ES2338014T3 - Procedimiento para la transferencia de datos en una red de corriente alterna. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la transferencia de datos por medio de un modulador (30) en una red de tensión alterna con múltiples usuarios conectados (54, 62), que se caracteriza por el hecho de que durante las interrupciones del flujo de corriente activadas con un interruptor a través de un emisor en la parte de los usuarios, mediante una conexión eléctrica o electrónica se controla un mínimo de corriente reactiva mediante una conexión (70) eléctrica o electrónica, en la cual la conexión (70) abarque una baja resistencia (71) eléctrica, de manera que ésta, sólo en los momentos en los que el modulador imprima en la red de tensión alterna una reducción de la potencia activa como señal de datos, imprima un flujo de corriente que debe desviar las corrientes reactivas activadas por las cargas reactivas, y que sea interceptado de tal manera que las unidades receptoras conectadas, al leer las informaciones transmitidas, no se vean perjudicadas en su función por las corriente reactivas.
Description
Procedimiento para la transferencia de datos en
una red de corriente alterna.
La invención hace referencia a un procedimiento
para la transferencia de datos por medio de un modulador en una red
de corriente alterna con múltiples usuarios conectados, además de un
dispositivo para dicho fin.
\vskip1.000000\baselineskip
En correspondencia con el carácter de impedancia
de un usuario eléctrico, en la corriente alterna se distingue entre
la potencia o corriente activa que es transformada por el usuario de
forma continua en otra energía y que se emite hacia el exterior, la
potencia o corriente reactiva, que sólo se almacena durante la
cuarte parte de un período y que en el siguiente se devuelve como
energía eléctrica a la red eléctrica, y la potencia o corriente
aparente, que está compuesta por las dos anteriores.
En la técnica de corriente alterna, una tensión
o corriente alterna se describe como la tensión cuyo valor
momentáneo varía con el tiempo principalmente según el trazado de
una curva sinusoidal.
(1)U(t)
= \hat{U} * sin\
(2*\pi*f*t)
- U(t)
- Valor momentáneo de la tensión
- \hat{U}
- Pico de tensión
- \pi
- 3,141592654...
- f
- Frecuencia nominal de la tensión alterna
- t
- Tiempo en segundos
- sin
- Función matemática sinusoidal con el ángulo arqueado en la medida del arco.
\vskip1.000000\baselineskip
Si se aplica una tensión tal para el suministro
de energía de usuarios eléctricos, éstos se dividen fundamentalmente
en dos grupos:
- a)
- usuario óhmnico (la denominada carga activa)
- b)
- usuario inductivo o capacitivo (la denominada carga reactiva).
\vskip1.000000\baselineskip
Los usuarios óhmnicos se caracterizan por el
hecho de que el valor momentáneo de la corriente I(t)
recibido por ellos se corresponde siempre con la ecuación de
proporcionalidad:
(2)I(t)
= \hat{U} *sin(2* \pi *f*t)/R =
U(t)/R
- I(t)
- Valor momentáneo de la corriente absorbida en el usuario
- \hat{U}
- Pico de tensión
- \pi
- 3,141592654...
- f
- Frecuencia nominal de la tensión alterna
- t
- Tiempo en segundos
- sin
- Función matemática sinusoidal con el ángulo arqueado en la medida del arco
- R
- Resistencia óhmnica del usuario.
\newpage
Los usuarios inductivos o capacitivos se
caracterizan por el hecho de que para la descripción del transcurso
de corriente en la ecuación (2), se debe insertar un valor de
corrección:
(3)I(t)
= \hat{U} *sin(2* \pi *f*t+ \varphi
)/X
- I(t)
- Valor momentáneo de la corriente absorbida por el usuario
- \hat{U}
- Pico de tensión
- \pi
- 3,141592654...
- f
- Frecuencia nominal de la tensión alterna
- t
- Tiempo en segundos
- sin
- Función matemática sinusoidal con el ángulo arqueado en la medida del arco
- \varphi
- Ángulo de fase
- X
- Resistencia reactiva del usuario (se produce en lugar de la resistencia óhmnica de la ecuación (2)).
\vskip1.000000\baselineskip
Esta corriente se caracteriza como corriente
reactiva.
El conocido como ángulo de fase \varphi tiene,
para cargas capacitivas un valor de \pi/2, y para cargas
inductivas, de \pi/2. La resistencia reactiva X es una resistencia
virtual que no es ningún valor constante, sino que, al contrario
que la resistencia óhmnica R, depende de la frecuencia nominal f. Es
una dimensión de cálculo que, en la teoría de la técnica de
corriente alterna le corresponde un sentido central.
En la práctica frecuentemente acontecen de forma
combinada las dos formas de carga.
El valor momentáneo de la corriente puede
describirse mediante la ecuación:
(4)I(t)
= \hat{U} *sin(2* \pi *f*t+ \varphi
)/Z
en la cual, el ángulo de fase
\varphi puede ahora aceptar valores
arbitrarios.
- I(t)
- Valor momentáneo de la corriente absorbida en el usuario
- \hat{U}
- Pico de tensión
- \pi
- 3,141592654...
- f
- Frecuencia nominal de la tensión alterna
- t
- Tiempo en segundos
- sin
- Función matemática sinusoidal con el ángulo arqueado en la medida del arco
- \varphi
- Ángulo de fase
- I
- Resistencia aparente del usuario (se produce en lugar de la resistencia óhmnica de la ecuación (2) o de la resistencia aparente de la ecuación (3)).
\vskip1.000000\baselineskip
Esta corriente aparente así denominada es una
combinación de corriente activa o efectiva y de corriente reactiva.
Se pueden determinar por cálculo cada una de las proporciones de
corriente activa y de corriente reactiva en la corriente aparente.
Por lo tanto, la corriente aparente contiene una corriente activa y
una corriente reactiva. La resistencia aparente es igualmente un
denominador importante en la teoría de la técnica de corriente
alterna.
Si hay múltiples usuarios óhmnicos, inductivos o
capacitivos, o una combinación de todos ellos, en una red de
suministro de corriente alterna, pueden ser reunidos todos ellos
como uno solo por su efecto global en el suministro de corriente y
en el marco del procedimiento según la invención, cuyo consumo de
corriente viene dado por la ecuación (4) con los valores adecuados
de Z y \varphi.
\newpage
Ocurre que siempre el ángulo de fase \varphi
es distinto de cero, cuando está en el punto cero de tensión por el
usuario fluye una corriente distinta de cero.
De acuerdo con la DE 42 38 892 se conoce que
existe una compensación de corriente con ayuda de una fuente de
tensión auxiliar, por la que, sin embargo, su manifestación no está
organizada de acuerdo con el campo técnico de la transferencia de
datos.
De acuerdo con la US 5,491,463 A se conoce un
sistema para el control individual de usuarios, por el cual se
transmiten los datos de dirección y de control durante los puntos
cero de la tensión alterna de suministro. De esta forma se
transmiten impulsos con una frecuencia de 120 kHz como señales de
bit, durante los puntos cero de la tensión alterna. Estas señales de
120 kHz son captadas por los receptores, que están asignados a cada
uno de los usuarios, y se transforman en los bits correspondientes
para detectar las direcciones y la información de control
correspondiente, y, decodificarlas.
Lo que resulta desfavorable es que es necesario
un generador propio de 120 kHz para producir las señales de
impulsión. Además de lo anterior, los receptores tienen estar
equipados con las correspondientes conexiones de detectores que
lleven contador. Existe una desventaja en ello y es que, por
ejemplo, para la transferencia de estas señales son necesarias unas
propiedades determinadas en la red de potencia dentro del terreno de
alta frecuencia, que no están definidas y apenas se pueden definir
en la práctica, con lo que no pueden ser garantizadas por parte del
operario. El sistema puede sucumbir a limitaciones y efectos
alternos difícilmente predecibles.
Además se conoce por la EP 1 134 910 A2 un
sistema para una transferencia de datos de punto cero para cables
de alimentación con usuarios conectados a una barra colectora,
especialmente, luces. Este sistema contiene una parte de control
común con una unidad de entrada, una memoria y un emisor de control,
así como los receptores asignados a los usuarios, que tienen una
memoria para sus direcciones correspondientes, y que controlan el
interruptor de alimentación en los cables de conexión con los
usuarios de acuerdo con las señales de control recibidas del emisor
de control. De esta forma el emisor de datos transmite bits de datos
mediante tensión alterna en el momento de los puntos cero de la
tensión alterna, controlando el emisor de control uno de los
interruptores previstos en el cable de suministros a los usuarios
para interrumpir el flujo de corriente brevemente en los puntos
cero de la tensión de red, con lo que se prevén diferentes tiempos
de interrupción para diferentes bits. En este procedimiento de
transferencia de datos es técnicamente posible transferir
información a múltiples usuarios conectados a un suministro de
tensión alterna, produciéndose en torno al punto cero de tensión una
interrupción del flujo de corriente que en los usuarios óhmnicos de
los receptores se reconoce como defecto.
De esta forma se interrumpe el flujo de
corriente exclusivamente en los puntos cero de la variación de
tensión con el objetivo de conectar la tensión en estos tiempos a
cero, a diferencia de la ecuación (1). Dependiendo del sistema, los
usuarios no pueden tener porciones de carga inductiva ni capacitiva,
ya que éstas perturbarían la supresión de la tensión en el punto
cero de la curva de tensión. Es por ello que los usuarios sólo
pueden presentar un comportamiento puramente óhmnico en este
sistema, que se describe únicamente en la ecuación (2) o en un
ángulo de fase \varphi de cero o prácticamente cero, ya que, de lo
contrario, la supresión prevista al paso por el punto cero de
tensión se vería solapada por medio de la corriente reactiva impresa
por el usuario. Este sistema no funcionará en un piso o en un
edificio ya que en este caso suele haber conectadas con regularidad
cargas reactivas y otros usuarios no-óhmnicos al conducto de
suministro de energía de corriente alterna que perturbarían la
forma proyectada de transferencia de datos.
La patente DE 10 2004 047 082.0 se refiere a un
procedimiento para la transferencia de datos para redes de tensión
alterna mediante la modulación de la potencia activa en uno o en
varios usuarios, concretamente mediante una potencia activa variada
con un fin, por lo que para la transmisión de información de datos
se realizan variaciones en el valor del momento de la potencia
activa aumentándola o reduciéndola a una medida arbitraria, las
cuales son impresas por una unidad que actúa como emisor o modulador
en el cable de suministro de energía por corriente alterna, y son
valorados por otra unidad más que actúa como receptor o
desmodulador.
Este procedimiento obliga a una modificación
momentánea de la potencia activa en los usuarios conectados por
motivo de una tensión divergente de la forma sinusoide de la tensión
de red. Este aspecto exige un esfuerzo técnico considerable en el
modulador en comparación con la EP 1 134 910 A2.
Si, con el modulador, se realiza previamente una
modulación de la potencia activa en las diferentes fases de la
tensión sinusoidal, en las cuales la potencia activa de los usuarios
conectados en relación con su potencia nominal es baja, además de
producirse la modulación siempre como una reducción de la potencia
activa, entonces las modulaciones recaen normalmente a una fase en
la que las corrientes reactivas eventualmente preexistentes tienen
justamente un valor momentáneo alto, y, por ello, se pueden solapar
ligeramente las modulaciones. Esta inculcación de potencia activa
puede verse por otra parte adulterada por los usuarios conectados
con porciones de corriente reactiva en cables de tensión de
prolongada resistencia.
La invención tiene como función proporcionar un
procedimiento del tipo mencionado al principio, con el cual se
pueden operar, además de usuarios óhmnicos, usuarios inductivos o
capacitivos, o una combinación de éstos, en cables de suministro de
energía de una red de corriente alterna dentro de un piso, un
edificio, un grupo de edificios etc., y de esta forma se posibilita
la configuración mucho más sencilla del modulador desde un punto de
vista técnico, eventualmente como simple interruptor, descrito como
en EP 1 134 910 A2.
La invención se basa en el conocimiento de que,
sin perturbaciones, no es posible una transferencia de datos en una
red de tensión alterna a la que están conectados tanto usuarios con
un comportamiento óhmnico, inductivo o capacitivo, durante la
conexión por la interrupción de flujo de corriente, como se describe
en la EP 1 134 910 A2, en los puntos cero de la tensión alterna de
alimentación como consecuencia de las porciones de corriente
reactiva.
Según la invención se realiza la función gracias
a que durante las interrupciones del flujo de corriente activadas
con un interruptor a través de un emisor en la parte de los
usuarios, mediante una conexión eléctrica o electrónica se controla
un mínimo de corriente reactiva mediante una conexión eléctrica o
electrónica, en la cual la conexión abarque una baja resistencia
eléctrica, de manera que ésta, sólo en los momentos en los que el
modulador imprima en la red de tensión alterna una reducción de la
potencia activa como señal de datos, imprima un flujo de corriente
que debe desviar las corrientes reactivas activadas por las cargas
reactivas, y que sea interceptado de tal manera que las unidades
receptoras conectadas, al leer las informaciones transmitidas, no se
vean perjudicadas en su función por las corriente reactivas.
El dispositivo para la transferencia de datos
para redes de tensión alterna comprende:
una red de tensión alterna, con un interruptor
para la activación de una interrupción del flujo de corriente,
contando con lo siguiente conectado a una red de tensión
alterna:
como mínimo un modulador que prepara variaciones
del valor momentáneo de la potencia activa, y
como mínimo un terminador en la configuración de
un usuario de reactancia de baja resistencia, conectable a través
de un elemento de conexión. Este dispositivo se caracteriza por el
hecho de que el terminador es un usuario eléctrico de reactancia,
de baja resistencia, y es controlado por un elemento de control de
tal forma que el terminador sea conductor de corriente en aquellos
momentos en los que el modulador aplica o podría aplicar una
reducción de la potencia activa como señal de datos en la red de
tensión alterna, de manera que se intercepte una cantidad tal de
cargas reactivas que las unidades de recepción conectadas no se vean
afectadas por las corrientes reactivas en su función durante la
lectura de las informaciones transmitidas.
El terminador puede disponer además de un
usuario eléctrico de reactancia, de baja resistencia, que se
controla por medio de un elemento de control de tal manera que el
terminador sólo es conductor de corriente en aquellos momentos en
los que el modulador aplica o podría aplicar una reducción de la
potencia activa como señal de datos en el cable de suministro de
energía.
Este terminador puede ser operado mediante un
procedimiento para la transferencia de datos mediante la modulación
en una red de tensión alterna con múltiples usuarios conectados, de
manera que durante las interrupciones de flujo de corriente por un
emisor, sea interceptada la corriente reactiva que fluye en la parte
de los usuarios en la mayor medida posible de una conexión especial
eléctrica o electrónica.
En este procedimiento se pueden derivar las
porciones de corriente reactiva en el cable de suministro de energía
mediante carga de corriente controlada y dirigida, antes de que las
porciones de corriente reactiva recorran una trayectoria demasiado
larga por el cable de suministro de energía.
Interceptada en la mayor medida posible quiere
decir en este caso que se intercepte como mínimo tanta corriente
reactiva que las unidades receptoras conectadas no se vean afectadas
en su función al realizar la lectura de las informaciones
transmitidas.
Se define de esta forma la invención mediante
las características de los requisitos independientes.
Además está previsto que se puedan derivar las
porciones de corriente reactiva del cable de suministro de energía
mediante carga de corriente controlada y dirigida, antes de que las
porciones de corriente reactiva recorran una trayectoria demasiado
larga por el cable de suministro de energía.
Por medio de la invención se pueden operar
además de usuarios óhmnicos, también usuarios inductivos o
capacitivos, o combinaciones de los mismos en la cadena de red
dentro de una vivienda, un edificio, un grupo de edificios, etc.,
sin perturbas la transferencia de datos.
Además la invención se basa en el conocimiento
de que en el caso de procedimientos de mayor envergadura con una
modulación arbitraria de la potencia activa, ésta puede pueden verse
adulterada por la conjunción inadecuada de cargas reactivas y
resistencias a la potencia, por ejemplo un cable de acometida largo
o fino a los usuarios, lo que puede producir un eventual fallo de
la comunicación.
\newpage
En este caso se puede aplicar el procedimiento
descrito para reducir la influencia de las denominadas magnitudes
perturbadoras y, de esta forma garantizar en lo sucesivo, incluso en
condiciones desfavorables, la comunicación entre emisor y
receptor.
La invención sirve básicamente para mantener el
cable de suministro de energía por el que se realiza la
transferencia de datos, libre de influencias indeseadas de usuarios
no-óhmnicos en lo que se refiere a la transferibilidad de datos por
los cables, de tal forma que las señales de datos que se encuentren
en el cable no puedan verse adulteradas durante el transporte por
el cable de suministro de energía. Por ello el dispositivo de
conexión que lo permite y la característica de procedimiento
dispuesta con él conforme a la conexión real o compleja, conocida
en sí, de un cable de alta frecuencia, debería ser designado en la
siguiente descripción como "terminador" o "terminación"
Al contrario de lo anterior, un especialista técnico de un ámbito
técnico no relevante a lo aquí tratado de la transmisión por ondas,
entiende el concepto de la terminación como "la desconexión de
impedancia de valor real de un cable bipolar".
Para ello se prevé que la corriente reactiva que
discurre durante la modulación de la potencia activa se carga de
tal forma que ésta no produce ninguna potencia perturbadora mayor
que la potencia activa aplicada por el modulador en los usuarios
conectados.
Al mismo tiempo, el terminador no puede sin
embargo producir una potencia activa propia especialmente alta,
especialmente si por ejemplo el modulador no lleva a cabo modulación
alguna en la fase correspondiente, ya que una elevada potencia
activa propia de estas características podría plantear problemas en
la manipulación. Por ejemplo, podría ser necesaria una
refrigeración del terminador como consecuencia del desarrollo
térmico. Una potencia activa elevada del terminador influiría
además en la eficiencia energética del sistema. En la operación de
este procedimiento según la invención no es necesaria, no obstante,
en la práctica refrigeración especial alguna del terminador, ya que
la potencia activa convertida por el terminador se mantiene en un
valor pequeño correspondiente mediante la técnica de conmutación
adecuada.
Además puede conseguirse una elevada seguridad
operativa mediante la aplicación de un terminador de estas
características en sistemas que transfieran los datos por medio de
una modulación de potencia activa, en casos difíciles, como
condiciones operativas inadecuadas, como en el caso de cargas
reactivas o resistencias de potencia muy elevadas, o cables muy
largos, conectando el terminador en una posición de red
topológicamente cercana de dichas cargas reactivas perturbadoras,
de manera que pueda compensarse su porción de corriente
reactiva.
El terminador en este caso está versionado como
una baja resistencia eléctrica, que se controla de tal manera que
éste sólo sea conductor de corriente en aquellos momentos en los que
el modulador aplica o podría aplicar una reducción de la potencia
activa como señal de datos en el cable de suministro de energía, la
cual podría derivar las corrientes reactivas producidas por las
cargas reactivas.
El valor momentáneo de la potencia activa de un
usuario óhmnico en una tensión alterna sinusoidal se obtiene con la
ecuación
(5)P(t)
= (\hat{U}^{2} /R) *sin^{2} (2* \pi
*f*t)
con sin^{2}(x): =
sin(x) *sin(x) = ½*(1 +
sin(2x)).
- P(t)
- Valor momentáneo de la potencia activa
- \hat{U}
- Pico de tensión
- \pi
- 3,141592654...
- f
- Frecuencia nominal de la tensión alterna
- t
- Tiempo en segundos.
\vskip1.000000\baselineskip
La modulación de la potencia activa se realiza
preferiblemente en la zona de valores momentáneos mínimos de la
potencia activa de un usuario.
Una interpretación óptima de la invención en lo
que se refiere a la eficiencia energética exige disponer la
modulación de la potencia activa en la zona de los valores mínimos
de P(t) según la ecuación (5).
Esto se consigue preferiblemente mediante la
invención.
El terminador puede ser interpretado como un
usuario de reactancia de muy baja resistencia que se desconecta en
las fases correspondientes del valor momentáneo de la potencia
activa P (t) en calidad de usuario de la red de tensión, y que hace
uso para sí, por su elevado consumo propio en ese momento, de la
energía que producirían las cargas reactivas conectadas al cable de
suministro de energía en los usuarios de potencia activa conectados
al mismo tiempo. De esta forma se consigue que la reducción de la
potencia activa emprendida por el modulador quedara reconocible en
la red eléctrica incluso si al mismo tiempo hubiera valores
momentáneos elevados de corriente reactiva.
Mediante la desconexión del usuario de
reactancia terminador sólo durante las fases en las que la potencia
activa según la ecuación (5) presenta valores muy bajos, el consumo
de energía medio del terminador queda despreciablemente bajo. En
los sistemas realizables en la práctica se puede alcanzar como
promedio una relación de 1:1.000 entre la potencia reactiva
neutralizada y la potencia activa emprendida al respecto por el
terminador.
En las figuras se describen ejemplos de
versiones especiales, describiendo así:
La Fig. 1 un esquema de conexión de bloque de un
sistema según requisito.
En la Fig. 1 se muestra una estructura ejemplar
de un sistema según requisito en el que se representan una unidad
emisora (modulador 30) y diferentes tipos de unidades receptoras
(desmoduladores o detectores de fase) y usuarios.
Aquí los puntos 10 y 11 representan los polos de
alimentación de un circuito de usuarios, lo mismo que podría ser
por ejemplo un circuito cubierto en una instalación doméstica.
En la Fig. 1 se representa igualmente una
conexión a modo de ejemplo, cómo puede construirse un modulador 30,
y cómo se pueden ejecutar las variaciones de potencia activa. El
modulador 30, con la ayuda del cable de acometida de usuario 40 con
un mínimo de dos hilos, se conecta a los usuarios 54, 62, con lo
que pueden estar unido directamente al menos un usuario 62 con los
cables de acometida de usuario 40 y/o puede estar unido mínimo un
usuario 54 por medio de otra conexión de la unidad receptora 50 con
el cable de acometida de usuario 40.
El modulador 30 está compuesto por un conmutador
31 y una unidad de control 33, que producen la modulación descrita
mediante las modulaciones de potencia activa en los momentos
propuestos de la onda sinusoidal trazada por la tensión alterna de
red.
El conmutador 31 está versionado así
preferiblemente como conmutador electrónico 31, como, por ejemplo,
un circuito semiconductor para poder conmutar de forma rápida,
precisa y sin fricciones.
La unidad de control 33 puede estar formada por
ejemplo por un microcontrolador y una conexión a su suministro
eléctrico, como las conocidas por el técnico para producir el efecto
descrito anteriormente.
La unidad de control 33 tiene la curva temporal
de la tensión alterna de red alimentada en los polos de alimentación
10 y 11 por ejemplo con un conmutador de valor umbral y/o un
temporizador sincronizado con la tensión alterna de red, y, de esta
forma, controla en el ángulo de fase de la onda sinusoidal
determinado constructivamente o por software, el conmutador 31 de
forma que se interrumpa (consultar la línea de efecto 31a) la
conexión entre el cable de acometida del usuario 40 y el cable de
alimentación 20.
Tras un tiempo determinado constructivo o por
software vuelve a conectar la unidad de control 33 el cable de
acometida de usuario 40 al cable de acometida 20.
De esta forma se consigue que en un momento
arbitrario del trazado sinusoidal de la tensión alterna de red, se
puede desacoplar el control del cable de acometida de usuario 40 en
las conexiones de alimentación 10, 11. Eligiendo una duración de
modulación corta, de estas características y una determinación
adecuada del ángulo de fase, en el que se produce esto, se puede
minimizar la influencia perturbadora de los usuarios 54, 62
conectados al cable de alimentación de usuario 40,
\hbox{mientras que de esta forma se puede maximizar la
legibilidad de una información de estas características.}
Como valores adecuados para ello han resultado
las modulaciones con saltos de tensión de aprox. 20 V en un valor
momentáneo de la tensión sinusoidal entre 20 V y 60 V y con una
duración de 10 a 100 microsegundos, con lo que el técnico puede
utilizar también valores mayores o menores.
De esta forma no se adultera la señal por un
lado con porciones de corriente reactiva y activa en el cable de
acometida de usuario 40, y, por otro lado, el modulador 30 por la
breve modulación con un salto de tensión con respecto a la tensión
nominal de la red, no adultera el comportamiento de los usuarios 54,
62 conectados al cable de acometida de usuario 40, de manera que
por ejemplo una bombilla incandescente como usuario 54, 62 incluso
durante una modulación de datos en varias o muchas ondas
sinusoidales en el cable de acometida de usuario 40, no presenta
oscilaciones de claridad reconocibles. Esto hace que según la
invención ahora también se pueda suministrar a dicho usuarios
informaciones sobre sus cables de alimentación de usuario 40, que se
conocen por reaccionar de forma sensible a modificaciones de su
suministro de potencia, o bien, mediante este tipo de modificación
de comportamiento se mostrarían inmediatamente al operador una
modificación de este tipo de su suministro de potencia, como es el
caso por ejemplo con una bombilla incandescente.
Además el modulador 30 puede disponer de una o
de varias interfaces de datos 34, a través de las cuales puede
recibir informaciones de control de sistemas de control externos,
dispositivos de datos o sensores, cuyo contenido de información
transforma tras una conexión funcional determinada de forma
constructiva o por software, en una modulación en el cable de
alimentación de usuario 40.
Por ejemplo las interfaces de datos podrían
construirse para la captación de datos con interruptores sencillos,
gateways, que establezcan una conexión con otros sistemas de
control, señales de control a distancia por radio o por infrarrojos,
o la captación de informaciones de instalaciones de transmisión
electrónica de datos (TED), como ya conoce el técnico para el
almacenamiento de datos.
En la Fig. 1 también se muestran a modo de
ejemplo dos participantes que están conectados al cable de
alimentación de usuario 40: La unidad receptora 50 y el interruptor
61 con los usuarios 54, o, analógicamente, con el 62, establecen
entre otras una acción de conmutación y de control relacionada con
los datos recibidos.
Por ejemplo, para ello se muestra una unidad
receptora 50 que está unida a un actuador 53.
El participante 61 es un interruptor
convencional que conecta una bombilla incandescente 62 conectada al
cable de alimentación de usuario 40 como usuario.
La combinación de 61 y 62 simboliza un usuario
convencional y arbitrario 54 que puede ser operado por el sistema,
sin influencias como en un cable de alimentación de usuario 40
normal, es decir, sin modular.
Dentro de la unidad receptora 50 va unido un
usuario de potencia activa 51, con la tensión alterna de red
presente en el cable de alimentación de usuario 40.
Una unidad decodificadora 52 comprende el valor
momentáneo de la potencia activa transformada en el usuario de
potencia activa 51, y valora su avance temporal de manera que tras
una función determinada de forma constructiva o por software, se
reconozcan las divergencias condicionadas por la modificación de
este trazado de la forma sinusoidal normal de la tensión alterna de
red.
Tras otro procedimiento del protocolo de datos
(a continuación se entiende un protocolo que ordena por pasos la
información que se va a transmitir de caracteres representables por
modulación), la unidad de valoración filtra finalmente las
informaciones determinadas para ella, y controla el actuador 53
dependiendo de su significado determinado, el cual puede activar o
desactivar un usuario 54, como, por ejemplo, una bombilla
incandescente, u otro usuario, de forma que sea controlable a
distancia mediante la modulación de datos realizada en el cable de
alimentación de usuario 40. Otros ejemplos de dichos actuadores
pueden también ser dimmers o reductores de luminosidad, o
dispositivos que afecten comparativamente al efecto de un
usuario.
Según la invención también se pueden controlar a
distancia otros dispositivos de influencia que reduzcan la
luminosidad de lámparas o la velocidad, por ejemplo, de motores de
ventiladores u otros efectos de usuarios eléctricos o actuadores
electromecánicos, uniéndolos a ellos o a su actuador en
correspondencia 53 por medio de la unidad de decodificación 52 con
la unidad receptora 50.
El alcance del valor momentáneo de la potencia
activa liberada en el usuario de potencia activa 51, puede ser, por
ejemplo, mediante un dispositivo de medición eléctrico o
electromecánico de funcionamiento analógico, o también en un
microcontrolador de gama alta digitalizando los valores de tensión
en el cable de alimentación de usuario 40 y mediante la valoración
numérica de los mismos, con lo que en última instancia el usuario de
potencia activa 51 no debe estar presente físicamente en la
conexión, sino que su comportamiento físico puede ser conformado
numéricamente en uno de los microcontroladores contenidos en la
unidad de decodificación 52.
Además, la Fig. 1 muestra un terminador 70
conectado al cable de alimentación 40. Dicho terminador 70 abarca en
conexión paralela entre sí, y en los dos cables de alimentación 40,
un mínimo de un elemento de control 73, el cual, como se ha
mencionado, es paralelo como mínimo a un usuario de reactancia de
baja resistencia 71 con al menos un elemento de conexión 72
preconectado.
Por ejemplo, en la Fig. 2 se muestra una
conexión que se corresponden con las características reivindicadas,
y con la cual se obtuvieron buenas experiencias prácticas:
Para ello se recurrió a los siguientes valores
constructivos:
- C1:
- 47nF
- C2:
- 220pF
- D1:
- LL4004
- D2:
- LL4004
- D3:
- ZMM12
- D4:
- LL4148
- D5:
- LL4004
- D6:
- LL4004
- D7:
- ZMM24
- D8:
- ZMM12
- R1:
- 680K\Omega
- R2:
- 560K\Omega
- R3:
- 5K\Omega
- R4:
- Epcos SIOV-S20K275
- R5:
- 220K\Omega
- R6:
- 56K\Omega
- R7:
- 1M\Omega
- R8:
- 33K\Omega
- R9:
- 1,8\Omega
- R10:
- 100K\Omega
- R11:
- 1M\Omega
- T1:
- IRF830AS
- T2:
- BC807
- T3:
- BC817
- T4:
- BC817.
\vskip1.000000\baselineskip
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
\vskip1.000000\baselineskip
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\vtcortauna
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-
\vtcortauna
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-
\vtcortauna
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-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
Claims (10)
1. Procedimiento para la transferencia de datos
por medio de un modulador (30) en una red de tensión alterna con
múltiples usuarios conectados (54, 62), que se caracteriza
por el hecho de que durante las interrupciones del flujo de
corriente activadas con un interruptor a través de un emisor en la
parte de los usuarios, mediante una conexión eléctrica o
electrónica se controla un mínimo de corriente reactiva mediante una
conexión (70) eléctrica o electrónica, en la cual la conexión (70)
abarque una baja resistencia (71) eléctrica, de manera que ésta,
sólo en los momentos en los que el modulador imprima en la red de
tensión alterna una reducción de la potencia activa como señal de
datos, imprima un flujo de corriente que debe desviar las corrientes
reactivas activadas por las cargas reactivas, y que sea
interceptado de tal manera que las unidades receptoras conectadas,
al leer las informaciones transmitidas, no se vean perjudicadas en
su función por las corriente reactivas.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, que
se caracteriza por el hecho de que la resistencia de baja
capacidad (71) se conecta para la compensación de las porciones de
carga reactiva en una posición de red topológicamente cercana de
dichas cargas reactivas perturbadoras, de manera que se pueda
compensar la porción de corriente
reactiva.
reactiva.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
que se caracteriza por el hecho de que la corriente reactiva
que discurre durante la modulación de la potencia activa se carga de
tal forma que ésta no produce ninguna potencia perturbadora mayor
que la potencia activa aplicada por el modulador (30) en los
usuarios (54, 62) conectados.
4. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 3, que se caracteriza por el hecho de
que la modulación de la potencia activa se produce en el ámbito de
los valores momentáneos de la potencia activa de un usuario (54,
62).
5. Dispositivo para la transferencia de datos
para redes de tensión alterna, que comprende:
una red de tensión alterna (10, 11, 40), con un
interruptor (31) para la activación de una interrupción del flujo
de corriente, contando con lo siguiente conectado a una red de
tensión alterna (10, 11, 40):
como mínimo un modulador (30), que prepara
variaciones del valor momentáneo de la potencia activa,
como mínimo una conexión (70) en la
configuración de un usuario de reactancia (71) de baja resistencia,
conectable a través de un elemento de conexión (72),
que se caracteriza por el hecho de que la
conexión (70) es una resistencia eléctrica de baja fuerza (71), y
es controlado por un elemento de control (73) de tal forma que la
conexión (70) tenga un flujo de corriente en aquellos momentos en
los que el modulador (30) aplica o podría aplicar una reducción de
la potencia activa como señal de datos en la red de tensión alterna,
de manera que se intercepte una cantidad tal de cargas reactivas
que las unidades de recepción (50) conectadas no se vean afectadas
por las corrientes reactivas en su función durante la lectura de las
informaciones transmitidas.
6. Dispositivo para la transferencia de datos
para redes de tensión alterna, según la reivindicación 5 que se
caracteriza por el hecho de que la conexión de la resistencia
(71) en la conexión (70) sólo se realiza durante las fases en las
que se da la potencia activa según la ecuación
P(t) =
(\hat{U}^{2}/R)*sin^{2}(2* \pi
*f*t)
con sin^{2}(x): =
sin(x)*sin(x) = ½ * (1 + sin(2x),
donde
- P(t) =
- valor momentáneo de la potencia activa,
- \hat{U} =
- Pico de tensión,
- \pi =
- 3,141592654...,
- f =
- Frecuencia nominal de la tensión alterna,
- t =
- Tiempo en segundos
\vskip1.000000\baselineskip
7. Dispositivo para la transferencia de datos
para redes de tensión alterna, según una de las reivindicaciones 5
ó 6, que se caracteriza por el hecho de que la potencia
activa transformada por la conexión (70) es mantenida por la
técnica de conexión adecuada a un nivel bajo tal que no sea
necesaria refrigeración especial alguna del termina-
dor.
dor.
8. Dispositivo para la transferencia de datos
para redes de tensión alterna, según una de las reivindicaciones 5
a 7, que se caracteriza por el hecho de que las modulaciones
se producen con saltos de tensión de aprox. 20 V con un valor
momentáneo de la tensión sinusoidal entre 20 V y 60 V y con una
duración de 10 a 100 microsegundos.
9. Dispositivo para la transferencia de datos
para redes de tensión alterna, según una de las reivindicaciones 5
a 8, que se caracteriza por el hecho de que el modulador (30)
dispone de una o varias interfaces de datos (34).
10. Red eléctrica del edificio que abarca un
dispositivo según una de las reivindicaciones 5 a 9.
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|---|---|---|---|
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2005
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