RU2003106189A

RU2003106189A - Способ, система и устройство для передачи данных в электрической цепи

Info

Publication number: RU2003106189A
Application number: RU2003106189/09A
Authority: RU
Inventors: Валерио АЙСА
Original assignee: ВРЭП С.п.А.
Priority date: 2000-09-05
Filing date: 2001-04-03
Publication date: 2004-10-10

Claims

1. Способ передачи/приема данных или информации в электрической цепи между двумя аппаратами, имеющими соответствующую электронную систему (НА, SA; HA1-HA5, MSA) управления, содержащими потребитель (НА; HA1-HA5) электрической энергии, в частности бытовой потребитель электрической энергии, имеющий первую электронную систему (М2) управления и, по меньшей мере, первую электрическую нагрузку (L1; L2, LN); прибор (SA; MSA) текущего контроля или управления, имеющий вторую электронную систему (M1; MC) управления, причем указанный прибор (SA; MSA) расположен в указанной цепи между источником (штепсельной розеткой) электрической мощности и указанной первой электрической нагрузкой (L1; L2; LN); при этом передачу/прием данных или информации в указанной электрической цепи осуществляют посредством модуляции электрической мощности между указанным потребителем (НА; HA1-HA5) электрической энергии и указанным прибором (SA; MSA) и/или наоборот, отличающийся тем, что передачу данных или информации в указанной цепи от указанного потребителя (НА; HA1-HA5) электрической энергии к указанному прибору (SA; MSA) осуществляют посредством модуляции электрической мощности или электрического тока, потребляемого указанной первой нагрузкой (L1; L2, LN) под контролем указанной первой системы (М2) управления, причем данные или информацию, передаваемую указанным потребителем (НА; НА 1-HAS) кодируют посредством регулируемых поглощений электрической мощности или тока указанной первой нагрузки (L1; L2, LN), a прием данных или информации (SA; MSA) осуществляют с помощью указанной второй системы (M1; MC) управления указанного прибора (SA; MSA) посредством декодирования указанных регулируемых поглощений.

2. Способ по п.1, отличающийся ассоциацией одного бита с каждой полуволной напряжения электросети, причем для каждого одного из указанных регулируемых поглощений устанавливают, в частности, значение, превышающее заданную пороговую величину.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что двоичные данные, передаваемые от указанного потребителя (НА; НА1-НА5) электроэнергии к указанному прибору (SA; MSA), кодируют с положительной логикой, где логика "1" соответствует наличию одного из указанных регулируемых поглощений, а логика "0" соответствует отсутствию поглощения мощности, или с отрицательной логикой, где логика "0" соответствует наличию одного из указанных регулируемых поглощений, а логика "1" соответствует отсутствию поглощения мощности.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что указанные регулируемые поглощения являются долей полуцикла электросети, в частности, равны мгновенной мощности или электрическому току, ассоциируемому с указанной нагрузкой (L1) и относящемуся к четверти цикла электросети.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что последовательности битов, образующей передаваемые двоичные данные от указанного потребителя (НА; НА1-НА5) электроэнергии к указанному прибору (SA; MSA), предшествует сигнал (старт) начала передачи данных, в частности, представленный поглощением мощности, равной всей мощности указанной первой нагрузки (L1), ассоциируемой с циклом электросети.

6. Способ по п.1, отличающийся ассоциацией нескольких битов с каждой полуволной напряжения электросети.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что для каждого одного из указанных регулируемых поглощений, выражаемых, в частности, как кратное базового поглощения (Р0), устанавливают значение переменной величины.

8. Способ по п.6 или п.7, отличающийся тем, что с каждой полуволной напряжения электросети ассоциируют четырех битовую конфигурацию или "полубайт".

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная первая система (М2) управления подает к указанной первой нагрузке (L1; L2, LN) только часть напряжения электросети.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что между указанным прибором (SA; MSA) и указанным потребителем (НА; НА1-НА5) электроэнергии в указанной цепи обеспечивают двунаправленный обмен данными или информацией, и тем, что передачу данных или информации в указанной цепи от указанного прибора (SA; MSA) к указанному потребителю (НА; НА1-НА5) электроэнергии осуществляют посредством модуляции электрической мощности или электрического тока, подаваемого к указанному потребителю (НА; НА1-НА5) электроэнергии под контролем указанной второй системы (M1; MC) управления, причем данные или информацию, передаваемую с помощью указанного прибора (SA; MSA), кодируют посредством регулируемых прерываний подачи сетевого электропитания от указанного прибора (SA; MSA) к указанному потребителю (НА; НА1-НА5) электроэнергии, а прием данных или информации осуществляют с помощью указанной первой системы (М2) управления указанного потребителя (НА; НА1-НА5) электроэнергии посредством декодирования указанных регулируемых прерываний.

11. Способ по п.10, отличающийся ассоциацией одного бита с каждой полуволной напряжения электросети, причем заданную длительность устанавливают, в частности, для каждого одного из указанных регулируемых прерываний, относящихся к каждой полуволне.

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что двоичные данные, передаваемые от указанного прибора (SA; MSA) к указанному потребителю (НА; НА1-НА5) электроэнергии, кодируют с положительной логикой, где логика "1" соответствует наличию одного из указанных регулируемых прерываний, а логика "0" соответствует их отсутствию, или с отрицательной логикой, где логика "0" соответствует наличию одного из указанных регулируемых прерываний, а логика "1" соответствует их отсутствию.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что длительность указанных регулируемых прерываний равна доле полуцикла электросети и, в частности, четверти цикла электросети.

14. Способ по п.10, отличающийся тем, что последовательности битов, образующей передаваемые двоичные данные от указанного прибора (SA; MSA) к указанному потребителю (НА; НА1-НА5) электроэнергии, предшествует сигнал (старт) начала передачи данных, в частности, представленный одним из указанных регулируемых прерываний, имеющих длительность, которая больше длительности, ассоциируемой с битом реальных данных, в частности, равную полуциклу электросети.

15. Способ по п.10, отличающийся ассоциацией нескольких битов с каждой полуволной напряжения электросети.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что для каждого одного из указанных регулируемых прерываний устанавливают переменную длительность, причем указанную длительность, в частности, выражают как кратное базовой длительности (D0).

17. Способ по п.15 или 16, отличающийся тем, что с каждой полуволной напряжения электросети ассоциируют четырех битовую конфигурацию или "полубайт".

18. Система для передачи/приема данных и/или информации в электрической цепи между двумя аппаратами, имеющими соответствующую электронную систему (НА, SA; HA1-HA5, MSA) управления, содержащими потребитель (НА; HA1-HA5) электрической энергии, в частности, бытовой потребитель электрической энергии, имеющий первую электронную систему (М2) управления и, по меньшей мере, первую электрическую нагрузку (L1; L2, LN); прибор (SA; MSA) текущего контроля или управления, имеющий вторую электронную систему (M1; MC) управления, причем указанный прибор (SA; MSA) расположен в указанной цепи между источником (штепсельной розеткой) электрической мощности и указанной первой электрической нагрузкой (L1; L2; LN); при этом для осуществления передачи/приема данных или информации в указанной электрической цепи посредством модуляции электрической мощности между указанным потребителем (НА; НА1-НА5) электрической энергии и указанным прибором (SA; MSA) и/или наоборот предусматривают технические средства, отличающаяся тем, что указанные технические средства содержат каскад передачи данных или передатчик (L1, T1,01; L2, Т2,02, LN, TN, LN) указанного потребителя (НА; НА1-НА5) электрической энергии, управляемый с помощью указанной первой системы (М2) для осуществления модуляции электрической мощности или электрического тока, потребляемого указанной первой нагрузкой (L1; L2, LN), причем указанный передатчик указанного потребителя электрической энергии содержит технические средства (L1, Т1,01; L2, Т2,02, LN, TN, LN) для кодирования данных или информации посредством регулируемых поглощений электрической мощности или электрического тока указанной первой нагрузкой (L1; L2, LN), и каскад приема данных или приемник (РМ, S, ZD) указанного прибора (SA; MSA), управляемый посредством указанной второй системы (M1; MC) управления для декодирования указанной модуляции электрической мощности или электрического тока, потребляемого указанной первой электрической нагрузкой (L1; L2, LN), причем указанный приемник указанного прибора содержит технические средства (РМ, S, ZD) для декодирования данных или информации, представленной указанными регулируемыми поглощениями.

19. Система по п.18, отличающаяся тем, что указанные технические средства для кодирования содержат твердотельный прерыватель или реле, например, симметричный триодный тиристор (T1; T2, TN), ассоциированный с указанной первой электрической нагрузкой (L1; L2, LN).

20. Система по п.19, отличающаяся тем, что разрешающий сигнал (O1; O2, ON) указанного твердотельного прерывателя или реле (T1; T2, TN) управляется посредством микроконтроллера (М2) и синхронизируется сигналом (ZD), детектирующим переход нуля напряжения электросети.

21. Система по п.18, отличающаяся тем, что указанные технические средства (РМ, S, ZD) для декодирования содержат измеритель электрической мощности (РМ).

22. Система по п.18, отличающаяся тем, что указанные технические средства (РМ, S, ZD) для декодирования содержат измерительный преобразователь (S) электрического тока.

23. Система по п.18, отличающаяся тем, что указанная вторая система (M1; МС) управления содержит технические средства для детектирования наличия поглощений электрической мощности или потребления электрического тока указанной нагрузкой (L1; L2, LN) и определения их наличия путем непрерывного измерения подаваемой мощности или электрического тока в соответствии с каждой полуволной напряжения электросети.

24. Система по п.18, отличающаяся тем, что указанные технические средства дополнительно содержат каскад передачи данных или передатчик (Т, RC, G, ZD) указанного прибора (SA; MSA), управляемый посредством указанной второй системы (M1; MC) для осуществления модуляции электрической мощности или электрического тока, подаваемого с помощью указанного прибора (SA; MSA) к указанному потребителю (НА; НА1-НА5) электрической энергии, причем указанный передатчик указанного прибора (SA; MSA) содержит технические средства (Т, RC, G, ZD) для кодирования данных или информации посредством регулируемых прерываний подачи электроэнергии из электросети от указанного прибора (SA; MSA) к указанному потребителю (НА; НА1-НА5) электрической энергии, и каскад приема данных или приемник (D1, D2, R1-R3, TR1, SD; RB, R1-R3, TR1, SD; RB, R1, R2, SD; DZ1, C1, R1’-R3’, D1’, D2’) указанного потребителя (НА; НА1-НА5) электрической энергии, управляемый посредством указанной первой системы (М2) управления для декодирования указанной модуляции электрической мощности или электрического тока, подаваемого посредством указанного прибора (SA; MSA), причем указанный приемник указанного потребителя электрической энергии содержит технические средства (D1, D2, R1-R3, TR1, SD; RB, R1-R3, TR1, SD; RB, R1, R2, SD; DZ1, C1, R1’-R3’, D1’, D2’) для декодирования данных или информации, представленной указанными регулируемыми прерываниями.

25. Система по п.24, отличающаяся тем, что указанные технические средства (Т, RC, G, ZD) для кодирования передатчика (Т, RC, G, ZD) указанного прибора (SA; MSA) содержат твердотельный прерыватель или реле, в частности - симметричный триодный тиристор (Т), разрешающий сигнал (G) которого синхронизирован с сигналом (ZD), детектирующим переход через нуль напряжения электросети.

26. Система по п.25, отличающаяся тем, что указанный твердотельный прерыватель или реле (Т) включен параллельно нормально замкнутому контакту (RC) электромеханического реле.

27. Система по пп.25 и 26, отличающаяся тем, что указанным электромеханическим реле (RC), указанным твердотельным прерывателем или реле (Т) и указанным синхронизирующим сигналом (ZD) управляют с помощью микроконтроллера (M1; МС), являющегося частью указанной второй системы (M1; МС) управления.

28. Система по п.24, отличающаяся тем, что указанные технические декодирующие средства (D1, D2, R1-R3, TR1, SD; RB, R1-R3, TR1, SD; RB, R1, R2, SD; DZ1, C1, R1’-R3’, D1’, D2’) приемника (РМ, S, ZD) указанного прибора (SA;MSA) содержат два диода (D1, D2), аноды которых расположены, в частности, на клеммах вторичной обмотки трансформатора (TF) указанной первой системы (М2) управления.

29. Система по п.28, отличающаяся тем, что полуволны, выходящие из вторичной обмотки указанного трансформатора (TF), выпрямляемые посредством указанных диодов (D1, D2), подаются на базу транзистора (TR1) через резистивный делитель (R1, R2) для генерирования импульса, подаваемого на цифровой сигнальный вход (SD) микроконтроллера (М2).

30. Система по п.24, отличающаяся тем, что указанные технические декодирующие средства (D1, D2, R1-R3, TR1, SD; RB, R1-R3, TR1, SD; RB, R1, R2, SD; DZ1, C1, R1’-R3’, D1’, D2’) приемника (РМ, S, ZD) указанного прибора (SA;MSA) содержат диодный мост (RB) для выпрямления полуволн, выходящих из трансформатора (TF) указанной первой системы (М2) управления и подают их на базу транзистора (TR1) через резистивный делитель (R1, R2) для генерирования импульса, направляемого на цифровой сигнальный вход (SD) микроконтроллера (М2).

31. Система по п.24, отличающаяся тем, что указанные технические декодирующие средства (D1, D2, R1-R3, TR1, SD; RB, R1-R3, TR1, SD; RB, R1, R2, SD; DZ1, C1, R1’-R3’, D1’, D2’) приемника (PM, S, ZD) указанного прибора (SA;MSA) содержат диодный мост (RB) для выпрямления выходного напряжения вторичной обмотки трансформатора (TF) указанной первой системы (М2) управления и генерируют через резистивный делитель (R1, R2) сигнал, подаваемый на аналоговый сигнальный вход (SD) микроконтроллера (М2).

32. Прибор для текущего контроля и управления, монтируемый с возможностью функционирования в электрической цепи, соединяющей источник электрической мощности (штепсельную розетку) с электрической нагрузкой (L1; L2, LN) потребителя (НА; НА1-НА5) электрической мощности, предназначенный для осуществления способа по одному или более пунктов 1-17 и/или для его использования в системе по одному или более пунктов 18-31, причем прибор (SA; MSA) содержит электронную систему (M1; MC) управления и технические средства для приема данных или информации посредством декодирования регулируемых поглощений электрической мощности или электрического тока указанной нагрузкой (L1; L2, LN).

33. Прибор по п.32, отличающийся тем, что содержит одно или более технических средств, выбранных из группы, состоящей из технических средств (PM, S) для измерения электрического тока, мгновенно потребляемого указанным потребителем (НА; НА1-НА5) электрической энергии, технические средства (PM) для измерения сетевого напряжения, подаваемого к указанному потребителю (НА; НА1-НА5) электрической энергии, технические средства (PM) для измерения коэффициента мощности (cos φ) электрической нагрузки, представляемой указанным потребителем (НА; НА1-НА5) электрической энергии, технические средства (PM, S) для измерения мощности, поглощаемой мгновенно указанным потребителем (НА; НА1-НА5) электрической энергии, технические средства (PM) для измерения электрической энергии, потребляемой указанным потребителем (НА; НА1-НА5) электрической энергии, технические средства (PM) для измерения перенапряжений и частичных понижений напряжения электросети в течение данного временного интервала, технические средства (N, RC) для дистанционного управления указанным потребителем (НА; НА1-НА5) электрической энергии, технические средства (M1) для генерирования информации, относящейся к рабочему состоянию указанного потребителя (НА; НА1-НА5) электрической энергии, технические средства (M1) для генерирования статистических данных, относящихся к работе указанного потребителя (НА; НА1-НА5) электрической энергии, и/или режиму, используемому оператором, работающим с указанным потребителем электрической энергии, технические средства (M1) для генерирования диагностической информации, относящейся к работе указанного потребителя (НА; НА1-НА5) электрической энергии, технические средства для диалога с внешней окружающей средой (N), в частности, посредством системы электропитания.

34. Прибор по п.32, отличающийся тем, что содержит узел (N) связи, содержащий модем (PLM).

35. Прибор, по меньшей мере, по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что содержит память (MEM), в частности - энергонезависимое запоминающее устройство типа электронно-перепрограммируемой постоянной памяти, в которой хранят информацию или данные, поступающие от указанного потребителя (НА; НА1-НА5) электрической энергии.

36. Прибор, по меньшей мере, по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что содержит множество указанных измерителей (РМ) мощности.

37. Прибор, по меньшей мере, по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что содержит множество указанных измерительных преобразователей (S) электрического тока.

38. Прибор, по меньшей мере, по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что содержит множество соответствующих передатчиков (Т, RC, G, ZD), предназначенных для осуществления модуляции электрической мощности или электрического тока, подаваемого к соответствующему числу потребителей (НА1-НА5) электрической энергии.

39. Прибор, по меньшей мере, по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что содержит множество соответствующих приемников (РМ, S, ZD), предназначенных для осуществления декодирования модуляции электрической мощности или электрического тока, потребляемого указанной нагрузкой (L1; L2, LN) соответствующего числа потребителей (НА1-НА5) электрической энергии.

40. Потребитель электрической энергии, в частности бытовой электроприбор, функционально соединенный посредством электрической цепи с источником (штепсельной розеткой) электрической энергии, предназначенный для осуществления способа по одному или более пунктов 1-17 и/или для его использования в системе по одному или более пунктов 18-31, причем потребитель (НА; НА1-НА5) электрической энергии содержит электронную систему (М2) управления, электрическую нагрузку (L1; L2, LN) и передатчик данных или информации посредством регулируемых поглощений электрической мощности или электрического тока указанной первой нагрузки (L1; L2, LN).

41. Потребитель электрической энергии по п.40, отличающийся тем, что содержит множество соответствующих передатчиков (L1, Т1, O1, L2, Т2, 02, LN, TN) альтернативного использования, и тем, что указанная система (М2) управления содержит технические средства для детектирования вероятных нарушений работы, по меньшей мере, первого передатчика (L1, Т1, O1) из указанных передатчиков и, следовательно, использует второй передатчик из указанных передатчиков (L2, Т2, O2, LN, TN) для передачи данных или информации.