Способ приема и передачи информации по линии электропередачи переменного тока Российский патент 2020 года по МПК H04B3/54 

Изобретение относится к способам передачи информации по линиям электропередачи переменного тока и может быть использовано для дистанционной передачи команд управления технологическим оборудованием.

Известен способ передачи информации по линиям электрических сетей переменного тока, применяемый для дистанционного управления оборудованием, использующий стандарт Х10 (см. патент US 4638299 от 1987.01.20, МПК 2006.01 Н04М 11/04), признаки которого реализованы, по существу, во всех способах передачи информации в моменты перехода переменного напряжения через ноль, и являющийся аналогом предлагаемому способу. Протокол взаимодействия передающих и принимающих модулей X10 основан на амплитудной модуляции импульсных управляющих сигналов, передаваемых по силовой линии электропитания. Для передачи информации используется генерация коротких импульсов частотой 120 кГц в моменты перехода переменного напряжения электросети через ноль. Двоичной единице соответствует передача сигнала с частоты 120 кГц в течение 1 мс, а двоичному нулю соответствует отсутствие сигнала.

Недостатком данного способа передачи информации является то, что высокочастотная информационная посылка, формируемая в момент перехода напряжения электросети через ноль, является источником помех, а так же, малая дальность передачи информации, так как на высокочастотный сигнал негативное влияние оказывают реактивные составляющие сопротивления линии электропередачи.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ передачи информации по питающей сети от передающего модуля к принимающему модулю, включающий передачу команд управления технологическим оборудованием путем формирования в моменты перехода переменного напряжения линии электропередачи через ноль длительных переменных временных интервалов, характеризующихся нулевым уровнем напряжения (см. Е.В. Вставская, Е.В. Костарев, Способ передачи информации по питающей сети и его применение в построении систем автоматизированного управления наружным освещением, Вестник ЮУрГУ, № 2, 2011, с.81-84).

Недостатком прототипа является изменение величины действующего значения сетевого напряжения, за счет отсутствия в линии электропередачи напряжения в течение длительного временного интервала и, как следствие, влияние на работу других потребителей электроэнергии.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в упрощении функций передающего и принимающего модулей и в уменьшении влияния процесса передачи информации на сеть электропитания.

Данный технический результат достигается тем, что в способе передачи и приема информации по линии электропередачи переменного тока, включающем передачу команд управления технологическим оборудованием путем формирования в момент перехода переменного напряжения линии электропередачи через ноль временного интервала, характеризующегося нулевым уровнем напряжения, согласно изобретению, передачу осуществляют в виде отдельных бит информации, причем при передаче бита соответствующего двоичной единице в передающем модуле выполняют модуляцию переменного напряжения линии электропередачи, а, именно, в момент перехода переменного напряжения линии электропередачи через ноль осуществляют формирование короткого временного интервала фиксированной длительности, характеризующегося нулевым уровнем напряжения, а при передаче двоичного нуля, модуляцию переменного напряжения не выполняют, при этом в принимающем модуле, принимая биты информационного сообщения, анализируют длительности временных интервалов перехода переменного напряжения линии электропередачи через ноль и формируют двоичный код команды управления технологическим оборудованием.

Данный способ передачи и приема информации по линии электропередачи переменного тока позволит упростить функции передающего и принимающего модулей и уменьшить влияние процесса передачи информации на сеть электропитания.

Сущность способа поясняется фигурой, на которой изображена структурная схема передачи информационных сообщений от передающего модуля к принимающему модулю по линии электропередачи переменного тока.

Структурная схема состоит из передающего и принимающего модулей. В состав передающего модуля входит блок синхронизации 1, вход которого подключен к электросети, а выход к входу кодера 2. Выход кодера 2 подключен к входу управления полупроводникового ключа 3 переменного тока, силовой вход которого подключен к линии электросети, а к силовому выходу ключа 3 подключена линия электропередачи, выполняющая функцию канала передачи информации.

Принимающий модуль содержит блок синхронизации 4, вход которого подключен к линии электропередачи, а выход к входу декодера 5. Выход декодера 5 подключен к входу управления силового полупроводникового ключа переменного тока 6, силовой вход ключа подключен к линии электропередачи, а силовой выход к технологическому оборудованию.

Способ передачи и приема информации по линии электропередачи осуществляли следующим образом.

В передающем модуле, в блоке синхронизации 1 определяли моменты перехода синусоидального напряжения электросети через ноль и формировали импульсы синхронизации, которые поступали в кодер 2, в котором формировали сигналы управления работой силового полупроводникового ключа 3, в соответствии с требуемым алгоритмом передачи бита информации. Например, при передаче двоичной единицы выключали силовой полупроводниковый ключ 3 и оставляли его в выключенном состоянии в течение короткого временного интервала фиксированной длительности, например, 1мс, после окончания временного интервала силовой полупроводниковый ключ 3 включали. Поэтому, в момент перехода напряжения электросети через ноль, на силовом выходе полупроводникового ключа 3 и в синусоидальном напряжении линии электропередачи, формировали короткий временной интервал фиксированной длительности, например, 1мс, характеризующийся нулевым уровнем напряжения. При необходимости, передачи двоичного нуля, оставляли силовой полупроводниковый ключ 3 включенным до следующего момента перехода напряжения электросети через ноль.

В принимающем модуле с помощью блока синхронизации 4 определяли моменты перехода синусоидального напряжения линии электропередачи через ноль и формировали импульсы синхронизации с длительностью, зависящей от значения, принятого бита информации. При приеме двоичной единицы формировали более длительный импульс синхронизации, чем при приеме двоичного нуля. Импульсы синхронизации поступали в декодер 5, в котором анализировали величину длительности импульсов синхронизации, разделяли биты (единицы и нули) принятой информации и формировали двоичный код команды управления силовым полупроводниковым ключом переменного тока 6, управляющим работой технологического оборудования.

Использование предлагаемого способа передачи и приема информации по линии электропередачи переменного тока позволит по сравнению с прототипом упростить функции передающего и принимающего модулей и уменьшить влияние процесса передачи информации на сеть электропитания.

Использование: в области электротехники для дистанционной передачи команд управления технологическим оборудованием. Технический результат заключается в упрощении функций передающего и принимающего модулей и в уменьшении влияния процесса передачи информации на сеть электропитания. Способ включает передачу команд управления технологическим оборудованием путем формирования в момент перехода переменного напряжения линии электропередачи через ноль временного интервала, характеризующегося нулевым уровнем напряжения. Передачу осуществляют в виде отдельных бит информации, причем при передаче бита, соответствующего двоичной единице в передающем модуле, выполняют модуляцию переменного напряжения линии электропередачи, а именно, в момент перехода переменного напряжения линии электропередачи через ноль осуществляют формирование короткого временного интервала фиксированной длительности, характеризующегося нулевым уровнем напряжения, а при передаче двоичного нуля модуляцию переменного напряжения не выполняют. В принимающем модуле, принимая биты информационного сообщения, анализируют длительности временных интервалов перехода переменного напряжения линии электропередачи через ноль и формируют двоичный код команды управления технологическим оборудованием. 1 ил.

Способ передачи и приема информации по линии электропередачи переменного тока, включающий передачу команд управления технологическим оборудованием путем формирования в момент перехода переменного напряжения линии электропередачи через ноль временного интервала, характеризующегося нулевым уровнем напряжения, отличающийся тем, что передачу осуществляют в виде отдельных бит информации, причем при передаче бита, соответствующего двоичной единице в передающем модуле, выполняют модуляцию переменного напряжения линии электропередачи, а именно, в момент перехода переменного напряжения линии электропередачи через ноль осуществляют формирование короткого временного интервала фиксированной длительности, характеризующегося нулевым уровнем напряжения, а при передаче двоичного нуля модуляция переменного напряжения отсутствует, при этом в принимающем модуле, принимая биты информационного сообщения, анализируют длительности временных интервалов перехода переменного напряжения линии электропередачи через ноль и формируют двоичный код команды управления технологическим оборудованием.