TWI446738B - 藉分時多工技術使用電力線進行供電及訊號傳輸之系統 - Google Patents

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Description

藉分時多工技術使用電力線進行供電及訊號傳輸之系統
本發明為一種藉分時多工技術使用電力線進行供電及訊號傳送之系統，其特別為一種可在直流電力線或交流電力線上藉由分時多工技術進行供電及訊號傳送之系統。
第1A圖為習知的電力線通訊系統上之電力訊號與通訊訊號在經過調變前後之波形示意圖。第1B圖為習知之電力線通訊系統通訊流程圖。如第1A圖及第1B圖所示，習知之電力線通訊系統是利用調變技術將原始資料之通訊訊號11經過調變電路13調變並混入電力訊號10內再經由電力線14一起載送。在電力與通訊訊號12到達接收端後先經過濾波器15濾波，將通訊訊號11過濾出來後再以解調電路16加以解調，然後得到還原資料，藉此達成在電力線14上同時完成供電及通訊的功能。
然而，由於通訊訊號11係利用調變技術混入電力訊號10內又同時經由電力線14傳送，因此通訊訊號11很容易受到電力訊號10之雜訊影響。再加上各種形式及種類的電子裝置在電力線14上的阻抗不同，並且各種電子裝置在開關時所造成的阻抗變化以及在通訊訊號11傳輸時的訊號衰減量等特性皆具有許多差異，因此會對通訊效能造成種種不利的影響。
以調變技術使通訊訊號11與電力訊號10在同一電力線14上同時傳送，其最大的問題是通訊訊號11非常容易受到電力訊號10的影響而產生雜訊，嚴重時甚至會造成通訊訊號11的失真，如果通訊訊號11是控制訊號，此時也會因此產生不必要的錯誤動作，因此如何使通訊訊號11在電力線14傳輸時不受電力訊號10的干擾，即成為一重要的課題。
本發明為一種藉分時多工技術使用電力線進行供電及訊號傳送之系統，其包括：電力線；電子電路單元；以及控制器。本發明主要是要以分時多工技術達到使用電力線傳送通訊訊號時不受電力訊號的干擾並能有效降低雜訊之目的。
本發明提供一種藉分時多工技術使用電力線進行供電及訊號傳送之系統，其包括：一電力線，包括一第一傳輸線及一第二傳輸線，其中第一傳輸線串聯有一第一開關，使第一傳輸線區隔成一電源端及一負載端；至少二電子電路單元，每一電子電路單元串聯於負載端與第二傳輸線之間；以及至少一控制器，電訊連接並同步控制第一開關及該些電子電路單元，當第一開關為短路時，則一電源對負載端進行電力傳送，又當第一開關為開路時，則該些電子電路單元透過負載端進行訊號傳送。
藉由本發明的實施，至少可達到下列進步功效：
一、可使通訊訊號與電力訊號分別於不同的時序中進行傳送，彼此不互相干擾，以有效降低雜訊。
二、可直接利用電力線之負載端作為傳輸線，無需另行配置訊號傳輸線路，故可使系統線路簡化。
為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。
第2A圖為本發明實施例之一種使用直流電力線進行供電及訊號傳送之系統第一實施樣態圖。第2B圖為本發明實施例之一種主電子電路單元由電源直接供應電力之實施例圖。第3圖為本發明實施例之一種使用直流電力線進行供電及訊號傳送之系統第二實施樣態圖。第4圖為本發明各種實施態樣之時序圖。第5圖為本發明實施例之一種具有儲能元件之示意圖。第6圖為本發明實施例之一種使用交流電力線進行供電及訊號傳送之系統配置示意圖。
如第2A圖所示，本實施例為一種藉分時多工技術使用電力線進行供電及訊號傳送之系統，其包括：一電力線14；至少二電子電路單元25；以及至少一控制器26。
電力線14，其包括一第一傳輸線20及一第二傳輸線24。電力線14可為一直流電力線，當電力線為直流電力線時，第一傳輸線20為正極電源線，第二傳輸線24即為負極電源線或地線。第一傳輸線20上串聯有一第一開關sw1，使第一傳輸線20被區隔成一電源端22及一負載端23；當第一開關sw1為短路時，負載端23用以傳輸電力，當第一開關sw1為開路時，負載端23用以傳輸訊號。
電子電路單元25可以是各種具備輸出/入功能之裝置，例如保全系統中的感測器或車載電子系統中的各種偵測器。在電路配置上，每一電子電路單元25均串聯於第一傳輸線20之負載端23與第二傳輸線24之間，又負載端23與第二傳輸線24之間亦可串聯有至少一負載28。由於電子電路單元25是分散的設置，因此在某些情況，電子電路單元25之電力可以使用乾電池提供電力。
控制器26，主要是以一對一方式設置於每一電子電路單元25中。在所有電子電路單元25中，其中位置最接近第一開關sw1之電子電路單元25可作為一主電子電路單元，主電子電路單元之控制器26除了控制主電子電路單元本身之作動外，同時也同步控制了第一開關sw1的動作，使得第一開關sw1能與所有電子電路單元25同步作動。為了使所有控制器26能同步，在系統初始階段系統會自動進行對時，使每一個控制器26能在相同的時間基礎上個別獨立的對每一電子電路單元25及第一開關sw1同步進行控制。
如第2B圖所示，為了使電子電路單元25中之主電子電路單元之電力更為穩定或者為了簡化主電子電路單元中之電路，主電子電路單元之電源輸入端可以藉由一導線直接電性連接至電源端22以由電源27直接供應電力。
如第3圖所示，除了上述控制器26以一對一方式設置於每一電子電路單元25的實施態樣外，在系統中亦可使用一個控制器26電訊連接且同步控制第一開關sw1及每一電子電路單元25，以使得第一開關sw1能與所有電子電路單元25同步作動並且能簡化電路設計。
如第2A圖至第4圖所示，請參閱其中有關第一開關sw1、電力訊號及通訊訊號之部分。當控制器26控制第一開關sw1使第一開關sw1成為短路狀態時，此時由電源27對負載端23進行電力傳送；又當控制器26控制第一開關sw1使第一開關sw1成為開路狀態時，因負載端23與電源27間之電性連接被切斷，因此電源27便停止對負載端23上之負載28進行電力傳送，而此時各電子電路單元25便可透過負載端23進行訊號傳送。因為電力傳送與訊號傳送是在不同的時間進行而且電力訊號與通訊訊號被第一開關sw1完全隔離，因此不會有電力訊號干擾通訊訊號的現象，如此可以有效的降低訊號傳送時之雜訊。
如第5圖所示，為了能利用電力線14所提供之電源電力，在上述各實施態樣的基礎上，每一電子電路單元25可進一步並聯於一第二開關sw2及一儲能元件41。第二開關sw2及儲能元件41依序串聯於負載端23與第二傳輸線24之間，第二開關sw2可以避免通訊訊號傳輸期間，儲能元件41進行不必要的放電，又儲能元件41能提供對應電子電路單元25所需之工作電力。儲能元件41可為一充電電池、一電容器、複數個串聯電容或複數個並聯電容；同樣的，控制器26可以一對一方式設置於每一電子電路單元25中且電訊連接並同步控制第一開關sw1及第二開關sw2。
如第4圖及第5圖所示，當第一開關sw1為短路且第二開關sw2亦為短路時，則電源27對負載端23上之負載28進行電力傳送並對儲能元件41進行充電；又當第一開關sw1為開路且第二開關sw2亦為開路時，則負載端23上之負載28與電源27間之電性連接被切斷，並且電源27停止對負載端23上之負載28進行電力傳送及停止對儲能元件41進行充電，而此時各電子電路單元25便可透過負載端23進行訊號傳送，並且由儲能元件41提供電子電路單元25工作所需之電力。
如第6圖所示，當電力線14為交流電力線14時，第一傳輸線20即一般俗稱之火線，第二傳輸線24即為一般俗稱之水線，而電源27則為一交流電源。第二開關sw2及儲能元件41間可再進一步串聯有一整流電路50，其係將交流電力整流成為直流電力，而整流電路50可為一橋式整流電路。
如第4圖及第6圖所示，當第一開關sw1與第二開關sw2皆為短路時，電源27對負載端23上之負載28進行電力傳送，而對於儲能元件41來說，電源27輸出之交流電力會先經過整流電路50整流成為直流電力後再對儲能元件41進行充電。又當第一開關sw1為開路且第二開關sw2亦為開路時，電源27停止對負載端23上之負載28及整流電路50進行電力傳送並停止對儲能元件41進行充電，而此時各電子電路單元25便可透過負載端23進行訊號傳送，並且由儲能元件41提供電子電路單元25工作所需之電力。
本實施例藉由採用分時多工技術於使用電力線之負載端作為訊號傳送，因而無需另行配置訊號傳輸專用的線路，故可達到使系統線路簡化的效果。而分時多工技術的採用，可使整個系統分別在不同的時序中進行電力傳送與訊號傳送。如此一來，通訊訊號不致受到電力訊號之干擾；或者當電力線上的個別設備在啟動或關閉時造成的雜訊或是阻抗變化也不致於透過電力線而影響到通訊訊號之傳遞，因此在進行訊號傳送時便能有效降低雜訊、提高訊號傳輸的品質。
惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本發明之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。
10．．．電力訊號
11．．．通訊訊號
12．．．電力與通訊訊號
13．．．調變電路
14．．．電力線
15．．．濾波器
16．．．解調電路
20．．．第一傳輸線
22．．．電源端
23．．．負載端
24．．．第二傳輸線
25．．．電子電路單元
26．．．控制器
27．．．電源
28．．．負載
41．．．儲能元件
50．．．整流電路
sw1．．．第一開關
sw2．．．第二開關
第1A圖為習知的電力線通訊系統上之電力訊號與通訊訊號在經過調變前後之波形示意圖。
第1B圖為習知之電力線通訊系統通訊流程圖。
第2A圖為本發明實施例之一種使用直流電力線進行供電及訊號傳送之系統第一實施樣態圖。
第2B圖為本發明實施例之一種主電子電路單元由電源直接供應電力之實施例圖。
第3圖為本發明實施例之一種使用直流電力線進行供電及訊號傳送之系統第二實施樣態圖。
第4圖為本發明各種實施態樣之時序圖。
第5圖為本發明實施例之一種具有儲能元件之示意圖。
第6圖為本發明實施例之一種使用交流電力線進行供電及訊號傳送之系統配置示意圖。
14‧‧‧電力線
20‧‧‧第一傳輸線
22‧‧‧電源端
23‧‧‧負載端
24‧‧‧第二傳輸線
25‧‧‧電子電路單元
26‧‧‧控制器
27‧‧‧電源
28‧‧‧負載
sw1‧‧‧第一開關

Claims (7)

  1. 一種藉分時多工技術使用電力線進行供電及訊號傳送之系統，其包括：一電力線，包括一第一傳輸線及一第二傳輸線，其中該第一傳輸線串聯有一第一開關，使該第一傳輸線區隔成一電源端及一負載端；至少二電子電路單元，每一該電子電路單元串聯於該負載端與該第二傳輸線之間；以及至少一控制器，電訊連接並同步控制該第一開關及該些電子電路單元，當該第一開關為短路時，則一電源對該負載端進行電力傳送，又當該第一開關為開路時，則該些電子電路單元透過該負載端進行訊號傳送。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該電力線為一直流電力線或一交流電力線。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中一該電子電路單元係為一主電子電路單元且該主電子電路單元之電源輸入端電性連接於該電源端。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該控制器係以一對一方式設置於每一該電子電路單元中。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中至少一該電子電路單元進一步並聯一第二開關及一儲能元件依序串聯於該負載端與該第二傳輸線之間，又該控制器亦電性連接且同步控制該第二開關，當該第二開關為短路時，該電源對該負載端進行電力傳送並對該儲能元件進行充電，又當該第二開關為開路時，該儲能元件提供該電子電路單元工作所需之電力。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之系統，其中該電力線為一交流電力線時，該第二開關及該儲能元件間進一步串聯有一整流電路。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之系統，其中該儲能元件係為一充電電池、一電容器、複數個串聯電容或複數個並聯電容。
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