FR2685587A1 - Modem intended to equip an automatic device for control of the electrical appliances of a dwelling - Google Patents

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    • H04B2203/5483—Systems for power line communications using coupling circuits

Abstract

The modem is connected to an alternating mains for electrical distribution and comprises a coupling transformer including a primary winding 1 connected to the said alternating mains and a secondary winding comprising a first winding 3 coupled to the winding 1 and a second winding 4 mounted in series with the winding 3. The windings 3 and 4 have, on the one hand, a first common connection 5 which is connected to a line 8 linked to a signal processing device (16) and, on the other hand, a second common connection 9 which is connected to a DC voltage source VM. According to the invention, the winding 1 has an inductance L1 less than the inductance L3 of the winding 3 in order to increase the selectivity of the coupling transformer.

Description

Modem destiné à équiper un dispositif automatique de commande des appareils électriques d'une habitation
L'invention concerne les dispositifs automatiques de commande des appareils électriques d'une habitation connectés à un réseau alternatif de distribution électrique et dans lesquels on utilise la technique des courants porteurs pour la transmission d'informations.Lesdits dispositifs automatiques comprennent des émetteurs-récepteurs sur lesquels sont connectés les appareils électriques et comporte chacun un micro-contrôleur de gestion d'informations ainsi qu'une mémoire EEPROM destinée à contenir différentes informations concernant les émetteurs récepteurs et l'habitation, et au moins une régie-maître comportant, d'une part, également un micro-contrôleur de gestion des informations qui est relié à un clavier de programmation et qui contient dans sa mémoire des programmes utilisateurs et différentes adresses relatives notamment aux émetteurs-récepteurs et à l'habitation, et, d'autre part, un moyen d'affichage permettant la visualisation notamment des différentes informations transmises, par exemple, le numéro de l'émetteur-récepteur.Modem intended to equip an automatic device for controlling the electrical appliances of a dwelling
The invention relates to automatic devices for controlling electrical appliances in a home connected to an alternative electrical distribution network and in which the technique of carrier currents is used for the transmission of information. Said automatic devices include transceivers on which are connected to the electrical devices and each comprises an information management micro-controller as well as an EEPROM memory intended to contain various information relating to the transceivers and the dwelling, and at least one master control unit comprising, on the other hand, also an information management micro-controller which is connected to a programming keyboard and which contains in its memory user programs and various addresses relating in particular to transceivers and housing, and, on the other hand, a display means allowing the visualization in particular of the different The information transmitted, for example, the number of the transceiver.

L'invention concerne plus particulièrement un modem destiné à équiper les dispositifs automatiques de commande des appareils électriques d'une habitation pour faciliter 1'émission-réception des informations qui transitent sur le réseau de distribution électrique. The invention relates more particularly to a modem intended to equip the automatic control devices of the electrical appliances of a dwelling in order to facilitate the transmission / reception of the information which passes over the electrical distribution network.

Un modem de ce type comprend généralement un transformateur de couplage comportant un enroulement primaire connecté, par l'intermédiaire, d'un condensateur à un réseau alternatif de distribution électrique et un enroulement secondaire comprenant un premier enroulement accouplé à l'enroulement primaire et un deuxième enroulement monté en série avec ledit premier enroulement, le premier enroulement et le deuxième enroulement possédant, d'une part, une première connexion commune qui est reliée à chacune des extrémités des deux enroulements et qui est connectée à une ligne reliée à un dispositif de traitement des signaux, en réception provenant du réseau alternatif, et en émission provenant du microcontrôleur dudit modem, et, d'autre part une deuxième connexion commune qui est reliée à l'autre extrémité du premier enroulement et à la première borne d'un condensateur dont la deuxième borne est reliée à l'extrémité du deuxième enroulement et qui est connectée à une source de tension continue.A modem of this type generally comprises a coupling transformer comprising a primary winding connected, by the intermediary of a capacitor to an alternative electrical distribution network and a secondary winding comprising a first winding coupled to the primary winding and a second winding mounted in series with said first winding, the first winding and the second winding having, on the one hand, a first common connection which is connected to each end of the two windings and which is connected to a line connected to a processing device signals, in reception coming from the alternative network, and in emission coming from the microcontroller of said modem, and, on the other hand a second common connection which is connected to the other end of the first winding and to the first terminal of a capacitor whose the second terminal is connected to the end of the second winding and which is co Connected to a DC voltage source.

Malheureusement les modems existants réagissent trop fréquemment aux parasites et aux fréquences voisines présents sur le réseau de distribution électrique même si le signal émis sur le réseau électrique, est constitué d'une porteuse modulée en fréquence par le signal contenant les informations à transmettre, la fréquence de la porteuse étant comprise entre 90 et 150 Khz. D'autre part, la longueur des lignes du réseau de distribution électrique atténue le signal présent sur le réseau de distribution électrique rendant ainsi ce dernier difficilement détectable et exploitable. Enfin, les impédances des enroulements du transformateur de couplage ne sont pas suffisamment adaptées pour limiter les fluctuations de courant engendrant ainsi de grandes perturbations.Unfortunately existing modems react too frequently to parasites and neighboring frequencies present on the electrical distribution network even if the signal emitted on the electrical network, consists of a carrier modulated in frequency by the signal containing the information to be transmitted, the frequency of the carrier being between 90 and 150 Khz. On the other hand, the length of the lines of the electrical distribution network attenuates the signal present on the electrical distribution network thus making the latter difficult to detect and exploit. Finally, the impedances of the windings of the coupling transformer are not sufficiently adapted to limit the current fluctuations thus generating large disturbances.

Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients précités en mettant en oeuvre un modem garantissant la bonne exploitation des signaux tant à l'émission qu'à la réception.The object of the invention is to remedy the aforementioned drawbacks by implementing a modem guaranteeing the proper exploitation of the signals both at transmission and at reception.

Selon l'invention, le transformateur de couplage comporte un enroulement primaire dont l'inductance L1 est inférieure à l'inductance L2 de l'enroulement secondaire.According to the invention, the coupling transformer comprises a primary winding whose inductance L1 is less than the inductance L2 of the secondary winding.

Grâce au modem selon l'invention, le signal présent sur le réseau de distribution électrique peut-être restitué dans le dispositif automatique de contrôle d'une habitation en minimisant les différentes perturbations parasites. D'autre part, le réglage du rapport de transformation du transformateur de couplage augmente la sélectivité dudit transformateur améliorant ainsi ses capacités de discrimination des fréquences pour reconstituer l'ensemble des informations à émettre ou à transmette et limite les fluctuations de courant dans le modem.Thanks to the modem according to the invention, the signal present on the electrical distribution network can be restored in the automatic device for controlling a home while minimizing the various parasitic disturbances. On the other hand, the adjustment of the transformation ratio of the coupling transformer increases the selectivity of said transformer, thereby improving its frequency discrimination capabilities to reconstruct all of the information to be transmitted or transmitted and limits the current fluctuations in the modem.

L'invention sera mieux comprise grâce à la description ciaprès qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif et expliqué en référence au dessin schématique annexé, dont la figure unique est un schéma électrique d'un modem selon l'invention.The invention will be better understood from the following description which relates to a preferred embodiment, given by way of nonlimiting example and explained with reference to the appended schematic drawing, the single figure of which is an electrical diagram of a modem. according to the invention.

Le transformateur de couplage représenté à la figure 1 comporte un enroulement primaire d'induction 1 alimenté par une source de tension alternative V, par exemple, le secteur 220V - 50 Hz, appliquée entre deux bornes repérées P et N.The coupling transformer represented in FIG. 1 comprises a primary induction winding 1 supplied by an alternating voltage source V, for example, the sector 220V - 50 Hz, applied between two terminals marked P and N.

Une première extrémité de l'enroulement primaire 1, est connectée à l'une des bornes P de la source de tension alternative par l'intermédiaire d'un condensateur 2. Une deuxième extrémité de l'enroulement primaire est connectée directement à la borne d'entrée N. L'enroulement primaire 1 comporte, par exemple, 10 spires. Le transformateur de couplage comporte un enroulement secondaire comprenant un premier enroulement 3 accouplé à l'enroulement primaire 1 et un deuxième enroulement 4 monté en série avec le premier enroulement 3. Le premier enroulement 3 comporte, par exemple, 60 spires et le deuxième enroulement 4 comporte également, par exemple, 60 spires. A first end of the primary winding 1 is connected to one of the terminals P of the alternating voltage source via a capacitor 2. A second end of the primary winding is connected directly to the terminal d input N. The primary winding 1 comprises, for example, 10 turns. The coupling transformer comprises a secondary winding comprising a first winding 3 coupled to the primary winding 1 and a second winding 4 mounted in series with the first winding 3. The first winding 3 comprises, for example, 60 turns and the second winding 4 also includes, for example, 60 turns.

Le premier enroulement 3 et le deuxième enroulement 4 possèdent, d'une part, une première connexion commune 5 qui est reliée à chacune des extrémités 6 et 7 des deux enroulements 3 et 4 et qui est connectée à une ligne 8 qui assure la transmission ou l'émission des signaux contenant des informations nécessaires au contrôle des appareils électriques, et, d'autre part, une deuxième connexion commune 9 qui est reliée à l'autre extrémité 10 du premier enroulement 3 et à la première borne 11 d'un condensateur 12 dont la deuxième borne 13 est reliée à l'extrémité 14 du deuxième enroulement 4, et qui est connectée à une source de tension continue VM, sensiblement égale à 12,6 V et nécessaire au fonctionnement du modem.En effet, sans application d'une source de tension continue, le signal qui apparat sur la première extrémité commune 5, étant de quelques millivolts, serait difficilement détectable et analysable. C'est pourquoi, une tension continue délivrée par la source de tension VM est superposée au signal sinusoïdal présent sur ladite extrémité commune 5. Comme représenté, l'extrémité 10 du premier enroulement 3 de l'enroulement secondaire est reliée également à la masse M. Le condensateur 12 a, par exemple, pour valeur 6,8nF.The first winding 3 and the second winding 4 have, on the one hand, a first common connection 5 which is connected to each of the ends 6 and 7 of the two windings 3 and 4 and which is connected to a line 8 which ensures the transmission or the transmission of signals containing information necessary for the control of electrical appliances, and, on the other hand, a second common connection 9 which is connected to the other end 10 of the first winding 3 and to the first terminal 11 of a capacitor 12, the second terminal 13 of which is connected to the end 14 of the second winding 4, and which is connected to a DC voltage source VM, substantially equal to 12.6 V and necessary for the operation of the modem. Indeed, without application of 'a DC voltage source, the signal which appears on the first common end 5, being a few millivolts, would be difficult to detect and analyze. This is why a DC voltage delivered by the voltage source VM is superimposed on the sinusoidal signal present on said common end 5. As shown, the end 10 of the first winding 3 of the secondary winding is also connected to ground M The capacitor 12 has, for example, a value of 6.8nF.

Au cours d'une première phase correspondant à la réception d'un signal émis sur le secteur, l'enroulement primaire 1 est alimenté par un circuit à résonance comportant le condensateur 2 et l'enroulement 1. L'enroulement primaire est parcouru par un courant sinusoïdal de fréquence égale à la fréquence de résonance déterminée par les éléments 1 et 2.During a first phase corresponding to the reception of a signal emitted on the sector, the primary winding 1 is supplied by a resonance circuit comprising the capacitor 2 and the winding 1. The primary winding is traversed by a sinusoidal current of frequency equal to the resonant frequency determined by elements 1 and 2.

Dans notre exemple particulier, la fréquence de résonance est égale à la fréquence du signal porteur haute fréquence qui est compris entre 90 et 150 kilohertz et qui est modulé par des informations à transmettre sur le réseau. La fréquence de la porteuse est, de préférence égale à 132,5 Khz. Le condensateur 2 a par exemple, pour valeur 0,22 P F. Ainsi, le signal présent sur la première extrémité commune 5 est un signal de fréquence comprise entre 90 et 150 kilohertz contenant un certain nombre d'harmoniques et superposé à la tension de la source de tension continue VM.In our particular example, the resonant frequency is equal to the frequency of the high frequency carrier signal which is between 90 and 150 kilohertz and which is modulated by information to be transmitted over the network. The carrier frequency is preferably 132.5 kHz. The capacitor 2 has for example, a value of 0.22 P F. Thus, the signal present on the first common end 5 is a signal of frequency between 90 and 150 kilohertz containing a certain number of harmonics and superimposed on the voltage of the DC voltage source VM.

Dans cette première phase, le transformateur de couplage se comporte, comme un abaisseur de tension dont le rapport de transformation est de l'ordre de 1/6. Le signal présent sur la ligne 8 est envoyé sur un premier module 15 d'un dispositif de traitement 16 du signal qui élimine les différentes composantes parasites du signal avant de le démoduler, la fréquence du signal devant être égale à la fréquence du signal porteur. Le dispositif de traitement 16 comprend, par exemple, un circuit intégré I, NE5050 de chez
Philips Composants. Ledit signal ainsi démodulé contient les informations nécessaires au contrôle automatique d'une habitation.In this first phase, the coupling transformer behaves like a voltage step-down whose transformation ratio is of the order of 1/6. The signal present on line 8 is sent to a first module 15 of a signal processing device 16 which eliminates the various parasitic components of the signal before demodulating it, the frequency of the signal having to be equal to the frequency of the carrier signal. The processing device 16 comprises, for example, an integrated circuit I, NE5050 from
Philips Components. Said demodulated signal contains the information necessary for the automatic control of a home.

Ces informations sont adressées sur un micro-contrôleur 17 chargé de les analyser. Afin d'améliorer la sélectivité du transformateur de couplage, le rapport de transformation doit être ajusté. Le réglage est fait, d'une part, en choisissant un diamètre de fil particulier pour les enroulement 1, 3 et 4 et, d'autre part, en ajustant les valeurs des inductances L1,
L3 et L4 des enroulements 1, 3 et 4. La valeur de l'inductance L1 de ltenroulement primaire 1 doit être inférieure à la valeur de l'inductance L3 de l'enroulement secondaire 3 pour augmenter la sélectivité du transformateur.This information is sent to a microcontroller 17 responsible for analyzing it. In order to improve the selectivity of the coupling transformer, the transformation ratio must be adjusted. The adjustment is made, on the one hand, by choosing a particular wire diameter for the windings 1, 3 and 4 and, on the other hand, by adjusting the values of the inductances L1,
L3 and L4 of windings 1, 3 and 4. The value of the inductance L1 of the primary winding 1 must be less than the value of the inductance L3 of the secondary winding 3 to increase the selectivity of the transformer.

La valeur de l'inductance L4 de l'enroulement secondaire 4 favorise la stabilité du circuit résonant améliorant également la sélectivité du transformateur. De cette manière, le transformateur sépare plus facilement le signal porteur haute fréquence de tous les autres signaux parasites présents sur le réseau électrique de distribution.The value of the inductance L4 of the secondary winding 4 promotes the stability of the resonant circuit also improving the selectivity of the transformer. In this way, the transformer more easily separates the high frequency carrier signal from all the other parasitic signals present on the electrical distribution network.

Au cours d'une deuxième phase correspondant, par exemple, à l'émission d'un s signal sur le secteur, un oscillateur 18 fournissant un signal porteur haute fréquence compris entre 90 et 150 kilohertz est connecté au dispositif de traitement 16 du signal. Ce signal porteur est modulé par les informations à transmettre issues du micro-contrôleur 17 placé dans un émetteur-récepteur ou une régie-maître.During a second phase corresponding, for example, to the emission of a signal from the mains, an oscillator 18 providing a high frequency carrier signal between 90 and 150 kilohertz is connected to the signal processing device 16. This carrier signal is modulated by the information to be transmitted from the microcontroller 17 placed in a transceiver or a master control room.

Puis, le signal modulé est amplifié et filtré par un deuxième module 19 du dispositif de traitement 16 et apparaît sur la première extrémité commune 5 pour être transmis sur le secteur. Au cours de cette deuxième phase, le transformateur de couplage se comporte, comme un élévateur de tension dont le rapport de transformation est de l'ordre de 6/1. Ledit signal est ensuite capté soit par un émetteur-récepteur ou une régie-maître et démodulé pour récupérer les informations émises nécessaires au fonctionnement du dispositif automatique de contrôle de l'appareil d'une habitation. Then, the modulated signal is amplified and filtered by a second module 19 of the processing device 16 and appears on the first common end 5 to be transmitted on the sector. During this second phase, the coupling transformer behaves like a voltage booster whose transformation ratio is of the order of 6/1. Said signal is then picked up either by a transceiver or a master control unit and demodulated to recover the transmitted information necessary for the operation of the automatic device control device of a dwelling.

Claims (5)

RevendicationsClaims 1. Modem destiné à équiper respectivement des émetteursrécepteurs et au moins une régie-maître qui sont montés dans un réseau alternatif de distribution électrique et qui sont adaptés à commander des appareils électriques d'une habitation, ledit modem comprenant un micro-contrôleur (17) et un transformateur de couplage comportant un enroulement primaire (1) connecté par l'intermédiaire d'un condensateur (2) au réseau alternatif, et un enroulement secondaire comprenant un premier enroulement (3) accouplé à l'enroulement primaire (1) et un deuxième enroulement (4) monté en série avec ledit premier enroulement (3), le premier enroulement (3) et le deuxième enroulement (4) possédant, d'une part, une première connexion commune (5) qui est reliée à chacune des extrémités (6) et (7) des deux enroulements (3) et (4) et qui est connectée à une ligne (8) reliée à un dispositif de traitement (16) des signaux, en réception provenant du réseau alternatif, et en émission provenant du micro-contrôleur (17) du modem, et, d'autre part, une deuxième connexion commune (9) qui est reliée à l'autre extrémité (10) du premier enroulement (3) et à la première borne (11) d'un condensateur (12) dont la deuxième borne (13) est reliée à l'extrémité (14) du deuxième enroulement (4), et qui est connectée à une source de tension continue VM, caractérisé en ce que, l'enroulement primaire (1) a une inductance L1 inférieure à l'inductance L3 du premier enroulement secondaire (3).1. Modem intended to respectively equip transceivers and at least one master control unit which are mounted in an alternative electrical distribution network and which are suitable for controlling electrical appliances in a dwelling, said modem comprising a microcontroller (17) and a coupling transformer comprising a primary winding (1) connected via a capacitor (2) to the alternating network, and a secondary winding comprising a first winding (3) coupled to the primary winding (1) and a second winding (4) mounted in series with said first winding (3), the first winding (3) and the second winding (4) having, on the one hand, a first common connection (5) which is connected to each of the ends (6) and (7) of the two windings (3) and (4) and which is connected to a line (8) connected to a device for processing signals (16), in reception coming from the alternating network, and in e mission coming from the microcontroller (17) of the modem, and, on the other hand, a second common connection (9) which is connected to the other end (10) of the first winding (3) and to the first terminal (11 ) a capacitor (12) whose second terminal (13) is connected to the end (14) of the second winding (4), and which is connected to a DC voltage source VM, characterized in that, the primary winding (1) has an inductance L1 lower than the inductance L3 of the first secondary winding (3). 2. Modem selon la revendication 1, caractérisé en ce que, l'enroulement primaire (1) comporte 10 spires, tandis que les premier et deuxième enroulements comportent 60 spires.2. Modem according to claim 1, characterized in that, the primary winding (1) has 10 turns, while the first and second windings have 60 turns. 3. Modem selon la revendication 2, caractérisé en ce que, le transformateur de couplage constitue, d'une part, un transformateur de couplage abaisseur de tension au cours d'une première phase correspondant à la réception d'un signal émis sur le secteur et, d'autre part, un transformateur de couplage élévateur de tension au cours d'une deuxième phase correspondant à l'émission d'un signal contenant des informations sur le secteur, la fréquence du signal porteur sur lequel les informations sont émises étant de 132,5 Khz.3. Modem according to claim 2, characterized in that, the coupling transformer constitutes, on the one hand, a voltage step-down coupling transformer during a first phase corresponding to the reception of a signal emitted on the sector and, on the other hand, a step-up voltage transformer during a second phase corresponding to the emission of a signal containing information on the sector, the frequency of the carrier signal on which the information is transmitted being 132.5 Khz. 4. Modem selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rapport de transformation du transformateur de couplage est de l'ordre de 1/6 lorsque ledit transformateur est le transformateur de couplage abaisseur de tension.4. Modem according to claim 3, characterized in that the transformation ratio of the coupling transformer is of the order of 1/6 when said transformer is the step-down coupling transformer. 5. Modem selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rapport de transformation du transformateur de couplage est de l'ordre de 6/1 lorsque ledit transformateur est le transformateur de couplage élévateur de tension. 5. Modem according to claim 3, characterized in that the transformation ratio of the coupling transformer is of the order of 6/1 when said transformer is the voltage step-up coupling transformer.
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