ES2711900T3 - Dispositivo de comunicaciones por línea eléctrica - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de Comunicaciones por Línea Eléctrica (10) que comprende un módem (3); una fuente de alimentación (2) para alimentar dicho módem desde una línea eléctrica de AC; un circuito de acoplamiento (4) para acoplar dicho módem a dicha línea eléctrica para transmitir y recibir datos modulados, comprendiendo dicho circuito de acoplamiento un elemento de derivación (42) y un filtro LC serie; comprendiendo dicho filtro LC un circuito capacitivo (C1, C2, C3, C4) y un circuito inductivo (L1); comprendiendo dicho elemento de derivación (42) un rectificador (21) conectado a la fuente de alimentación (2); caracterizado por que un primer terminal del circuito capacitivo (C1, C2, C3, C4) del filtro LC está conectado a un terminal de la línea eléctrica y un primer terminal del elemento de derivación (42) está conectado al segundo terminal de la línea eléctrica.
Description
DESCRIPCION
Dispositivo de comunicaciones por lmea electrica.
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un dispositivo de comunicaciones por lmea electrica. Este dispositivo resulta particularmente apto para sistemas domoticos y para sistemas de paneles solares.
En la actualidad, la domotica es una extension de la automatizacion de edificios que proporciona control de la casa, de aparatos domesticos, de tareas domesticas y de actividades familiares. En particular, la automatizacion de los electrodomesticos proporciona control sobre la iluminacion de la casa, la calefaccion, la cocina y sobre otros aparatos domesticos. Ademas, proporciona valoraciones de costes y rendimiento sobre estos aparatos domesticos. Ventajosamente, los dispositivos de automatizacion de los electrodomesticos se podnan instalar directamente detras de las tomas de los enchufes de la casa.
En los sistemas solares de paneles actuales, la tendencia consiste en integrar microinversores directamente en el panel solar. Estos sistemas requieren una comunicacion fiable entre estos microinversores con el fin de gestionar parametros electricos.
Descripcion de la tecnica relacionada
Los dispositivos convencionales de comunicacion por lmea electrica comprenden, en general, un modem cuyo dispositivo de acoplamiento y cuya fuente de alimentacion se disenan e implementan por separado.
El documento EP 1 300 965 divulga un aparato de acoplamiento para un sistema de transmision por lmea electrica con una baja velocidad de bits. Este documento se centra en un transformador controlado por conmutacion y un circuito de control que ejecuta tanto el suministro de alimentacion como la transmision de informacion. Aunque la solucion propuesta optimiza el tamano y reduce el coste del dispositivo de acoplamiento, esta solucion se limita a dispositivos de fuente de alimentacion y de acoplamiento con aislamiento galvanico basados en transformadores. El documento EP 2290834 divulga un dispositivo de Comunicaciones por Lmea Electrica dispuesto para alimentar senales de datos a un rectificador con el fin de proporcionar suministro de alimentacion al transmisor durante el periodo de tiempo requerido para enviar de vuelta una senal de datos. Breve sumario de la invencion
Con respecto a la tecnica anterior, un objetivo de la presente invencion es proporcionar un dispositivo de comunicaciones por lmea electrica mas compacto y menos costoso economicamente.
Otro objetivo de la presente invencion es aprovechar mas eficazmente la potencial sinergia entre el dispositivo de acoplamiento y la fuente de alimentacion.
Segun la invencion, estos objetivos se alcanzan por medio de un dispositivo de comunicaciones por lmea electrica de la reivindicacion 1.
En una forma de realizacion de acuerdo con la invencion, el dispositivo de comunicaciones por lmea electrica comprende un modem, una fuente de alimentacion para alimentar el modem desde una lmea electrica de AC, y un circuito de acoplamiento para acoplar el modem a la lmea electrica con el fin de transmitir y recibir datos modulados. El circuito de acoplamiento comprende un filtro LC en serie y un elemento de derivacion (shunt). El elemento de derivacion comprende un rectificador que esta conectado a la fuente de alimentacion.
En otra forma de realizacion, el circuito capacitivo del filtro LC esta conectado a un terminal de la lmea electrica, y un primer terminal del elemento de derivacion esta conectado al segundo terminal de la lmea electrica.
En una forma de realizacion, un segundo terminal del circuito capacitivo del filtro LC esta conectado, ademas, a un segundo terminal del elemento de derivacion. En otra forma de realizacion, un segundo terminal del circuito capacitivo del filtro LC esta conectado, ademas, a un primer terminal del circuito inductivo del filtro LC, y un segundo terminal del circuito inductivo esta conectado a un segundo terminal del elemento de derivacion.
En una forma de realizacion, la lmea electrica de AC es una lmea monofasica. En otra forma de realizacion, la lmea electrica de AC es una lmea trifasica o una lmea polifasica.
En una forma de realizacion, el rectificador es un rectificador de media onda o de onda completa.
En una forma de realizacion, el dispositivo de comunicaciones por lmea electrica comprende, ademas, un filtro paso-bajo.
En una forma de realizacion, el dispositivo de comunicaciones por lmea electrica comprende, ademas, un dispositivo electronico y/o un sensor. Este dispositivo electronico y/o sensor esta conectado al modem y proporciona y/o recibe datos del modem. En otra forma de realizacion, la fuente de alimentacion del dispositivo de comunicacion por lmea electrica suministra energfa a este dispositivo electronico y/o sensor.
En otra forma de realizacion, la fuente de alimentacion del dispositivo de comunicaciones por lmea electrica suministra menos de 100 vatios.
Otro objetivo de la presente invencion es proporcionar un dispositivo de comunicaciones fiable para aplicaciones domoticas, que se podna instalar directamente detras de las tomas de los enchufes de una casa.
En una forma de realizacion segun la invencion, un sistema domotico incluye uno o mas de los dispositivos de comunicaciones por lmea electrica antes mencionados.
Otro objetivo de la presente invencion es proporcionaR un dispositivo de comunicaciones fiable para sistemas de paneles solares, que se podna integrar directamente en el inversor del panel.
En una forma de realizacion segun la invencion, un sistema de paneles solares fotovoltaicos incluye uno o mas de los dispositivos de comunicaciones por lmea electrica antes mencionados.
Breve descripcion de los dibujos
La invencion se entendera mejor con la ayuda de la descripcion de una forma de realizacion que se aporta a tttulo de ejemplo y se ilustra por medio de las figuras, en las cuales:
la figura 1 representa esquematicamente un dispositivo conocido de comunicaciones por lmea electrica; la figura 2 muestra un dispositivo de acoplamiento segun un aspecto de la invencion;
la figura 3 muestra un circuito de fuente de alimentacion de acuerdo con un aspecto de la invencion;
la figura 4 representa esquematicamente un dispositivo de comunicaciones por lmea electrica segun la invencion;
las figuras 5 y 6 muestran el bloque de fuente de alimentacion y dispositivo de acoplamiento del dispositivo de comunicaciones por lmea electrica segun un aspecto de la invencion.
Las figuras 7 y 8 muestran el bloque de fuente de alimentacion y de dispositivo de acoplamiento del dispositivo de comunicaciones por lmea electrica en una configuracion trifasica, de acuerdo con un aspecto de la invencion.
Descripcion detallada de posibles formas de realizacion de la invencion
La invencion se refiere a un dispositivo de comunicaciones por lmea electrica (PLC). El dispositivo de comunicaciones por lmea electrica comprende un modem cuyo dispositivo de acoplamiento y fuente de alimentacion estan disenados con el fin de aprovechar recursos comunes. El objetivo consiste en proporcionar un dispositivo de comunicaciones por lmea electrica que sea mas compacto y menos costoso economicamente que los dispositivos de PLC convencionales.
Los dispositivos de comunicaciones por lmea electrica (PLC) de la invencion resultan particularmente aptos para sistemas domoticos y para sistemas de paneles solares.
Los sistemas domoticos, en particular, dispositivos de automatizacion de electrodomesticos, que estan destinados a instalarse directamente detras de las tomas de enchufes de una casa son dispositivos con altas restricciones en cuanto al tamano. El dispositivo de acoplamiento de la lmea electrica y la fuente de alimentacion son los elementos de dichos dispositivos que presentan mayores desafms. Una sinergia novedosa entre el dispositivo de acoplamiento y la fuente de alimentacion del modem podna proporcionar un dispositivo de comunicaciones por lmea electrica que es mas compacto y menos costoso economicamente que los dispositivos de PLC convencionales.
En los sistemas solares de paneles de la actualidad, la tendencia consiste en desarrollar un microinversor que se integrara directamente en el panel solar. De este modo, un sistema de paneles solares requiere dispositivos de comunicacion fiables con el fin de conectar entre sf una pluralidad de estos inversores y de gestionar sus parametros electricos. Un dispositivo para lmeas electricas de la invencion resulta apto para ser integrado directamente en estos inversores, permitiendo dicho tipo de comunicacion sin ninguna unidad central, sin cables
dedicados o sin interfaces de radiocomunicaciones.
La figura 1 muestra un dispositivo convencional de comunicaciones por lmea electrica 1. El dispositivo de PLC 1 comprende un modem 3, una fuente de alimentacion 2 para alimentar el modem desde la lmea electrica 101, y un dispositivo de acoplamiento 4 para acoplar el modem 3 a la lmea electrica. El modem 3 esta conectado a por lo menos un dispositivo electronico 5 que proporciona datos destinados a ser enviados y/o recibe datos por medio de la lmea electrica 101 a traves del modem 3. El dispositivo de acoplamiento 4 y la fuente de alimentacion 2 no comparten recursos comunes.
La figura 2 muestra un dispositivo de acoplamiento 4 para un dispositivo de comunicaciones por lmea electrica 10 segun la invencion. El dispositivo de acoplamiento 4 comprende un filtro LC L1,C1, un elemento de derivacion 42 y un puerto bidireccional, con amplificador separador, para conectar los terminales de entrada/salida de datos del modem 3. Para eliminar la parte DC de la salida del amplificador separador 41 (que puede ser un amplificador separador de ganancia fija, un amplificador separador de ganancia variable o un amplificador separador de ganancia unidad, segun las circunstancias) se podna usar un condensador C2. El elemento de derivacion 42 coopera con el filtro LC para obtener un filtro de paso que permite el paso de los datos modulados, aunque eliminando la frecuencia portadora de la lmea electrica.
Los dispositivos de acoplamiento convencionales usan un simple resistor y/o una simple inductancia como elemento de derivacion.
Las fuentes de alimentacion y los dispositivos de acoplamiento con aislamiento galvanico convencionales integran un transformador en sus circuitos, transformador que permite intrmsecamente sustituir el filtro LC y el elemento de derivacion.
Un primer terminal del condensador C1 del filtro LC se podna conectar a la Fase de la lmea electrica, mientras que un primer terminal del elemento de derivacion 42 se podna conectar al Neutro de la lmea electrica. Un segundo terminal del condensador C1 se podna conectar, ademas, a un segundo terminal del elemento de derivacion 42.
El dispositivo de acoplamiento 4 tambien se podna usar para acoplar un modem 3 a una lmea electrica de Fase-Fase (por ejemplo, lmeas de alimentacion electrica trifasicas).
La figura 3 muestra una fuente de alimentacion 2 para un dispositivo de comunicaciones por lmea electrica 10 segun la invencion. La fuente de alimentacion 2 comprende un condensador C10, un rectificador 21 y un filtro paso-bajo 22. Un primer terminal del condensador C10 se podna conectar a la Fase 102 de una lmea electrica, mientras que el segundo terminal se conecta a un primer terminal del rectificador 21. Un segundo terminal del rectificador 21 se podna conectar al Neutro 103 de la lmea electrica, mientras que un tercer terminal se podna conectar a un filtro paso-bajo 22. El rectificador 21 se podna conectar a Tierra por medio de un cuarto terminal. La salida del filtro paso-bajo proporciona la fuente de alimentacion 100 al modem 3 y/o a otros dispositivos electronicos 5.
Una fuente de alimentacion con desplazamiento de fase se podna usar para alimentar un modem de baja potencia 3 y/o a otros dispositivos electronicos de baja potencia 5. El rectificador 21 podna ser un rectificador de Media Onda o un rectificador de Onda Completa.
La figura 4 representa esquematicamente un dispositivo de comunicaciones por lmea electrica 10 de acuerdo con la invencion. El dispositivo de comunicaciones por lmea electrica 10 comprende un modem 3, cuyo dispositivo de acoplamiento y cuya fuente de alimentacion estan disenados en un unico bloque 6 con el fin de aprovechar recursos comunes. Esto conduce a un dispositivo de comunicaciones por lmea electrica 10 que es mas compacto y menos costoso economicamente que los dispositivos de PLC convencionales.
En las figuras 5 y 6 se muestran dos formas de realizacion del bloque de fuente de alimentacion y dispositivo de acoplamiento 6. El bloque de fuente de alimentacion y dispositivo de acoplamiento 6 comprende el filtro LC C1,L1 y el dispositivo de derivacion 42 del dispositivo de acoplamiento 4, asf como el condensador, el rectificador 21 y el filtro paso-bajo 22 de la fuente de alimentacion 2. Podna crearse una sinergia entre el dispositivo de acoplamiento y la fuente de alimentacion, por un lado compartiendo el mismo condensador C1 y, por otro lado, integrando el rectificador 21 como unico elemento y/o elemento principal del elemento de derivacion 42 del filtro LC.
Las caractensticas electricas del rectificador 21 deben adaptarse para cooperar con el filtro LC L1,C1 con el fin de eliminar del dispositivo de acoplamiento la frecuencia portadora de la lmea electrica, al mismo tiempo que entregando la potencia necesaria al modem 3 y/o al dispositivo electronico 5 a traves del condensador C1 y el filtro paso-bajo 22.
En la figura 5, un primer terminal del condensador C1 se podna conectar a la Fase 102 de la lmea electrica, mientras que el segundo terminal se conecta a un primer terminal del rectificador 21 y a un primer terminal de la inductancia L1 del filtro LC. Un segundo terminal del rectificador 21 se podna conectar al Neutro 103 de la lmea electrica, mientras que el tercer terminal se podna conectar a un filtro paso-bajo 22. El rectificador 21 se podna conectar a Tierra por medio de un cuarto terminal.
En la forma de realizacion de la figura 6, el segundo terminal del condensador 1 esta conectado a un primer terminal de la inductancia L1 del filtro LC, mientras que el segundo terminal de la inductancia L1 esta conectado a un primer terminal del rectificador 21.
Las figuras 7 y 8 muestran el bloque de dispositivo de acoplamiento y fuente de alimentacion del dispositivo de comunicaciones por lmea electrica en una configuracion trifasica.
En una configuracion multifasica o polifasica, el filtro LC podna comprender un circuito capacitivo y/o un circuito inductivo. En las figuras 7 y 8, dicho circuito capacitivo comprende una pluralidad de condensadores C1, C2, C3 y C4. El Condensador C4 se podna usar, si fuera necesario, para establecer la impedancia necesaria del circuito.
Lista de elementos usados en los dibujos:
1: Dispositivo de comunicaciones por lmea electrica (tecnica anterior)
2: Fuente de alimentacion
21: Rectificador
22: Filtro paso-bajo
3: Modem
4: Dispositivo de acoplamiento
41: Amplificador separador
42: Elemento de derivacion
5: Dispositivo electronico y/o sensor
6: Bloque de dispositivo de acoplamiento y fuente de alimentacion
10: Dispositivo de comunicaciones por lmea electrica
100: Lmea de alimentacion de DC
101: Lmea electrica
102: fase de la lmea electrica
103: neutro de la lmea electrica
104: lmea de SALIDA del modem
105: lmea de ENTRADA del modem
106: lmea de comunicaciones
111: fase 1 de la lmea electrica
112: fase 2 de la lmea electrica
113: fase 3 de la lmea electrica
Claims (12)
1. Dispositivo de Comunicaciones por Lmea Electrica (10) que comprende
un modem (3);
una fuente de alimentacion (2) para alimentar dicho modem desde una lmea electrica de AC;
un circuito de acoplamiento (4) para acoplar dicho modem a dicha lmea electrica para transmitir y recibir datos modulados, comprendiendo dicho circuito de acoplamiento un elemento de derivacion (42) y un filtro LC serie; comprendiendo dicho filtro LC un circuito capacitivo (C1, C2, C3, C4) y un circuito inductivo (L1); comprendiendo dicho elemento de derivacion (42) un rectificador (21) conectado a la fuente de alimentacion (2);
caracterizado por que
un primer terminal del circuito capacitivo (C1, C2, C3, C4) del filtro LC esta conectado a un terminal de la lmea electrica y un primer terminal del elemento de derivacion (42) esta conectado al segundo terminal de la lmea electrica.
2. Dispositivo de Comunicaciones por Lmea Electrica segun la reivindicacion 1, en el que un segundo terminal del circuito capacitivo (C1, C2, C3, C4) del filtro LC esta ademas conectado a un segundo terminal del elemento de derivacion (42).
3. Dispositivo de Comunicaciones por Lmea Electrica segun la reivindicacion 1, en el que un segundo terminal del circuito capacitivo (C1, C2, C3, C4) del filtro LC esta ademas conectado a un primer terminal del circuito inductivo (L1) del filtro LC, y en el que un segundo terminal del circuito inductivo (L1) del filtro LC esta conectado a un segundo terminal del elemento de derivacion (42).
4. Dispositivo de Comunicaciones por Lmea Electrica segun una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la lmea electrica de AC es una lmea monofasica.
5. Dispositivo de Comunicaciones por Lmea Electrica segun una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la lmea electrica de AC es una lmea trifasica o una lmea polifasica.
6. Dispositivo de Comunicaciones por Lmea Electrica segun una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el rectificador es un rectificador de media onda o de onda completa.
7. Dispositivo de Comunicaciones por Lmea Electrica segun una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la fuente de alimentacion comprende un filtro paso-bajo (22).
8. Dispositivo de Comunicaciones por Lmea Electrica segun una de las reivindicaciones 1 a 7, que ademas comprende un dispositivo electronico y/o un sensor (5) conectados al modem (3); en el que dicho dispositivo electronico y/o sensor proporciona y/o recibe datos del modem.
9. Dispositivo de Comunicaciones por Lmea Electrica segun la reivindicacion 8, en el que la fuente de alimentacion (2) suministra potencia a dicho dispositivo electronico y/o sensor (5).
10. Dispositivo de Comunicaciones por Lmea Electrica segun una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la potencia generada por la fuente es inferior a 100 vatios.
11. Sistema domotico que incluye uno o mas dispositivos de Comunicaciones por Lmea Electrica segun una de las reivindicaciones 1 a 10.
12. Sistema de paneles solares que incluye uno o mas dispositivos de Comunicaciones por Lmea Electrica segun una de las reivindicaciones 1 a 10.
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