IT201600082884A1

IT201600082884A1 - Circuito accoppiatore per la trasmissione di segnali ad onde convogliate

Info

Publication number: IT201600082884A1
Application number: IT102016000082884A
Authority: IT
Inventors: Alessandro Santi
Original assignee: Ecm S P A
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2018-02-05
Also published as: EP3280058B1; EP3280058A1

Description

CIRCUITO ACCOPPIATORE PER LA TRASMISSIONE DI SEGNALI AD

ONDE CONVOGLIATE

DESCRIZIONE

SFONDO TECNOLOGICO DELL'INVENZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione si riferisce al settore delle comunicazioni ad onde convogliate (Power Line Communications o PLC). In particolare, l'invenzione si riferisce ad un circuito accoppiatore per la comunicazione ad onde convogliate tra dispositivi elettrici collegati ad una rete elettrica avente tre linee di fase ed una linea di neutro.

Arte nota

Oggigiorno, i dispositivi configurati per scambiare dati utilizzando la rete di alimentazione elettrica in accordo con la tecnologia delle onde convogliate (in inglese Power Line Communications o PLC) sono sempre più diffusi ed utilizzati.

Sono note soluzioni che consentono la comunicazione ad onde convogliate tra dispositivi elettrici collegati tra una linea elettrica di fase ed una linea di neutro di una rete elettrica di alimentazione monofase domestica. Nel caso di una rete elettrica di alimentazione trifase provvista di linea di neutro, i segnali ad onde convogliate di tipo differenziale impiegati per la comunicazione tra dispositivi elettrici collegati alla rete sono alimentabili, generalmente, tra una delle tre linee di fase e la linea di neutro. In tal modo, è stato verificato che solo i dispositivi collegati tra una delle suddette fasi e la linea di neutro possono usufruire di una comunicazione di segnali aventi ampiezza adeguata. Eventuali altri dispositivi collegabili alla rete trifase tra due linee di fase sono in grado di ricevere solo segnali spuri generati in modo casuale, a partire dai suddetti segnali alimentati tra una delle linee di fase e la linea di neutro, in seguito a dissimmetrie del sistema elettrico, per esempio prodotte attraverso accoppiamenti capacitivi asimmetrici tra le fasi. Tali segnali spuri hanno ampiezza inadeguata a dare origine ad una comunicazione stabile tra dispositivi elettrici collegati alla rete indispensabile per molte applicazioni.

Attualmente, in particolare per applicazioni al settore ferroviario, è sempre più sentita l'esigenza di realizzare una comunicazione ad onde convogliate stabile tra dispositivi elettrici indipendentemente dalla modalità di collegamento di tali dispositivi alla rete trifase. Un esempio di tali dispositivi sono gli elementi scaldanti o cavi scaldanti associati a deviatoi ferroviari impiegati per contrastare l'accumulo di neve e/o la formazione di ghiaccio sui deviatoi durante la stagione invernale. Come noto, una non corretta attivazione di tali elementi scaldanti potrebbe pregiudicare la corretta movimentazione delle parti meccaniche dei deviatoi ed il loro corretto funzionamento.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

Scopo della presente invenzione è quello di escogitare e mettere a disposizione un circuito accoppiatore per la comunicazione ad onde convogliate tra dispositivi elettrici collegati ad una rete elettrica avente tre linee di fase ed una linea di neutro che permetta di superare almeno parzialmente gli inconvenienti sopra lamentati in relazione alle soluzioni note, in particolare garantendo una comunicazione ad onde convogliate stabile tra dispositivi elettrici differenti anche quando questi siano collegati tra due linee di fase della rete trifase.

Tale scopo viene raggiunto mediante un circuito accoppiatore per la comunicazione ad onde convogliate tra dispositivi elettrici collegati ad una rete elettrica avente tre linee di fase ed una linea di neutro in accordo con la rivendicazione 1.

Forme di realizzazione preferite di tale circuito accoppiatore sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti 2-10.

Forma oggetto della presente invenzione anche un sistema per la trasmissione/ricezione di segnali ad onde convogliate su una rete elettrica avente tre linee di fase ed una linea di neutro in accordo con la rivendicazione 11.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del circuito accoppiatore secondo l'invenzione risulteranno dalla descrizione di seguito riportata di esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle annesse figure, in cui: - la figura 1 illustra uno schema a blocchi di un sistema per la trasmissione/ricezione di segnali ad onde convogliate su una rete elettrica trifase comprendente un primo esempio di un circuito accoppiatore in accordo con la presente invenzione;

- le figure 2A-2D illustrano in funzione del tempo forme d'onda di segnali differenziali applicati al circuito accoppiatore incluso nel sistema di figura 1; la figura 3 illustra uno schema circuitale di un secondo esempio di un circuito accoppiatore in accordo con la presente invenzione;

la figura 4 illustra uno schema circuitale di un terzo esempio di un circuito accoppiatore in accordo con la presente invenzione.

Nelle suddette figure elementi uguali o analoghi verranno indicati mediante gli stessi riferimenti numerici.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLE FORME DI REALIZZAZIONE PREFERITE

In riferimento alle figure 1, 3 e 4, un circuito accoppiatore in accordo con l'invenzione per la comunicazione ad onde convogliate (Power Line Communications o PLC) tra dispositivi elettrici 50, 20, 30 collegati ad una rete elettrica ed in tre differenti forme di realizzazione è indicato complessivamente con i riferimenti numerici 100, 700, 800.

Si osservi che la suddetta rete elettrica è una rete trifase avente una prima U, una seconda V ed una terza W linea di fase ed una linea di neutro N. Tale rete trifase è una rete di alimentazione elettrica con linee di fase a bassa tensione 3x400V più linea di neutro N e frequenza di 50 Hz.

In particolare, il circuito accoppiatore 100, 700, 800 comprende un primo Mi, un secondo M2 ed un terzo M3 conduttore ciascuno collegabile ad una delle suddette linee elettriche di fase U, V, W della rete elettrica ed un quarto conduttore MN collegabile alla linea di neutro N.

Si osservi che, in riferimento al circuito accoppiatore 800, il collegamento delle fasi del sistema trifase ai conduttori Mi, M2, M3, MN del circuito può essere casuale e non strettamente vincolato al nome del conduttore riportato nello schema di principio delle figure.

Inoltre, il circuito accoppiatore 100, 700, 800 comprende almeno una porta d'ingresso 1U-1N, IV-IN, 1W-1N, 1U-1V, 1V-1W, 1W-1U prossimale ad una porzione d'ingresso 40 di circuito accoppiatore formata da due qualsiasi tra i suddetti primo Mi, secondo M2, terzo M3 e quarto MN conduttore per ricevere un segnale differenziale d'ingresso Si da trasmettere sulla rete elettrica trifase.

In un esempio di realizzazione dell'invenzione, per esempio in relazione al circuito accoppiatore 100 di figura 1, tale porta d'ingresso configurata per ricevere il segnale differenziale d'ingresso Si coincide con la porta formata dal primo Mi e dal quarto MN conduttore, cioè la porta 1U-1N. Si osservi, tuttavia, che tale segnale differenziale d'ingresso Si potrebbe essere applicato, indifferentemente, tra due qualsiasi tra il primo Mi, il secondo M2, il terzo M3 ed il quarto conduttore MN rimanendo nell'ambito della presente invenzione, come verrà chiarito in maggior dettaglio nel seguito.

Per esempio, tale segnale d'ingresso SI è un segnale sinusoidale avente ampiezza A e frequenza di 100kHz.

Inoltre, il circuito accoppiatore 100, 700, 800 comprende una pluralità di porte d'uscita 2U-2N, 2V-2N, 2W-2N, 2U-2V, 2V-2W, 2W-2U prossimali ad una porzione d'uscita 45 di circuito accoppiatore. Ciascuna porta d'uscita è formata da due qualsiasi tra i sopra menzionati primo MI, secondo M2, terzo M3 e quarto MN conduttore.

Il circuito accoppiatore 100, 700, 800 comprende, vantaggiosamente, un blocco circuitale di trasformazione o trasformatore 10, 70, 80 del segnale differenziale d'ingresso SI alimentato alla porta d'ingresso, per esempio 1U-1N, per rendere disponibili segnali differenziali d'uscita S2, S3, S4, S2', S3', S4' su ciascuna delle suddette porte d'uscita 2U-2N, 2V-2N, 2W-2N, 2U-2V, 2V-2W, 2W-2U della pluralità di porte d'uscita.

Tale trasformatore 10, 70, 80 è interposto tra la porzione d'ingresso 40 e la porzione di uscita 45 del circuito accoppiatore 100, 700, 800 e comprende più avvolgimenti secondari accoppiati magneticamente tra loro. Il trasformatore 10, 70, 80 comprende, in generale: - un primo avvolgimento il, ila, llb avente un primo terminale 1, la, lb collegato al primo conduttore Mi attraverso un primo blocco circuitale di filtraggio Ci, Li ed un rispettivo secondo terminale 2, 2a, 2b;

un secondo avvolgimento 12, 12a, 12b avente un terzo terminale 3, 3a, 3b collegato al secondo conduttore M2 attraverso un secondo blocco circuitale di filtraggio C2, L2 ed un rispettivo quarto terminale. Il suddetto quarto terminale è collegato al secondo terminale 2, 2a, 2b del primo avvolgimento il, ila, llb;

- un terzo avvolgimento 13, 13a, 13b avente un quinto terminale 5, 5a, 5b collegato al terzo conduttore M3 attraverso un terzo blocco circuitale di filtraggio C3, L3 ed un rispettivo sesto terminale 6, 6a, 6b collegato operativamente al quarto conduttore MN. Il secondo terminale 2, 2a, 2b del primo avvolgimento è collegato operativamente al terzo conduttore M3 o al quarto conduttore MN.

In maggior dettaglio, in riferimento al trasformatore 10 del circuito accoppiatore 100 di figura 1, il sesto terminale 6 del terzo avvolgimento 13 è direttamente collegato al quarto conduttore MN e il secondo terminale 2 del primo avvolgimento 11 è direttamente collegato a tale sesto terminale 6.

In riferimento al trasformatore 70 del circuito accoppiatore 700 di figura 3, il sesto terminale 6a del terzo avvolgimento 13a è collegato direttamente al quarto conduttore MN e il secondo terminale 2a del primo avvolgimento Ila è direttamente collegato al quinto terminale 5a.

In riferimento al trasformatore 80 del circuito accoppiatore 800 di figura 4, il sesto terminale 6b del terzo avvolgimento 13b è collegato al quarto conduttore MN attraverso un quarto blocco circuitale di filtraggio C4, L4 e il secondo terminale 2b del primo avvolgimento llb è direttamente collegato a tale sesto terminale 6b.

In un esempio preferito di realizzazione del circuito accoppiatore 100, 700, 800 dell'invenzione, il terzo avvolgimento 13, 13a, 13b del trasformatore 10, 70, 80 comprende un primo numero di spire N.

I sopra menzionati primo 11, Ila, llb e secondo 12, 12a, 12b avvolgimento del trasformatore 10, 70, 80 comprendono ciascuno un secondo numero di spire P=N/2, cioè il primo numero di spire N è uguale al doppio del secondo numero di spire P.

In accordo ad un primo esempio di realizzazione, in riferimento all'accoppiatore 100, 700, il primo, il secondo ed il terzo blocco circuitale di filtraggio comprendono un primo Cl, un secondo C2 ed un terzo C3 condensatore, rispettivamente. Tali blocchi di filtraggio realizzano, pertanto, filtri passa alto per filtrare segnali d'ingresso al circuito accoppiatore aventi bassa frequenza, tra cui anche segnali a frequenza di rete di 50 Hz.

In riferimento al circuito accoppiatore 800 di figura 4, il primo, il secondo, il terzo ed il quarto blocco circuitale di filtraggio comprendono un primo Cl, un secondo C2, un terzo C3 ed un quarto C4 condensatore, rispettivamente, per formare filtri passa alto.

Esemplificativamente, il primo Cl, il secondo C2, il terzo C3 ed il quarto C4 condensatore sono uguali tra loro. Esemplificativamente, i valori dei suddetti primo Cl, secondo C2, terzo C3 e quarto C4 condensatore sono: Cl = C2 = C3 = C4 = 470 nF

e garantiscono un filtraggio di segnali d'ingresso aventi frequenze inferiori a circa 95 kHz.

In un secondo esempio di realizzazione, in riferimento al circuito accoppiatore 100, 700, il primo C1,L1, il secondo C2,L2, ed il terzo C3,L3 blocco circuitale di filtraggio sono filtri passa banda. In particolare:

- il primo blocco circuitale di filtraggio comprende un primo condensatore Cl collegato in serie ad un primo induttore LI tra il sopra menzionato primo conduttore MI ed il primo terminale 1, la del primo avvolgimento 11, Ila;

- il secondo blocco circuitale di filtraggio comprende un secondo condensatore C2 collegato in serie ad un secondo induttore L2 tra il sopra menzionato secondo conduttore M2 ed il terzo terminale 3, 3a del secondo avvolgimento 12, 12a;

- il terzo blocco circuitale di filtraggio comprende un terzo condensatore C3 collegato in serie ad un terzo induttore L3 tra il sopra menzionato terzo conduttore M3 ed il quinto terminale 5, 5a del terzo avvolgimento 13, 13a.

In riferimento al circuito accoppiatore 800 di figura 4, il primo C1,L1, il secondo C2,L2, il terzo C3,L3 ed il quarto C4,L4 blocco circuitale di filtraggio sono filtri passa banda. In particolare:

- il primo blocco circuitale di filtraggio comprende un primo condensatore CI collegato in serie ad un primo induttore LI tra il primo conduttore MI e il primo terminale lb;

- il secondo blocco circuitale di filtraggio comprende un secondo condensatore C2 collegato in serie ad un secondo induttore L2 tra il secondo conduttore M2 ed il terzo terminale 3b;

- il terzo blocco circuitale di filtraggio comprende un terzo condensatore C3 collegato in serie ad un terzo induttore L3 tra il terzo conduttore M3 ed il quinto terminale 5b;

- il quarto blocco circuitale di filtraggio comprende un quarto condensatore C4 collegato in serie ad un quarto induttore L4 tra il quarto conduttore MN e il sesto terminale 6b.

In maggior dettaglio, in riferimento al circuito accoppiatore 800 di figura 4, il primo condensatore CI è collegato tra il primo conduttore MI ed un primo nodo FI, il primo induttore LI è collegato tra tale primo nodo FI ed il primo terminale lb. Il secondo condensatore C2 è collegato tra il secondo conduttore M2 ed un secondo nodo F2, il secondo induttore L2 è collegato tra tale secondo nodo F2 ed il terzo terminale 3b. Il terzo condensatore C3 è collegato tra il terzo conduttore M3 ed un terzo nodo F3, il terzo induttore L3 è collegato tra tale terzo nodo F3 ed il quinto terminale 5b. Il quarto condensatore C4 è collegato tra il quarto conduttore MN ed un quarto nodo F4, il quarto induttore L4 è collegato tra tale quarto nodo F4 ed il sesto terminale 6b.

Considerazioni del tutto analoghe valgono anche per i blocchi circuitali di filtraggio dei circuiti accoppiatori 100, 700.

Si osservi che il primo Cl, il secondo C2, il terzo C3 ed il quarto C4 condensatore dei blocchi di filtraggio hanno, per esempio, i valori sopra riportati in riferimento al primo esempio di realizzazione del circuito accoppiatore 100, 700, 800.

Esemplificativamente, il primo LI, il secondo L2, il terzo L3 ed il quarto L4 induttore sono uguali tra loro. Esemplificativamente, i valori dei suddetti primo LI, secondo L2, terzo L3 e quarto L4 induttore sono:

Ll= L2 = L3 = L4 = 4,7 μΗ

e garantiscono un filtraggio di segnali d'ingresso al circuito accoppiatore 100 aventi frequenze inferiori a circa 95 kHz o superiori a circa 125 kHz. In altre parole, il circuito accoppiatore 100, 700, 800 del secondo esempio di realizzazione è configurato per operare ad onde convogliate secondo lo standard G3/PLC nella banda di frequenze 95kHz - 125kHz, cioè in accordo con lo standard Cenelec B.

Si osservi che l'aver previsto il quarto blocco circuitale di filtraggio C4,L4 nel circuito accoppiatore 800 permette di generalizzare il collegamento dei conduttori MI, M2, M3, MN del circuito 800 alle linee di fase U, V, W e neutro N della rete trifase. In altre parole, uno qualunque dei conduttori MI, M2, M3, MN può essere collegato alla linea neutro N.

Ancora in riferimento al circuito accoppiatore 800 di figura 4, si osservi che per ciascuno dei suddetti primo LI, secondo L2, terzo L3 e quarto L4 induttore, il circuito accoppiatore 800 comprende un ponticello metallico rimovibile o jumper Jl, J2, J3, J4 (indicato in figura mediante una linea tratteggiata) collegato in parallelo tra i terminali di tale induttore per cortocircuitarlo. Come noto ad un esperto del settore, ciascun jumper Jl, J2, J3, J4 può essere rimosso dal circuito accoppiatore 800 per attivare il rispettivo induttore o può essere re-inserito per disattivarlo. Mediante rimozione dei suddetti jumper Jl, J2, J3, J4 è possibile modificare la configurazione del circuito accoppiatore 800, passando dalla configurazione del primo esempio di realizzazione sopra descritto alla seconda, e viceversa.

Analogamente, il primo LI, il secondo L2 ed il terzo L3 induttore dei blocchi di filtraggio dei circuiti accoppiatori 100 e 700 comprendono ciascuno un rispettivo ponticello metallico rimovibile o jumper Jl, J2, J3.

In riferimento alla figura 1, un sistema per la trasmissione/ricezione di segnali ad onde convogliate su una rete elettrica trifase del tipo sopra descritto, cioè avente una prima U, una seconda V ed una terza W linea di fase ed una linea di neutro N, è indicato complessivamente con il riferimento numerico 1000.

Tale sistema 1000 comprende il circuito accoppiatore 100 dell'invenzione avente il primo Mi, il secondo M2 ed il terzo M3 conduttore collegati alla prima U, alla seconda V ed una terza W linea di fase della rete elettrica, rispettivamente, ed il quarto conduttore MN collegato alla linea di neutro N.

Sebbene si faccia esplicitamente riferimento all'esempio di circuito accoppiatore 100 di figura 1, le considerazioni che seguono sono valide anche nel caso in cui il sistema 1000 impieghi indifferentemente uno degli altri accoppiatore 700, 800 dell'invenzione delle figure 3 o 4.

Il sistema 1000 comprende, inoltre, un dispositivo elettrico trasmettitore 50 collegato ad una delle porte d'ingresso 1U-1N, IV-IN, 1W-1N, 1U-1V, IV-1W, 1W-1U del circuito accoppiatore 100 formata da due qualsiasi tra i suddetti primo Mi, secondo M2, terzo M3 e quarto MN conduttore. Tale dispositivo trasmettitore 50, che opera ad esempio da dispositivo "master" della comunicazione ad onde convogliate, è configurato per fornire il segnale differenziale d'ingresso Si al circuito accoppiatore 100 da trasmettere sulla rete elettrica.

In un esempio preferito di realizzazione, il dispositivo elettrico trasmettitore 50 è un modulo concentratore di dati collegato alla porta d'ingresso 1U-1N del circuito accoppiatore 100 formata dal primo conduttore MI e dal quarto conduttore MN. Tale modulo concentratore di dati è di tipo standard e non verrà descritto in dettaglio nel seguito.

In aggiunta, il sistema 1000 comprende uno o più dispositivi elettrici ricevitori 20, 30 ciascuno collegato ad una porta d'uscita 2U-2N, 2V-2N, 2W-2N, 2U-2V, 2V-2W, 2W-2U della pluralità di porte d'uscita del circuito accoppiatore 100 per ricevere rispettivi segnali differenziali d'uscita S2, S3, S4, S2', S3', S4' ottenuti in seguito alla trasformazione del segnale d'ingresso SI. Come sopra ricordato, ciascuna porta d'uscita del circuito accoppiatore 100 è formata da due qualsiasi tra i suddetti primo MI, secondo M2, terzo M3 e quarto MN conduttore.

Si osservi che i dispositivi elettrici ricevitori 20, 30 operano, per esempio, da dispositivi "slave" della comunicazione ad onde convogliate.

In riferimento all'esempio di sistema 1000 di figura 1, i suddetti uno o più dispositivi elettrici ricevitori comprendono un primo dispositivo elettrico ricevitore 20 collegato ad una prima porta d'uscita 2U-2V del circuito accoppiatore 100 formata dal primo conduttore MI e dal secondo conduttore M2 per ricevere un primo segnale differenziale d'uscita S2'. In altre parole, il primo dispositivo ricevitore 20 è collegato tra la prima U e la seconda V linea di fase della rete elettrica trifase.

Inoltre, i suddetti uno o più dispositivi elettrici ricevitori comprendono un secondo dispositivo elettrico ricevitore 30 collegato ad una seconda porta d'uscita 2W-2N del circuito accoppiatore 100 formata dal terzo conduttore M3 e dal quarto conduttore MN per ricevere un secondo segnale differenziale d'uscita S4. In altre parole, il secondo dispositivo ricevitore 30 è collegato tra la terza linea di fase W e la linea di neutro N della rete elettrica trifase.

In riferimento alle figure 2A-2D, in merito alle modalità di comunicazione ad onde convogliate attraverso il sistema 1000 dell'invenzione, il dispositivo elettrico trasmettitore 50, collegato alla porta d'ingresso 1U-1N del circuito accoppiatore 100, opera da "master" inviando segnali sulla rete ai dispositivi elettrici ricevitori 20, 30 che operano da "slave". In particolare, quando il dispositivo trasmettitore 50 interroga uno dei dispositivi ricevitori, fornisce il segnale differenziale d'ingresso SI, per esempio di ampiezza A e fase pari a 0°, alla porta d'ingresso 1U-1N del circuito accoppiatore 100 da trasmettere sulla rete elettrica. Tale segnale d'ingresso SI è mostrato, per esempio, in figura 2D.

Il circuito accoppiatore 100 è configurato per trasformare tale segnale d'ingresso SI per rendere disponibili i seguenti segnali differenziali sulle porte d'uscita, in particolare:

sulla porta 2U-2N: il segnale S2 di ampiezza A e fase pari a 0°. Tale segnale S2 è mostrato, per esempio, in figura 2C;

sulla porta 2V-2N: il segnale S3 di ampiezza A e fase pari a 180°. Tale segnale S3 è mostrato, per esempio, in figura 2B;

sulla porta 2W-2N: il segnale S4 di ampiezza pari a 2A e fase pari a 0°. Tale segnale S4 è mostrato, per esempio, in figura 2A;

- sulla porta 2U-2V: il segnale S2' di ampiezza 2A e fase pari a 0°;

sulla porta 2V-2W: il segnale S3' di ampiezza 3A e fase pari a 180°;

sulla porta 2W-2U: il segnale S4' di ampiezza A e fase pari a 180°.

Sulla base di quanto sopra riportato, iniettando il segnale differenziale d'ingresso SI di ampiezza A sulla porta d'ingresso 1U-1N, tale segnale viene distribuito e riletto su qualsiasi coppia di conduttori MI, M2, M3, MN presa in esame, cioè è possibile avere una iniezione di seSGAENLEgnale indipendente dalle caratteristiche della linea. ASSSO TRME

Vantaggiosamente, i segnali differenziali riletti tra due qualunque linee di fase della rete, come sopra evidenziato, hanno ampiezze 2U-2V=2A, 2V-2W=3A e 2W-2U=A, cioè hanno ampiezze adeguate per essere impiegati in molteplici applicazioni.

In generale, il dispositivo trasmettitore 50 può fornire il segnale differenziale d'ingresso SI, per esempio di ampiezza A e fase pari a 0°, sua una qualunque delle porte d'ingresso 1U-1N, 1V-1N, 1W-1N, 1U-1V, IV-1W, 1W-1U del circuito accoppiatore 100, cioè sono previste sei diverse configurazioni di collegamento.

Le ampiezze dei segnali riletti sulle porte d'uscita 2U-2N, 2V-2N, 2W-2N, 2U-2V, 2V-2W, 2W-2U sono ottenibili sulla base della seguente Tabella 1.

Tabella 1

SEGNALE RILETTO

2U-2N 2V-2N 2W-2N 2U-2V 2V-2W 2W-2U

1U-1N A A 2A 2A 3A A

1V-1N A A 2A 2A 3A A

1W-1N 0,5A 0,5A A A 1,5 A 0,5A

1U-1V 0,5A 0,5A A A 1,5 A 0,5A

1V-1W 0,3A 0,3A 0,7A 0,7A A 0,3A

1W-1U A A 2A 2A 3A A

A partire dal circuito accoppiatore 100 dell'invenzione, la Richiedente ha verificato che tra le sei possibilità di collegamento, quella che prevede il dispositivo trasmettitore 50 collegato alla porta d'ingresso 1U-1N (corrispondente alla prima riga della Tabella 1), è quella che assicura migliori risultati in termini di adeguata ampiezza dei segnali riletti tra due qualunque dei conduttori MI, M2, M3, MN.

In altre parole, a seconda di come viene alimentato il segnale differenziale d'ingresso SI, si rileva sempre tra due altre fasi un segnale differenziale di ampiezza variabile in funzione del rapporto di trasformazione utilizzato.

L'esperto del settore intuisce che nel caso in cui il primo dispositivo ricevitore 20 di figura 1 decida di rispondere all'interrogazione fornita dal dispositivo trasmettitore 50, tale dispositivo ricevitore 20 invierà un rispettivo segnale di ampiezza B=A sulla porta d'uscita 2U-2V, il dispositivo trasmettitore 50 lo riceverà con ampiezza uguale a 0,5A.

Il circuito accoppiatore 100, 700, 800 per la comunicazione ad onde convogliate tra dispositivi elettrici collegati ad una rete elettrica trifase ed il relativo sistema 1000 presentano numerosi vantaggi.

In particolare, il circuito accoppiatore 100, 700, 800 permette di alimentare un segnale ad onde convogliate, per esempio SI, sulla linea trifase 3x400V+N a 50Hz a partire da una sorgente di segnale ad onde convogliate iniettato tra una fase e neutro potendo rilevare un segnale differenziale di ampiezza adeguata tra tutte le fasi. Il circuito 100, 700, 800 permette, pertanto, la comunicazione di segnali ad onde convogliate a dispositivi ricevitori 20 collegati tra due fasi oltre a dispositivi ricevitori 30 collegati tra una fase e il neutro. In generale, il circuito accoppiatore 100, 700, 800 permette di far comunicare tra loro dispositivi indifferentemente collegati tra fase e fase e tra fase e neutro della rete trifase.

Tale accorgimento è vantaggioso per la comunicazione ad onde convogliate nel campo ferroviario in cui si richiede a dispositivi elettrici di dialogare tra loro con la comunicazione ad onde convogliate sia che questi dispositivi siano alimentati tra fase e neutro che tra fase e fase. Per esempio, il primo dispositivo elettrico ricevitore 20 si concretizza in un elemento scaldante o cavo scaldante di deviatoi ferroviari.

Alle forme di realizzazione del circuito accoppiatore per la comunicazione ad onde convogliate dell'invenzione, un tecnico del ramo, per soddisfare esigenze contingenti, potrà apportare modifiche, adattamenti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni. Ognuna delle caratteristiche descritte come appartenente ad una possibile forma di realizzazione può essere realizzata indipendentemente dalle altre forme di realizzazione descritte.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Circuito accoppiatore (100; 700; 800) per la comunicazione ad onde convogliate tra dispositivi elettrici (50, 20, 30) collegati ad una rete elettrica avente una prima (U), una seconda (V) ed una terza (W) linea di fase ed una linea di neutro (N), comprendente: un primo (MI), un secondo (M2) ed un terzo (M3) conduttore ciascuno collegabile ad una delle suddette linee elettriche di fase (U, V, W) della rete elettrica ed un quarto conduttore (MN) collegabile alla linea di neutro (N); - almeno una porta d'ingresso (1U-1N, 1V-1N, 1W-1N, 1U-IV, 1V-1W, 1W-1U) prossimale ad una porzione d'ingresso (40) di circuito accoppiatore formata da due qualsiasi tra detti primo (MI), secondo (M2), terzo (M3) e quarto conduttore (MN) per ricevere un segnale differenziale d'ingresso (SI) da trasmettere sulla rete elettrica; - una pluralità di porte d'uscita (2U-2N, 2V-2N, 2W-2N, 2U-2V, 2V-2W, 2W-2U) prossimali ad una porzione d'uscita (45) di circuito accoppiatore, ciascuna porta d'uscita essendo formata da due qualsiasi tra detti primo (MI), secondo (M2), terzo (M3) e quarto (MN) conduttore; - un blocco circuitale di trasformazione (10; 70; 80) del segnale differenziale d'ingresso (SI) per rendere disponibile segnali differenziali d'uscita (S2, S3, S4, S2', S3', S4') su ciascuna di dette porte d'uscita (2U-2N, 2V-2N, 2W-2N, 2U-2V, 2V-2W, 2W-2U) della pluralità di porte d'uscita, detto blocco circuitale di trasformazione (10; 70; 80) essendo interposto tra la porzione d'ingresso (40) e la porzione di uscita (45) del circuito accoppiatore e comprendendo: un primo avvolgimento (11; Ila; llb) avente un primo terminale (1; la; lb) collegato al primo conduttore (MI) attraverso un primo blocco circuitale di filtraggio (Cl, LI) ed un secondo terminale (2; 2a; 2b); - un secondo avvolgimento (12; 12a; 12b) avente un terzo terminale (3; 3a; 3b) collegato al secondo conduttore (M2) attraverso un secondo blocco circuitale di filtraggio (C2, L2) ed un quarto terminale, in cui detto quarto terminale è collegato al secondo terminale del primo avvolgimento; un terzo avvolgimento (13; 13a; 13b) avente un quinto terminale (5; 5a; 5b) collegato al terzo conduttore (M3) attraverso un terzo blocco circuitale di filtraggio (C3, L3) ed un sesto terminale (6; 6a; 6b) collegato operativamente al quarto conduttore (MN), in cui il secondo terminale (2; 2a; 2b) del primo avvolgimento è collegato operativamente al terzo conduttore (M3) o al quarto conduttore (MN).
2. Circuito accoppiatore (100) secondo la rivendicazione 1, in cui il sesto terminale (6) del terzo avvolgimento (13) è direttamente collegato al quarto conduttore (MN) e il secondo terminale (2) del primo avvolgimento (11) è direttamente collegato al sesto terminale.
3. Circuito accoppiatore (700) secondo la rivendicazione 1, in cui il sesto terminale (6a) del terzo avvolgimento (13a) è collegato direttamente al quarto conduttore (MN) e il secondo terminale (2a) del primo avvolgimento (Ila) è direttamente collegato al quinto terminale (5a).
4. Circuito accoppiatore (800) secondo la rivendicazione 1, in cui il sesto terminale (6b) del terzo avvolgimento (13b) è collegato al quarto conduttore (MN) attraverso un quarto blocco circuitale di filtraggio (C4, L4) e il secondo terminale (2b) del primo avvolgimento (llb) è direttamente collegato al sesto terminale.
5. Circuito accoppiatore (100; 700; 800) secondo la rivendicazione 1, in cui detta porta d'ingresso (1U-1N) di circuito accoppiatore per ricevere il segnale differenziale d'ingresso (SI) da trasmettere sulla rete elettrica è formata dal primo conduttore (MI) e dal quarto conduttore (MN).
6. Circuito accoppiatore (100; 700; 800) secondo la rivendicazione 1, in cui detto terzo avvolgimento (13; 13a; 13b) del blocco circuitale di trasformazione (10; 70; 80) comprende un primo numero di spire (N) e detti primo (11; Ila; llb) e secondo (12; 12a; 12b) avvolgimento del blocco circuitale di trasformazione comprendono ciascuno un secondo numero di spire (P), detto primo numero di spire essendo il doppio del secondo numero di spire.
7. Circuito accoppiatore (100; 700) secondo la rivendicazione 1, in cui detti primo, secondo e terzo blocco circuitale di filtraggio comprendono un primo (Cl), un secondo (C2) ed un terzo (C3) condensatore, rispettivamente per formare filtri passa alto.
8. Circuito accoppiatore (800) secondo la rivendicazione 4, in cui detti primo, secondo, terzo e quarto blocco circuitale di filtraggio comprendono un primo (Cl), un secondo (C2), un terzo (C3) ed un quarto (C4) condensatore, rispettivamente per formare filtri passa alto.
9. Circuito accoppiatore (100; 700) secondo la rivendicazione 1, in cui detti primo, secondo e terzo blocco circuitale di filtraggio sono filtri passa banda in cui: - il primo blocco circuitale di filtraggio comprende un primo condensatore (Cl) collegato in serie ad un primo induttore (LI) tra detti primo conduttore (MI) e primo terminale (1; la); - il secondo blocco circuitale di filtraggio comprende un secondo condensatore (C2) collegato in serie ad un secondo induttore (L2) tra detti secondo conduttore (M2) e terzo terminale (3; 3a); - il terzo blocco circuitale di filtraggio comprende un terzo condensatore (C3) collegato in serie ad un terzo induttore (L3) tra detti terzo conduttore (M3) e quinto terminale (5; 5a).
10. circuito accoppiatore (800) secondo la rivendicazione 4, in cui detti primo, secondo, terzo e quarto blocco circuitale di filtraggio sono filtri passa banda in cui: - il primo blocco circuitale di filtraggio comprende un primo condensatore (Ci) collegato in serie ad un primo induttore (Li) tra detti primo conduttore (Mi) e primo terminale (lb); - il secondo blocco circuitale di filtraggio comprende un secondo condensatore (C2) collegato in serie ad un secondo induttore (L2) tra detti secondo conduttore (M2) e terzo terminale (3b); - il terzo blocco circuitale di filtraggio comprende un terzo condensatore (C3) collegato in serie ad un terzo induttore (L3) tra detti terzo conduttore (M3) e quinto terminale (5b); - il quarto blocco circuitale di filtraggio comprende un quarto condensatore (C4) collegato in serie ad un quarto induttore (L4) tra detti quarto conduttore (MN) e sesto terminale (6b).
11. Sistema (1000) per la trasmissione/ricezione di segnali ad onde convogliate attraverso una rete elettrica avente una prima (U), una seconda (V) ed una terza (W) linea di fase ed una linea di neutro (N), comprendente: - un circuito accoppiatore (100; 700; 800) in accordo con almeno una delle rivendicazioni 1-10, avente un primo (MI), un secondo (M2) ed un terzo (M3) conduttore ciascuno collegato ad una delle suddette linee elettriche di fase (U, V, W) della rete elettrica ed un quarto conduttore (MN) collegato alla linea di neutro (N); - un dispositivo elettrico trasmettitore (50) collegato ad una porta d'ingresso (1U-1N, 1V-1N, 1W-1N, 1U-1V, IV-1W, 1W-1U) del circuito accoppiatore (100; 700; 800), formata da due qualsiasi tra detti primo (MI), secondo (M2), terzo (M3) e quarto conduttore (MN), per fornire un segnale differenziale d'ingresso (SI) da trasmettere sulla rete elettrica; - uno o più dispositivi elettrici ricevitori (20, 30) ciascuno collegato ad una porta d'uscita (2U-2N, 2V-2N, 2W-2N, 2U-2V, 2V-2W, 2W-2U) di una pluralità di porte d'uscita del circuito accoppiatore (100; 700; 800), ciascuna porta d'uscita essendo formata da due qualsiasi tra detti primo (MI), secondo (M2), terzo (M3) e quarto (MN) conduttore, per ricevere segnali differenziali d'uscita (S2, S3, S4, S2', S3', S4') ottenuti dalla trasformazione del segnale differenziale d'ingresso (SI) eseguita dal circuito accoppiatore.
12. Sistema (1000) per la trasmissione/ricezione di segnali ad onde convogliate secondo la rivendicazione 11, in cui detto dispositivo elettrico trasmettitore (50) è un modulo concentratore di dati collegato alla porta d'ingresso (1U-1N) del circuito accoppiatore (100; 700; 800) formata dal primo conduttore (MI) e dal quarto conduttore (MN).
13. Sistema (1000) per la trasmissione/ricezione di segnali ad onde convogliate secondo la rivendicazione 11, in cui detti uno o più dispositivi elettrici ricevitori comprendono un primo dispositivo elettrico ricevitore (20) collegato ad una prima porta d'uscita (2U-2V) del circuito accoppiatore (100) formata dal primo conduttore (MI) e dal secondo conduttore (M2) per ricevere un primo segnale differenziale d'uscita (S2').
14. Sistema (1000) per la trasmissione/ricezione di segnali ad onde convogliate secondo la rivendicazione 11, in cui detti uno o più dispositivi elettrici ricevitori comprendono un secondo dispositivo elettrico ricevitore (30) collegato ad una seconda porta d'uscita (2W-2N) del circuito accoppiatore (100; 700; 800) formata dal terzo conduttore (M3) e dal quarto conduttore (MN) per ricevere un secondo segnale differenziale d'uscita (S4).
15. Sistema (1000) per la trasmissione/ricezione di segnali ad onde convogliate secondo la rivendicazione 13, in cui detto primo dispositivo elettrico ricevitore (20) si concretizza in un elemento scaldante o cavo scaldante di deviatoi ferroviari.