MX2007000344A

MX2007000344A - Arreglo de acopladores inductivos en cadena tipo margarita para comuniccion de datos.

Info

Publication number: MX2007000344A
Application number: MX2007000344A
Authority: MX
Inventors: Yehuda Cern; Ram Rao
Original assignee: Ambient Corp
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2007-03-27
Also published as: AU2005317086A1; EA010328B1; US20050077868A1; US7148799B2; BRPI0516167A; CA2575506A1; EP1829001A2; WO2006065340A3; CN100538755C; EA200700664A1; JP2008523717A; KR20070101202A; WO2006065340A2; IL180652A0; AU2005317086B2; CN101040303A; AU2005317086B9

Abstract

Se proporciona un arreglo (10) de acopladores inductivos (100, 200). El arreglo incluye un primer acoplador inductivo (100) sobre un conductor (105), y un segundo acoplador inductivo (200) sobre el conductor (105). El primer acoplador inductivo (100) tiene un primer devanado (110) para una senal de datos, y el segundo acoplador inductivo (200) tiene un segundo devanado (210) para la senal de datos. El arreglo tambien incluye un modulo de conexion (260) que conecta el primer devanado con el segundo devanado.

Description

ARREGLO DE ACOPLADORES INDUCTIVOS EN CADENA TIPO MARGARITA PARA COMUNICACIÓN DE DATOS Campo de la Invención La presente invención se relaciona con comunicaciones de datos. Es particularmente adecuada para comunicaciones en líneas de energía (PLC, por sus siglas en inglés) entre ubicaciones que tienen un sistema de distribución eléctrica común . Antecedentes de la Invención Las PCL, también conocidas como Ancho de Banda sobre Línea de Energía (BoPL) , es una tecnología que comprende la transmisión de datos de altas frecuencias a través de líneas de energía eléctrica existentes, es decir, conductores usados para llevar corriente de gran amperaje. La corriente de gran amperaje es transmitida típicamente a través de líneas de energía a una frecuencia en el rango de 50-60 hercios (Hz) . En líneas de bajo voltaje, la corriente de gran amperaje es transmitida con un voltaje entre aproximadamente 90 a 600 voltios, y en líneas de voltaje medio, la corriente de gran amperaje es transmitida con un voltaje entre aproximadamente 2,400 voltios a 35,000 voltios. La frecuencia de las señales de datos es mayor que o igual a aproximadamente 1 megahercio (MHZ) , y el voltaje de las señales de datos varía desde una fracción de un voltio hasta unas pocas decenas de voltios. La Ref.: 178663 comunicación de datos puede emplear varios esquemas de modulación tales como amplitud modulada, frecuencia modulada, pulso modulado o espectro de dispersión modulado. Los acopladores inductivos conectan señales de PLC hacia y desde una línea de energía. El acoplador inductivo tiene una característica de frecuencia de paso alto. Por lo tanto, una atenuación o pérdida de trayectoria a través del acoplador inductivo puede estar excesivamente por debajo de una menor frecuencia de corte del acoplador inductivo. Es deseable proporcionar comunicaciones PLC en un rango de frecuencias que se extienda por debajo de una frecuencia de corte más baja de un acoplador inductivo. Breve Descripción de la Invención Se proporciona un arreglo de acopladores inductivos . El arreglo incluye un primer acoplador inductivo en un conductor, y un segundo acoplador inductivo en el conductor. El primer acoplador inductivo tiene un primer devanado para una señal de datos y el segundo acoplador inductivo tiene un segundo devanado para la señal de datos . El arreglo también incluye un módulo de conexión que conecta el primer devanado al segundo devanado . Breve Descripción de las Figuras La figura 1 es una ilustración de un circuito que tiene dos acopladores inductivos conectados en serie. La figura 2 es un diagrama esquemático del circuito de la figura 1. La figura 3 es una ilustración de un circuito que tiene tres acopladores inductivos conectados en serie. La figura 4 es un diagrama esquemático del circuito de la figura 3. Descripción Detallada de la Invención En la presente se describe una técnica para la comunicación a través de una línea de energía. La técnica emplea dos o más acopladores proximales conectados eléctricamente en serie o en paralelo uno con el otro. Generalmente, un acoplador inductivo incluye un núcleo magnético de división y un devanado situado alrededor del núcleo. El núcleo puede configurarse, por ejemplo, con dos porciones en forma de C. Cuando las dos porciones en forma de C se colocan juntas, forman un cilindro con una abertura que se extiende a través del centro del cilindro. Las dos porciones en forma de C pueden separarse y colocarse sobre un alambre energizado o desenergizado de tal manera que el alambre es dirigido a través de la abertura. El alambre puede ser una línea de energía u otro conductor. El alambre, el núcleo, y el devanado situado alrededor del núcleo, juntos, forman un transformador, en donde el alambre sirve como un arrollamiento primario del transformador y el devanado alrededor del núcleo sirve como un arrollamiento secundario del transformador. El arrollamiento secundario puede conectarse a un módem u otro equipo de comunicaciones directamente o a través de un circuito de protección de sobrevol a es . La PLC emplea frecuencias de señales de datos mayores que o iguales a aproximadamente 1 MHz. Sin embargo, un paso de banda de un acoplador inductivo puede tener una frecuencia de corte menor de más de 1 MHz, y así, el acoplador inductivo puede no proporcionar un desempeño adecuado a frecuencias de señales inferiores a 1 MHz . Al incrementar la inductancia de un alambre que pasa a través del acoplador inductivo se extiende la frecuencia de corte, permitiendo con ello que se utilicen frecuencias de señales más bajas para comunicaciones. Una técnica para incrementar la inductancia es aumentar el número de núcleos magnéticos en el acoplador. El aumento en el número de los núcleos magnéticos puede lograrse mediante una conexión conjunta de acopladores inductivos individuales. La figura 1 es una ilustración de un circuito 10 que incluye un acoplador inductivo 100 y un acoplador inductivo 200 localizados sobre un conductor 105. El conductor 105 puede ser, por ejemplo, un conductor de fase de una línea de energía externa, es decir, una línea de energía externa a un edificio.

El acoplador inductivo 100 incluye un núcleo 107 y un devanado 110. El acoplador inductivo 100 está situado sobre el conductor 105 de tal forma que el conductor 105 está dirigido a través de una abertura 106 en el núcleo 107. En conjunto, el conductor 105, el núcleo 107 y el devanado 110 forman un transformador en donde una porción 108 del conductor 105 sirve como un arrollamiento primario del transformador, y el devanado 110 sirve como un arrollamiento secundario del transformador. El acoplador inductivo 100 conecta una señal de datos entre el conductor 105 y el devanado 110. El devanado 110 se conecta a través de los conectores 134 y 135 a un módulo de protección de sobrevoltajes 120, el cual, a su vez, se conecta a través de un cable 125 a un módem 130. En una implementación preferida, el conector 135 y el cable 125 son partes integrales de un módulo de protección de sobrevoltajes 120. El acoplador inductivo 200 incluye un núcleo 207, y un devanado 210. El acoplador inductivo 200 está situado sobre el conductor 105 de tal manera que el conductor 105 es dirigido a través de una abertura 206 en el núcleo 207. Juntos, el conductor 105, el núcleo 207 y el devanado 210 forman un transformador, en donde una porción 208 del conductor 105 sirve como un arrollamiento primario del transformador, y el devanado 210 sirve como un arrollamiento secundario del transformador. El acoplador inductivo 200 conecta una señal de datos entre el conductor 105 y el devanado 210. El devanado 210 se conecta a través de los conectores 234 y 235, a un módulo de conexión 260. El módulo de conexión 260 conecta el devanado 210, a través de una conexión de puente 265 y un puente 265, a un cable 250, el cual se conecta al módulo de protección de sobrevoltajes 120. La figura 2 es un diagrama esquemático del circuito 10. La figura 2 muestra que el módulo de protección de sobrevoltaje 120 incluye una sección de conexión 121 y un circuito supresor de sobrevoltajes 122. La sección de conexión 121 conecta el devanado 110 en serie con el devanado 210. Por lo tanto, el arrollamiento secundario del acoplador inductivo 100 se conecta en serie con el arrollamiento secundario del acoplador inductivo 200. Esta conexión se dispone de tal manera que los voltajes inducidos desde estos arrollamientos secundarios se agregan en la misma fase, consistentes con la dirección de los alambres primarios, como se indica en la figura 2B por medio de puntos de fasaje. Los acopladores 100 y 200 no necesitan estar a ninguna distancia particular uno del otro para desempeñarse como se describe en la presente. Sin embargo, para el mejor desempeño, los acopladores 100 y 200 deberán estar adyacentes uno con el otro, y una separación longitudinal no deberá exceder un décimo de una longitud de onda, a la frecuencia de señal más alta en uso. El circuito de supresión de sobrevoltajes 122 protege al módem 130 del voltaje que puede resultar de una corriente de sobrevoltaje excesivo en el conductor 105, tal como en el caso de un golpe de relámpago en el conductor 105. El circuito de supresión de sobrevoltajes 122 puede implementarse, por ejemplo, con un recuperador de sobrevoltaje de tubo de gas o un recuperador de sobrevoltaje de diodo de avalancha. La figura 3 es una ilustración de un circuito 20, el cual es un mejoramiento del circuito 10. El circuito 20 incluye un acoplador inductivo 300. El acoplador inductivo 300, similarmente a los acopladores 100 y 200, incluye un devanado 310 que sirve como un arrollamiento secundario de un transformador. La figura 4 es un diagrama esquemático del circuito 20. En el circuito 20, en contraste con el circuito 10, la conexión de puente 262 no está conectada en puente, sino más bien, está conectada al devanado 310 a través de un módulo 360. El módulo de conexión 360 tiene una terminación de puente 350. Una cadena tipo margarita es una colección de módulos estandarizados conectados uno con otro en una cadena. Típicamente, un cable de salida de un módulo es insertado dentro de un conector de entrada del siguiente módulo en la cadena. Por lo tanto, los acopladores inductivos 100, 200 y 300 están en cadena tipo margarita. La cadena de acopladores inductivos 100, 200 y 300 comparten el circuito de supresión de sobrevoltajes 122 (véase la figura 2). Por lo tanto, solo se requiere un circuito supresor de sobrevoltajes 122. Este arreglo es menos costoso que equipar cada acoplador inductivo 100, 200 y 300 con su propio circuito supresor de sobrevoltajes 122, y puede reducir la pérdida de señal de RF para el agregado de acopladores inductivos 100, 200 y 300. Nótese que en las figuras 1 y 2 el cable 250 está representado como cableado al módulo de protección de sobrevoltajes 120 y al módulo de conexión 260. En contraste, en las figuras 3 y 4, las conexiones entre el módulo de conexión 260 y el módulo de protección de sobrevoltajes 120 se realizan a través de los conectores 340 y 345. Se pueden conectar en cadena tipo margarita cualquier número de acopladores inductivos . Cuando los acopladores inductivos están conectados en cadena a través de módulos de conexión (por ejemplo, módulos de conexión 260 y 360) el último módulo de conexión en la cadena (por ejemplo, el módulo de conexión 360) tiene sus terminales de puente en corto circuito. A pesar de que se ilustra en las figuras 1 a 4 una conexión en serie de los acopladores inductivos 100, 200 y 300, puede implementarse una conexión en paralelo a lo largo de las mismas líneas . Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES
Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones: 1. Un sistema caracterizado porque comprende: un primer acoplador inductivo sobre un conductor, en donde el primer acoplador inductivo tiene un primer devanado para una señal de datos; un segundo acoplador inductivo sobre el conductor, en donde el segundo acoplador inductivo tiene un segundo devanado para la señal de datos; y un módulo de conexión que conecta el primer devanado con el segundo devanado. 2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el módulo de conexión conecta el primer devanado y el segundo devanado a un dispositivo de comunicaciones .
3. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el módulo de conexión conecta el primer devanado y el segundo devanado a un circuito supresor de sobrevoltajes .
4. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el módulo de conexión conecta el primer devanado y el segundo devanado en serie uno con el otro.
5. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el módulo de conexión conecta el primer devanado y el segundo devanado en paralelo uno con el otro .
6. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el módulo de conexión conecta el primer devanado y el segundo devanado en fase uno con el otro.
7. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el conductor es una línea de energía, y porque la señal de datos tiene una frecuencia mayor que o igual a aproximadamente 1 megahercio.
8. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer acoplador inductivo conecta la señal de datos entre el conductor y el primer devanado, y en donde el segundo acoplador inductivo conecta la señal de datos entre el conductor y el segundo devanado.
9. Un método caracterizado porque comprende: colocar un primer acoplador inductivo sobre un conductor, en donde el primer acoplador inductivo tiene un primer devanado para una señal de datos; colocar un segundo acoplador inductivo sobre el conductor, en donde el segundo acoplador inductivo tiene un segundo devanado para la señal de datos; y conectar el devanado del primer acoplador inductivo al devanado del segundo acoplador inductivo.
10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la conexión comprende conectar el primer devanado y el segundo devanado a un dispositivo de comunicaciones .
11. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la conexión comprende conectar el primer devanado y el segundo devanado a un circuito supresor de sobrevoltajes .
12. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la conexión comprende conectar el primer devanado y el segundo devanado en serie uno con el otro.
13. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la conexión comprende conectar el primer devanado y el segundo devanado en paralelo uno con el otro.
14. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la conexión comprende conectar el primer devanado y el segundo devanado en fase uno con el otro .
15. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el conductor es una línea de energía, y porque la señal de datos tiene una frecuencia mayor que o igual a aproximadamente 1 megahercio.
16. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el primer acoplador inductivo conecta la señal de datos entre el conductor y el primer devanado, y en donde el segundo acoplador inductivo conecta la señal de datos entre el conductor y el segundo devanado.