Система и способ связи через амплитудную модуляцию линий электропитания

Авторы патента:


Система и способ связи через амплитудную модуляцию линий электропитания
Система и способ связи через амплитудную модуляцию линий электропитания
Система и способ связи через амплитудную модуляцию линий электропитания
Система и способ связи через амплитудную модуляцию линий электропитания

 


Владельцы патента RU 2525854:

СЕДЛАК Йозеф (SK)

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и устойчивости к помехам. Электрическая система реализует амплитудную модуляцию питающего напряжения для передачи информации по линиям электропитания 230 В. Система содержит блок модуляции, связанный с блоком демодуляции через линию электропитания, при этом блок демодуляции связан с блоком управления, соединенным с исполнительным блоком. 2 н. и 10 з.п.ф-лы, 4 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к электрической системе и способу амплитудной модуляции, используемым для передачи информации по линии электропитания 230 В с помощью распределительных щитов, линии передачи электроэнергии, электрооборудования и связей между ними через общую электросеть. Это прежде всего необходимо для построения системы управления освещением без использования дополнительных кабелей управления.

Уровень техники

Дистанционное управление электрооборудованием можно организовать несколькими путями. В основном используются дополнительные линии связи, проложенные рядом с кабелем электропитания. При этом оборудование должно включать дополнительные элементы управления. Поэтому в оборудовании кроме разъемов электропитания должны быть и разъемы для линии связи. Это может приводить к помехам в системе проводной связи. Необходимость использования проводных линий связи часто создает различные проблемы. Поэтому существует потребность в способах беспроводной связи.

Одним из наиболее популярных способов беспроводной связи и контроля электрооборудования является организация связи через линии электропитания. Для этого используется способ наложения сигналов высокочастотной модуляции на питающее напряжение. Диапазон частот высокочастотной модуляции - от сотен герц до сотен килогерц. Частоты, используемые для этих целей, устанавливаются Европейскими стандартами. Таким образом организованы системы связи ХIO и Minos. Этот же способ использован в патенте №DE 20215673. Модуляция может быть также осуществлена изменением полярности питающего напряжения. Этот способ является сущностью патента GB №1153908.

Для осуществления беспроводной связи используется также способ связи с помощью электромагнитных радиоволн, т.е. радиочастотная связь. В каждом устройстве устанавливается радиоприемник и демодулятор для приема информации, ее правильной демодуляции и передачи на исполнение. Таким образом организована работа в системах ZigBee, Telea.

Большим недостатком систем передачи информации по линиям электропитания является высокая сложность реализации и, соответственно, высокая стоимость ее применения. Необходимо использовать специальные кабели электропитания, спроектированные для возможности передачи сигналов.

Предлагаемое новое решение не предъявляет каких-либо специальных требований к кабелям электропитания. Оно просто, надежно и устойчиво к помехам.

В патенте SK UV №5243 рассматривается подобный принцип, но в нем нет возможности адресной передачи данных, поэтому при этих условиях модуляция трудно реализуема и требуется высокая стабильность напряжения в сети.

Сущность изобретения

Сущность предлагаемого технического решения состоит в амплитудной модуляции и демодуляции напряжения питания, т.е. в использовании электрического соединения для амплитудной модуляции и способе реализации этой амплитудной модуляции в кабелях на линиях электропитания.

Осуществление электрической связи для реализации амплитудной модуляции на линии электропитания 230 В состоит в установке блоков модуляции и демодуляции, связанных кабелем электропитания, причем блок демодуляции присоединен к блоку контроля мощности, который, в свою очередь, связан с управляемым оборудованием. Блок демодуляции активируется переключателем или контрольным блоком управления оборудования.

Еще одним аспектом изобретения является способ реализации амплитудной модуляции в кабелях на линиях электропитания 230 В. В соответствии с этим способом амплитуду выходного напряжения электролинии определяют с помощью блока модуляции, который ограничивает эту амплитуду в течение полупериода значением напряжения модуляции, которая определяется командой передачи данных. Рабочую частоту в линии электропередачи используют для синхронизации при передаче информации. Сущность изобретения состоит в том, что блок демодуляции использует величину амплитуды полупериода напряжения в качестве опорного значения для сравнения с амплитудой последующего полупериода обратной полярности, в котором заложена передаваемая информация. Для передачи команды используют несколько периодов напряжения питания. Сущность изобретения состоит в том, что величина модуляции меньше возможных изменений напряжения питания. К тому же, частота модуляции синхронизирована с частотой напряжения сети. Следующим признаком, определяющим сущность изобретения, является синхронизация блока демодуляции с рабочей частотой линии электропитания. Процесс демодуляции начинается с первого полупериода, величина которого отличается от опорной величины, определенной из предыдущего полупериода, и заканчивается после считывания заданного количества полупериодов. Процесс получения данных состоит из двух шагов - демодуляции и декодировки полученных сигналов.

Модулятор устанавливается в распределительной коробке, от которой расходятся линии электропитания. Модулятор изменяет амплитуду напряжения выходного электропитания, синхронизированного с частотой электросети, в соответствии с заданным протоколом. Число уровней амплитудной модуляции может быть различным. Для данной задачи в основном используются два уровня. Это основной уровень, неизмененный и сниженный на величину около 5%. Битовое слово определяется из заданного числа измененных и неизмененных полупериодов напряжения электропитания. Модулируется только один полупериод. Второй полупериод остается неизменным и используется для оценки изменения общего напряжения электросети. Поскольку общее напряжение электросети может изменяться, нам необходимо иметь оценку его текущего значения. Возьмем в качестве опорного значения отрицательный полупериод для сравнения с положительным полупериодом, содержащим передаваемые данные. При выборке данных сравниваются эти два полупериода. Для этого всегда считывается отрицательный полупериод, следующий перед сравниваемым с ним положительным полупериодом. Если они равны, ничего не происходит. Если за отрицательным полупериодом следует измененный положительный, то начинается отсчет заданного числа битов. В случае восьмибитового слова требуется восемь периодов.

Уровни, соответствующие полученным положительным полупериодам, определяются следующим образом: логический ноль определяется как неизменный положительный полупериод, а логическая единица определяется при уменьшенном уровне положительного полупериода. По окончании считывания за время, определяемое частотой электросети, полученные данные передаются для дальнейшей обработки и выполнения полученной команды, такой как, например, уменьшение яркости источника света. Битовое слово может иметь разную длину и содержать различные команды. Величина напряжения, предшествующая началу считывания, может быть использована в качестве опорного значения.

Амплитудная модуляция и демодуляция, использующие опорную величину напряжения, более устойчивы к возможному изменению напряжения в электросети.

Этот способ связи подходит для управления освещением как внутренним, так и наружным. Для него не требуется дополнительной прокладки кабеля, что позволяет передавать информацию во все места, в которых проложены кабели электропитания.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена принципиальная схема использования амплитудной модуляции для передачи информации по силовой электропроводке.

На фиг.2, 3, 4 показаны возможные способы амплитудной модуляции и преобразования информации.

Пример осуществления предлагаемого изобретения

Система и схема соединений для осуществления способа амплитудной модуляции, представленная на фиг.1, состоит из блока модуляции 1, блока демодуляции 2, блока управления напряжением 3 и исполнительного блока 4. Блок управления 3 непосредственно связан с исполнительным блоком 4. Блок модуляции 1 и блок демодуляции 2 связаны через провода электропитания 5.

На фиг.2 представлен один из возможных способов модуляции и демодуляции. В данном случае модулируют только положительный полупериод напряжения электропитания. Он является носителем передаваемой информации. При этом используют двоичное кодирование. Если максимальная величина положительного полупериода равна абсолютному значению минимальной величины отрицательного полупериода, то это соответствует передаче логического 0. Если максимальная величина положительного полупериода меньше на 5%, то это соответствует передаче логической 1. Величину положительного полупериода всегда сравнивают с предыдущим отрицательным полупериодом. Как только демодулятор зафиксирует относительное снижение положительного полупериода, автоматически стартует запись информации. При этом считывается и сохраняется 18 битов. Отсчет величины периода определяется частотой линии электропитания. После получения необходимого объема данных их передают для последующей обработки. В цикле декодировки формируется окончательный набор из 0 и 1 и передается в исполнительный блок.

1. Электрическая система, реализующая амплитудную модуляцию напряжения для передачи информации по линиям электропитания 230 В, содержащая блок модуляции (1), связанный с блоком демодуляции (2) через линию электропитания (5), при этом блок демодуляции (2) связан с блоком управления (3), соединенным с исполнительным блоком (4).

2. Электрическая система по п.1, характеризующаяся тем, что блок демодуляции связан с исполнительным блоком через распределительный щит или через блок управления.

3. Способ амплитудной модуляции напряжения на линии электропитания 230 В, при котором в первую очередь определяют, какого значения достигает амплитуда выходного напряжения блока модуляции (1), при этом амплитуда полупериода питающего напряжения ограничена уровнем, пропорциональным величине изменения напряжения при модуляции, причем ограничение величины амплитуды определяют из команд передачи.

4. Способ по п.3, характеризующийся тем, что для передачи информации используют синхронизированное по частоте напряжение.

5. Способ по п.3, характеризующийся тем, что в блоке демодуляции (2) для обнаружения передачи используют эталонную величину - предельное значение полупериода питающего напряжения.

6. Способ по п.3, характеризующийся тем, что в блоке демодуляции (2) при получении информации используют предельное значение полупериода питающего напряжения противоположной полярности.

7. Способ по п.3, характеризующийся тем, что для передачи команд используют несколько периодов питающего напряжения.

8. Способ по п.3, характеризующийся тем, что изменение напряжения при модуляции должно быть больше допустимых колебаний напряжения в общей электросети.

9. Способ по п.3, характеризующийся тем, что величины временных отсчетов при модуляции синхронизируют с частотой электросети.

10. Способ по п.3, характеризующийся тем, что блок демодуляции (2) также синхронизирован с частотой электросети.

11. Способ по п.3, характеризующийся тем, что процесс демодуляции начинают с первого полупериода, предельная величина напряжения в котором отличается от эталонной в предыдущем полупериоде, и заканчивают при считывании заданного числа полупериодов.

12. Способ по п.3, характеризующийся тем, что процесс получения информации состоит из двух шагов - демодуляции сигналов и декодировки.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности.

Изобретение относится к области передачи данных в энергосистеме и предназначено для более эффективного использования недетерминированных каналов передачи данных, для обмена операционными данными в режиме реального времени между удаленными местами и электростанцией.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение возможности двунаправленного обмена информацией.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системе передачи информации по распределительным электрическим сетям, состоящим из участков кабелей электропередачи, токоведущие жилы которых подключены к участкам шинных проводников на трансформаторных и распределительных подстанциях сети.

Изобретение относится к передаче данных по линии электропередач (ДЛЭ) и предназначено для расширения полосы пропускания системы ДЛЭ. .

Изобретение относится к системам передачи информации по линиям энергоснабжения и может быть использовано для создания эффективных систем дистанционного управления потребителями электроэнергии по линиям энергоснабжения, в том числе в системах управления уличным освещением.

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Согласно способу предлагается использовать прозрачную передачу команд релейной телемеханической защиты между подстанциями в виде GOOSE-сообщений или GSSE-сообщений, в сочетании с оперативным контролем канала (CSM), аналогичным контролю канала, обеспечиваемому обычным оборудованием релейной телемеханической защиты. Для этого осуществляют обмен сообщениями оперативного контроля канала (CSM-сообщениями) между двумя подстанциями через межподстанционный канал в периоды отсутствия командных сообщений с первой подстанции на вторую подстанцию; и оценку CSM-сообщений с точки зрения пригодности указанного межподстанционного канала. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области бурения скважин и предназначено для наземной передачи в пределах буровой площадки информации, получаемой от скважинной аппаратуры и от различных наземных датчиков, установленных на буровой площадке, и используется для контроля и управления процессом бурения в реальном режиме времени. Техническим результатом является обеспечение оперативного мониторинга удаленных регистрирующих приборов, распределенных на буровой площадке, повышение надежности системы наземной передачи информации и удобства в эксплуатации. Предложен способ наземного приема-передачи информации в процессе бурения, включающий прием данных от датчиков забойной телеметрической системы, наземную передачу данных с последующей дешифрацией и передачей данных на регистрирующие приборы потребителей информации. При этом передачу данных осуществляют по проводам силовой электросети, питающей регистрирующие приборы потребителей информации и наземные датчики, установленные на буровой площадке и насосном оборудовании. Кроме того приемники информации от датчиков забойной телеметрической системы, наземные датчики, базовый компьютер и приемники информации регистрирующих приборов потребителей информации снабжают электросетевыми PLC-модемами со встроенным сетевым протоколом, включающим интерфейсный блок и программные модули сопряжения для приема-передачи данных по силовой электросети. Предложено также устройство для осуществления указанного способа. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: в области приборостроения при построении распределенных измерительных систем, систем контроля, телеметрии и дистанционного управления. Технический результат - уменьшение энергопотребления и повышение достоверности обмена информацией. Согласно способу от ведущего устройства по двухпроводной линии связи подают сигнал запроса в виде широтно-модулированных импульсов тока на датчики с цифровым выходом, которые формируют ответные сигналы путем изменения длительности импульсов тока. В начале каждого импульса задают максимальное значение тока, подаваемого от ведущего устройства в линию связи, сравнивают напряжение в линии связи с напряжением питания ведущего устройства и при их равенстве уменьшают амплитуду импульса тока и стабилизируют амплитуду импульсов напряжения в линии связи. При опросе датчиков первый бит передаваемых данных формируют коротким импульсом тока, соответствующим «Лог.0», после чего передают номер опрашиваемого датчика широтно-модулированными импульсами тока, а для получения ответного сигнала формируют ведущим устройством импульсы тока, соответствующие «Лог.1», длительность которых модулируют выходным кодом опрашиваемого датчика, и подтверждают наличие импульсов тока в линии связи импульсами напряжения, поступающими на микроконтроллер ведущего устройства. 3 ил.

Использование: в области передачи информации по линиям электроснабжения. Технический результат - повышение качества передачи данных. Система (8) для соединения между проводной линией (10) связи, имеющей характеристическое полное сопротивление линии и выполненной с возможностью передачи сигнала, одновременно содержащего электрическое питание и данные, и блоком (6) управления, содержащим контактный вывод (12) электрического питания и контактный вывод (14) данных. Система (8) имеет входное полное сопротивление и содержит средства (34, 36, 42) согласования входного полного сопротивления с полным сопротивлением линии. Кроме того, система выполнена с возможностью приема сигнала, одновременно содержащего электрическое питание и данные, причем питание и данные имеют одинаковый частотный спектр. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к системам связи и может быть использовано для адаптивного управления мощностью передатчика для измерения шума во время связи. Система (100) связи включает в себя модули (120) приемника, соединенные с каналом (105) передачи. Модули (120) приемника определяют мощность сигнала для первого сигнала связи, принятого по каналу (105) передачи. Модуль (110) передатчика соединен с каналом (105) передачи и передает второй сигнал связи, при этом коэффициент усиления сигнала связи, выводимого модулем (110), является регулируемым. Блок (151) управления управляет коэффициентом усиления модуля передатчика в ответ на определенную мощность сигнала. Приемный модуль содержит блок обнаружения шума, выполненный с возможностью измерения шума выше заданного уровня шума во время приема сигнала связи. На стороне модуля (120) приемника улучшается обнаружение присутствия вещательного сигнала во время передачи данных. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 12 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности. Заявлено устройство (1) для обнаружения коммуникационных ассоциаций в распределительной электрической сети, содержащей множество секций (A1, A2, …, B1, B2, …) и один или несколько концентраторов (CA, CB), подключенных к распределительной электрической сети. Каждый концентратор хранит список, содержащий идентификаторы счетчиков электроэнергии, подключенных к распределительной электрической сети, и способен связываться посредством связи по линиям электропередачи со счетчиками электроэнергии, находящимся в коммуникационной ассоциации с концентратором. Устройство содержит секцию (4) хранения для импортирования информации о счетчиках, внесенных в список на первом концентраторе, а также информации, по меньшей мере, о счетчиках, внесенных в список на втором концентраторе, причем импортированная информация содержит для каждого счетчика идентификацию счетчика, указание того, на каком концентраторе соответствующий счетчик внесен в список; интерфейс, пригодный для временного подключения устройства к исследуемой секции распределительной электрической сети; компонент связи по линиям электропередачи для отправки приглашений на отклик по всей исследуемой секции и для приема ответов по всей исследуемой секции от счетчиков электроэнергии, подключенных к распределительной электрической сети; и секцию обработки для оценки принятых ответов, с учетом того, на каком концентраторе счетчики, ответившие на приглашения соответственно внесены в список. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей и повышение надежности. Электрическая инсталляционная система содержит по меньшей мере одно первое установочное устройство (главный узел), которое коммутирует подключенную нагрузку, по меньшей мере одно второе установочное устройство (вспомогательный узел) с сенсорными средствами управления и по меньшей мере одну двухжильную систему проводки, посредством которой электрически соединены оба установочных устройства, причем одна жила системы проводки соединена с внешним источником энергоснабжения, а другая жила соединяет между собой установочные устройства. Второе установочное устройство имеет модуль для внутреннего энергоснабжения, который снабжается энергией через систему проводки к первому установочному устройству и подключенную нагрузку. Второе установочное устройство также имеет модуль для формирования сообщения, которое содержит данные о продолжительности активации сенсорного средства управления и/или данные об активированных элементах управления сенсорных средств управления. 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

Использование: в области электротехники и связи. Технический результат - уменьшение энергопотребления и повышение достоверности обмена информацией в распределенных системах контроля с совмещенной двухпроводной линией связи и питания датчиков. Согласно способу ведущим устройством выполняют опрос датчиков импульсами тока в двухпроводной линии связи и питания, а подключенные к линии датчики контроля формируют ответные сигналы изменением длительности этих импульсов тока. В начале каждого импульса опроса задают максимальное значение тока на выходе ведущего устройства, а звеном нелинейной обратной связи регулируют ток и стабилизируют амплитуду импульсов напряжения в двухпроводной линии связи и питания на уровне напряжения питания ведущего устройства. В первом такте цикла опроса ведущим устройством формируют импульс тока длительностью не менее двух периодов тактовой частоты для установки всех датчиков в исходное состояние, а затем передают импульсы длительностью около 75% периода тактовой частоты, число которых соответствует количеству опрашиваемых датчиков. Порядковым номером каждого импульса задают номер опрашиваемого датчика, при срабатывании которого сокращается длительность импульса тока до 25% периода тактовой частоты, а срабатывание датчика подтверждают сокращением длительности импульса напряжения, поступающего по двухпроводной линии связи и питания на вход ведущего устройства. 4 ил.

Изобретение относится к технике связи и предназначено для обмена данными между надводной системой управления и подводной установкой. Технический результат - повышение пропускной способности. Для этого надводная система управления содержит надводный низкочастотный модем, адаптированный для выполнения обмена данными в первом частотном диапазоне, а подводная установка содержит подводный низкочастотный модем, адаптированный для выполнения обмена данными в первом частотном диапазоне. Надводный низкочастотный модем соединен с подводным низкочастотным модемом линией передачи данных шлангокабеля, который соединяет надводную систему управления с подводной установкой. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности передачи. Система передачи содержит: устройство (1) управления и по меньшей мере одну лампу (3, 11). Устройство (1) управления с другой стороны подсоединено к фазному проводу (L) источника (9) питающего напряжения, а по меньшей мере одна лампа (3, 11) с другой стороны соединена с нейтральным проводом (N) источника (9) питающего напряжения. Лампа (3, 11) содержит нагрузку (4), регулируемую относительно своей мощности, регулятор (7) обратной связи, переключатель (5) обратной связи и токоизмерительный резистор (6). Нагрузка (4) содержит декодирующее устройство для анализа полученной дейтаграммы(DT), схему управления, силовое звено и осветительное средство. Контролирующая схема регулятора (7) непрерывно контролирует напряжение в линии (L') нагрузки на предмет возникновения сетевых помех (ST), после их обнаружения регулятор (7) переключает переключатель (5) обратной связи, вследствие чего ток, замыкающий накоротко нагрузку (4), устанавливается посредством токоизмерительного резистора (6) и переключателя (5) обратной связи, вызывающего кратковременное импульсное увеличение (Kl) тока в линии нагрузки, которое обнаруживается защитой от коротких замыканий устройства (1) управления, вследствие чего инициируется повторная передача ранее искаженной дейтаграммы(DT). 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх