MXPA05004088A - Arreglo de acoplador de datos para comunicaciones en linea de energia. - Google Patents

Abstract

Se describe un arreglo para acoplar datos entre una linea de energia (300) y un dispositivo de comunicacion (325) que incluye un acoplador inductivo (305) que usa un conductor de linea de energia como una bobina primaria, un capacitor (310) conectado a traves de una bobina secundaria del acoplador inductivo (305) para crear un circuito resonante con la bobina secundaria a una frecuencia dentro de una banda de frecuencia deseada, y un transformador de igualacion de impedancia (315) para conectar un dispositivo de comunicaciones (325) a la bobina secundaria. El circuito resonante tiene un Q cargado constante con el ancho de banda deseado. Un arreglo alternativo incluye un capacitor (410) en serie con un cilindro conductivo (505) y (510) entre la linea de energia y el dispositivo de comunicacion (435), donde el capacitor es para bloquear el voltaje de linea de energia mientras que pasa una senal entre la linea de energia y el dispositivo de comunicacion, y las secciones cilindricas conductivas (505) y (510) aparecen como una inductancia baja para la senal.

Description

ARREGLO DE ACOPLADOR DE DATOS PARA COMUNICACIONES EN LINEA DE ENERGIA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a comunicaciones en línea de energía, y más particularmente, a configuraciones de acopladores de datos para comunicaciones en línea de energía .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Un acoplador de datos para comunicaciones en línea de energía acopla una señal de datos entre la línea de energía y un dispositivo de comunicación tal como un mc>dem. El acoplador de datos exhibe una frecuencia de corte. Bajo la frecuencia de corte, la atenuación de acoplamiento entre la línea de energía y el dispositivo de comunicación llega a ser excesiva. El acoplador de datos puede ser un acoplador inductivo o un acoplador capacitivo. Un acoplador inductivo para una línea de energía debe idealmente tener una inductancia de magnetización con una impedancia que sea grande en comparación a una impedancia del dispositivo de comunicación. Debido a que la inductancia de magnetización está en derivación con una señal e inductivamente carga la señal, es indeseable una inductancia de magnetización baja. Ref. 163402 Un acoplador capacitivo puede ser eficiente para el uso en una linea de energía, especialmente una línea de bajo voltaje . La figura 1 es un diagrama esquemático de un acoplador capacitivo de la técnica anterior de acuerdo a como puede utilizarse para acoplar un módem de línea de energía a una línea de energía secundaria. Una linea de energía 400, nominalmente neutral, está conectada a una terminal protectora de un conecto:" coaxial 420. Una línea de energía 405, nominalmente una línea de fase energizada, está conectada a un contacto conductivo central del conector 420 vía un fusible 415 y un capacitor 410. Un módem 435 está conectado, vía un cable 430 y un conector 425, al conector 420. El acoplador capacitivo así acopla señales de alta frecuencia entre el módem 435 y las líneas de energía 400 y 405. El valor del capacitor 410 es de varios nanofaradios , bastante grande para tener una reactancia insignificante en la frecuencia de señal y bastante pequeño para tener una reactancia grande en la frecuencia de energía. Un capacitor cerámico con un dieléctrico apropiado se puede utilizar en tal acoplador y proporcionar una impedanci a baja a las frecuencias de señal en el intervalo de MHz. Sin embargo, una derivación que conecta tal capacitor a la linea de energía puede ser relativamente larga, y puede tener una impedancia que excede aún más la impedancia del capacitor en frecuencias de señal. Por ejemplo, los cables en un arreglo de bastidor de bajo voltaje se separan generalmente 20 centímetros (cm), y un cable de 10 AWG de esta longitud tiene una inductancia de 0.21 microhenrios (uH) o de aproximadamente 40 ohmios en 30 megahertz (MHz) . Si el acoplador capacitivo necesita conectarse a un cable no adyacente, la impedancia podría aumentar a 80 ó 120 ohmios. Mientras que un acoplador capacitivo común debe tener fusibles, y una impedancia de fusible se agrega en serie, una impedancia inductiva en serie total puede ser significativa en comparación a la impedancia de 50 ohmios de un módem común.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Se proporciona un arreglo de componentes para acoplar datos entre una línea de energía y un dispositivo de comunicación. El arreglo incluye un acoplador inductivo que usa un conductor de línea de energía tal como una bobina primaria, un capacitor conectado a través de una bobina secundaria del acoplador inductivo para crear un circuito resonante con la bobina secundaria en una frecuencia dentro de una banda de frecuencia deseada, y transformador que iguala la impedancia para conectar un dispositivo de comunicaciones con la bobina secundaria. El circuito resonante tiene un Q (factor de sobretensión) cargado constante con el ancho de banda deseado. Un arreglo alternativo incluye un capacitor en serie con un cilindro conductivo entre la línea de energía y el dispositivo de comunicación, donde el capacitor es para bloquear el voltaje de línea de energía mientras que pasa una señal entre la línea de energía y el dispositivo de comunicación, y el cilindro conductivo aparece como una inductancia baja para la señal. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 es un diagrama esquemático de un acoplador capacitivo de la técnica anterior. La figura 2 es un diagrama esquemático de un circuito de igualación de impedancia para un acoplador inductivo. La figura 3 ilustra un circuito con un acoplador capacitivo que usa derivaciones de baja inductancia. La figura 4 es un diagrama esquemático del circuito mostrado en la figura 3.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Un acoplador inductivo de baja frecuencia de acuerdo con la presente invención prolonga la frecuencia de corte descendentemente, a una frecuencia inferior, sin acudir a una adición de centros magnéticos pesados. El acoplador inductivo se afianza alrededor de un conductor de linea de energía, energizado de la línea de energía. Se asume gue el conductor de línea de energía gue pasa a través de un centro del acoplador sirve como una bobina primaria para el acoplador inductivo. Debido a que el acoplador se afianza alrededor del conductor de linea de energía, y puesto que el conductor de línea de energía sirve como bobina primaria, el acoplador tiene sólo una bobina primaria de una vuelta. Las dimensiones físicas del conductor de línea de energía requieren generalmente que el centro sea grande con una trayectoria del circuito magnético larga. Una abertura de aire se puede requerir para prevenir la saturación del centro. Amibos de estos factores reducen ia inductancia del acoplador . un método clásico de reducir la carga reactiva en un circuito, es resonar una reactancia que choca con una reactancia opuesta. En el caso de un acoplador inductivo con una induczancia de derivación, un capacitor de derivación se puede conectar a través ce una bobina secundaria del acoplador inductivo para neutralizar la inductancia de magnetización . ?? el caso de un módem de banda ancha, tal como ios que usan el espectro propagado, la resonancia es probable que sea demasiado aguda, y así es efectiva con respecto a una sub-banda muy estrecha. Según lo descrito en la presente, un transformador de igualación de impedancia está conectado entre el acoplador y un módem para ajustar la impedancia del módem, según lo reflejado a través del circuito del acoplador, para proporcionar un Q cargado bastante bajo como para aumentar el ancho de banda para que sea similar a un ancho de la banda de frecuencia del módem. La figura 2 muestra un circuito de igualación de impedancia a través del cual un módem 325 se conecta a un acoplador inductivo 305. Una linea de energía 300 pasa a través de un centro del acoplador inductivo 305. Un transformador de señal 315, con la relación de vueltas: n:l, mejora la igualación de la impedancia entre el acoplador inductivo 305 y módem 325. La combinación del acoplador inductivo 305 y transformador de señal 315 puede proporcionar un paso de banda muy ancho, pero la respuesta de la frecuencia baja de la combinación será limitada a la determinada por una inductancia de magnetización del acoplador inductivo 305 y una impedancia 330 que se refleja desde el módem 325. El capacitor 310 resuena la inductancia de magnetización y proporciona una banda de frecuencia alrededor de la frecuencia resonante donde un efecto de carga de la inductancia de magnetización se reduce, y la atenuación de señal a través del acoplador inductivo 305 se reduce. El efecto del capacitor 310 es bajar la frecuencia de corte del acoplador inductivo 305, permitiendo que el acoplador inductivo 305 opere a una frecuencia inferior que sea por otra parte posible con un nivel dadc de inductancia de magnet i ¿ación . Así, se proporciona un método para configurar un acoplador inductivo a un dispositivo de comunicación. El método incluye conectar un capacitor a través de una bobina secundaria del acoplador inductivo para crear un circuito resonante con la bobina secundaria en una frecuencia dentro de una banda de frecuencia deseada, y conectar el dispositivo de comunicaciones a la bobina secundaria vía un transformador-de igualación de impedancia. El circuito resonante tiene un Q cargado constante con el ancho de banda deseado. La figura 3 es una ilustración de una impiementación física de un acoplador capacitivo 500. Las líneas de energía 400 y 405, capacitor 410, fusible 415 y conector 420 conservan la misma identificación como en la figura 1. Tamibién corrió en la figura 1, el módem 435 está conectado, vía el cable 430 y conector 425, al conector 420. Las secciones cilindricas eléctricamente conductivas 505 y 510 cada una tiene un diámetro en el intervalo de 1 a 3 cm, que es varias veces más grande que los diámetros de cables, y proporcionan asi conexiones a las líneas de energía 400 y 405 con una inductancia insignificante. Las secciones cilindricas conductivas 505 y 510 y un segmento cilindrico aislante 515 forman un cuerpo mecánicamente rígido, que puede tener un eje común. La linea de energía 400, es decir, una línea neutral, generalmente es descubierta, si no, algún cm de su aislamiento necesita quitarse. Un extremo del acoplador capacitivo 500 está conectado eléctricamente a, y soportado físicamente por, la línea de energía 400. Una barra 550 con una ranura 560 y una tuerca de mariposa 565, proporciona un mecanismo para presionar la sección 505 en la línea de energía 400. El otro extremo del acoplador capacitivo 500 es conectado eléctricamente a la línea de energía 405 por un cable 520 y una abrazadera 525. El cable 520 es soldado o soldado con cobre a l sección cilindrica conductiva 510, y tiene suficiente rigidez y fuerza para soportar el acoplador capacitivo 500 en la línea de energía 405, el soporte superior debe proporcionarse por la combinación de barra 550, ranura 560 y la tuerca de mariposa 565, o el cable 400, falla. La abrazadera 525 es una abrazadera estándar de uso general disponible comúnmente a los instaladores de líneas. La figura 4 es un diagrama esquemático del arreglo mostrado en la figura 3. El cable 430, conectores 425 y 420, capacitor 410, fusible 415, y los conductores 505 y 510 proporcionan una trayectoria de señal entre el módem 435 y las líneas de energía 400 y 405. Debido a sus diámetros relativamente grandes, las secciones cilindricas conductivas 505 y 510 exhiben inductancias que son insignificantes en comparación a la impedancia del módem 435 y capacitor 410, reduciendo asi la pérdida de acoplamiento. Asi, se proporciona un método para acopiar datos entre una linea de energía y un dispositivo de comunicación. El método incluye la instalación de un capacitor en serie con un cilindro conductivo entre la linea de energía y el dispositivo de comunicación. El capacitor es para bloquear el voltaje de la línea de energía mientras que pasa una señal entre la línea de energía y el dispositivo de comunicación, y el cilindro conductivo aparece como una inductancia baja para la señal. Además, el método puede incluir la instalación de un fusible de corriente de alta interrupción en serie con el capacito . Debe entenderse que varias alternativas, combinaciones y modificaciones de las enseñanzas descritas en la presente se podrán contemplar por los expertos en la técnica. La presente invención se desea que abarque todas las alternativas, modificaciones y variaciones que estén dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.

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 (6)

1. REIVI ICACIONES
2. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones: 1. Método para configurar componentes para comunicaciones en linea de energía, caracterizado porque comprende : instalar un acoplador inductivo que usa un conductor de línea de energía como una bobina primaria; conectar un capacitor a través de una bobina secundaria del acoplador inductivo para crear un circuito resonante con la bobina secundaria en una frecuencia dentro de una banda de frecuencia deseada; y conectar un dispositivo de comunicaciones con la bobina secundaria vía un t ansformador de igualación de impedancia , en donde el circuito resonante tiene un Q cargado constante con el ancho de banda deseado. 2. Método para acoplar datos entre una linea de energía y un dispositivo de comunicación, caracterizado porque comprende: instalar un capacitor en serie con un cilindro conductivo entre la linea de energía y el dispositivo de comunicación, . en donde el capacitor es para bloquear el voltaje de la linea de energía mientras que pasa una señal entre la linea de energía y el dispositivo de comunicación, y en donde el cilindro conductivo aparece corrió una inductancia baja para la señal.
3. 3. Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque adiciona lmente comprende la instalación de un fusible de corriente de alta interrupción en serie con el capacitor.
4. 4. Arreglo de componentes para acoplar datos entre una línea de energía y un dispositivo de comunicación, caracterizado porque comprende: un acoplador inductivo que usa un conductor de linea de energía como una bobina primaria; un capacitor conectado a través de una bobina secundaria del acoplador inductivo para crear un circuito resonante con la bobina secundaria a una frecuencia dentro de una banda de frecuencia deseada; y un transformador de igualación de impedancia para conectar un dispositivo de comunicaciones a la bobina secundaria , en donde el circuito resonante tiene un Q cargado constante con el ancho de banda deseado.
5. 5. Arreglo de componentes para acoplar datos entre una línea de energía y un dispositivo de comunicación, caracterizado porque comprende: un capacitor en serie con un cilindro conductivo entre la linea de energía y el dispositivo de comunicación, en donde el capacitor es para bloquear el voltaje de la linea de energía mientras que pasa una señal enere la línea de energía y el dispositivo de comunicación, y en donde el cilindro conductivo aparece como una inductancia baja para la señal.
6. 6. Arreglo de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque adicionalmente comprende un fusible de corriente de alta interrupción en serie con el capacitor.