用于电力网数据发送的方法、系统和设备技术方案

描述了在两个电控制设备间的电力线上发送／接收或通讯数据和／或信息的方法和系统，包括：电气用户（ＨＡ），特别是具有第一电子控制系统和至少第一电负载的家用设备；监测或控制设备（ＳＡ），具有第二电子控制系统，所述设备（ＳＡ）被设置在电源和所述第一电负载间的所述线路上。根据本发明专利技术，通过在所述用户（ＨＡ）和所述设备（ＳＡ）间的电力调制完成数据和／或信息的发送／接收或通讯，反之亦然。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】描述本专利技术涉及用于在配备电力控制系统的两个设备间的电力线上发送或通讯数据和/或信息的方法、系统和设备。人们早就需要采用电力网作为通讯手段来发送数据或信息；这种需要在称为家庭自动化或家用(domotica)的领域尤其突出，在这里，就节能和总体性能改进而言，在不同电气用户间的对话具有明显的优点。因为电力网本身也能够用作双向通讯线路，所以显然可以避免采用额外的线路系统，同时即使对于相隔较远或难以接通的位置(诸如车库、阁楼、地窖等等)，也确保能与所有电气用户完全接通。许多普通的电力网数据发送系统基于采用所谓的波变换或电力线，使用能够发送和接收信息的适宜的调制解调器，后者通过特定的分别叠加在网络电压上的小电信号分别进行调制和解调制。最常用的两种调制技术是FSK(频移键控)技术和ASK(振幅键控)技术，它们分别依据特殊的频率或振幅调制。基于FSK调制的电力线发送系统与基于ASK调制的系统相比，对电子干扰具有较高的坚固性；不过，它们相应的调制解调器都较为昂贵。总之，在这两种情况中，用于家用电气设备(诸如洗衣机、冰箱、电熨斗、电炉等等)的通讯系统费用通常过于昂贵，以致不能直接使用。因此，由于费用的原因，所谓通讯节点(也就是在家用用户和其它外围设备间的电力网上允许信息交换的元件)不能包含在家用设备之内，而是建议作为可选设备分开处理。但是，对电气用户的控制系统而言，也需要较高的费用。在此系统中，电子系统需要具有用于通讯节点的可能对话的适宜接口，并需要具有用于电气用户内部设备的适宜机械外壳。为此，事实上电力网通讯的概念只涉及高价位电气用户，也就是适于能够承受不可避免的费用的较高建模范围，所以这实质上防碍了大规模生产。本专利技术的一个目的是解决上述缺点，并提供用来在电力网上发送或通讯数据或信息的具体方法、系统和相关设备，它们是可替换和/或可补充的，并且可使家用电气用户(特别是家用设备)的大规模生产成本低廉。在下面，依靠在电力网上发送或通讯数据或信息的方法、系统和相关设备，将使本专利技术提供的具有附加权利要求的特征并作为说明书一部分的这些目标和其它目标更为清楚。根据本专利技术的电力网的数据发送/接收具体涉及通过可互补的调制和解调制技术，在两个电子设备间的二进制信息的交换。根据本专利技术的电力线上的第一数据发送技术利用适宜的通过固体开关(比如是用作发送的二进制信息编码装置的三端双向可控硅开关)完成的受控电力网中断或故障(下面称作“网络间隙”或“电压间隙”)。反之，根据本专利技术的在电力线上采用“受控功率吸收”的第二数据发送技术也能通过作为二进制信息编码器件的固体开关(三端开关)来完成。在上述两种情况中，二进制信息通过特别的“功率调制”模式编码，这形成了本专利技术的主核；因此，上述发送技术分别称作“源功率调制模式”和“耗散功率调制模式”。显然，通过功率调制的数据编码将与用于将接收的数据解码的适宜解调制电路有关。根据本专利技术，上述电力网的两种发送技术既可用作单一步骤也可用于组合步骤，这是有益的。本专利技术最重要的应用例将这两种电力线的数据发送技术结合起来，涉及各个用HA(家用设备)表示的电气用户和用SA(智能适配器)表示的用于电子设备自身操作的监控设备的电控设备间的通讯。本专利技术第二个重要的应用例是把一个相同的监测装置用于几个电气用户HA的集中监控，这称作MSA(多个智能适配器)，为此目的需要预先安排。最后，本专利技术的第三个应用例涉及具有耗散功率消耗的家用设备(比如冰箱、冷冻箱、煤气切压器(hob)、煤气灶)的场合，在这里就采用耗散功率调制/解调制技术(也即基于受控功率吸收的技术)是特别有利的。图5示出包含在附图说明图1的监控设备SA的控制系统的二进制接收级或接收器，使用根据本专利技术的电气用户HA的耗散功率解调制模式；图6a示出描述总体数据信息发送的流程图，使用根据本专利技术的功率调制技术；这个流程图可与作为本专利技术目的的两种发送技术(图2和4)相关；图6b示出与根据本专利技术的采用功率调制技术的数据信息接收级相关的流程图；这个流程图可与作为本专利技术目的的两种接收技术(图3和5)相关；图7示出图1的监测装置SA的可能物理结构的方框图；图8示出根据本专利技术的能够与几个电气用户对话的监测设备的特定实施例的方框图；图9示出图8的监测装置有利应用的例子；图10示出特别有利的应用例，其中电气用户HA(用冰箱表示)，用其馈电软线对外围环境的系统信息发送，只采用根据本专利技术的耗散功率调制/解调制模式。设备在图1中的电流源插座(用插座表示)和电气用户HA间的装置SA是电气用户本身执行监测和控制功能的设备；总体上，假定监测设备SA反映US-A-4,644,320或EP-A-0 550 263描述的类型。1.电力网的第一种数据发送/接收技术源功率调制模式根据本专利技术的电力网的第一种数据发送/接收技术采用电力网的适宜受控间隙或中断作为二进制信息的编码设备，在此称作网络间隙或电压间隙；该技术表现为两个实质特征，如下所述-发射器，能够根据被发送的二进制信息产生网络间隙或电压间隙；在图2的上部示出了这个发射器的一种可能的布线图；-接收器，能够探测并解码这些网络间隙；在图3a的上部示出了这种接收器的一种可能的布线图。在图3b，3c和3d的上部示出了这种接收器的可能的实施例。具有根据本专利技术基本应用的源功率调制/解调制模式的电力网的数据发送/接收技术提供了网络电压各个半波比特，因此，可为每个网络间隙(涉及各个半波)分配固定的时间，诸如5毫秒或视应用而定的另一个相应值。因此，如果网络频率是50或60Hz(欧洲/美国，日本)，则相应的数据波特率分别等于100或120bps(每秒比特)。1.1网络间隙发射器的描述参考图2，描述了根据本专利技术的网络间隙发射器。根据本专利技术的基础文本，与监测设备SA的控制系统有关的发射器根据固体开关或继电器(由图2的三端开关T表示)，产生具有预定时间间隔的时控网络间隙，其启动信号G(应用于三端开关T的栅)与探测网络电压零交叉点的信号ZD适当同步。如果不需要数据发送，也就是不产生网络间隙，三端开关T位于平行于相应的能够控制电气用户HA电流的电磁继电器的标准封闭的接触RC位置。而且，三端开关还能够保护接触RC，在它切换以避免发生电火花(光电弧)和其后的磨损以前全时间工作。根据本领域的普通技术人员熟知的一个步骤，可以取得通常具有封闭三端开关T的继电器的接触RC的切换，用下面三个步骤可以进行概括1.关闭三端开关T；2.向继电器线圈RC供电(断电)；3.在继电器RC的接触终止其切换步骤并达到稳定态(非接触反跳)后，打开三端开关T。继电器RC，三端开关T和同步信号ZD由图2中由M1表示的微控制器控制。对于发送的二进制数据编码逻辑，根据本专利技术的基本原则提供了两种可用的步骤-正逻辑编码逻辑(电平)“1”表示在用于数据发送的时间间隔中具有网络间隙，逻辑(电平)“0”表示在在用于数据发送的时间间隔中没有网络间隙；-负逻辑编码逻辑(电平)“0”表示在用于数据发送的时间间隔中具有网络间隙，逻辑(电平)“1”表示在在用于数据发送的时间间隔中没有网络间隙；图2下部的示图是采用正逻辑编码的8位序列发送示例(不起限制作用)，其中逻辑“1s”相应的网络间隙时间段等于四分之一周期(5毫秒，即网络频率为50Hz)。开始信本文档来自技高网...

【技术保护点】
在两个电子控制设备间（ＨＡ，ＳＡ；ＨＡ１－ＨＡ５，ＭＳＡ）电力线上发送／接收或通讯数据和／或信息的方法，包括：－电气用户（ＨＡ；ＨＡ１－ＨＡ５），具体为具有第一电子控制系统（Ｍ２）和至少第一电负载（Ｌ１；Ｌ２，ＬＮ）的家用设备；－监 测或控制装置（ＳＡ；ＭＳＡ），具有第二电子控制系统（Ｍ１；ＭＣ），所述装置（ＳＡ；ＭＳＡ）设置在电源插座和所述第一负载（Ｌ１；Ｌ２，ＬＮ）间的所述线路上，其特征在于，通过所述用户（ＨＡ；ＨＡ１－ＨＡ５）和所述装置（ＳＡ；ＭＳＡ）（和／或 相反）间的电功率调制实现所述电力线上的数据和／或信息的发送／接收或通讯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】IT 2000-9-5 T02000A0008401.在两个电子控制设备间(HA，SA；HA1-HA5，MSA)电力线上发送/接收或通讯数据和/或信息的方法，包括-电气用户(HA；HA1-HA5)，具体为具有第一电子控制系统(M2)和至少第一电负载(L1；L2，LN)的家用设备；-监测或控制装置(SA；MSA)，具有第二电子控制系统(M1；MC)，所述装置(SA；MSA)设置在电源插座和所述第一负载(L1；L2，LN)间的所述线路上，其特征在于，通过所述用户(HA；HA1-HA5)和所述装置(SA；MSA)(和/或相反)间的电功率调制实现所述电力线上的数据和/或信息的发送/接收或通讯。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述用户(HA；HA1-HA5)到所述装置(SA；MSA)的所述线路上的数据或信息的发送/接收或通讯经过由所述负载(L1；L2，LN)吸收的电功率调制取得，由负载(L1；L2，LN)吸收的功率被所述第一控制系统(M2)控制。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述装置(SA；MSA)到所述用户(HA；HA1-HA5)的所述线路上的数据或信息的发送/接收或通讯经过由所述用户(HA；HA1-HA5)提供的电功率调制取得，由所述用户(HA；HA1-HA5)提供的电功率被所述第二控制系统(M1；MC)控制。4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述线路上提供所述装置(SA；MSA)和所述用户(HA；HA1-HA5)间的双向数据或信息交换，从所述装置(SA；MSA)到所述用户(HA；HA1-HA5)的信息通讯通过所述源功率调制取得，而从所述用户(HA；HA1-HA5)到所述装置(SA；MSA)的信息通讯通过所述耗散功率调制取得。5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述耗散功率调制采用从所述装置(SA；MSA)到所述用户(HA；HA1-HA5)提供的电力网的受控中断作为二进制信息的编码方法。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，为每个网络电压半波提供一个比特，并为涉及每个半波的每个所述受控中断具体设备预定的持续时间。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，被发送的二进制数据以正逻辑编码，其中逻辑“1”对应于存在一个所述的受控中断，而逻辑“0”对应中断不存在。8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，被发送的二进制数据以负逻辑编码，其中逻辑“0”对应于存在一个所述的受控中断，而逻辑“1”对应中断不存在。9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述受控中断的持续时间等于网络半周的分数，具体为网络周期的四分之一。10.如前面任一项权利要求所述的方法，其特征在于，在形成被发送的二进制数据的比特顺序前设置发送开始信号(开始)，具体表示与等于网络半周的真实数据的一位比特相比具有较长持续时间的所述受控中断的一个。11.如权利要求5所述的方法，其特征在于，为每个网络电压半波提供相应的几个比特。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，为各个所述受控中断设置可变的持续时间，特别表示为基本持续时间(D0)的整数倍。13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，各个网络电压半波是4位二进制结构，或“半字节”。14.如权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述耗散功率调制采用受控电功率或所述负载(L1；L2，LN)的电流吸收作为二进制信息的编码方法。15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，为每个网络电压半波提供一个比特，各个所述的受控吸收具体设置为具有比预定阈值更高的值。16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，被发送的二进制数据以正逻辑编码，其中逻辑“1”对应于存在一个所述的受控中断，而逻辑“0”对应中断不存在。17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，被发送的二进制数据以负逻辑编码，其中逻辑“0”对应于存在一个所述的受控中断，而逻辑“1”对应中断不存在。18.如权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述受控吸收是网络半周的分数，具体等于涉及所述负载(L1)和网络周期的四分之一的暂时功率。19.如权利要求14到18中任一项所述的方法，其特征在于，在形成被发送的二进制数据的比特顺序前设置发送开始信号(开始)，具体表示等于相应于网络周期的所述负载(L1)的全功率的功率吸收。20.如权利要求14所述的方法，其特征在于，为各个网络电压半波提供几个比特。21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，为各个所述受控中断设置可变的量值，特别表示为基本吸收(P0)的整数倍。22.如权利要求20或21所述的方法，其特征在于，各个网络电压半波是4位二进制结构，或“半字节”。23.如权利要求14到22中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一控制系统(M2)对所述负载(L1；L2，LN)只施加网络电压的一部分。24.在两个电子控制设备间(HA，SA；HA1-HA5，MSA)电力线上发送/接收或通讯数据和/或信息的系统，包括-电气用户(HA；HA1-HA5)，具体为具有第一电子控制系统(M2)和至少第一电负载(L1；L2，LN)的家用设备；-监测或控制装置(SA；MSA)，具有第二电子控制系统(M1；MC)，所述装置(SA；MSA)设置在从电源插座到所述第一电负载(L1；L2，LN)的所述线路上，其特征在于，提供了用于通过所述用户(HA；HA1-HA5)和所述装置(SA；MSA)(和/或相反)间的电功率调制实现在所述电力线上的数据和/或信息的发送/接收或通讯的装置。25.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述装置包括由所述第二控制系统(M1；MC)控制的所述装置(SA；MSA)的发送级或发送器(T，RC，G，ZD)，对其编程以取得从所述装置(SA；MSA)到所述用户(HA；HA1-HA5)提供的电功率调制。26.如权利要求25所述的系统，其特征在于，所述设备包括所述用户(HA；HA1-HA5)的接收级或接收器(D1，D2，R1-R3，TR1，SD；RB，R1-R3，TR1，SD；RB，R1，R2，SD；DZ1，C1，R1’-R3’，D1’，D2’)，由所述第一控制系统(M2)控制并被编程以解码由所述装置(SA；MSA)提供的所述电功率调制。27.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述装置由所述第二控制系统(M2)控制的所述用户(HA；HA1-HA5)的发送级或发送器(L1，T1，O1；L2，T2，O2，LN，TN，LN)，对其编程以取得从所述电负载(L1；L2，LN)吸收的电功率调制。28.如权利要求27所述的系统，其特征在于，所述装置包括由所述第二控制系统(M1；MC)控制的所述装置(SA；MSA)的接收级或接收器(PM，S，ZD)并编程以解码由所述负载(L1；L2，LN)吸收的电功率调制。29.如权利要求25到28中任一项所述的系统，其特征在于，-所述装置(SA；MSA)包括所述发送器(T，RC，G，ZD)和所述接收器(PM，S，ZD)；-所述用户(HA；HA1-HA5)包括所述接收器(D1，D2，R1-R3，TR1，SD；RB，R1-R3，TR1，SD；RB，R1，R2，SD；DZ1，C1，R1’-R3’，D1’，D2’)和所述发送器(L1，T1，O1；L2，T2，O2，...

【专利技术属性】
技术研发人员：V艾萨，
申请(专利权)人：瑞浦股份公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]