en el que se
espera a una señal de acuse de recibo ACK de la recepción correcta
por parte del sistema de control del usuario eléctrico receptor HA
de la figura 2.
Si no existe ninguna señal ACK, el control
avanza al bloque 8, que es un bloque de prueba que comprueba si se
alcanza un tiempo de espera determinado, dentro del cual debe llegar
la señal ACK por parte del dispositivo receptor HA.
\newpage
Si la señal ACK no llega en el plazo del tiempo
de espera máximo ajustado previamente, el control vuelve al bloque
3 para una repetición completa de la transmisión, mientras que si la
señal anterior de recepción correcta llega en el plazo del tiempo
de espera ajustado previamente, se libera el control al bloque 9,
que es un bloque de fin de la transmisión.
La descripción del receptor de interrupciones de
red según la presente invención se refiere a las figuras 3a, 3b y
3c, en las que se ilustran tres posibles formas de realización de
circuito a título de ejemplo no limitativo, respectivamente.
Una primera realización de circuito del receptor
de interrupciones de red según la versión básica de la presente
invención se representa en la figura 3a, en la que TF (transformador
-Transformer-) indica un transformador convencional contenido en la
tarjeta de control del usuario eléctrico HA; RB (puente rectificador
-Rectifier Bridge-) indica un puente de diodos utilizado para
rectificar la tensión de salida del secundario del transformador
TF; FC (condensador de filtrado -Filtering Capacitor-) indica un
condensador de filtro; VR (regulador de la tensión -Voltage
Regulator-) indica un regulador de la tensión y M2 indica un
microcontrolador que gestiona el sistema de control del usuario
eléctrico HA.
El receptor representado en la figura 3a, que
está asociado al sistema de control del usuario eléctrico HA,
decodifica las interrupciones de red producidas por el transmisor de
la figura 2 mediante los dos diodos D1 y D2, cuyos ánodos están
ubicados en los terminales del secundario del transformador TF.
Las medias ondas de salida del secundario del
transformador TF, rectificadas por los diodos D1 y D2, se aplican a
la base de un transistor TR1 a través de un divisor resistivo
constituido por las resistencias R1 y R2, que generan un impulso
positivo cuando el transistor TR1 está bloqueado (0,6 voltios
aplicados a la base inferior).
Como resultado, tras la ausencia de
interrupciones de red, la señal B en correspondencia con el colector
del transistor TR1, aplicada a la entrada SD del microcontrolador
M2, es normalmente baja, salvo en la proximidad al cruce por cero,
en el que se genera un impulso positivo tal como se indica en la
representación gráfica detallada en el lado izquierdo de la figura
3a, de la señal de salida de los cátodos comunes de los diodos D1 y
D2 amplificada por el transistor TR1. Por motivos de simplicidad, en
esta representación detallada se ha considerado que el valor de la
resistencia R2 es muy superior al de la resistencia R1; por tanto,
se considera que el transistor TR1 está bloqueado cuando la tensión
en los cátodos de los diodos D1 y D2 es inferior a 0,6 voltios.
De manera más general, ya que la amplitud del
impulso de cruce por cero anterior depende del divisor R1- R2, se
elegirá por consiguiente este último para la aplicación, sin
embargo, sin ningún límite a la generalidad de la presente
invención.
Por el contrario, en presencia de una
interrupción de red, la señal B en el colector del transistor TR1
adopta un valor elevado, igual a Vcc (tensión de salida regulada en
el regulador de la tensión VR) debido a la presencia de una
resistencia elevadora, indicada con R3. El resultado es la tendencia
de la señal B (destacada en la parte superior del diagrama gráfico
en la figura 3a), expresada como función de la señal A (destacada en
la parte inferior del mismo diagrama gráfico) y aplicada al usuario
eléctrico HA a través del dispositivo de monitorización SA.
Tal como puede apreciarse fácilmente, la
información ("Inicio", valor lógico "uno", valor lógico
"cero") está contenida dentro de la duración de la señal B que
se genera en correspondencia con el transistor TR1.
Una segunda forma de realización posible de
circuito para el receptor de interrupciones de red según la presente
invención se representa en la figura 3b, en la que TF es el
transformador de la tarjeta de control del usuario eléctrico HA, RB
es el puente de diodos utilizado para rectificar la tensión de
salida del secundario del transformador TF, D1 es el diodo
utilizado para desacoplar la salida del secundario del transformador
TF, FC es el condensador de filtro, VR es el regulador de la
tensión y M2 es el microcontrolador que gestiona el sistema de
control del usuario HA.
En comparación con la forma de realización de
circuito anterior, las medias ondas que abandonan el transformador
TF se rectifican por el puente de diodos RB, en lugar de los dos
diodos D1 y D2 de la figura 3a. La señal se suministra a la base
del transistor TR1 siempre a través del divisor resistivo R1-
R2.
Tal como puede apreciarse en la representación
gráfica detallada en el lado izquierdo de la figura 3b, la señal B
tomada del colector del transistor TR1 presenta una tendencia que
corresponde sustancialmente con la ya descrita con referencia a la
figura 3a.
Además, el diagrama gráfico en la parte inferior
de la figura 3b destaca la tendencia de la señal B como función de
la señal A, que es análoga a la mostrada en la figura 3A, tal como
puede observarse.
En ambas soluciones (figura 3a y figura 3b), la
señal aplicada a la entrada SD del microcontrolador M2 es una señal
digital y los diversos tipos de información traídos por la señal
decodificada se distinguen basándose en la duración del impulso que
se produce.
Haciendo referencia a la duración del impulso
anterior, pueden distinguirse tres tipos de información
diferentes:
- 1.
- un impulso de cruce por cero corto, cuya duración depende sustancialmente del valor del divisor resistivo R1-R2, que en la figura corresponde a un "cero" lógico que se envía (suponiendo la elección de una lógica positiva);
- 2.
- un impulso, cuya duración es igual a la interrupción de red, que en la figura corresponde a un cuarto del ciclo de red principal, que corresponde a un "uno" lógico que se envía (suponiendo la elección de una lógica positiva);
- 3.
- un impulso de inicio, indicado con "Inicio", cuya duración es igual a un semiciclo de red principal.
Una tercera realización posible de circuito del
receptor de interrupciones de red según la presente invención se
representa en la figura 3c, en la que TF es el transformador de la
tarjeta control del usuario eléctrico HA, RB es el puente de diodos
utilizado para rectificar la tensión de salida del secundario del
transformador TF, D1 es el diodo utilizado para desacoplar la
salida del secundario del transformador TF, FC es el condensador de
filtro, VR es el regulador de la tensión y M2 es el microcontrolador
que gestiona el sistema de control del usuario HA.
La única diferencia en comparación con la forma
de realización de circuito de la figura 3b es que la señal aplicada
a la entrada SD del microcontrolador M2 es una señal analógica en
lugar de una señal digital. Esta señal, cuya amplitud se adapta
apropiadamente a la entrada SD a través del divisor resistivo
R1-R2, se decodifica con ayuda de un convertidor
analógico-digital apropiado que está presente dentro
del microcontrolador M2.
La parte superior del diagrama gráfico mostrado
en la figura 3c representa la tendencia de la señal B expresada
como función de la señal A, que se destaca en la parte inferior del
mismo diagrama gráfico, aplicada al usuario eléctrico HA a través
del dispositivo de monitorización SA.
Tal como puede observarse, los tres ejemplos de
formas de realización de circuito del receptor de interrupciones de
red descritos anteriormente presentan un coste electrónico mínimo,
que corresponde de hecho con el de un circuito convencional de
detección de cruce por cero. Sin embargo, considerando que de todos
modos se requiere un circuito de este tipo para el funcionamiento
normal del sistema de control del usuario eléctrico HA, resulta
evidente cómo la detección de las interrupciones de red según la
presente invención se produce prácticamente con un coste
nulo.
nulo.
La figura 6b representa a título de ejemplo no
limitativo un diagrama de flujo que presenta un posible protocolo
de comunicación para adoptar para recibir información digital en una
red eléctrica, transmitida a través de la técnica de interrupciones
de red, según las realizaciones de la presente invención ilustradas
en las figuras 3a, 3b y 3c.
El bloque 10 en este diagrama de flujo es un
bloque de inicio; el bloque 11 es un bloque de prueba, en el que el
programa de control comprueba la posible llegada de la señal STX
indicada previamente con "Inicio", que indica el inicio de la
transmisión por parte del sistema de control del dispositivo de
monitorización SA. Si no se verifica la condición de inicio de la
transmisión, entonces el control permanece en el bloque 11; de lo
contrario, pasa al bloque 12.
El bloque 12 es un bloque de inicialización de
un contador N, en el que se almacena el número NBT de los bits
proporcionados en la transmisión.
El bloque 12 libera entonces el control al
bloque 13, que es un bloque de prueba en el que el programa de
control busca la condición de sincronismo asociada al cruce por
cero.
Si no se verifica la condición de sincronismo,
el control permanece en el bloque 13; de lo contrario avanza al
bloque 14, en el que se inicia el proceso de recepción real.
El bloque 14 es un bloque de prueba, en el que
se verifica el nivel lógico del bit recibido. Si el nivel lógico
corresponde a "1", se almacena este valor en el registro
correspondiente de los bits recibidos; de lo contrario, si no hay
ningún impulso que pueda asociarse al "1" lógico en el plazo
del semiciclo de red principal (bloque 16, en el que la variable
"tiempo de espera" vale 10 ms cuando la frecuencia de la red
principal es 50 Hz), se almacena un "0" (bloque 17).
Posteriormente, el control avanza al bloque 18,
en el que el valor dentro del registro N disminuye en una
unidad.
Entonces sigue el bloque 19, que es un bloque de
prueba, en el que se comprueba el contenido del registro N. Si N es
mayor que cero, el control vuelve al bloque 14 para adquirir el bit
posterior, mientras que si N es igual a 0, el control avanza al
bloque 20, que es un bloque de prueba que comprueba la calidad de
los bits mediante la técnica conocida de control de suma de
comprobación.
Si la verificación de la suma de comprobación
presenta un resultado negativo, el control vuelve al bloque 11, en
el que se repite toda la transmisión por el dispositivo de
monitorización SA; si, por el contrario, esta verificación es
satisfactoria, el control avanza al bloque 21, que envía la señal de
acuse de recibo ACK de recepción correcta de la información digital
transmitida por el dispositivo de monitorización SA.
Entonces el bloque 21 libera el control al
bloque 22 de fin de la recepción.
Una implementación más general de la técnica de
transmisión de datos en una red eléctrica descrita anteriormente
con modulación/demodulación de la potencia suministrada puede
proporcionar, según la presente invención, la asociación de varios
bits a cada media onda de tensión de red principal. Esto puede
obtenerse, por ejemplo, imponiendo una duración variable a cada
interrupción de red, expresada como un múltiplo de una duración
básica D0 (por ejemplo D0 = 0,1 ms), correspondiente al peso del
bit más ligero (bit0=2^{0}*D0\rightarrow0,1 ms;
bit1=2^{1}*D0\rightarrow0,2 ms; bit2=2^{2}*D0\rightarrow0,4
ms; bit3=2^{3}*D0\rightarrow0,8 ms).
En este caso, la velocidad de transmisión puede
aumentar sensiblemente en comparación con el ejemplo básico
anterior (asociación de un bit a cada media onda, con duración fija
de las interrupciones de red), dependiendo del modo de modulación
que está adoptándose.
Suponiendo, por motivos de simplicidad, la
utilización de una lógica positiva, puede realizarse la codificación
y la decodificación de los datos binarios que están transmitiéndose
o recibiéndose, respectivamente, según la presente invención en su
versión más general, adoptando el siguiente procedimiento. Este
procedimiento de codificación/decodificación, indicado a título de
ejemplo no limitativo, asocia un "cuarteto", es decir una
configuración binaria de 4 bits, a cada media onda de tensión de red
principal; algunos ejemplos de codificación/decodificación según el
procedimiento anterior son como se expone a continuación:
- cuarteto = "0000":
- transmisión/recepción del número decimal "cero" asociado a la ausencia total de una interrupción de red;
- cuarteto = "0001":
- transmisión/recepción del número decimal "uno" asociado a la presencia de una interrupción de red que presenta una duración igual a 0,1 ms;
- cuarteto = "0011":
- transmisión/recepción del número decimal "tres" asociado a la presencia de una interrupción de red que presenta una duración igual a 0,3 ms;
- cuarteto = "0110":
- transmisión/recepción del número decimal "diez" asociado a la presencia de una interrupción de red que presenta una duración igual a 1 ms;
- cuarteto = "1111":
- transmisión/recepción del número decimal "quince" asociado a la presencia de una interrupción de red que presenta una duración igual a 1,5 ms.
Por tanto, la velocidad de transmisión posterior
es igual a 400 ó 480 bps, con referencia a una frecuencia de la red
principal de 50 ó 60 Hz, respectivamente.
En el caso particular de un usuario eléctrico HA
provisto de un sistema de control electrónico alimentado
directamente desde la red principal a través de una impedancia
apropiada (tal como del tipo de la serie R-C) en
lugar de un transformador, el procedimiento de transmisión y de
recepción descrito anteriormente tiene que limitarse a una única
media onda: es decir la que suministra el sistema de control
electrónico a través de la impedancia de caída de la tensión de red
principal. En tal caso, obviamente, la cantidad de información que
va a enviarse en un segundo (velocidad de línea) se reduce a la
mitad, pero la lógica de transmisión sigue siendo siempre la misma,
incluyéndose completamente como un caso particular en las enseñanzas
de la presente invención.
En la figura 3d se representa un ejemplo de un
receptor de interrupciones de red como el mencionado anteriormente,
asociado a un usuario eléctrico HA provisto de un sistema de control
electrónico alimentado directamente por la tensión de red principal
a través de una impedancia capacitiva.
En esta figura, DZ1 indica un diodo Zener que
estabiliza la tensión de suministro Vcc, FC es el condensador de
filtro, Z1 es la impedancia de caída (constituida por la conexión en
serie de un condensador C1 y una resistencia R1') que alimenta al
sistema directamente desde la tensión de red principal; M2 es el
microcontrolador del sistema de control de HA, R2' es la
resistencia (con un valor alto: normalmente 1 megaohmio) a través de
la cual se detecta la señal de cruce por cero; D1', D2' y R3'
indican los dos diodos y la resistencia que protege la entrada SD
del microcontrolador M2 frente a posibles sobretensiones
transitorias, respectivamente.
La señal de sincronismo detectada a través de la
resistencia R2' y presentada, a través de R3', en la entrada SD del
microcontrolador M2 consiste normalmente, en ausencia de
interrupciones de red, en una onda cuadrada con un ciclo de trabajo
del 50% y con TR de ciclo igual al ciclo asociado a la frecuencia de
la red principal (por ejemplo: TR = 10 ms, si la frecuencia de la
red es de 50 Hz). Por el contrario, en presencia de una interrupción
de red el intervalo temporal TRB entre dos bordes positivos
posteriores será mayor en comparación con TR de ciclo de red
principal, tal como se muestra en la representación gráfica
detallada en el lado izquierdo de la figura 3d.
En este caso, la información útil está asociada
a la media onda sola suministrada al sistema de control de HA y
está contenida, por ejemplo, en el intervalo de tiempo que separa un
borde negativo de la señal B de su borde positivo posterior, de
modo que el intervalo TU asociado a un "uno" lógico está bien
separado del intervalo TZ asociado a un "cero" lógico, tal
como se representa gráficamente en la parte inferior de la figura
3d.
Resulta evidente que otras soluciones de
circuito, así como otros posibles procedimientos de interpretación
de la información codificada, resultarán evidentes para el experto
en la materia del receptor de interrupciones de red sin apartarse
del espíritu novedoso de la invención.
Finalmente, también resulta evidente que puede
aplicarse ventajosamente un receptor simplificado tal como se
describió anteriormente en virtud de su coste mínimo, también si el
sistema de control electrónico del usuario eléctrico HA está
provisto de un transformador, pero no requiere aislamiento galvánico
entre su masa lógica y la tensión de red.
La segunda técnica de transmisión de datos en
una red eléctrica según la presente invención utiliza, como medios
de codificación de la información binaria, absorciones controladas
de potencia eléctrica, y se caracteriza por los dos elementos
esenciales siguientes:
- -
- un transmisor, que puede realizar absorciones controladas de potencia eléctrica según la información binaria que va a transmitirse; un posible diagrama de circuitos de este transmisor se ilustra en la parte superior de la figura 4;
- -
- un receptor, que puede detectar y decodificar dichas absorciones de potencia eléctrica; un posible diagrama de circuitos de este receptor se ilustra en la parte superior de la figura 5.
La técnica para transmitir datos en una red
eléctrica basada en modulación/demodulación de la potencia
absorbida, según una implementación básica de la presente
invención, proporciona la asociación de un bit a cada media onda de
la tensión de red principal, imponiéndose a cada absorción de
potencia un valor que es mayor que un umbral predeterminado SS (por
ejemplo SS = 3 W).
En este caso, considerando una frecuencia de la
red principal de 50 ó 60 Hz, la velocidad de línea de los datos es
igual a 100 ó 120 bps (bits por segundo), respectivamente.
La descripción del transmisor de absorción
controlada de potencia eléctrica según la invención se refiere a la
figura 4.
Según la versión básica de la presente
invención, el transmisor comprendido en el sistema de control del
usuario eléctrico HA está programado para generar absorciones
controladas de potencia eléctrica con la utilización de un relé o
un conmutador de estado sólido, representado por el triac indicado
con T1 en la figura 4, cuya señal de activación O1 (aplicada a la
puerta) se gestiona por el microcontrolador M2, suministrado
mediante un regulador de la tensión PS (suministro de potencia
-Power Supply-) y sincronizado apropiadamente con la señal ZD que
detecta el cruce por cero.
El triac T1 está asociado a una carga eléctrica
genérica indicada con L1, elegida apropiadamente de las que están
disponibles en el usuario eléctrico HA.
En el caso muy particular en el que el usuario
eléctrico HA no debe presentar ninguna carga controlada a través de
un triac (tal como cuando todas las cargas se gestionan por relés
electromecánicos), según la presente invención se utilizará una
solución de bajo coste, que consiste en un pequeño triac (tal como
un dispositivo de 0,8 A en un recipiente de plástico TO92) con una
carga eléctrica resistiva baja asociada (por ejemplo 10 W).
En cuanto a la lógica de codificación de los
datos binarios que van a transmitirse, según la versión básica de
la presente invención, se proporcionan los dos procedimientos
posibles siguientes:
- -
- codificación de lógica positiva: un "1" lógico corresponde a la presencia de una absorción de potencia eléctrica que es mayor que un umbral predeterminado SS (por ejemplo SS = 3 W) y un "0" lógico corresponde a la ausencia de absorción de potencia;
- -
- codificación de lógica negativa: un "0" lógico corresponde a la presencia de una absorción de potencia eléctrica que es mayor que un umbral predeterminado SS (por ejemplo SS = 3 W) y un "1" lógico corresponde a la ausencia de absorción de potencia.
El diagrama gráfico representado en la parte
inferior de la figura 4 representa a título de ejemplo no limitativo
la transmisión de una secuencia de 8 bits utilizando una
codificación de lógica positiva, en la que las absorciones de
potencia, asociadas al "1" lógico, son iguales a la mitad de la
potencia instantánea asociada a la carga L1 y se refieren a un
cuarto del ciclo de red principal (5 ms, si la frecuencia de la red
es de 50 Hz).
Esta secuencia de bits está precedida por una
señal de "Inicio" que, a título de ejemplo no limitativo, se
representa por una absorción que iguala a la potencia completa de la
carga L1, asociada a un ciclo de red principal (20 ms, si la
frecuencia de la red es de 50 Hz). La parte superior del diagrama
gráfico muestra la tensión A en los terminales del triac T1,
mientras que la parte inferior del diagrama gráfico muestra los
impulsos O1 aplicados por el microcontrolador M2 a la puerta del
mismo triac T1, según el nivel lógico de cada bit que va a
transmitirse.
Uno de los posibles protocolos de comunicación
que van a adoptarse para transmitir información digital en una
línea eléctrica según la técnica anterior, basada en absorciones
controladas de potencia eléctrica, se ilustra en el diagrama de
flujo de la figura 6a; por tanto, tal como puede observarse, este
protocolo puede corresponderse perfectamente con el asociado al
transmisor de interrupciones de red descrito anteriormente (párrafo
1.1 - Descripción del transmisor de interrupciones de red).
La descripción del receptor de absorciones
controladas de potencia eléctrica según la presente invención se
refiere a la figura 5, en la que PM (medidor de potencia -Power
Meter-) indica un medidor de potencia común, S (Derivación -Shunt-)
indica un detector resistivo de corriente y M1 indica el
microcontrolador anterior que equipa al dispositivo de
monitorización SA.
El microcontrolador M1, que gestiona el receptor
en el dispositivo de monitorización SA según la versión básica de
la presente invención, detecta la presencia de absorciones de
potencia eléctrica por parte del usuario HA y determina su entidad
mediante la medición continua de la potencia suministrada en
correspondencia con cada media onda de la tensión de red principal,
a través del dispositivo PM.
La decodificación de las absorciones controladas
de potencia eléctrica según la presente invención, representada a
título de ejemplo no limitativo en el diagrama gráfico presentado en
la parte inferior de la figura 5, utiliza una lógica positiva (es
decir se asocia un "1" lógico a cada absorción de potencia
relacionada con una media onda).
La parte inferior del diagrama gráfico
representa la tendencia de la tensión de red principal A medida en
los terminales del triac T1 que se utiliza para la comunicación
desde el usuario eléctrico HA, mientras que la parte superior del
diagrama gráfico representa la potencia B medida por el dispositivo
PM.
El detector de corriente S representado en la
figura 5, a título de ejemplo no limitativo, es una resistencia de
precisión con un coeficiente térmico bajo (por ejemplo S = 5
m\Omega al 1%), cuya tensión en los terminales (V2) es
proporcional a la corriente que la cruza, según la conocida ley de
Ohm.
Más generalmente, según la presente invención,
dicho detector S pude representarse por cualquier otro detector de
corriente (tal como un transformador de corriente, un detector de
efecto de Hall, etc.).
Un posible protocolo de comunicación para
adoptar para recibir información en una red eléctrica según la
técnica anterior basada en absorciones controladas de potencia
eléctrica se ilustra en el diagrama de flujo de la figura 6b; por
tanto, tal como puede observarse, este protocolo puede
corresponderse perfectamente con el asociado al receptor de
interrupciones de red descrito anteriormente (véase el párrafo
"Descripción del receptor de interrupciones de red").
Finalmente, en cuanto a la lógica de
decodificación de los datos binarios recibidos, según la versión
básica de la presente invención, se aplican los dos procedimientos
descritos anteriormente con referencia al transmisor (véase el
párrafo 2.1 "Descripción del transmisor de absorciones controladas
de potencia eléctrica").
Una implementación más general de la técnica de
transmisión de datos en una red eléctrica basada en la
modulación/demodulación de la potencia absorbida descrita
anteriormente según la presente invención puede proporcionar la
asociación de varios bits a cada media onda de la tensión de red
principal. Esto puede obtenerse por ejemplo imponiendo un valor de
entidad variable a cada absorción controlada de potencia eléctrica,
expresándose como un múltiplo de una absorción básica P0 (por
ejemplo P0 = 1 vatio) que corresponde al peso del bit más ligero
(bit0=2^{0}*P0\rightarrow1 W; bit1=2^{1}*P0\rightarrow2 W;
bit2=2^{2}*P0\rightarrow4 W; bit^{3}=2^{3}*P0\rightarrow8
W).
En este caso, la velocidad de transmisión puede
aumentar sensiblemente en comparación con el ejemplo básico
anterior (asociación de un bit a cada media onda); suponiendo la
utilización de una lógica positiva, por motivos de simplicidad,
según una versión más general de la presente invención, la
codificación y/o decodificación de datos binarios transmitidos o
recibidos, respectivamente, puede realizarse mediante el
procedimiento descrito a continuación en la presente memoria.
Este procedimiento de
codificación/decodificación, indicado a título de ejemplo no
limitativo, asocia un cuarteto, es decir una configuración binaria
de 4 bits, a cada media onda de la tensión de red principal; los
siguientes son algunos ejemplos de codificación/decodificación
según el procedimiento anterior:
- cuarteto = "0000":
- transmisión/recepción del número decimal "cero" asociado a la ausencia de absorción de potencia;
- cuarteto = "0001":
- transmisión/recepción del número decimal "uno" asociado a una absorción de potencia igual a 1 vatio;
- cuarteto = "0011":
- transmisión/recepción del número decimal "tres" asociado a una absorción de potencia igual a 3 vatios;
- cuarteto = "0110":
- transmisión/recepción del número decimal "diez" asociado a una absorción de potencia igual a 10 vatios;
- cuarteto = "1111":
- transmisión/recepción del número decimal "quince" asociado a una absorción de potencia igual a 15 vatios.
La velocidad de transmisión posterior es igual a
400 ó 480 bps, tal como para el caso descrito en el párrafo 1.3,
con referencia a una frecuencia de la red de 50 ó 60 Hz,
respectivamente.
Como se mencionó anteriormente, considerando que
ambas técnicas de transmisión de datos en una red eléctrica
descritas anteriormente se refieren a la modulación de la potencia
suministrada o la potencia absorbida, este tipo de modulación se
denomina en la presente memoria modulación de potencia.
Las técnicas de transmisión de datos en una red
eléctrica anteriores pueden utilizarse ventajosamente, según la
presente invención, tanto en un modo individual como en un modo
combinado; además, la presente invención puede aplicarse según su
versión básica o su versión más general.
A continuación se describe, a título de ejemplo
no limitativo, una aplicación particularmente ventajosa que emplea
una combinación de las dos técnicas de transmisión basadas en la
modulación de potencia según la versión básica de la presente
invención (es decir caracterizada por la transmisión/recepción de un
bit para cada media onda de la tensión de red principal).
Esta aplicación se refiere a la comunicación
entre dos aparatos controlados electrónicamente, representados por
un usuario eléctrico HA y un dispositivo de monitorización SA del
funcionamiento del usuario eléctrico, respectivamente, tal como ya
se mencionó haciendo referencia a la figura 1.
A continuación se describe una segunda
utilización posible de la presente invención, particularmente
ventajosa, obtenida como generalización de la anterior, y
finalmente se describe una tercera aplicación posible basada sólo
en la utilización de la técnica de transmisión con absorciones
controladas de potencia eléctrica.
Como se mencionó anteriormente, la figura 1
describe el modo de conexión entre un dispositivo de monitorización
SA y un usuario eléctrico doméstico HA.
El dispositivo SA está interpuesto entre la toma
de corriente y el usuario eléctrico HA y realiza una función de
monitorización y control de dicho usuario eléctrico (como se indicó
anteriormente, el dispositivo SA puede utilizar las enseñanzas
descritas en los documentos
US-A-4.644.320 o
EP-A-0 550 263).
Según la aplicación de la invención descrita en
la presente memoria, las funciones básicas realizadas por el
dispositivo de monitorización SA son una o más de las
siguientes:
- a)
- medición de la corriente eléctrica absorbida a cada instante por el usuario eléctrico HA;
- b)
- medición de la tensión de red principal aplicada al usuario eléctrico HA;
- c)
- medición del factor de potencia (cos\varphi) de la carga eléctrica representada por HA;
- d)
- medición de la potencia absorbida a cada instante por el usuario eléctrico HA;
- e)
- medición y almacenamiento en una memoria no volátil adecuada de la energía eléctrica consumida por el usuario eléctrico HA;
- f)
- medición y almacenamiento en una memoria no volátil adecuada de las sobretensiones y las bajadas de tensión de la tensión de red principal durante un cierto intervalo de tiempo;
- g)
- control remoto del usuario eléctrico HA mediante un relé;
- h)
- generación y almacenamiento en una memoria no volátil adecuada, de información relativa al estado operativo del usuario eléctrico HA;
- i)
- generación y almacenamiento en una memoria no volátil adecuada, de datos estadísticos relacionados con el funcionamiento del usuario eléctrico HA y modo de utilización por la persona que hace funcionar el usuario eléctrico;
- j)
- generación y almacenamiento en una memoria no volátil adecuada, de información diagnóstica relacionada con el funcionamiento del usuario eléctrico HA, que se basa en las tendencias de las cantidades eléctricas medidas por SA;
- k)
- capacidad de diálogo con el entorno externo, a través de tecnologías de comunicación apropiadas (línea de potencia, radiofrecuencia, cable bifilar, etc.).
Una posible implementación física del
dispositivo SA se representa en la figura 7 que ilustra el diagrama
de bloques del propio dispositivo y su modo de interconexión con un
usuario eléctrico HA, representado por una lavadora.
Se realiza el bloque PLM (Módem de Línea de
Potencia) representado en la figura 7, a título de ejemplo no
limitativo, utilizando un transceptor PLT-22 de
Echelon (EE.UU.), cuyo fin es garantizar la comunicación de línea
de potencia bidireccional hacia el entorno externo a través del
protocolo LonTalk® (ANSI EIA-709). Este protocolo
se implementa dentro del bloque indicado con NC realizado por un
dispositivo NeuronChip®, fabricado actualmente por Toshiba y
Cypress (LonTalk® y NeuronChip® son marcas registradas de la empresa
estadounidense Echelon Inc.).
Por tanto, el conjunto de bloques PLM y NC forma
el denominado nodo de comunicación, representado por el bloque N
con trazos finos en la figura 7. El bloque M1 (Microcontrolador) se
representa a título de ejemplo no limitativo por cualquier
microcontrolador de 8 bits (resulta preferido, aunque no
necesariamente, que presente una memoria flash), cuyo fin es
gestionar el dispositivo SA.
El bloque PS (Suministro de Potencia) es el
bloque que garantiza el suministro estabilizado a todos los
elementos activos del dispositivo SA, según sus especificaciones
eléctricas.
El bloque MEM es un bloque de memoria que, a
título de ejemplo no limitativo, consiste en una memoria no volátil
de tipo eeprom, conectada de manera apropiada al microcontrolador
M1, en el que este último almacena toda la información obtenida a
partir del estudio de las tendencias de una o más cantidades
eléctricas asociadas al funcionamiento del usuario eléctrico HA,
según se detecta por el bloque de medición PM (Medidor de
Potencia).
El bloque PM realiza la tarea importante de
medir una o más de las diversas cantidades eléctricas asociadas al
funcionamiento del usuario eléctrico HA y comunicar el valor medido
al microcontrolador M1, al que está conectado de manera
apropiada.
El bloque PM se realiza a título de ejemplo no
limitativo mediante un dispositivo CS5460 de Cirrus Logic (EE.UU.),
que puede medir corriente, tensión, factor de potencia
(cos\varphi), potencia y energía.
Según una versión mucho más sencilla y
económica, el bloque PM puede estar simplemente constituido por un
sensor de corriente, tal como un toroide o una derivación resistiva,
cuya tensión generada, al ser proporcional a la corriente absorbida
por el usuario eléctrico relevante, se lee por el microcontrolador
M1 (directamente o después de una amplificación apropiada) a través
de un canal de conversión analógico-digital
apropiado montado en el mismo.
Resulta evidente que cualquier otro dispositivo
PM que presente una complejidad intermedia en comparación con los
dos casos límite descritos anteriormente, está comprendido en su
totalidad en los objetivos de la presente invención.
En el caso del dispositivo PM descrito en la
figura 7, las cantidades eléctricas primarias representadas por la
corriente absorbida por la carga HA y la tensión aplicada a sus
terminales, se miden a través de la medición de la tensión V2
detectada en los terminales de un sensor de corriente resistivo
apropiado (toroide o derivación resistiva u otro detector de
corriente), indicado por el bloque S (Derivación), y la tensión V1,
según se detecta a través de un divisor resistivo apropiado, no
mostrado puesto que está contenido en el mismo bloque PM.
Las cantidades eléctricas derivadas, tales como
cos\varphi, potencia y energía se obtienen entonces a través de
elaboraciones matemáticas apropiadas realizadas por el mismo
dispositivo CS5460 de bloque PM, y se ponen a disposición del
microcontrolador M1 para elaboraciones adicionales probables.
En la figura 7, TCR indica un bloque que
representa el triac T y el contacto RC de un relé normalmente
cerrado, cuyas funciones se han descrito anteriormente haciendo
referencia a la figura 2.
Finalmente, para una descripción más sencilla de
la figura 8 posterior, los bloques PM, TCR y S de la figura 7 están
contenidos en un bloque PMR, con trazos finos.
El bloque PM representa, según la presente
invención, el bloque para recibir la información transmitida por el
usuario HA en forma de absorciones controladas de potencia
eléctrica, como para la técnica previamente descrita; el bloque TCR
representa, por otro lado, el bloque para transmitir por parte del
dispositivo de monitorización SA la información codificada a través
de la técnica de interrupciones de red, previamente descrita.
A la inversa, el sistema de control de la
lavadora HA contiene dos bloques funcionales apropiados: uno para
transmitir información digital utilizando la técnica basada en
absorciones controladas de potencia eléctrica (véase la descripción
anterior con referencia a la figura 4) y el otro para recibir
información digital enviada por el dispositivo de monitorización SA
utilizando la técnica basada en interrupciones de red (véase la
descripción anterior haciendo referencia a las figuras 3a, 3b y
3c).
Debe observarse que, entre las funciones
mencionadas anteriormente, el punto "j" (generación de
información diagnóstica) representa una de las funciones más
significativas del dispositivo SA, que está asociada al concepto
muy importante de asistencia remota y mantenimiento preventivo para
el usuario eléctrico HA.
Sin embargo, este punto también es muy crítico,
porque supone que la capacidad del dispositivo de monitorización SA
para detectar cualquier avería o fallo del usuario eléctrico HA de
una manera indirecta, es decir sólo basándose en el análisis de los
valores de las absorciones de potencia y/o de otras cantidades
eléctricas probables que pueden medirse por el medidor PM.
Una importancia tal sólo puede solucionarse,
según el estado de la técnica conocido (tal como se describe en los
documentos US-A-4.644.320 o
EP-A-0 550 263), a través de un
diálogo directo entre el dispositivo de monitorización SA y el
usuario eléctrico HA, suponiendo que este último presenta un sistema
de control electrónico y capacidad de autodiagnóstico.
Sin embargo, un diálogo directo de este tipo no
puede obtenerse fácilmente con la utilización de técnicas
conocidas, puesto que son demasiado caras (sistemas de transmisión
de línea de potencia) o de difícil puesta en práctica (conexión
directa a través de un cable específico, lo que implica complejidad
y costes para la fabricación e instalación de los usuarios
eléctricos).
Por el contrario, aplicar las técnicas de
transmisión de modulación de potencia que cubre la presente
invención, puede solucionarse completa y prácticamente el problema
de un diálogo directo entre el dispositivo SA y el usuario HA sin
costes adicionales.
De hecho, retomando el ejemplo de aplicación de
la figura 1, el usuario eléctrico HA (en este caso una lavadora)
puede enviar cada día al dispositivo SA según la presente invención
toda la información que puede obtener o generar su sistema
electrónico; para este fin, se utilizará la técnica de la
modulación/demodulación de la potencia absorbida basándose en las
absorciones controladas de potencia eléctrica.
La información puede almacenarse, en caso
necesario, en el bloque de memoria MEM del dispositivo SA de la
figura 7: por ejemplo en información diagnóstica, que puede ponerse
posteriormente a disposición del personal técnico encargado del
servicio de asistencia para el usuario HA (por ejemplo mediante un
centro de elaboración de datos remoto, a través del bloque PLM
gestionado según el protocolo de comunicación LonTalk®).
De manera análoga, el dispositivo de
monitorización SA según la presente invención puede enviar diversa
información a la lavadora HA, tal como información relacionada con
las absorciones de potencia de sus propias cargas eléctricas (útil
para fines diagnósticos) y otra información probable a partir del
entorno externo (a través del sistema de comunicación de línea de
potencia representado en la figura 7 con el bloque N con trazos
finos); para este fin, se utilizará la técnica de
modulación/demodulación de la potencia suministrada basándose en las
interrupciones de red.
En conclusión, suponiendo que el dispositivo SA
está ubicado de manera apropiada dentro de la carcasa de la
lavadora HA, la aplicación anterior indica una solución
particularmente eficaz para fabricar productos que pueden generar
información importante (energética, funcional, diagnóstica y
estadística) y ponerla a disposición al entorno externo a través de
un sistema de comunicación apropiado.
Finalmente, debe indicarse que de acuerdo con la
descripción anterior del dispositivo PM de la figura 7 (que pueden
coincidir con el de la figura 5), la medición precisa de potencia
(cantidad derivada) realizada por el dispositivo CS5460 de Cirrus
Logic puede sustituirse por una simple medición de corriente
(cantidad primaria), sin alejarse del espíritu de novedad de la
invención.
De hecho, en este caso el concepto de
"potencia absorbida" asociado a las figuras 4 y 5 se sustituye
simplemente por el concepto de "corriente absorbida", sin
afectar de ninguna manera a la presente invención.
Una segunda aplicación posible, que utiliza
ventajosamente las dos técnicas de transmisión de datos basadas en
modulación de potencia según la presente invención, se describe en
la figura 8.
Esta figura representa el diagrama de bloques de
un dispositivo de monitorización, indicado en conjunto con MSA
(Adaptador Inteligente Múltiple), que se obtiene como una
generalización del dispositivo SA descrito en la aplicación de las
figuras 1 ó 7.
El dispositivo MSA deriva, de hecho, del
dispositivo SA de la figura 7; como puede observarse, en lugar del
bloque PMR único de la figura 7 (que comprende el bloque PM, el
bloque TCR y el bloque S), el dispositivo MSA proporciona un
conjunto de bloques PMR, que en el caso especifico representado a
título de ejemplo no limitativo en la figura 8, comprenden un total
de cinco y se indican con PMR1 - PMR5.
Como puede apreciarse, la presencia de varios
bloques PMR, gestionados por el mismo microcontrolador (indicado
con MC) a través de una conexión en serie bidireccional apropiada,
permite un diálogo simultáneo con un número correspondiente de
usuarios eléctricos, indicados con HA1-HA5.
Puesto que la parte más costosa del dispositivo
SA está representada por el nodo de comunicación N, que consiste
tal como se mencionó anteriormente en el módem de línea de potencia
de bloque PLM y en el Neuronchip de bloque NC de la figura 7, un
dispositivo MSA provisto de "k" bloques PMR (k = 5 en el
ejemplo de la figura 8) resultará según la invención mucho más
conveniente y de utilización más sencilla en comparación con
"k" dispositivos SA independientes.
Un ejemplo de utilización práctica de un
dispositivo MSA con cuatro bloques PMR se representa en la figura
9, en la que los cuatro usuarios eléctricos HA1 - HA4 relevantes se
representan por hornillos con campana, un horno eléctrico, un
lavavajillas y un frigorífico, respectivamente.
Como puede apreciarse, esta configuración es
particularmente ventajosa en el campo de los aparatos domésticos
empotrados, es decir, para aplicaciones en cocinas en las que los
aparatos domésticos están integrados dentro del mobiliario.
\vskip1.000000\baselineskip
Un tercer ejemplo de aplicación de la presente
invención, que utiliza ventajosamente sólo la técnica de transmisión
de datos basada en las absorciones controladas de potencia
eléctrica, se ilustra en la figura 10, en la que el usuario
eléctrico HA representado en este caso por un frigorífico doméstico,
envía información al entorno externo a través de su propio cable de
suministro
La carga eléctrica utilizada para la transmisión
de datos a través de las absorciones controladas de potencia
eléctrica anteriores según la invención está constituida, a título
de ejemplo no limitativo, por la bombilla del compartimiento
refrigerante, indicada como "BOMBILLA" en la figura 10 en
detalle, controlada mediante el triac T, según los procedimientos
descritos anteriormente haciendo referencia a la figura 4.
Este ejemplo específico indica claramente cómo
la utilización de la técnica de transmisión de datos basada en
absorciones controladas de potencia eléctrica según la invención
permite fabricar, prácticamente sin ningún coste adicional,
usuarios eléctricos que pueden enviar información al entorno externo
sin requerir ningún nodo de comunicación particular.
Evidentemente, en el ejemplo de la figura 10, un
receptor apropiado estará asociado a la red eléctrica a la que está
conectado el frigorífico HA, que puede decodificar la modulación de
la potencia eléctrica absorbida por la carga representada por la
bombilla BOMBILLA. A partir de la descripción anterior quedan claras
las características de la presente invención.
En particular, se han descrito un procedimiento
y un sistema para transmitir datos en una red eléctrica, con
referencia particular al intercambio de información binaria entre
dos aparatos eléctricos, que puede obtenerse a través de dos
técnicas diferentes, que pueden utilizarse en un modo único o en un
modo combinado. Por ejemplo, la modulación de la potencia
suministrada puede utilizarse bien para enviar información a un
usuario eléctrico; la modulación de la potencia absorbida puede
utilizarse bien para enviar información por un usuario
eléctrico.
Para ambas técnicas, la información binaria se
codifica a través de un modo particular de "modulación de
potencia".
La primera técnica de transmisión de datos, que
se identifica como "modulación/demodulación de la potencia
suministrada" utiliza interrupciones controladas apropiadas o
deficiencias de la red eléctrica, definidas como "interrupciones
de red" o "interrupciones de tensión" como medios de
codificación/decodificación de la información binaria.
A la inversa, la segunda técnica de transmisión
de datos, que se identifica como "modulación/demodulación de la
potencia absorbida", utiliza "absorciones controladas de
potencias eléctricas" como medios de
codificación/decodifica-
ción de la información binaria.
ción de la información binaria.
Las características específicas del
procedimiento, el sistema y los aparatos según la presente invención
se resumen en las reivindicaciones adjuntas.
A partir de la descripción anterior resultan
asimismo evidentes las ventajas de la presente invención; de nuevo
se destaca cómo el procedimiento, el sistema y los aparatos
relevantes anteriores para la transmisión de datos en una red
eléctrica pueden implementarse a un coste muy bajo, también en la
producción a gran escala de usuarios eléctricos domésticos, en
particular aparatos electrodomésticos.
Resultan evidentes para el experto en la materia
muchos cambios del procedimiento, el sistema y los dispositivos
descritos anteriormente a título de ejemplo, sin apartarse del
espíritu de novedad de la idea inventiva.
Como se mencionó anteriormente, por ejemplo, el
transmisor asociado a la técnica de modulación de la potencia
absorbida puede, en general, estar basado en cualquier carga
eléctrica del usuario relevante, siempre que se gestione por un
triac o conmutador de estado sólido controlado similar.
Por tanto, si la carga presenta una potencia
excesiva, el sistema de control del usuario estará programado para
aplicar sólo una parte mínima de la tensión de red a una carga de
este tipo.
También resulta evidente que, si el sistema de
control de usuario puede detectar un posible fallo o avería de la
etapa de transmisión formada por el sistema "triac T + carga
eléctrica L1" (véase la figura 4), el mismo sistema de control,
debidamente programado para ese fin, puede decidir la utilización de
otra etapa "triac + carga eléctrica" para transmitir
información al entorno externo; este caso se muestra a título de
ejemplo en la figura 4, en la que L2 y LN indican de hecho cargas
eléctricas adicionales del usuario HA, gestionadas por los
respectivos triacs T2 y TN controlados por el microcontrolador M2,
pudiendo perfectamente cada uno de ellos generar absorciones de
potencia controladas según la presente invención, como alternativa a
T1.
Como resultado, si se detecta un fallo de la
etapa de transmisión "principal" L1-T1, el
sistema de control del usuario HA podrá perfectamente indicar un
problema diagnóstico de este tipo al entorno externo a través de la
técnica de la modulación de la potencia absorbida, utilizando para
este fin una de las etapas "secundarias" (por ejemplo
L2-T2).
La presente invención se ha descrito haciendo
referencia particular a su utilización en el campo de los usuarios
eléctricos domésticos, en particular aparatos electrodomésticos,
aunque resulta evidente que su aplicación es posible en cualquier
campo en el que es útil o se requiere una transmisión o comunicación
de datos entre dos aparatos eléctricos controlados
electrónicamente.
Claims (48)
1. Procedimiento para la transmisión/recepción
de datos o información en una línea eléctrica entre dos aparatos
que presentan un sistema de control electrónico respectivo (HA, SA;
HA1-HA5, MSA), que incluye:
- -
- un usuario eléctrico (HA; HA1-HA5), en particular un usuario doméstico, que presenta un primer sistema de control electrónico (M2) y por lo menos una primera carga eléctrica (L1; L2, LN);
- -
- un dispositivo de control o monitorización (SA; MSA), que presenta un segundo sistema de control electrónico (M1; MC), estando ubicado dicho dispositivo (SA; MSA) en dicha línea entre una fuente de alimentación eléctrica (Toma de corriente) y dicha primera carga (L1; L2, LN),
realizándose la transmisión/recepción de datos o
información en dicha línea mediante una modulación de potencia
eléctrica entre dicho usuario (HA; HA1-HA5) y dicho
dispositivo (SA; MSA) y/o viceversa, caracterizado porque
- -
- la transmisión de datos o información en dicha línea desde dicho usuario (HA; HA1-HA5) hasta dicho dispositivo (SA; MSA) se realiza a través de una modulación de corriente o potencia eléctrica absorbida por dicha primera carga (L1; L2, LN) bajo el control de dicho primer sistema de control (M2), codificándose los datos o la información transmitidos por dicho usuario (HA; HA1-HA5) a través de absorciones controladas de corriente o potencia eléctrica de dicha primera carga (L1; L2, LN), y
- -
- la recepción de datos o información (SA; MSA) se realiza por dicho segundo sistema de control (MI; MC) de dicho dispositivo (SA; MSA) decodificando dichas absorciones controladas.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque presenta la asociación de un bit a cada
media onda de la tensión de red principal, imponiéndose en
particular un valor mayor que un umbral determinado a cada una de
dichas absorciones controladas.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque los datos binarios que van a
transmitirse desde dicho usuario (HA; HA1-HA5)
hasta dicho dispositivo (SA; MSA) se codifican
- -
- con una lógica positiva, en la que un "uno" lógico corresponde a la presencia de una de dichas absorciones controladas y un "cero" lógico corresponde a la ausencia de absorción de potencia, o
- -
- con una lógica negativa, en la que un "cero" lógico corresponde a la presencia de una de dichas absorciones controladas y un "uno" lógico corresponde a la ausencia de absorciones de potencia.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque dichas absorciones controladas son una
fracción del semiciclo de red principal, en particular igual a la
corriente o potencia instantánea asociada a dicha primera carga
(L1) y relacionada con un cuarto del ciclo de red principal.
5. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque una secuencia de bits que forman datos
binarios que van a transmitirse desde dicho usuario (HA;
HA1-HA5) hasta dicho dispositivo (SA; MSA) está
precedida por una señal de inicio de transmisión (Inicio), en
particular representada por una absorción de potencia igual a la
potencia completa de dicha primera carga (L1), asociada a un ciclo
de red principal.
6. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque presenta la asociación de varios bits a
cada media onda de la tensión de red principal.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque un valor de cantidad variable se impone
a cada una de dichas absorciones controladas, expresado en
particular como un múltiplo de una absorción básica (P0).
8. Procedimiento según la reivindicación 6 ó 7,
caracterizado porque una configuración binaria de 4 bits, o
"cuarteto", se asocia a cada media onda de la tensión de red
principal.
9. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho primer sistema de control (M2)
aplica sólo una parte de la tensión de red principal a dicha
primera carga (L1; L2, LN).
10. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se proporciona un intercambio
bidireccional de datos o información entre dicho dispositivo (SA;
MSA) y dicho usuario (HA; HA1-HA5) en dicha línea y
porque
- -
- la transmisión de datos o información en dicha línea desde dicho dispositivo (SA; MSA) hasta dicho usuario (HA; HA1-HA5) se realiza mediante una modulación de corriente o potencia eléctrica suministrada a dicho usuario (HA; HA1-HA5) bajo el control de dicho segundo sistema de control (M1; MC), codificándose los datos o la información transmitidos por dicho dispositivo (SA; MSA) a través de interrupciones controladas del suministro de la red principal eléctrica desde dicho dispositivo (SA; MSA) hasta dicho usuario (HA; HA1-HA5), y
- -
- la recepción de datos o información se realiza por dicho primer sistema de control (M2) de dicho usuario (HA; HA1-HA5) decodificando dichas interrupciones controladas.
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque presenta la asociación de un bit a cada
media onda de la tensión de red principal, ajustándose en particular
una duración predeterminada para cada una de dichas interrupciones
controladas en relación con cada media onda.
12. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque los datos binarios que van a
transmitirse desde dicho dispositivo (SA; MSA) hasta dicho usuario
(HA; HA1-HA5) se codifican
- -
- con una lógica positiva, en la que un "uno" lógico corresponde a la presencia de una de dichas interrupciones controladas y un "cero" lógico corresponde a su ausencia, o
- -
- con una lógica negativa, en la que un "cero" lógico corresponde a la presencia de una de dichas interrupciones controladas y un "uno" lógico corresponde a su ausencia.
13. Procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado porque la duración de dichas interrupciones
controladas es igual a una fracción del semiciclo de red principal
y, en particular, a un cuarto del ciclo de red principal.
14. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque una secuencia de bits que forman datos
binarios que van a transmitirse desde dicho dispositivo (SA; MSA)
hasta dicho usuario (HA; HA1-HA5) está precedida
por una señal de inicio de transmisión (Inicio), representada en
particular por una de dichas interrupciones controladas que
presenta una duración mayor que la que se asocia a un bit de datos
reales, en particular que es igual a un semiciclo de red
principal.
15. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque presenta la asociación de varios bits a
cada media onda de la tensión de red principal.
16. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque una duración variable se impone a cada
una de dichas interrupciones controladas, expresándose dicha
duración en particular como un múltiplo de una duración básica
(D0).
17. Procedimiento según la reivindicación 15 ó
16, caracterizado porque una configuración binaria de 4 bits,
o "cuarteto" se asocia a cada media onda de la tensión de red
principal.
18. Sistema para la transmisión/recepción de
datos o información en una línea eléctrica entre dos aparatos que
presentan un sistema de control electrónico respectivo (HA, SA;
HA1-HA5, MSA), que incluye:
- -
- un usuario eléctrico (HA; HA1-HA5), en particular un usuario doméstico, que presenta un primer sistema de control electrónico (M2) y por lo menos una primera carga eléctrica (L1; L2, LN);
- -
- un dispositivo de control o monitorización (SA; MSA), que presenta un segundo sistema de control electrónico (M1; MC), estando ubicado dicho dispositivo (SA; MSA) en dicha línea entre una fuente de alimentación eléctrica y dicha primera carga eléctrica (L1; L2, LN),
estando unos medios previstos para realizar la
transmisión/recepción de datos o información en dicha línea a
través de una modulación de potencia eléctrica entre dicho usuario
(HA; HA1-HA5) y dicho dispositivo (SA; MSA), y/o
viceversa, caracterizado porque dichos medios comprenden
- -
- una etapa de transmisión o transmisor (L1, T1, 01; L2, T2, 02, LN, TN, LN) de dicho usuario (HA; HA1-HA5), controlado por dicho primer sistema de control (M2) para realizar una modulación de corriente o potencia eléctrica absorbida por dicha primera carga (L1; L2, LN); comprendiendo dicho transmisor de dicho usuario medios (L1; T1, 01; L2, T2, 02, LN, TN, LN) para codificar datos o información a través de absorciones controladas de corriente o potencia eléctrica por dicha primera carga (L1; L2, LN), y
- -
- una etapa de recepción o receptor (PM, S, ZD) de dicho dispositivo (SA; MSA), controlado por dicho segundo sistema de control (M1; MC) o que decodifica dicha modulación de corriente o potencia eléctrica absorbida por dicha primera carga (L1; L2, LN), comprendiendo dicho receptor de dicho dispositivo unos medios (PM, S, ZD) para decodificar datos o información representados por dichas absorciones controladas.
19. Sistema según la reivindicación 18,
caracterizado porque dichos medios para codificar comprenden
un relé o conmutador de estado sólido, tal como un triac (T1; T2,
TN), asociado a dicha primera carga (L1; L2, LN).
20. Sistema según la reivindicación 19,
caracterizado porque la señal de habilitación (O1; O2, ON) de
dicho relé o conmutador de estado sólido (T1; T2, TN) se gestiona
por un microcontrolador (M2) y se sincroniza con una señal (ZD) que
detecta el cruce por cero de la tensión de red principal.
21. Sistema según la reivindicación 18,
caracterizado porque dichos medios para decodificar (PM, S,
ZD) comprenden un medidor de potencia eléctrica (PM).
22. Sistema según la reivindicación 18,
caracterizado porque dichos medios para decodificar (PM, S,
ZD) comprenden un detector de corriente (S).
23. Sistema según la reivindicación 18,
caracterizado porque dicho segundo sistema de control (M1;
MC) comprende unos medios para detectar la presencia de absorciones
de corriente o potencia por dicha primera carga (L1; L2, LN) y
determinar su entidad a través de una medición continua de la
corriente o potencia suministrada en correspondencia con cada media
onda de la tensión de red principal.
24. Sistema según la reivindicación 18,
caracterizado porque dichos medios comprenden además
- -
- una etapa de transmisión o transmisor (T, RC, G, ZD) de dicho dispositivo (SA; MSA), controlado por dicho segundo sistema de control (M1; MC) para realizar una modulación de corriente o potencia eléctrica suministrada por dicho dispositivo (SA; MSA) a dicho usuario (HA; HA1-HA5), comprendiendo dicho transmisor de dicho dispositivo (SA; MSA) unos medios (T, RC, G, ZD) para codificar datos o información a través de interrupciones controladas del suministro de la red principal eléctrica desde dicho dispositivo (SA; MSA) hasta dicho usuario (HA; HA1-HA5), y
- -
- una etapa de recepción o receptor (D1, D2, R1-R3, TR1, SD; RB, R1-R3; TR1, SD; RB, R1, R2, SD; DZ1, C1, R1'-R3', D1'D2') de dicho usuario (HA; HA1-HA5); controlado por dicho primer sistema de control (M2) para decodificar dicha modulación de corriente o potencia eléctrica suministrada por dicho dispositivo (SA; MSA), comprendiendo dicho receptor de dicho usuario unos medios (D1, D2, R1-R3, TR1, SD; RB, R1-R3, TR1, SD; RB, R1, R2, SD; DZ1, C1, R1'-R3', D1'D2') para decodificar los datos o la información representados por dichas interrupciones controladas.
25. Sistema según la reivindicación 24,
caracterizado porque dichos medios para codificar (T, RC, G,
ZD) del transmisor (T, RC, G, ZD) de dicho dispositivo (SA; MSA)
comprenden un relé o conmutador de estado sólido, en particular un
triac (T), cuya señal de habilitación (G) se sincroniza con una
señal (ZD) que detecta el cruce por cero de la tensión de red
principal.
26. Sistema según la reivindicación 25,
caracterizado porque dicho relé o conmutador de estado sólido
(T) está en paralelo al contacto normalmente cerrado (RC) de un
relé electromecánico.
27. Sistema según las reivindicaciones 25 y 26,
caracterizado porque dicho relé electromecánico (RC), dicho
relé o conmutador de estado sólido (T) y dicha señal de sincronismo
(ZD) se gestionan por un microcontrolador (M1; MC) que forma parte
de dicho segundo sistema de control (M1; MC).
28. Sistema según la reivindicación 24,
caracterizado porque dichos medios para decodificar (D1, D2,
R1-R3, TR1, SD; RB, R1-R3, TR1, SD;
RB, R1, R2, SD, DZ1, C, R1', R3', D1'D2') del receptor (PM, S, ZD)
de dicho dispositivo (SA; MSA) comprenden dos diodos (D1, D2),
cuyos ánodos están ubicados en particular en los terminales del
secundario de un transformador (TF) de dicho primer sistema de
control (M2).
29. Sistema según la reivindicación 28,
caracterizado porque las medias ondas que salen del
secundario de dicho transformador (TF), rectificadas por dichos
diodos (D1, D2); se aplican a la base de un transistor (TR1) a
través de un divisor resistivo (R1, R2), para generar un impulso
aplicado a una entrada de señal digital (SD) de un microcontrolador
(M2).
30. Sistema según la reivindicación 24,
caracterizado porque dichos medios para decodificar (D1, D2,
R1-R3, TR1, SD; RB, R1-R3, TR1, SD;
RB, R1, R2, SD; DZ1, C1, R1'-R3'D1'D2') del receptor
(PM, S, ZD) de dicho dispositivo (SA; MSA) comprenden un puente de
diodos (RB) para rectificar las medias ondas que salen de un
transformador (TF) de dicho primer sistema de control (M2), y
aplicarlas a la base de un transistor (TR1) a través de un divisor
resistivo (R1, R2), para generar un impulso que se dirige a una
entrada de señal digital (SD) de un microcontrolador (M2).
31. Sistema según la reivindicación 24,
caracterizado porque dichos medios para decodificar (D1, D2,
R1-R3, TR1, SD; RB, R1-R3, TR1;SD;
RB, R1, R2, SD; DZ1; C1, R1'-R3'; D1'D2') del
receptor (PM, S, ZD) de dicho dispositivo (SA, MSA) comprenden un
puente de diodos (RB) para rectificar la tensión de salida del
secundario de un transformador (TF) de dicho primer sistema de
control (M2) y generar a través de un divisor resistivo (R1, R2) una
señal aplicada a una entrada de señal analógica (SD) de un
microcontrolador (M2).
32. Dispositivo de control o monitorización que
va a instalarse de manera operativa en una línea eléctrica que
conecta una fuente de alimentación eléctrica (Toma de corriente) a
una carga eléctrica (L1; L2, LN) de un usuario eléctrico (HA;
HA1-HA5), para implementar el procedimiento según
una o más de las reivindicaciones 1 a 17 y/o para su utilización en
el sistema según una o más de las reivindicaciones 18 a 31,
comprendiendo el dispositivo (SA; MSA) un sistema de control
electrónico (MI; MC) y unos medios para la recepción de datos o
información decodificando las absorciones controladas de corriente o
potencia eléctrica de dicha carga (L1; L2; LN).
33. Dispositivo según la reivindicación 32,
caracterizado porque comprende uno o más medios seleccionados
de entre el grupo constituido por: unos medios (PM, S) para medir
la corriente eléctrica absorbida en cada instante por dicho usuario
(HA; HA1-HA5), medios (PM) para medir la tensión de
red principal aplicada a dicho usuario (HA;
HA1-HA5), unos medios (PM) para medir el factor de
potencia (cos\varphi) de la carga eléctrica representada por
dicho usuario (HA; HA1-HA5), medios (PM, S) para
medir la potencia absorbida en cada instante por dicho usuario (HA;
HA1-HA5), unos medios (PM) para medir la energía
eléctrica consumida por dicho usuario (HA;
HA1-HA5), unos medios (PM) para medir las
sobretensiones y las bajadas de tensión de la tensión de red
principal durante un intervalo de tiempo dado, unos medios (N, RC)
para el control remoto de dicho usuario (HA;
HA1-HA5), medios (M1) para generar información
referente al estado operativo de dicho usuario (HA;
HA1-HA5), medios (M1) para generar datos
estadísticos referentes al funcionamiento de dicho usuario (HA;
HA1-HA5) y/o modo de utilización por la persona que
hace funcionar dicho usuario, medios (M1) para generar información
diagnóstica referente al funcionamiento de dicho usuario (HA;
HA1-HA5), medios de diálogo para la comunicación
con el entorno externo (N), en particular a través de un sistema de
línea de potencia, o sistema de radiofrecuencia.
34. Dispositivo según la reivindicación 32,
caracterizado porque comprende un nodo de comunicación (N)
que incluye un módem (PLM).
35. Dispositivo según por lo menos una de las
reivindicaciones 32 a 34, caracterizado porque comprende unos
medios de memoria (MEM), en particular una memoria no volátil de
tipo eeprom, en el que se almacena información o datos procedentes
de dicho usuario (HA; HA1-HA5).
36. Dispositivo según por lo menos una de las
reivindicaciones 32 a 35, caracterizado porque comprende una
pluralidad de medidores de potencia eléctrica (PM).
37. Dispositivo según por lo menos una de las
reivindicaciones 32 a 36, caracterizado porque comprende una
pluralidad de detectores de corriente (S).
38. Dispositivo según por lo menos una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
una pluralidad de receptores respectivos (PM, S, ZD) para
decodificar la modulación de la corriente o potencia eléctrica
absorbida por dicha carga (L1; L2, LN) de un número correspondiente
de usuarios eléctricos (HA1-HA5).
39. Dispositivo según la reivindicación 38, que
comprende además una pluralidad de transmisores respectivos (T, RC,
G, ZD) para realizar una modulación de la corriente o potencia
eléctrica suministrada a un número correspondiente de usuarios
eléctricos (HA1-HA5).
40. Dispositivo según la reivindicación 32, que
comprende además
- -
- unos medios de medición para medir por lo menos una de entre potencia y corriente eléctrica absorbida en cada instante por dicho usuario eléctrico, para determinar la modulación de potencia eléctrica por dicho usuario eléctrico,
- -
- unos medios de modulación para implementar una modulación de la potencia eléctrica suministrada a dicho usuario para comunicar los datos a dicho usuario,
- -
- unos medios de decodificación conectados para recibir las mediciones desde dichos medios de medición, para decodificar la modulación para determinar los datos recibidos desde dicho usuario; y
- -
- unos medios de conexión para conectar a una red y para la comunicación con el exterior utilizando un protocolo y medios de comunicación, proporcionando dichos medios de conexión datos comunicados desde el exterior a dichos medios de modulación para la comunicación a dicho usuario.
41. Dispositivo según la reivindicación 40, en
el que se utiliza una línea de potencia como medios para dicha
comunicación con el exterior.
42. Dispositivo según la reivindicación 40, en
el que se utiliza la radiofrecuencia como medios para dicha
comunicación con el exterior.
43. Dispositivo según la reivindicación 40, en
el que se utiliza el cable bifilar como medios para dicha
comunicación con el exterior.
44. Dispositivo según la reivindicación 40, en
el que los datos o la información recibidos desde dicho usuario se
transmiten sobre la red a través de dichos medios de conexión.
45. Dispositivo según la reivindicación 40, en
el que el dispositivo comprende además unos medios para controlar
de manera remota dicho usuario.
46. Dispositivo según la reivindicación 45, en
el que están previstos datos o información para dicho control
remoto de dicho usuario por la red a través de dichos medios de
conexión.
47. Usuario eléctrico, en particular un aparato
doméstico, que debe conectarse de manera operativa mediante una
línea eléctrica a una fuente de alimentación eléctrica (Toma de
corriente), para implementar el procedimiento según una o más de
las reivindicaciones 1 a 17 y/o su utilización en el sistema según
una o más de las reivindicaciones 18 a 31, comprendiendo el usuario
(HA; HA1-HA5) un sistema de control electrónico
(M2), una carga eléctrica (L1; L2, LN) y un transmisor de datos o
información a través de absorciones controladas de corriente o
potencia eléctrica de dicha primera carga (L1; L2, LN).
48. Usuario eléctrico según la reivindicación
47, caracterizado porque comprende una pluralidad de
transmisores respectivos (L1, T1, 01, L2, T2, O2, LN, TN, LN), que
son de utilización alternativa, y porque dicho sistema de control
(M2) comprende unos medios para detectar fallos probables de por lo
menos uno primero (L1, T1, 01) de dichos transmisores y por
consiguiente utilizar uno segundo de dichos transmisores (L2, T2,
O2, LN, TN, LN) para la transmisión o comunicación de datos o
información.
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