ITTO20000840A1

ITTO20000840A1 - Metodo, sistema ed apparati per la trasmissione di dati su rete elettrica.

Info

Publication number: ITTO20000840A1
Application number: IT2000TO000840A
Authority: IT
Inventors: Valerio Aisa
Original assignee: Wrap Spa
Priority date: 2000-09-05
Filing date: 2000-09-05
Publication date: 2002-03-05
Also published as: US6950010B2; EP1316134B1; JP4721617B2; ATE441960T1; US20040037221A1; CN1475040A; EP1316134A1; CN100340048C; DE60139787D1; HK1061311A1; IT1320621B1; ITTO20000840A0; WO2002021664A1; RU2265955C2; AU2001246747A1; ES2331688T3; JP2004508796A

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

“METODO, SISTEMA ED APPARATI PER LA TRASMISSIONE DI DATI SU RETE ELETTRICA”

RIASSUNTO

Vengono descritti un metodo ed un sistema per la trasmissione/ricezione o comunicazione di dati o informazioni su linea elettrica fra due apparati a controllo elettronico, tra i quali:

un’utenza elettrica (HA), in particolare di tipo domestico, avente un primo sistema di controllo elettronico ed almeno un primo carico elettrico;

un dispositivo di monitoraggio o controllo (SA), avente un secóndo sistema di controllo elettronico, detto dispositivo (SA) essendo posto su detta linea, tra una sorgente di energia elettrica (Outlet) e detto primo carico elettrico.

Secondo l’invenzione, la trasmissione/ricezione o comunicazione di dati o informazioni su detta linea è realizzata tramite una modulazione di potenza elettrica tra detta utenza (HA) e detto dispositivo (SA) e/o viceversa.

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un metodo, un sistema e relativi mezzi per la trasmissione o comunicazione di dati o informazioni su linea elettrica, fra due apparati

E’ nota da tempo l’esigenza di trasmettere dati o informazioni impiegando come mezzo di comunicazione la rete elettrica; tale esigenza si manifesta soprattutto nel campo della cosiddetta home automation o domotica, dove il dialogo fra differenti utenze elettriche può generare importanti benefici, in termini di risparmio energetico e di migliori prestazioni complessive.

Il fatto che la stessa rete elettrica possa svolgere anche il ruolo di linea di comunicazione bidirezionale evita evidentemente la necessità d’impiego di un sistema di cablaggio aggiuntivo e consente, inoltre, la piena accessibilità a tutte le utenze elettriche, anche se dislocate in luoghi relativamente distanti o non facilmente raggiungibili (ad esempio garage, soffitta, cantina, eccetera).

I più noti sistemi di trasmissione dati su rete elettrica sono quelli basati sull’impiego delle cosiddette onde convogliate o power line, i quali utilizzano opportuni modem in grado di trasmettere e ricevere informazioni, rispettivamente mediante specifica modulazione e demodulazione di piccoli segnali elettrici sovrapposti sulla tensione di rete.

Le due tecniche di modulazione più usate sono quelle note come FSK ( Frequency Shift Keying) ed ASK ( Amplitude Shift Keying), basate rispettivamente su una particolare modulazione di frequenza o d’ampiezza. 1 sistemi di trasmissione ad onde convogliate basati sulla modulazione FSK evidenziano, rispetto a quelli basati sulla modulazione ASK, una maggiore robustezza verso i disturbi elettrici, ma i relativi modem sono più costosi. In entrambi i casi, comunque, il costo di implementazione del sistema dì comunicazione risulta generalmente troppo elevato, per essere sopportato direttamente da un’utenza elettrica domestica come una lavatrice, un frigorifero, un ferro da stiro, una stufa elettrica, eccetera.

Ne consegue che il cosiddetto nodo di comunicazione, ossia l’elemento che permette lo scambio di informazioni su rete elettrica fra un’utenza domestica ed apparati esterni ad essa, non può, per ragioni di costo, essere inglobato all'interno dell’utenza domestica stessa, ma deve essere proposto come un dispositivo opzionale, da gestire a parte.

Ciò comporta, in ogni caso, un aggravio di costo anche a carico del sistema di controllo dell’utenza elettrica, per la quale è necessario prevedere sia un’elettronica dotata di opportune interfacce per l’eventuale dialogo con il nodo di comunicazione, sia un opportuno alloggiamento meccanico per quest’ultimo, all’interno dell’utenza elettrica stessa.

Per tale motivo il concetto di comunicazione su rete elettrica riguarda di fatto soltanto i modelli più ricchi di utenze elettriche, ossia quelli di gamma più elevata, in grado di sopportarne l’inevitabile aggravio di costo, mentre ne resta sostanzialmente preclusa la massa della loro produzione.

La presente invenzione si propone di risolvere gli inconvenienti suddetti e, in particolare, di indicare un metodo, un sistema e relativi mezzi per la trasmissione o comunicazione di dati o informazioni su rete elettrica, che siano alternativi e/o complementari ai precedenti e tali da poter essere implementati, a basso costo, sulla massa della produzione di utenze elettriche domestiche, quali in particolare gli elettrodomestici.

Questi ed altri scopi, che risulteranno maggiormente chiari in seguito, sono raggiunti, secondo la presente invenzione, da un metodo, un sistema e relativi mezzi per la trasmissione o comunicazione di dati o informazioni su rete elettrica aventi le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, che si intendono parte integrante della presente descrizione.

La trasmissione/ricezione di dati su rete elettrica oggetto dell’invenzione riguarda in particolare lo scambio di informazioni binarie fra due apparati elettrici, ottenibile attraverso due tecniche di modulazione e demodulazione, le quali possono essere complementari fra di loro.

La prima tecnica di trasmissione dati su linea elettrica secondo l’invenzione impiega, come mezzi di codifica delle informazioni binarie da trasmettere, opportune interruzioni o mancanze controllate della rete elettrica, in seguito definite “ buchi di rete ” o “ buchi di tensione ”, realizzate mediante interruttori stato solido, ad esempio triac.

La seconda tecnica di trasmissione dati su linea elettrica secondo l’invenzione impiega, invece, come mezzi di codifica delle informazioni binarie, degli '‘‘‘assorbimenti controllati di potenza elettrica", pure realizzati mediante interruttori allo stato solido (triac).

In entrambi i casi le informazioni binarie sono codificate attraverso una particolare forma di “ modulazione di potenza ” (power modulation), che quindi costituisce il nucleo principale della presente invenzione; nel seguito, pertanto, le due tecniche di trasmissione dati sopra citate verranno identificate rispettivamente come “ modulazione della potenza erogata" e “ modulazione della potenza assorbita". E’ chiaro che, associati alla codifica dei dati mediante modulazione di potenza, vi saranno opportuni circuiti di demodulazione che decodificheranno i dati ricevuti.

Le due suddette tecniche di trasmissione dati su linea elettrica possono essere vantaggiosamente impiegate, secondo l’invenzione, sia in modalità singola che in modalità combinata.

Un primo esempio di applicazione particolarmente vantaggiosa della presente invenzione, che impiega la combinazione delle due suddette tecniche di trasmissione dati su linea elettrica, riguarda la comunicazione fra due apparati a controllo elettronico, rappresentati rispettivamente da un’utenza elettrica, in seguito indicata con HA (Home Appliance), e da un dispositivo di monitoraggio del funzionamento dell’utenza elettrica stessa, in seguito indicato con SA (Smart Adapter).

Un secondo importante esempio di applicazione della presente invenzione riguarda la possibilità di aggregare più utenze elettriche HA ad un medesimo dispositivo di monitoraggio, in seguito indicato con MSA (Multiple Smart Adapter), opportunamente predisposto allo scopo.

Un terzo esempio di applicazione della presente invenzione riguarda, infine, il settore specifico degli elettrodomestici a basso assorbimento di potenza elettrica (quali frigoriferi, congelatori, piani di cottura a gas, caldaie a gas, eccetera), per i quali risulta particolarmente vantaggiosa anche l’implementazione della sola tecnica di modulazione/demodulazione della potenza assorbita, ossia quella basata sugli assorbimenti controllati di potenza elettrica.

Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue, effettuata con riferimento ai disegni annessi, che si intendono forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la Fig. 1 illustra la modalità di connessione, secondo l’invenzione, fra un dispositivo di monitoraggio SA (Smart Adapter) ed una generica utenza elettrica HA (Home Appliance);

- la Fig. 2 illustra un esempio di stadio di trasmissione di informazioni binarie, o trasmettitore, inglobato nel sistema di controllo del dispositivo di monitoraggio SA di Fig. 1, impiegante la tecnica di modulazione della potenza erogata (power modulatimi: source mode) verso l’utenza elettrica HA, secondo l’invenzione;

- la Fig. 3a illustra un esempio di stadio di ricezione di informazioni binarie, o ricevitore, inglobato nel sistèma di controllo dell’utenza elettrica HA di Fig. 1, impiegante la tecnica della demodulazione della potenza erogata (power demodulation: source mode) verso tale utenza attraverso il dispositivo di monitoraggio SA, secondo l’invenzione;

- le Fig. 3b, 3c e 3d illustrano tre ulteriori possibili forme realizzative di uno stadio di ricezione di informazioni binarie, inglobato nel sistema di controllo dell’utenza elettrica HA di Fig. 1, ciascuno impiegante la tecnica della demodulazione della potenza erogala (power demodulation: source mode) verso tale utenza attraverso il dispositivo di monitoraggio SA, secondo l’invenzione;

- la Fig. 4 illustra un esempio di stadio di trasmissione di informazioni binarie, o trasmettitore, inglobato nel sistema di controllo dell’utenza elettrica HA di Fig. 1, impiegante la tecnica della modulazione della potenza assorbita (power modulation: sink mode) dalla stessa utenza, secondo l’invenzione;

- la Fig. 5 illustra un esempio di stadio di ricezione di informazioni binarie, o , ricevitore, inglobato nel sistema di controllo del dispositivo di monitoraggio SA di Fig. 1, impiegante la tecnica della demodulazione della potenza assorbita dall’utenza elettrica HA (power demodulation: sink mode), secondo l’invenzione;

- la Fig. 6a illustra un diagramma di flusso descrittivo di una generica trasmissione di informazioni digitali impiegante la tecnica della modulazione di potenza , secondo l’invenzione; detto diagramma di flusso è associabile ad entrambe le tecniche di trasmissione (Fig. 2 e 4) che sono oggetto della presente invenzione;

- la Fig. 6b illustra un diagramma di flusso associato allo stadio di ricezione di informazioni digitali impiegante la tecnica della modulazione di potenza, secondo l’invenzione; detto diagramma di flusso è associabile ad entrambe le tecniche di ricezione (Fig. 3 e 5) che sono oggetto della presente invenzione;

- la Fig. 7 illustra uno schema a blocchi di una possibile realizzazione fisica del dispositivo di monitoraggio SA di Fig. 1;

- la Fig. 8 illustra lo schema a blocchi di una particolare versione di dispositivo di monitoraggio in grado di dialogare con più utenze elettriche, secondo l’invenzione; - la. Fig. 9 illustra un esempio di vantaggiosa applicazione del dispositivo di monitoraggio di Fig. 8;

- la Fig. 10 illustra un’applicazione particolarmente vantaggiosa in cui una utenza elettrica HA,. rappresentata da un frigorifero, utilizza la sola tecnica di trasmissione a modulazione/demodulazione della potenza assorbita (sink mode) secondo l’invenzione, per trasmettere sistematicamente informazioni verso il mondo esterno, utilizzando il proprio cavo di alimentazione.

Come in precedenza accennato, l’oggetto della presente invenzione, relativo alla trasmissione o scambio di informazioni binarie fra due apparati a controllo elettronico, è ottenibile attraverso due diverse tecniche di. modulazione e demodulazione, le quali saranno di seguito descritte separatamente, con riferimento generale alla Fig. 1 allegata. Tale Fig. 1 descrive la modalità di connessione fra un dispositivo di monitoraggio, indicato con SA (Smart Adapter), ed una generica utenza elettrica domestica, indicata con HA (Home Appliance).

11 dispositivo SA, che è interposto fra una presa di corrente, indicata in Fig. 1 con “Outlet”, e l’utenza elettrica HA, è un dispositivo che svolge una funzione di monitoraggio e di controllo nei confronti dell’utenza elettrica stessa; si supponga, in termini generali, che il dispositivo di monitoraggio SA sia della tipologia descritta in US-A-4,644,320 o ΕΡ-Λ-0 550263.

1. PRIMA TECNICA DI TRASMISSIONE/RICEZIONE DATI SU RETE ELETTRICA: modulazione della potenza erogata

La prima tecnica di trasmissione/ricezione di dati su linea elettrica secondo l’invenzione utilizza, come mezzi di codifica delle informazioni binarie, opportune mancanze o interruzioni controllate della rete elettrica, qui indicate con il termine di buchi di rete o buchi di tensione , ed è caratterizzata dai seguenti due elementi fondamentali:

- un trasmettitore, in grado di generare buchi dì rete o buchi di tensione in accordo con le informazioni binarie da trasmettere; un possibile schema circuitale di tale trasmettitore è illustrato nella parte superiore di Fig. 2;

- un ricevitore, in grado di rilevare e decodificare tali buchi di rete, un possibile schema circuitale di tale ricevitore è illustrato nella parte superiore di Fig.3a. Possibili varianti realizzative di tale ricevitore sono poi illustrate nella parte superiore delle Figg. 3b, 3c e 3d.

La tecnica di trasmissione/ricezione dati su rete elettrica a modulazione/demodulazione della potenza erogala prevede, secondo un’implementazione di base dell’invenzione, l’associazione di un bit a ciascuna semi-onda della tensione di rete; convenientemente, può essere assegnata a ciascun buco di rete (relativo ad ogni semi-onda) una durata fissa, ad esempio 5 mSec o altro valore similare ritenuto più idoneo in relazione anche all’applicazione utilizzata. Pertanto, considerando che la frequenza di rete è di 50 o 60 Hz (Europa / USA, Giappone), la velocità di trasmissione dei dati ( baud-rate ) risulta pari rispettivamente a 100 o 120 bps {bits per second).

1.1 Descrizione del trasmettitore di buchi di rete

La descrizione del trasmettitore di buchi di rete, secondo l’invenzione, fa riferimento alla Fig. 2.

Secondo l’invenzione nella sua versione base, il trasmettitore associato al sistema di controllo del dispositivo di monitoraggio SA genera buchi di rete, di durata controllala in un periodo di tempo prefissato, mediante l’impiego di un interruttore o relè allo stato solido, rappresentalo dal triac indicato in Fig. 2 con T, il cui segnale di attivazione G (applicato al gate del triac T) è opportunamente sincronizzato con un segnale ZD che rileva il passaggio per lo zero (zero-crossing) della tensione di rete.

Il triac T è posto in parallelo al contatto normalmente chiuso RC di un opportuno relè elettromeccanico, in grado di gestire il flusso di corrente verso l’utenza elettrica HA, quando non vi è necessità di trasmettere dati, cioè di generare buchi di rete. Inoltre, il triac T ha l’ulteriore scopo di salvaguardare il contatto RC stesso, intervenendo prima di ogni sua commutazione per evitare lo scintillio (arco fotovoltaico) e quindi l’usura. Ciò è ottenuto effettuando le commutazioni del contatto RC del relè sempre in condizioni di triac T chiuso (attivato), secondo una modalità, nota all’uomo del ramo, che si può riassumere nella sequenza delle tre operazioni che seguono:

1. chiusura del triac T;

2. eccitazione (o diseccitazione) della bobina del relè RC;

3. apertura del triac T dopo che il contatto del relè RC ha terminato la sua operazione di commutazione, raggiungendo uno stato di stabilità (assenza di rimbalzi del contatto). Il relè RC, il triac T ed il segnale di sincronismo ZD sono gestiti da un microcontrollore, indicato in Fig. 2 con MI .

Riguardo alla logica di codifica dei dati binari da trasmettere, sono previste, secondo l’invenzione nella sua versione base, le seguenti due possibili modalità:

- codifica in logica positiva: un “1” logico corrisponde alla presenza di un buco di rete ed uno “0” logico corrisponde alla sua assenza nel periodo di tempo previsto per la trasmissione dati;

- codifica in logica negativa: uno “0” logico corrisponde alla presenza di un buco di rete ed un “1” logico corrisponde alla sua assenza nel periodo di tempo previsto per la trasmissione dati.

Il grafico rappresentato nella parte inferiore di Fig. 2 evidenzia, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, la trasmissione di una sequenza di 8 bit, impiegante una codifica in logica positiva, in cui la durata dei buchi di rete, associati agli “1 ” logici, è pari ad un quarto del periodo di rete (5 mSec, nel caso in cui la frequenza di rete sia di 50 Hz). Tale sequenza di bit è preceduta da un segnale di avvio trasmissione, indicato con “Start”, che, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, è rappresentato con un buco di rete di durata pari ad un semi-periodo di rete (10 mSec, se la frequenza di rete è di 50 Hz).

La parte alta del grafico di Fig. 2 indica la sequenza temporale delle semi-onde alternale della tensione di rete (tensione A applicata all’utenza HA dal dispositivo SA - vedi parte superiore di Fig. 2), mentre la parte bassa del grafico di Fig. 2 indica gli impulsi di segnale G applicati dal microcontrollore MI al gate del triac T, in accordo con il livello logico di ciascun bit da trasmettere.

Nella Fig. 6a viene rappresentato, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, un diagramma di flusso indicante uno dei possibili protocolli di comunicazione da adottare per la trasmissione di informazioni digitali su rete elettrica secondo la forma realizzativa dell’invenzione illustrata in Fig. 2.

Il blocco 1 di tale diagramma di flusso è un blocco di avvio; il blocco 2 è un blocco di test, in cui il programma di controllo verifica l’eventuale condizione di inizio della trasmissione. Se la condizione di inizio trasmissione non è verificata, il controllo resta al blocco 2; altrimenti, esso viene ceduto al blocco 3.

Il blocco 3 è un blocco di test in cui il programma di controllo ricerca la condizione di sincronismo con il passaggio per lo zero della tensione di rete (zero-crossing). Se la condizione di sincronismo non è verificata, il controllo resta al blocco 3; altrimenti, si procede al blocco 4, dove ha inizio la trasmissione.

I blocchi 4, 5 e 6 schematizzano, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, le seguenti tre fasi della trasmissione dei dati binari:

1 . invio del segnale (STX) di avvio trasmissione, ossia del segnale indicato con “Start” in Fig. 2;

2. invio di una sequenza fissa di bit associata all’informazione digitale da trasmettere; 3. invio del segnale di controllo checksum relativo alla sequenza di bit trasmessi.

Concluso l’invio del checksum, il controllo passa al blocco 7, che è un blocco di test in cui è atteso un segnale ACK (acknowledge) di corretta ricezione da parte del sistema di controllo dell’utenza elettrica ricevente HA di Fig. 2.

Se il segnale ACK non è presente, il controllo passa al blocco 8, che è un blocco di test, il quale verifica il raggiungimento di un determinato tempo massimo ( time-out ) entro cui deve sopraggiungere il segnale di ACK da parte del dispositivo ricevente HA.

Se il segnale ACK non sopraggiunge entro il tempo massimo previsto, il controllo torna al blocco 3, per una ripetizione completa della trasmissione; se invece il suddetto spgnale di corretta ricezione sopraggiunge entro il tempo previsto, il controllo viene ceduto al blocco 9, che è un blocco di fine trasmissione.

1.2 Descrizione del ricevitore di buchi di rete

La descrizione del ricevitore di buchi di rete , secondo l’invenzione, fa riferimento alle Figg. 3a, 3b e 3c, dove sono rispettivamente illustrate, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, tre sue possibili realizzazioni circuitali.

Una prima realizzazione circuitale del ricevitore di buchi di rete, secondo Finvenzione nella sua versione base, è rappresentata in Fig. 3a, dove con TF (Transformer) è indicato il normale trasformatore contenuto nella scheda di controllo dell’utenza elettrica HA; con RB (Rectifier Bridge) è indicato un ponte di diodi impiegato per raddrizzare la tensione in uscita dal secondario del trasformatore TF; con FC (Filtering Capacitor) è indicato un condensatore di filtro; con VR (Voltage Regulator) à indicato un regolatore di tensione e con M2 è indicato un microcontrollore che gestisce il sistema di controllo dell’utenza elettrica HA.

Il ricevitore di Fig. 3a, associato al sistema di controllo dell’utenza elettrica HA, decodifica i buchi di rete prodotti dal trasmettitore di Fig. 2 mediante due diodi indicati con DI e D2, i cui anodi sono posti ai capi del secondario del trasformatore TF.

Le semi-onde in uscita dal secondario del trasformatore TF, raddrizzate dai diodi DI e D2, sono applicate alla base di un transistor TRI attraverso un partitore resistivo costituito dai resistori indicati con R1 ed R2, generando un impulso positivo quando il transistor TRI è in interdizione (tensione applicata alla base inferiore a 0,6 Volt).

Ne segue che, in assenza di buchi di rete, il segnale B in corrispondenza del collettore del transistor TRI, applicato all’ingresso SD del microcontrollore M2, è normalmente basso, salvo nel’intorno del passaggio per lo zero della tensione di rete (zero-crossing) in cui si genera un impulso positivo, come indicato nella rappresentazione grafica di dettaglio, sulla sinistra di Fig. 3a, del segnale in uscita dai catodi comuni dei diodi DI e D2 amplificato dal transistor TRI. In tale rappresentazione di dettaglio si è considerato, per semplicità, il valore del resistore R2 molto maggiore di quello del resistore RI ; quindi il transistor TRI si intende interdetto quando la tensione sui catodi dei diodi DI e D2 risulta inferiore a 0,6 Volt.

Più in generale, poiché l’ampiezza del suddetto impulso di zero-crossing dipende dal partitore R1-R2, quest’ultimo sarà scelto secondo convenienza in base all’applicazione, senza peraltro limitare in alcun modo la generalità dell’invenzione.

In presenza di un buco di rete, invece, il segnale B sul collettore del transistor TRI assume un valore alto, pari a Vcc (tensione regolata in uscita al regolatore di tensione VR) per effetto della presenza di un resistore di pull-up, indicato con R3. Conseguenza di ciò è l’andamento del segnale B (evidenziato nella parte alta del grafico in Fig. 3a), espresso in funzione de! segnale A (evidenziato nella parte bassa dello stesso grafico) ed applicato all’utenza elettrica HA attraverso il dispositivo di monitoraggio SA.

Come si può facilmente notare, l’informazione (“Start”, valore logico “uno”, valore logico “zero”) è contenuta nella durata del segnale B che si genera in corrispondenza del transistor TRI .

Una seconda possibile realizzazione circuitale del ricevitore di buchi di rete secondo l’invenzione, è rappresentata in Fig. 3b, dove TF è il trasformatore della scheda di controllo dell’utenza elettrica HA, RB è il ponte di diodi impiegato per raddrizzare la tensione in uscita dal secondario del trasformatore TF, DI è il diodo utilizzato per disaccoppiare l’uscita del secondario del trasformatore TF, FC è il condensatore di filtro, VR è il regolatore di tensione ed M2 è il microcontrollore che gestisce il sistema di controllo dell’utenza HA.

Rispetto alla precedente realizzazione circuitale, le semi-onde in uscita dal trasformatore TF sono raddrizzate dal ponte di diodi RB, anziché dai due diodi DI e D2 di Fig. 3a. Sempre attraverso il partitore resistivo R1-R2, il segnale è fornito alla base del transistore TRI.

Come si. nota, nella rappresentazione grafica di dettaglio sulla sinistra di Fig. 3b, il segnale B prelevato dal collettore del transistor TRI ha un andamento sostanzialmente coincidente con quello già descritto in relazione alla Fig. 3a.

Nel grafico di cui alla parte inferiore della Fig. 3b è poi evidenziato l’andamento del segnale B, in funzione del segnale A, che come si vede è analogo a quello rappresentato in Fig. 3a.

In entrambe' le soluzioni (Fig. 3a e Fig. 3b), il segnale applicato all’ingresso SD del microcontrollore M2 è di tipo digitale e i diversi tipi di informazione portati dal segnale decodificato sono distinti in base alla durata dell’impulso che viene prodotto.

Con riferimento alla durata del suddetto impulso, si distinguono i seguenti tre differenti tipi di informazione:

1. breve impulso di zero-crossing, la cui durata dipende sostanzialmente dal valore del partitore resistivo R1-R2 e che in figura corrisponde all’invio di uno “zero” logico (ipotizzando la scelta di una logica positiva);

2. impulso di durata pari a quella del buco dì rete, che in figura corrisponde ad un quarto del periodo di rete, corrispondente all’invio di un “uno” logico (ipotizzando la scelta di una logica positiva);

3. impulso di avvio, indicato con “Start”, di durata pari ad un semi-periodo di rete. Una terza possibile realizzazione circuitale del ricevitore di buchi di rete secondo l’invenzione è rappresentata in Fig. 3c, dove TF è il trasformatore della scheda di controllo dell’utenza elettrica HA, RB è il ponte di diodi impiegato per raddrizzare la tensione in uscita dal secondario del trasformatore TF, DI è il diodo utilizzato per disaccoppiare l’uscita del secondario del trasformatore TF, FC è il condensatore di filtro, VR è il regolatore di tensione ed M2 è il microcontrollore che gestisce il sistema di controllo dell’utenza HA.

L’unica differenza, rispetto alla realizzazione circuitale di Fig. 3b, è rappresentata dal fallo che il segnale applicato all’ingresso SD del microcontrollore M2 è di tipo analogico, anziché digitale. Tale segnale, opportunamente adattato in ampiezza all’ingresso SD tramite il partitore resistivo R1-R2, sarà decodificato con l’ausilio di un opportuno convertitore analogico-digitale presente all’interno del microcontrollore M2. Nella parie alla del grafico in Fig. 3c viene rappresentato l’andamento del segnale B, espresso in funzione del segnale A, evidenziato nella parte bassa dello stesso grafico, applicato all’ utenza elettrica HA attraverso il dispositivo di monitoraggio SA.

Come si intuisce, in tutti e tre gli esempi di realizzazione circuitale del ricevitore di buchi di rete appena descritti, il costo dell’elettronica è minimo e coincide di fatto con quello di un normale circuito di rilevazione dello zero-crossing. Tuttavia, considerando che tale circuito è comunque necessario per il normale funzionamento del sistema di controllo dell’utenza elettrica MA, si evince come la rilevazione dei buchi di rete, secondo l’invenzione, risulta praticamente a costo zero.

Nella Fig. 6b è rappresentato, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, un diagramma di flusso indicante uno dei possibili protocolli di comunicazione da adottare per la ricezione di informazioni digitali su rete elettrica, trasmesse attraverso la tecnica dei buchi di rete, secondo le forme realizzative dell’invenzione illustrate nelle Figg. 3a, 3b e 3c.

Il blocco 10 di tale diagramma di flusso è un blocco di avvio; il blocco 11 è un blocco di test, in cui il programma di controllo verifica l’eventuale arrivo del segnale STX, in precedenza indicato con “Start”, indicante l’inizio della trasmissione da parte del sistema di controllo del dispositivo di monitoraggio SA. Se la condizione di inizio trasmissione non è verificata, il controllo resta al blocco 11; altrimenti, questo viene ceduto al blocco 12.

Il blocco 12 è un blocco di inizializzazione di un contatore N, in cui è memorizzato il numero NBT dei bit previsti nella trasmissione.

Il blocco 12 cede poi il controllo al blocco 13, che è un blocco di test in cui il programma di controllo ricerca la condizione di sincronismo, che è associata al passaggio per lo zero della tensione di rete (zero-crossing).

Se la condizione di sincronismo non è verificata, il controllo resta al blocco 13; altrimenti si procede al blocco 14, dove ha inizio il processo di ricezione vero e proprio. Il blocco 14 è un blocco di test in cui viene verificato il livello logico del bit ricevuto. Se il livello logico corrisponde ad un “1”, viene memorizzato tale valore nel corrispondente registro dei bit ricevuti; altrimenti, in assenza di un impulso associabile all’”l ” logico all’interno del semi-periodo di rete (blocco 16, in cui la variabile “timeout" vale 10 mSec quando la frequenza di rete è 50 H z), viene memorizzato uno “0” (blocco 17).

Successivamente il controllo passa al blocco 18, dove viene decrementato di un’unità il valore presente all’interno del registro N.

Segue poi il blocco 19, che è un blocco di test, in cui viene verificato il contenuto del registro N. Se N è maggiore di zero, il controllo toma al blocco 14 per l’acquisizione del successivo bit; se invece N è uguale a 0, il controllo passa al blocco 20, che è un blocco di test in cui viene effettuata la verifica della bontà dei dati attraverso la nota tecnica del controllo del checksum.

Se la verifica del checksum dà esito negativo, il controllo torna al blocco 11, dove viene attesa la ripetizione dell’intera trasmissione da parte del dispositivo di monitoraggio SA; se invece tale verifica è positiva, il controllo passa al blocco 21, che provvede all’invio del segnale ACK ( acknowledge ) di corretta ricezione delle informazioni digitali trasmesse dal dispositivo di monitoraggio SA.

Il blocco 21 cede poi il controllo al blocco 22 di fine ricezione.

1.3 Generalizzazione della tecnica di trasmissione dati su rete elettrica a modulazione/demodulazione della potenza erogata

Un' implementazione più generale della sopra descritta tecnica di trasmissione dati su rete elettrica a modulazione/demodulazione della potenza erogata può prevedere, secondo l'invenzione, l'associazione di più bit a ciascuna semi-onda della tensione di rete. Ciò può essere ad esempio ottenuto imponendo a ciascun buco di rete una durata variabile, espressa come multiplo di una durata base DO (ad esempio: D0=0,lmSec), corrispondente al peso del bit più leggero

In tal caso la velocità di trasmissione può aumentare sensibilmente rispetto all’esempio base in precedenza fornito (associazione di un bit a ciascuna semi-onda, con buchi di rete di una durata fissa,), dipendentemente dal tipo di modulazione adottato.

Ipotizzando per ragioni di semplicità l’impiego di una logica positiva, la codifica o la decodifica dei dati binari rispettivamente trasmessi o ricevuti può essere effettuata, secondo l’invenzione nella sua versione più generale, adottando la modalità descritta qui di seguito. Tale modalità di codifica/decodifica, indicata a puro titolo esemplificativo e non limitativo, associa ad ogni semi-onda della tensione di rete un “nibble”, ossia una configurazione binaria costituita da 4 bit; alcuni esempi di codifica/decodifica secondo la suddetta modalità sono i seguenti:

nibble=”0000”: trasmissione/ricezione del numero decimale “zero” associato alla totale assenza di un buco di rete·,

ibble=”0001 trasmissione/ricezione del numero decimale “uno” associato alla presenza di un buco di rete di durata pari a 0,1 mSec;

nibble=”001 1”: trasmissione/ricezione del numero decimale “tre” associato alla presenza di un buco di rete di durata pari a 0,3 mSec;

nibble=”01 10”: trasmissione/ricezione del numero decimale “dieci” associato alla presenza di un buco di rete di durata pari a 1 mSec;

nibble=”1111”: trasmissione/ricezione del numero decimale “quindici” associato alla presenza di un buco di rete dì durata pari a 1,5 mSec.

La velocità di trasmissione che ne deriva è quindi pari a 400 o 480 bps, con riferimento rispettivamente ad una frequenza di rete di 50 o 60 Hz.

1.4 Caso di utenza elettrica con sistema di controllo alimentato senza trasformatore di tensione

Nel caso particolare in cui l’utenza elettrica HA fosse dotata di un sistema di controllo elettronico alimentato direttamente da rete tramite un’opportuna impedenza (per esempio di tipo R-C serie) anziché tramite trasformatore, la modalità di trasmissione e ricezione appena descritta dovrà essere limitata ad una sola semi-onda: quella che, attraverso l’impedenza di caduta della tensione di rete, alimenta il sistema di controllo elettronico. In tal caso, ovviamente, si dimezza la quantità di informazioni che si possono inviare in un secondo (baud-rate), ma la logica di trasmissione resta sempre la stessa, rientrando pienamente, come caso particolare, nei dettami della presente invenzione.

Un esempio di ricevitore di buchi di rete del tipo appena menzionato, associato ad un’utenza elettrica HA dotata di sistema di controllo elettronico alimentato direttamente dalla tensione di rete tramite un’impedenza capacitiva, è rappresentato nella Fig. 3d.

In tale figura, DZI indica un diodo zener che stabilizza la tensione di alimentazione Vcc, FC è il condensatore di filtro, ZI è l’impedenza di caduta (costituita dalla connessione in serie di un condensatore CI e di una resistenza RI’) che alimenta il sistema direttamente dalla tensione di rete; M2 è il microcontrollore del sistema di controllo di HA, R2’ è la resistenza (di elevato valore: tipicamente 1 megaohm) attraverso cui viene prelevato il segnale di zero-crossing; con DI’, D2’ e R3’ sono indicati rispettivamente i due diodi e la resistenza che proteggono l’ingresso SD del microcontrollore M2 verso eventuali sovratensioni transitorie.

11 segnale di sincronismo prelevato attraverso la resistenza R2’ c presentato, tramite R3’, all’ingresso SD del microcontrollore M2, è tipicamente costituito, in assenza di buchi di rete, da un’onda quadra con duty-cycle 50% e con periodo TR pari al periodo associato alla frequenza di rete (es: TR = 10 mSec nel caso in cui la frequenza di rete sia di 50 Hz). In presenza di un buco di rete, invece, l’intervallo temporale TRB fra due successivi fronti positivi diventa maggiore rispetto al periodo di rete TR, come indicato nella rappresentazione grafica di dettaglio sulla sinistra della Fig. 3d.

In questo caso l’informazione utile è associata alla sola semi-onda che alimenta il sistema di controllo di HA ed è contenuta, per esempio, nel’intervallo di tempo che separa un fronte negativo del segnale B dal suo successivo fronte positivo, in modo che l’intervallo TU associato ad un “uno” logico sia ben distinto dall’intervallo TZ associato ad uno “zero” logico, come rappresentato graficamente nella parte bassa della Fig. 3d. E’ evidente come sia possibile, per l’uomo de! ramo, individuare altre possibili varianti circuitali di ricevitori di buchi di rete ed altre possibili modalità di interpretazione delle informazioni codificate senza, comunque, uscire dagli ambiti di novità insiti nell’idea inventiva.

E’ anche evidente, infine, che un ricevitore semplificato del tipo appena descritto può essere applicato con vantaggio, in virtù del suo costo minimo, anche quando il sistema di controllo elettronico dell’utenza elettrica HA fosse dotato di trasformatore, ma non richiedesse l’isolamento galvanico fra la propria massa logica e la tensione di rete.

2. SECONDA TECNICA DI TRASMISSIONE/RICEZIONE DATI SU RETE ELETTRICA: modulazione della potenza assorbita

La seconda tecnica di trasmissione dati su linea elettrica secondo l’invenzione utilizza, come mezzi di codifica di informazioni binarie, degli assorbimenti controllali di potenza elettrica ed è caratterizzata dai seguenti due elementi fondamentali:

- un trasmettitore, in grado di effettuare assorbimenti controllati di potenza elettrica in accordo con le informazioni binarie da trasmettere; un possibile schema circuitale di tale trasmettitore è illustrato nella parte superiore di Fig. 4;

- un ricevitore, in grado di rilevare e decodificare tali assorbimenti di potenza elettrica; un possibile schema circuitale di tale ricevitore è illustrato nella parte superiore di Fig. 5.

La tecnica di trasmissione dati su rete elettrica a modulazione/demodulazione della potenza assorbita prevede, secondo un’implementazione di base dell’invenzione, l’associazione di un bit a ciascuna semi-onda della tensione di rete, essendo imposto ad ogni assorbimento di potenza un valore superiore ad una determinata soglia SS (ad esempio SS = 3W). In tal caso, considerando una frequenza di rete di 50 o 60 Hz, la velocità di trasmissione dei dati (baud-rate) è rispettivamente pari a 100 o 120 bps (bits per second).

2.1 Descrizione del trasmettitore di assorbimenti controllati di potenza elettrica La descrizione del trasmettitore di assorbimenti controllati di potenza elettrica , secondo l’invenzione, fa riferimento alla Fig. 4.

Secondo l’invenzione nella sua versione base, il trasmettitore inglobato nel sistema di controllo dell’ utenza elettrica MA è programmato per generare assorbimenti controllali di potenza elettrica , mediante l’impiego di un interruttore o relè allo stato solido, rappresentato dal triac indicato in Fig. 4 con T1, il cui segnale di attivazione 01 (applicato al gate) è gestito dal microcontrollore M2, alimentato tramite un regolatore di tensione PS (Power Supply), ed è opportunamente sincronizzato con il segnale ZD che rileva il passaggio per lo zero della tensione di rete (zero-crossing).

Il triac TI è associato ad un generico carico elettrico indicato con LI, opportunamente scelto fra quelli presenti sull’utenza elettrica HA.

Nel caso, molto particolare, in cui l’utenza elettrica HA non disponesse di alcun carico controllato con triac (ad esempio nel caso in cui tutti i carichi siano gestiti con relè elettromeccanici), si impiegherà, secondo l’invenzione, una soluzione a basso costo costituita da un piccolo triac (quale un dispositivo da 0,8 A in contenitore plastico TO92) con associato un carico elettrico resistivo di modesta potenza (ad esempio 10 W).

Riguardo alla logica di codifica dei dati binari da trasmettere, sono previste secondo l’invenzione nella sua versione base, le seguenti due possibili modalità:

- codifica in logica positiva: un “1” logico corrisponde alla presenza di un assorbimento di potenza elettrica superiore ad una determinata soglia SS (ad esempio SS - 3 W) ed uno “0” logico corrisponde all’assenza di assorbimento di potenza; - codifica in logica negativa: uno “0” logico corrisponde alla presenza di un assorbimento di potenza elettrica superiore ad una determinata soglia SS (ad esempio SS = 3W) ed un “1” logico corrisponde all’assenza di assorbimento di potenza.

Il grafico presente nella parte inferiore di Fig. 4 rappresenta, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, la trasmissione di una sequenza di 8 bit impiegante una codifica in logica positiva, in cui gli assorbimenti di potenza, associati agli “1” logici, sono pari alla metà della potenza istantanea associata al carico LI e riguardano un quarto del periodo di rete (5 mSec, nel caso in cui la frequenza di rete sia di 50 Hz). Tale sequenza di bit è preceduta da un segnale di “Start” che, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, è stato rappresentato con un assorbimento pari alla piena potenza del carico LI , associato ad un periodo di rete (20 mSec, se la frequenza di rete è di 50 Hz). Nella parte alta del grafico è rappresenta la tensione A ai capi del triac Tl, mentre nella parte bassa del grafico sono rappresentati gli impulsi 01 applicati dal microcontrollore M2 al gate del triac Tl stesso, in accordo con il livello logico di ciascun bit da trasmettere.

Uno dei possibili protocolli di comunicazione da adottare per la trasmissione di informazioni digitali su rete elettrica secondo la tecnica appena descritta, basata sugli assorbimenti controllati di potenza elettrica, è illustrato nel diagramma di flusso di Fig. 6a; come si nota, quindi, tale protocollo può coincidere perfettamente con quello associato al trasmettitore di buchi di rete, già descritto precedentemente (si veda il paragrafo 1.1 Descrizione del trasmettitore di buchi di rete).

2.2 Descrizione del ricevitore di assorbimenti controllati di potenza elettrica La descrizione del ricevitore di assorbimenti controllati di potenza elettrica, secondo l’invenzione, fa riferimento alla Fig. 5, in cui con PM (Power Meter) è indicato un misuratore di potenza di tipo in sé noto, con S (Shunt) è indicato un rilevatore resistivo di corrente; con MI è indicato il già citato microcontrollore che equipaggia il dispositivo di monitoraggio SA.

Il microcontrollore MI, che gestisce il ricevitore presente nel dispositivo di monitoraggio SA secondo l’invenzione nella sua versione base, rileva la presenza di assorbimenti di potenza elettrica da parte dell’utenza HA e ne determina l’entità attraverso la misura continua della potenza erogata in corrispondenza di ciascuna semionda della tensione di rete, effettuata mediante il dispositivo PM.

La decodifica degli assorbimenti controllati di potenza elettrica secondo l’invenzione, rappresentata a puro titolo esemplificativo e non limitativo nei grafico di cui alla parte inferiore di Fig. 5, utilizza una logica di tipo positivo (cioè ad ogni assorbimento di potenza relativo ad una semi-onda è associato un “1” logico).

La parte inferiore del grafico rappresenta l’andamento della tensione di rete A misurata ai capi del triac T1 impiegato per la comunicazione dall’utenza elettrica HA, mentre la parte superiore del grafico rappresenta la potenza B misurata dal dispositivo PM.

Il rilevatore di corrente S è rappresentato in Fig. 5, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, da un resistore di precisione a basso coefficiente termico (ad esempio S = 5 mΩ 1%), la cui tensione ai capi (V2) è proporzionale alla corrente che lo attraversa, secondo la nota legge di Ohm.

Più in generale, tale rilevatore S può essere rappresentato, secondo l’invenzione, da un qualsiasi altro rilevatore di corrente (ad esempio un trasformatore di corrente, un sensore ad effetto di Hall, eccetera).

Uno dei possibili protocolli di comunicazione da adottare per la ricezione di informazioni digitali su rete elettrica secondo la tecnica appena descritta, basata sugli “ assorbimenti controllati di potenza elettrica ”, è illustrato nel diagramma di flusso di Fig. 6b; come si nota, quindi, tale protocollo può coincidere perfettamente con quello associato al ricevitore di buchi di rete, già descritto precedentemente (si veda il paragrafo “Descrizione del ricevitore di buchi di rete”).

Riguardo, infine, alla logica di decodifica dei dati binari ricevuti, valgono, secondo l’invenzione nella sua versione base, le due modalità descritte sopra in relazione al trasmettitore (vedere paragrafo 2.1 Descrizione del trasmettitore di assorbimenti controllati di potenza elettrica).

2.3 Generalizzazione della tecnica di trasmissione dati su rete elettrica a . modulazione /demodulazione della potenza assorbita

Un’ implementazione più generale della sopra descritta tecnica di trasmissione dati su rete elettrica a modulazione/demodulazione della potenza assorbita può prevedere, secondo l’invenzione, l’associazione di più bit a ciascuna semi-onda della tensione di rete. Ciò può essere ad esempio ottenuto imponendo ad ogni assorbimento controllato di potenza elettrica un valore di entità variabile, espresso come multiplo di un assorbimento base PO (ad esempio: PO = 1 Watt) corrispondente al peso del bit più leggero (

In tal caso la velocità di trasmissione può aumentare sensibilmente rispetto all’esempio base in precedenza fornito (associazione di un bit a ciascuna semi-onda); ipotizzando infatti, per ragioni di semplicità, l’impiego di una logica positiva, la codifica o la decodifica dei dati binari rispettivamente trasmessi o ricevuti può essere effettuata, secondo l’invenzione nella sua versione più generale, adottando la modalità descritta qui di seguito.

Tale modalità di codifica/decodifica, indicata a puro titolo esemplificativo e non limitativo, associa ad ogni semi-onda della tensione di rete un nibble, ossia una configùrazione binaria costituita da 4 bit; alcuni esempi di codifica/decodifica secondo la suddetta modalità sonò i seguenti:

nibble- 0000”: trasmissione/ricezione del numero decimale “zero” associato alla totale assenza di assorbimento di potenza;

nibble=,,0001”·. trasmissione/ricezione del numero decimale “uno” associato ad un assorbimento di potenza pari ad 1 Watt;

nibble=”0011”: trasmissione/ricezione del numero decimale “tre” associato ad un assorbimento di potenza pari a 3 Watt;

nibble— ”0110”: trasmissione/ricezione del numero decimale “dieci” associato ad un assorbimento di potenza pari a 10 Watt;

nibble=” 1 1 11”: trasmissione/ricezione de! numero decimale “quindici” associato ad un assorbimento di potenza pari a 15 Watt.

La velocità dì trasmissione che ne deriva è, come nel caso descritto al paragrafo 1.3, pari a 400 o 480 bps, con riferimento rispettivamente ad una frequenza di rete di 50 o 60 Hz.

3. ESEMPI DI IMPIEGO DELLE TECNICHE DI MODULAZIONE DI POTENZA SECONDO L’INVENZIONE

Come in precedenza accennato, posto che entrambe le tecniche di trasmissione dati su rete elettrica appena descritte riguardano la modulazione della potenza erogata o assorbita, si conviene di indicare tale tipo di modulazione con il termine di modulazione di potenza (power modulation).

Le suddette tecniche di trasmissione dati su linea elettrica possono essere vantaggiosamente impiegate, secondo l’invenzione, sia in modalità singola che in modalità combinata; inoltre, l’invenzione può essere applicata nella sua versione base, oppure in quella di carattere più generale.

In seguito è descritta, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, un esempio di applicazione particolarmente vantaggiosa, che impiega la combinazione delle due tecniche di trasmissione a modulazione di potenza sopra descrìtte, secondo l’invenzione nella sua versione base (cioè caratterizzata dalla trasmissione/ricezione di un bit per ogni semi-onda della tensione di rete).

Tale applicazione riguarda la comunicazione fra due apparati a controllo elettronico rappresentati rispettivamente da un’utenza elettrica HA e da un dispositivo di monitoraggio del funzionamento dell’utenza elettrica stessa, indicato con SA, come già accennato con riferimento alla Fig. 1.

Segue poi la descrizione di una seconda possibile applicazione dell’invenzione, particolarmente vantaggiosa, ottenuta come generalizzazione della precedente, ed infine una terza possibile applicazione basata sull’impiego della sola tecnica di trasmissione ad assorbimenti controllati di potenza elettrica.

3.1 Primo esempio di impiego delle tecniche di modulazione di potenza

Come in precedenza accennato, la Fig. 1 descrive la modalità di connessione fra un dispositivo di monitoraggio SA ed un’utenza elettrica domestica HA.

Il dispositivo SA è interposto fra la presa di corrente (outlet) e l’utenza elettrica HA, e svolge una funzione di monitoraggio e di controllo nei confronti di detta utenza elettrica (come detto, il dispositivo SA può fare uso degli insegnamenti descritti in US-A-4,644,320 o EP-A-0 550 263).

Secondo l’applicazione dell’invenzione qui descritta, le funzioni di base svolte dal dispositivo di monitoraggio SA sono una o più delle seguenti:

a) misura della corrente elettrica assorbita istante per istante dall’utenza elettrica HA; b) misura della tensione di rete applicata all’utenza elettrica HA;

c) misura del fattore di potenza (cosΦ ) del carico elettrico rappresentato da HA; d) misura della potenza assorbita istante per istante dall’utenza elettrica HA;

e) misura, e memorizzazione in apposita memoria non volatile, dell’energia elettrica consumata dall’utenza elettrica HA;

f) misura, e memorizzazione in apposita memoria non volatile, delle sovratensioni (overvoltages) e degli abbassamenti di tensione (brownouts) della tensione di rete in un certo intervallo di tempo;

g) controllo remoto dell’utenza elettrica HA tramite relè;

h) generazione, e memorizzazione in apposita memoria non volatile, di informazioni relative allo stato di funzionamento dell’utenza elettrica HA;

i) generazione, e memorizzazione in apposita memoria non volatile, di dati statistici relativi al funzionamento dell’utenza elettrica HA ed alle modalità d’impiego da parte dell’utente;

j) generazione, e memorizzazione in apposita memoria non volatile, di informazioni diagnostiche relative al funzionamento dell’utenza elettrica HA, ricavate sulla base degli andamenti delle grandezze elettriche misurate da SA;

k) capacità di dialogo con il mondo esterno, ottenuto mediante l’impiego di mediante opportune tecnologie di comunicazione (onde convogliate, radiofrequenza, doppino, eccetera).

Una possibile implementazione fisica del dispositivo SA è rappresentata nella Fig. 7, dove è mostrato lo schema a blocchi del dispositivo stesso e la sua modalità di interconnessione con un’utenza elettrica HA, rappresentata da una lavabiancheria.

Il blocco PLM (Power Line Modem) rappresentato in Fig. 7 è realizzato impiegando, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, un transceiver PLT-22 di Echelon (USA), il cui scopo è garantire la comunicazione bidirezionale ad onde convogliate verso il mondo esterno, attraverso il protocollo LonTalk<® >(ANSI EIA-709), Tale protocollo è implementato all’interno del blocco indicato con NC, realizzato da un dispositivo NeuronChip®, attualmente prodotto da Toshiba e Cypress (LonTalk® e NeuronChip® sono marchi registrati dalla ditta americana Echelon Ine.).

L’insieme dei blocchi PLM e NC quindi realizza il cosiddetto nodo di comunicazione, rappresentato in Fig. 7 dal blocco tratteggiato N.

Il blocco M I (Microcontrollore) è rappresentato, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, da un qualsiasi microcontrollore ad 8 bit (preferibilmente, ma non necessariamente, dotato di memoria flash), il cui scopo è, come già detto, quello di presiedere alla gestione del dispositivo SA.

Il blocco PS (Power Supply) è il blocco che fornisce l’alimentazione stabilizzata a tutti i dispositivi attivi del dispositivo SA, in accordo con le loro specifiche elettriche.

Il blocco MEM è un blocco di memoria costituito, a puro titolo esemplificativo c non [imitativo, da una memoria non volatile di tipo eeprom, opportunamente connessa al microcontrollore MI , in cui quest’ultimo memorizza le informazioni ricavate dallo studio degli andamenti di una o più grandezze elettriche associate al funzionamento dell’utenza elettrica HA, rilevate tramite il blocco di misura indicato con PM (Power Meter).

Il blocco PM ha l’importante compito di misurare una o più delle varie grandezze elettriche associate al funzionamento dell’utenza elettrica HA e di comunicarne il valore misurato al microcontrollore M 1 , a cui è opportunamente connesso.

Il blocco PM è realizzato, a titolo puramente esemplificativo e non limitativo, mediante un dispositivo CS5460 di Cirrus Logic (USA), in grado di effettuare misure di corrente, tensione, fattore di potenza (cosΦ ), potenza ed energia.

In forma molto più semplice ed economica, il blocco PM potrebbe essere costituito unicamente da un sensore di corrente, per esempio uno shunt resistivo oppure un toroide, la cui tensione generata, che è proporzionale alla corrente assorbita dalla relativa utenza elettrica, viene letta (direttamente o dopo opportuna amplificazione) dal microcontrollore M 1 attraverso un opportuno canale di conversione analogico-digitale di cui sia dotato.

E’ evidente che un qualsiasi altro dispositivo PM, la cui complessità sia intermedia rispetto a quella associata ai due casi limite appena descritti, rientra pienamente negli scopi della presente invenzione.

Nel caso del dispositivo PM descritto nella Fig. 7, la misura delle grandezze elettriche primarie, rappresentate come noto dalla corrente assorbita dal carico ΗΛ e dalla tensione applicata ai suoi capi, è effettuata rispettivamente attraverso la misura della tensione V2, rilevata ai capi di un opportuno sensore di corrente resistivo (shunt resistivo oppure toroide o altro rilevatore di corrente), indicato dal blocco S (Shunt), e della tensione VI, rilevata attraverso un opportuno partitore resistivo, non rappresentato in quanto contenuto all’interno del blocco PM stesso.

Le grandezze elettriche derivate, quali cosΦ , potenza ed energia, vengono poi ottenute attraverso opportune elaborazioni matematiche, realizzate dallo stesso dispositivo CS5460 di cui al blocco PM, e rese disponibili al microcontrollore MI per eventuali ulteriori elaborazioni.

Nella Fig. 7, con TCR è indicato un blocco rappresentativo del triac T e del contatto RC di un relè normalmente chiuso, le cui funzionalità sono state precedentemente descritte in maniera dettagliata facendo riferimento alla Fig. 2.

Si noti infine che, per semplicità di descrizione della successiva Fig. 8, i blocchi PM, TCR ed S in Fig. 7 sono contenuti in un blocco PMR rappresentato in tratteggio, Il blocco PM rappresenta, secondo l’invenzione, il blocco di ricezione delle informazioni trasmesse dall’utenza HA sotto forma di assorbimenti controllati potenza elettrica, secondo la tecnica in precedenza descritta; il blocco TCR rappresenta invece, sempre secondo l’invenzione, il blocco di trasmissione da parte del dispositivo di monitoraggio SA delle informazioni codificate attraverso la tecnica in precedenza descritta dei buchi di rete.

Viceversa, il sistema di controllo della lavabiancheria HA contiene al suo interno due opportuni blocchi funzionali; l’uno per la trasmissione di informazioni digitali mediante la tecnica degli assorbimenti controllati di potenza elettrica (si veda quanto descritto in precedenza con riferimento alla Fig. 4) e l’altro per la ricezione di informazioni digitali mediante la tecnica dei buchi di rete, inviate dal dispositivo di monitoraggio SA (si veda quanto descritto in precedenza con riferimento alle Figg. 3a, 3b e 3c).

Si consideri che una delle funzioni più rilevanti del dispositivo SA, fra quelle sopra elencate, è costituita dal punto “j” (generazione di informazioni diagnostiche), essendo tale funzione associata all’importantissimo concetto di assistenza remota e di manutenzione preventiva nei confronti dell’utenza elettrica MA.

Tale punto, però, è anche fra i più critici, perché presuppone la capacità, da parte del dispositivo di monitoraggio SA, di individuazione di guasti o malfunzionamenti dell’utenza elettrica HA in maniera indiretta, ossia sulla base della sola analisi dei valori degli assorbimenti di potenza e/o di quelli di eventuali altre grandezze elettriche misurabili tramite il misuratore PM.

Una tale criticità potrebbe essere risolta, nell’arte nota (ad esempio quella descritta in US-A-4,644,320 o EP-A-0 550 263), solo mediante un dialogo diretto fra il dispositivo di monitoraggio SA e l’utenza elettrica HA, presupponendo che il sistema di controllo della seconda sia di tipo elettronico e dotato di capacità di autodiagnosi.

Tale dialogo diretto, però, non è facilmente realizzabile impiegando tecniche note, in quanto troppo costose (sistemi di trasmissione ad onde convogliate) o difficilmente praticabili (connessione diretta tramite cavo specifico che induce complessità e costi in sede di produzione ed installazione delle utenze elettriche).

Applicando invece le tecniche di trasmissione a modulazione di potenza oggetto della presente invenzione, il problema del dialogo diretto fra il dispositivo SA e l’utenza HA può essere risolto in maniera totale e praticamente senza costi aggiuntivi.

Tornando, infatti, al caso dell’applicazione di Fig. 1, l’utenza elettrica HA (nel caso esemplificato, una lavabiancheria), potrà inviare al dispositivo SA secondo l’invenzione tutte le informazioni che, giorno dopo giorno, il suo sistema di controllo elettronico è in grado di ricavare o generare; a tale scopo verrà impiegata la tecnica della modulazione/demodulazione della potenza assorbita, basata sugli assorbimenti controllati di potenza elettrica.

Tali informazioni potranno all 'occorrenza essere memorizzate nel blocco di memoria MEM del dispositivo SA di Fig. 7: si pensi ad esempio ad informazioni di tipo diagnostico, che in un secondo tempo potranno essere rese disponibili a chi è preposto all’assistenza tecnica dell’utenza SA (ad esempio tramite un centro di elaborazione dati remoto, attraverso il blocco PLM, gestito secondo il protocollo di comunicazione LonTalk®'.

Analogamente, il dispositivo di monitoraggio SA potrà inviare alla lavabiancheria HA secondo l’invenzione informazioni di varia tipologia, ad esempio relative agli assorbimenti di potenza dei propri carichi elettrici (utili per fini diagnostici) ed eventuali altre informazioni provenienti dal mondo esterno (attraverso il sistema di comunicazione ad onde convogliate rappresentato in Fig. 7 dal blocco N tratteggiato); a tale scopo verrà impiegata la tecnica della modulazione/demodulazione della potenza erogata, basata sui buchi di rete.

In conclusione, quindi, immaginando il dispositivo SA opportunamente allocato all’interno del mobile della lavabiancheria HA, l’applicazione appena descritta indica una soluzione particolarmente efficace per realizzare prodotti in grado di generare importanti informazioni (di tipo energetico, funzionale, diagnostico e statistico) e di metterle a disposizione del mondo esterno mediante un opportuno sistema di comunicazione.

Va infine precisato che, in accordo con quanto asserito in occasione della descrizione del dispositivo PM rappresentato in Fig. 7 (che può coincidere con quello di Fig. 5), la misura rigorosa della potenza (grandezza derivata) quale è in grado di effettuare il dispositivo CS5460 di Cirrus Logic può essere sostituita da una semplice misura di cprrente (grandezza primaria), senza peraltro uscire dagli ambiti di novità insiti nell’idea inventiva.

In tal caso, infatti, il concetto di “potenza assorbita” associato alle Figg. 4 e 5 viene semplicemente sostituito con quello di “corrente assorbita”, senza pregiudicare in alcun modo la valenza innovativa dell’invenzione.

3.2 Secondo esempio di impiego delle tecniche di modulazione di potenza

Una seconda possibile applicazione, che impiega in maniera particolarmente vantaggiosa le due tecniche di trasmissione dati a modulazione di potenza secondo l’invenzione, è descritta in Fig. 8.

In tale figura è rappresentato lo schema a blocchi di un dispositivo di monitoraggio, indicato nel complesso con MS A (Multiple Smart Adapter), ottenuto come generalizzazione del dispositivo SA descritto nell’applicazione di Fig. 1 o 7.

Il dispositivo MSA è, infatti, derivato dal dispositivo SA di Fig. 7; come si nota, tale dispositivo MSA prevede, in luogo dell’unico blocco PMR di Fig. 7 (comprensivo del blocco PM, del blocco TCR e del blocco S), una serie di blocchi PMR, che nel caso specifico rappresentato in Fig. 8 a puro titolo esemplificativo e non limitativo, raggiungono un totale di cinque e sono indicati con PMR1 - PMR5.

Come si intuisce, la presenza di più blocchi PMR, gestiti dal medesimo microcontrollore (indicato con MC) attraverso un’opportuna connessione seriale bidirezionale, consente il dialogo contemporaneo con altrettante utenze elettriche, indicate con HA1-HA5.

Poiché la parte più costosa del dispositivo SA è rappresentata dal nodo di comunicazione N, costituito come detto dal modem per onde convogliate di cui al blocco PLM e dal Neuronchip di cui al blocco NC di Fig. 7, ne consegue che un dispositivo MSA dotato di “k” blocchi PMR (k = 5 nell’esempio di Fig. 8), risulta, secondo l’invenzione, molto più conveniente e di più facile impiego rispetto a “k” dispositivi SA indipendenti.

Un esempio di impiego pratico di un dispositivo MSA con quattro blocchi PMR è rappresentato in Fig. 9, dove le relative quattro utenze elettriche HAI - HA4 sono costituite rispettivamente da un piano di cottura con cappa aspirante, da un forno elettrico, da una lavastoviglie e da un frigorifero.

Come si può intuire, una tale configurazione risulta particolarmente vantaggiosa nel settore degli elettrodomestici buill-in, cioè nelle applicazioni dedicate alla cucina in cui gli elettrodomestici sono integrati all’interno dei mobili.

3.3 Esempio di impiego della sola tecnica di modulazione/demodulazione della potenza assorbita

Un terzo esempio di applicazione dell’invenzione, che impiega in maniera vantaggiosa la sola tecnica di trasmissione dati basata sugli assorbimenti controllati di potenza, è rappresentata in Fig. 10, in cui l’utenza elettrica HA, qui rappresentata da un frigorifero domestico, invia informazioni verso il mondo esterno attraverso il proprio cavo d’alimentazione.

Il carico elettrico, impiegato per la trasmissione dei dati mediante i sopra descritti assorbimenti controllati di potenza elettrica secondo l’invenzione, è costituito, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, dalla lampada dello scomparto frigorifero, indicata nel dettaglio di Fig. 10 con “LAMP”, la quale viene controllata a mezzo del triac T, con le modalità in precedenza descritte con riferimento alla Fig. 4.

Da tale esempio specifico risulta chiaro come, attraverso l impiego della tecnica di trasmissione dati mediante assorbimenti controllati di potenza secondo l’invenzione, sia possibile realizzare, praticamente senza alcun aggravio di costo, utenze elettriche in grado di inviare informazioni verso il mondo esterno, senza la necessità di alcun particolare nodo di comunicazione.

Naturalmente, nel caso esemplificato in Fig. 10, alla rete elettrica cui il frigorifero HA è connesso sarà associato un idoneo ricevitore, in grado di decodificare la modulazione della potenza elettrica assorbita dal carico realizzato dalla lampada LAMP.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche della presente invenzione. In particolare, sono stati descritti un metodo ed un sistema per la trasmissione di dati su rete elettrica, con particolare riferimento allo scambio di informazioni binarie fra due apparati elettrici, ottenibile attraverso due diverse tecniche, che possono essere utilizzate sia in modalità singola che in modalità combinata. Ad esempio, la modulazione della potenza erogata si presta bene per l’invio di informazioni verso una utenza elettrica; la modulazione della potenza assorbita si presta bene per l’invio di informazioni da parte di un’utenza elettrica.

In entrambe le tecniche le informazioni binarie sono codificate attraverso una particolare forma di “ modulazione di potenza ” {power modulation).

La prima tecnica di trasmissione dati, identificata come “ modulazione/demodulazione della potenza erogata ”, impiega, come mezzi di codifica/decodifica delle informazioni binarie, opportune interruzioni o mancanze controllate della rete elettrica, definite “ buchi di rete ” o “ buchi di tensione”.

La seconda tecnica di trasmissione dati, identificata come “ modulazione/demodulazione delia potenza assorbita ”, impiega invece, come mezzi di codifica/decodifica delle informazioni binarie, degli “ assorbimenti controllati di potenza elettrica”.

Le caratteristiche specifiche del metodo, del sistema e degli apparati secondo l’invenzione sono riassunte nelle allegate rivendicazioni.

Dalla descrizione effettuata risultano anche chiari i vantaggi della, presente invenzione, tra i quali va ancora una volta sottolineato come il metodo, il sistema ed i relativi apparati per la trasmissione di dati su rete elettrica descritti possono. essere implementati a bassissimo costo, anche sulla massa della produzione di utenze elettriche domestiche, quali in particolare gli elettrodomestici.

E’ chiaro che numerose varianti sono possibili per l’uomo del ramo al metodo, al sistema ed ai dispositivi descritti come esempio, senza per questo uscire dagli ambiti di novità insiti nell’idea inventiva.

Come in precedenza accennato, ad esempio, il trasmettitore associato alla tecnica di modulazione della potenza assorbita può, in generale, basarsi su qualsiasi carico elettrico della relativa utenza, purché gestito da un triac o simile interruttore controllato allo stato solido.

E’ quindi chiaro che se il carico fosse di potenza eccessiva, il sistema di controllo dell’utenza sarebbe programmato per applicare a tale carico solo una minima parte della tensione di rete.

E’ parimenti chiaro che, se il sistema di controllo dell’utenza è in grado di rilevare un eventuale malfunzionamento o guasto dello stadio di trasmissione costituito dal sistema "triac T carico elettrico L1" (si veda Fig. 4), il sistema di controllo stesso, opportunamente programmato allo scopo, può decidere di utilizzare un altro stadio "triac carico elettrico'’ al fine di trasmettere informazioni verso il mondo esterno; tale caso viene esemplificato in Fig. 4, ove con L2 ed LN sono appunto indicati degli ulteriori carichi elettrici dell’ utenza HA, gestiti da rispettivi triac T2 e TN comandati dal microcontrollore M2, ciascuno dei quali è perfettamente in grado di generare, in alternativa a Tl, gli assorbimenti controllati di potenza elettrica secondo l’invenzione. Ne segue che, in caso di rilevazione di un malfunzionamento dello stadio di trasmissione “principale” L1-T1, il sistema di controllo dell’utenza HA sarà perfettamente in grado di segnalare tale problema diagnostico al mondo esterno, utilizzando allo scopo uno degli stadi “secondari” (ad esempio L2-T2), mediante la tecnica della modulazione della potenza assorbita.

L’invenzione è stata descritta con particolare riferimento all’impiego nel campo delle utenze elettriche domestiche, ed in particolare a quello degli elettrodomestici, ma è chiaro che la medesima è suscettibile di applicazione in qualsiasi ambito in cui sia da considerarsi utile o necessaria la trasmissione o comunicazione di informazioni o dati tra due apparati elettrici a controllo elettronico.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la trasmissione/ricezione o comunicazione di dati o informazioni su linea elettrica fra due apparati a controllo elettronico (HA,SA;HA1-HA5,MSA), tra i quali: un’utenza elettrica (HA;HA1-HA5), in particolare di tipo domestico, avente un primo sistema di controllo elettronico (M2) ed almeno un primo carico elettrico (L1 ;L2,LN); un dispositivo di monitoraggio o controllo (SA;MSA), avente un secondo sistema di controllo elettronico (M1 ;MC), detto dispositivo (SA;MSA) essendo posto su detta linea, tra una sorgente di energia elettrica (Outlet) e detto carico elettrico (L1 ;L2,LN), caratterizzato dal fatto che la trasmissione/ricezione o comunicazione di dati o informazioni su detta linea è realizzata tramite una modulazione di potenza elettrica tra detta utenza (HA;HA1-HA5) e detto dispositivo (SA;MSA ) e/o viceversa.
2. Metodo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la trasmissione/ricezione o comunicazione di dati o informazioni su detta linea da detta utenza (HA;HA1-HA5) a detto dispositivo (SA;MSA) è realizzata a mezzo di una modulazione della potenza elettrica assorbita da detto carico (L1;L2,LN), la potenza elettrica assorbita da detto carico (LI ;L2,LN) essendo controllata da detto primo sistema di controllo (M2).
3. Metodo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la trasmissione/ricezione o comunicazione di dati o informazioni su detta linea da detto dispositivo (SA;MSA) a detta utenza (HA;HA1-HA5) è realizzata a mezzo di una modulazione della potenza elettrica erogata a detta utenza (HA;11A1-HA5), la potenza elettrica erogata a detta utenza (HA;HA1-HA5) essendo controllata da detto secondo sistema di controllo (M1;MC).
4. Metodo, secondo le rivendicazioni 2 e 3, caratterizzato dal fatto che è previsto lo scambio bidirezionale di dati o informazioni tra detto dispositivo (SA;MSA) e detta utenza (HA;HA1-HA5) su detta linea, la comunicazione di informazioni da detto dispositivo (SA;MSA) a detta utenza (HA;HA1-HA5) essendo realizzata tramite detta modulazione della potenza elettrica erogata, e la comunicazione di informazioni da detta utenza (HA;HA1-MA5) a detto dispositivo (SA;MSA) essendo realizzata a mezzo di detta modulazione della potenza elettrica assorbita.
5. Metodo, secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che detta modulazione della potenza elettrica erogata impiega, quali mezzi di codifica di informazioni binarie, delle interruzioni controllate della alimentazione della rete elettrica da detto dispositivo (SA;MSA) a detta utenza (HA;HA1-HA5).
6. Metodo, secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che è prevista l’associazione di un bit a ciascuna semi-onda della tensione di rete, essendo in particolare imposta una durata predeterminata a ciascuna di dette interruzioni controllate relative ad ogni semi-onda.
7. Metodo, secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che i dati binari da trasmettere sono codificati in logica positiva, ove un “uno” logico corrisponde alla presenza di una di dette interruzioni controllate ed uno “zero” logico corrisponde alla sua assenza.
8. Metodo, secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che i dati binari da trasmettere sono codificati in logica negativa, ove uno “zero” logico corrisponde alla presenza di una di dette interruzioni controllate ed un “uno” logico corrisponde alla sua assenza.
9. Metodo, secondo la rivendicazione 7 o 8, caratterizzato dal fatto che la durata di dette interruzioni controllate è pari ad una frazione del semi-periodo di rete e, in particolare, ad un quarto del periodo di rete.
10. Metodo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la sequenza di bit costituente i dati binari da trasmettere è preceduta da un segnale di avvio trasmissione (Start), rappresentato in particolare da una di dette, interruzioni controllate avente durata maggiore rispetto a quella associata ad un bit di dati veri e propri, in particolare pari ad un semi-periodo di rete.
1 1 . Metodo, secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che è prevista l’associazione di più bit a ciascuna semi-onda della tensione di rete.
12. Metodo, secondo la rivendicazione 11 , caratterizzato dal fatto che a ciascuna di dette interruzioni controllate è imposta una durata variabile, in particolare espressa come multiplo di una durata base (DO).
13. Metodo, secondo la rivendicazione 11 o 12, caratterizzato dal fatto che ad ogni semi-onda della tensione di rete è associata una configurazione binaria costituita da quattro bit, o “ nibble ”.
14. Metodo, secondo la rivendicazione 2 o 4, caratterizzato dal fatto che detta modulazione della potenza elettrica assorbita impiega, quali mezzi di codifica di informazioni binarie, degli assorbimenti controllati di potenza o corrente elettrica da parte di detto carico (L1 ;L2,LN).
15. Metodo, secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che è prevista l’associazione di un bit a ciascuna semi-onda della tensione di rete, essendo in particolare imposto, ad ognuno di detti assorbimenti controllati, un valore superiore ad una determinata soglia.
16. Metodo, secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che i dati binari da trasmettere sono codificati in logica positiva, ove un “uno” logico corrisponde alla presenza di uno di detti assorbimenti controllati ed uno “zero” logico corrisponde all’assenza di assorbimento di potenza.
17. Metodo, secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che i dati binari da trasmettere sono codificati in logica negativa, ove uno “zero” logico corrisponde alla presenza di uno di detti assorbimenti controllati ed un “uno” logico corrisponde all’assenza di assorbimento di potenza.
18. Metodo, secondo la rivendicazione 16 o 17, caratterizzato dal fatto che detti assorbimenti controllati sono una frazione del semi-periodo di rete, in particolare pari alla potenza istantanea associata a detto carico (LI) e relativa ad un quarto del periodo di rete.
19. Metodo, secondo almeno una delle rivendicazioni da 14 a 18, caratterizzato dal fatto che la sequenza di bit costituente i dati binari da trasmettere è preceduta da un segnale di avvio trasmissione (Start), in particolare rappresentato da un assorbimento di potenza pari alla piena potenza di detto carico (LI), associato ad un periodo di rete.
20. Metodo, secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che è prevista l’associazione di più bit. a ciascuna semi-onda della tensione di rete.
2 1. Metodo, secondo la rivendicazione 20, caratterizzato dal fatto che ad ognuno di detti assorbimenti controllati è imposto un valore di entità variabile, in particolare espresso come multiplo di un assorbimento base (PO).
22. Metodo, secondo la rivendicazione 20 o 21, caratterizzato dal fatto che ad ogni semi-onda della tensione di rete è associata una configurazione binaria costituita da quattro bit, o “ nibble
23. Metodo, secondo almeno una delle rivendicazioni da 14 a 22, caratterizzato dal fatto che detto primo sistema di controllo (M2) provvede ad applicare a detto carico (LI ;L2,LN) solo una parte della tensione di rete.
24. Sistema per la trasmissione/ricezione o comunicazione di dati o informazioni su linea elettrica fra due apparati a controllo elettronico tra i quali: un’utènza elettrica (HA;HA1-HA5), in particolare di tipo domestico, avente un primo sistema di controllo elettronico (M2) ed almeno un primo carico elettrico (LI ;L2,LN); un dispositivo di monitoraggio o controllo (SA;MSA), avente un secondo sistema di controllo elettronico (M1 ;MC), detto dispositivo (SA;MSA) essendo posto su detta linea, tra una sorgente -di energia elettrica (Outlet) e detto carico elettrico (L1;L2,LN), caratterizzato dal fatto che sono previsti mezzi per realizzare la trasmissione/ricezione o comunicazione di dati o informazioni su detta linea tramite una modulazione di potenza elettrica tra detta utenza (HA;HA1-HA5) e detto dispositivo (SA;MSA), e/o viceversa.
25. Sistema, secondo la rivendicazione 24, caratterizzato dal fatto che detti mezzi comprendono uno stadio di trasmissione o trasmettitore (T,RC,G,ZD) di detto dispositivo (SA;MSA), controllato da detto secondo sistema di controllo (M1;MC) e programmato per realizzare una modulazione della potenza elettrica erogata da detto dispositivo (SA;MSA) a detta utenza (HA;HA1-HA5).
26. Sistema, secondo la rivendicazione 25, caratterizzato dal fatto che detti mezzi comprendono uno stadio di ricezione o ricevitore

di detta utenza

controllato da detto primo sistema di controllo (M2) e programmato per decodificare detta modulazione della potenza elettrica erogata da detto dispositivo (SA;MSA).
27. Sistema, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi comprendono uno stadio di trasmissione o trasmettitore

LN) di detta utenza (ΗΑ;ΗA1-ΗΑ5), controllato da detto primo sistema di controllo (M2) e programmato per realizzare una modulazione della potenza elettrica assorbita da detto carico (LI ;L2,LN).
28. Sistema, secondo la rivendicazione 27, caratterizzato dal fatto che detti mezzi comprendono uno stadio di ricezione o ricevitore (PM,S,ZD) di detto dispositivo (SA;MSA), controllato da detto secondo sistema di controllo (M1;MC) e programmato per decodificare detta modulazione della potenza elettrica assorbita da detto carico (L1;L2,LN).
29. Sistema, secondo le rivendicazioni da 25 a 28, caratterizzato dal fatto che: - detto dispositivo (SA;MSA) comprende sia detto trasmettitore (T,RC,G,ZD) che detto ricevitore (PM,S,ZD); - delta utenza (HA,HA1-HA5) comprende sia detto ricevitore

che detto trasmettitore
30. Sistema, secondo la rivendicazione 25 o 29, caratterizzato dal fatto che detto trasmettitore di detto dispositivo (SA;MSA) comprende mezzi (T,RC,G,ZD) per codificare informazioni binarie tramite interruzioni controllate della alimentazione della rete elettrica fornita da detto dispositivo (SA;MSA) a detta utenza (HA;HA1-HA5).
31 . Sistema, secondo la rivendicazione 30, caratterizzato dal fatto che detti mezzi per codificare (T,RC,G,ZD) comprendono un interruttore o relè allo stato solido, in particolare un triac (T), il cui segnale di attivazione (G) è sincronizzato con un segnale (ZD) che rileva il passaggio per lo zero (zero-crossing) della tensione di rete.
32. Sistema, secondo la rivendicazione 31, caratterizzato dal fatto che detto interruttore o relè allo stato solido (T) è posto in parallelo al contatto normalmente chiuso (RC) di un relè elettromeccanico.
33. Sistema, secondo la rivendicazione 31 e 32, caratterizzato dal fatto che detto relè elettromeccanico (RC), detto interruttore o relè allo stato solido (T) e detto segnale di sincronismo (ZD) sono gestiti un microcontrollore (M1;MC) facente parte di detto secondo sistema di controllo.
34. Sistema, secondo la rivendicazione 26 o 29, caratterizzato dal fatto che detto ricevitore di detta utenza comprende mezzi

per decodificare informazioni binarie prodotte da dette interruzioni controllate.
35. Sistema, secondo la rivendicazione 34, caratterizzato dal fatto che detti mezzi per decodificare -R3’,D1 ’D2’) comprendono due diodi (D1,D2), gli anodi dei quali sono in particolare posti ai capi del secondario di un trasformatore (TF) di detto primo sistema di controllo (M2).
36. Sistema, secondo la rivendicazione 35, caratterizzato dal fatto che le semi-onde in uscita dal secondario di detto trasformatore (TF), raddrizzate da detti diodi (D1,D2), sono applicate alla base di un transistor (TRI) attraverso un partitore resistivo (R1,R2), per generare un impulso applicato ad un ingresso di segnale digitale (SD) di un microcontrollore (M2).
37. Sistema, secondo la rivendicazione 34, caratterizzato dal fatto che detti mezzi per decodificare

R3’,D1 ’D2’) comprendono un ponte di diodi (RB), per raddrizzare le semi-onde in uscita da un trasformatore (TF) di detto primo sistema di controllo (M2), ed applicarle alla base di un transistor (TR1), attraverso un partitore resistivo (R1,R2), per generare un impulso diretto ad un ingresso di segnale digitale (SD) di un microcontrollore (M2).
38. Sistema, secondo la rivendicazione 34, caratterizzato dal fatto che detti mezzi per decodificare

comprendono un ponte di diodi (RB), per raddrizzare la tensione in uscita dal secondario di un trasformatore (TF) di detto primo sistema di controllo (M2) e generare, attraverso un partitore resistivo (R1,R2), un segnale applicato ad un ingresso di segnale analogico (SD) di un microcontrollore (M2).
39. Sistema, secondo la rivendicazione 27 o 29, caratterizzato dal fatto che detto trasmettitore di detta utenza comprende mezzi
per codificare informazioni binarie tramite assorbimenti controllati di potenza o corrente elettrica da parte di detto carico (LI ;L2,LN). , 40.
Sistema, secondo la rivendicazione 39, caratterizzato dal fatto che detti mezzi per codificare comprendono un interruttore o relè allo stato solido, quale un triac (T1;T2,TN), associato a detto carico elettrico (L1;L2,LN). 4L Sistema, secondo la rivendicazione 40, caratterizzato dal fatto che il segnale di attivazione (01;02,0N) di detto interruttore o relè allo stato solido (T1;T2,TN) è gestito da un microcontrollore (M2) ed è sincronizzalo con un segnale (ZD) che rileva il passaggio per lo zero della tensione di rete (zero-crossing).
42. Sistema, secondo la rivendicazione 28 o 29, caratterizzato dal fatto che detto ricevitore di detto dispositivo (SA;MSA) comprende mezzi (PM,S,ZD) per decodificare informazioni binarie prodotte da detti assorbimenti controllati.
43. Sistema, secondo la rivendicazione 42, caratterizzato dal fatto che detti mezzi per decodificare (PM,S,ZD) comprendono un misuratore di potenza elettrica (PM).
44. Sistema, secondo la rivendicazione 42, caratterizzato dal fatto che detti mezzi per decodificare (PM,S,ZD) comprendono un rilevatore di corrente (S).
45. Sistema, secondo la rivendicazione 43, caratterizzato dal fatto che detto secondo sistema di controllo (M1;MC) è programmato per rilevare la presenza di assorbimenti di potenza elettrica da parte di detto carico (L1 ;L2,LN) e determinarne l’entità attraverso la misura continua della potenza o della corrente erogata in corrispondenza di ciascuna semi-onda della tensione di rete, effettuata mediante detto misuratore di potenza elettrica (PM).
46. Sistema, secondo almeno una delle rivendicazioni da 43 a 45, caratterizzato dal fatto che detto misuratore di potenza elettrica (PM) comprende un circuito integrato, in particolare del tipo CS5460 Cirrus Logic.
47. Dispositivo di monitoraggio o controllo, che implementa il metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 23 e/o per l’impiego nel sistema secondo una o più dplle rivendicazioni da 24 a 46.
48. Dispositivo, secondo la rivendicazione 47, caratterizzato dal fatto di comprendere: - mezzi (PM,S) per la misura della corrente elettrica assorbita istante per istante da detta utenza

- mezzi (PM) per la misura della tensione di rete applicata a detta utenza (HA;HA1-HA5); - mezzi (PM) per la misura del fattore di potenza (cosΦ ) del carico elettrico rappresentato da detta utenza

- mezzi (PM,S) per la misura della potenza assorbita istante per istante da detta utenza

- mezzi (PM) per la misura dell’energia elettrica consumata da detta utenza (HA;HA1-HA5), e/o - mezzi (PM) per la misura delle sovratensioni e degli abbassamenti di tensione della tensione di rete in un certo intervallo di tempo, e/o - mezzi (N,RC) per il controllo remoto di detta utenza

- mezzi (MI) per la generazione di informazioni relative allo stato di funzionamento di detta utenza e/o - mezzi (MI) per la generazione di dati statistici relativi al funzionamento di detta utenza e/o alle modalità d’impiego da parte dell'utente e/o - mezzi (MI) per la generazione di informazioni diagnostiche relative al funzionamento di detta utenza e/o - mezzi di dialogo con il mondo esterno (N), in particolare tramite onde convogliate.
49. Dispositivo, secondo la rivendicazione 47 e/o 48, caratterizzato dal fatto di comprendere un nodo di comunicazione (N). ,
50. Dispositivo, secondo la rivendicazione 49, caratterizzato dal fatto che detto nodo di comunicazione (N) comprende un modem (PLM), in particolare un transceiver PLT-22 Echelon (USA), di comunicazione bidirezionale ad onde convogliate attraverso il protocollo LonTalk® (ANSI EIA-709).
51. Dispositivo, secondo la rivendicazione 49, caratterizzato dal fatto che detto nodo di comunicazione comprende un circuito integrato, in particolare del tipo NeuronChip®
52. Dispositivo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di memoria (MEM), in particolare una memoria non volatile di tipo eeprom, in cui vengono memorizzate informazioni o dati provenienti da detta utenza (HA;HA1-HA5).
53. Dispositivo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di detti misuratori di potenza elettrica (PM).
54. Dispositivo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di detti rilevatori di corrente (S).
55. Dispositivo, almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di detti trasmettitori (T,RC,G,ZD), per realizzare un controllo o una modulazione della potenza elettrica erogata ad altrettante utenze elettriche (HA1 -HA5).
56. Dispositivo, almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di detti ricevitori (PM,S,ZD) per decodificare la modulazione della potenza elettrica assorbita da detto da detto carico (L1;L2,LN) di altrettante utenze elettriche (HA1-HA5).
57. Utenza elettrica, in particolare di tipo domestico, che implementa il metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 23 e/o per l’impiego nel sistema secondo una o più delle rivendicazioni da 24 a 46. ,
58. Utenza, secondo la rivendicazione 57, caratterizzata dal fatto di comprendere una pluralità di detti trasmettitori di impiego alternativo, e che detto primo sistema di controllo (M2) è programmato per rilevare eventuali malfunzionamenti di uno di almeno un primo (L1, T1 ,01) di detti trasmettitori e di conseguenza utilizzare un secondo di essi ai fini della trasmissione o comunicazione di dati o informazioni.
59. Metodo e/o sistema per la trasmissione/ricezione o comunicazione di dati o informazioni su linea elettrica fra due apparati a controllo elettronico, secondo gli insegnamenti della presente descrizione e dei disegni annessi.
60. Apparati a controllo elettronico, in particolare dispositivi di monitoraggio o controllo e/o utenze elettriche, secondo gli insegnamenti della presente descrizione e dei disegni annessi.