Способ адресной передачи информации по линии электроснабжения переменного тока Российский патент 2024 года по МПК H02J13/00 H04B3/54 

Заявляемое изобретение относится к системам передачи информации по линиям электроснабжения переменного тока и предназначено для дистанционного управления режимами работы потребителей электроэнергии, подключенных к линии энергоснабжения, а именно, светодиодными светильниками.

Известен способ и устройство приема информации по линиям энергопитания переменного тока, описанный в патенте на изобретение РФ №2762306, опубликованном 17.12.2021. Информация передается информационными пакетами, состоящими из поля адреса и поля данных, ограниченных маркерами. На приемной стороне для выделения сигналов маркеров применяют селектор импульсов, выделяющий сигналы с амплитудой, выходящей за установленные пределы. Сигналы маркера формируют в виде логического «0», по времени большего, чем время полупериода сетевого напряжения, а сигналы адреса и данных в виде логической «1».

Общим с заявляемым техническим решением является передача информации, состоящей из поля адреса и поля данных, ограниченных маркерами.

Известный способ не достаточно надежен в условиях электромагнитных помех.

Известно устройство для приема-передачи информации по питающей сети и управления режимами работы потребителей электрической энергии, описанное в патенте на изобретение РФ №99913, опубликованном 27.11.2010. Работа известного устройства осуществляется следующим образом, при цифровом способе передачи управляющего сигнала формируется кодовая посылка, состоящая из одного или нескольких адресов потребителей электрической энергии и значений управляющих сигналов, передаваемых по данным адресам. Посылка кодируется двоичным кодом, например, кодом Манчестера, и поступает на фазовый регулятор, который осуществляет широтную манипуляцию питающего напряжения с заданным диапазоном углов и с соблюдением четности информации на каждом периоде сетевого напряжения для устранения постоянной составляющей. Посылка формируется за несколько периодов сетевого напряжения, при этом наличие или отсутствие угла манипуляции в каждом периоде соответствует двум значениям двоичной переменной.

Общим с заявляемым техническим решением является передача информации, состоящей из адресов потребителей электрической энергии и значений управляющих сигналов, передаваемых по данным адресам.

Двоичное представление передаваемых данных и способ их кодирования путем комбинаций прерываний питающего напряжения приводит к тому, что количество и частота прерываний питающего напряжения будет зависеть от значения передаваемых двоичных данных и оказывать значительное влияние на качество питающего напряжения сети. Использование такого способа передачи может вывести параметры сети электропитания за пределы, регламентируемые международными и государственными стандартами, а также отрицательно сказаться на работе электроприборов, которые подключены к этой сети.

Известен способ адресной передачи информации по линии электроснабжения переменного тока, описанный в патенте на изобретение РФ №2390933, опубликованном 27.05.2010. Способ заключается в том, что в начале линии размещают передатчик, состоящий из микропроцессорного блока, датчика моментов перехода через ноль основной гармоники питающего напряжения и управляемого устройства коммутации, которое может прерывать подачу питающего напряжения в линию на время, равное половине периода основной гармоники питающего напряжения, с началом в точке перехода основной гармоники через ноль, вдоль линии размещают множество приемников, каждый из которых состоит из микроконтроллера, к которому подключен датчик моментов перехода через ноль основной гармоники питающего напряжения, каждый приемник имеет свой порядковый номер (уникальный идентификатор приемника), передаваемую информацию кодируют последовательностью символов из заранее заданного алфавита, причем каждому символу соответствует его порядковый номер в алфавите (код символа), затем полученную последовательность символов формируют в пакеты фиксированной длины, каждый пакет состоит из поля идентификатора приемника и фиксированного количества числовых полей, в каждое числовое поле записывают соответствующий код символа передаваемой последовательности, затем пакет передают по линии электроснабжения, отличие изобретения в том, что началу пакета соответствует первое прерывание питающего напряжения (маркер начала), затем значение поля идентификатора приемника кодируют подачей в линию соответствующего ему количества полуволн питающего напряжения, затем следует второе прерывание питающего напряжения (разделитель полей), затем значение второго поля пакета кодируют подачей в линию соответствующего коду символа количества полуволн питающего напряжения, после которого передают третий разделитель полей и далее аналогично передают следующие поля пакета, приемник определяет моменты прерываний питающего напряжения по отсутствию импульсов, поступающих с датчика моментов перехода через ноль, микропроцессор приемника подсчитывает количество полуволн основной гармоники напряжения, прошедшее между прерываниями, затем подсчитанному в каждом поле пакета количеству полуволн ставится в соответствие по значению кода символ заданного алфавита, и таким образом восстанавливают переданный пакет, если принятый идентификатор не равен собственному идентификатору приемника, пакет игнорируется, по окончании приема пакета все приемники переходят в состояние ожидания маркера начала.

Общим с заявляемым техническим решением является передача и прием по линии переменного тока информации, состоящей из поля адреса и поля данных, ограниченных маркерами, передача информации осуществляется посредством передатчика в начале линии с возможностью прерывания подачи питающего напряжения на время, равное половине периода основной гармоники, прием информации осуществляется приемниками, улавливающими прерывания подачи питающего напряжения и размещенными вдоль линии переменного тока.

Недостаток данного способа заключается в сложности формирования и детектирования информации, что в реальных сетях электроснабжения приводит к потере пакетов информации и вынужденному повтору передачи. Для каждого приемника или группы приемников необходимо повторять команду отдельно, что усложняет работу и удлиняет время передачи управляющих команд. В процессе передачи управляющего пакета производится сложная кодировка и деление пакета данных с выдачей большого количества маркеров, что при включенном освещении приводит к пульсациям освещенности и броскам тока в силовой сети. После каждого пакета необходимо выдержать гарантированную паузу, что так же сказывается на скорости передачи информации.

Технической задачей является создание надежного способа адресной передачи информации.

Технический результат заключается в повышении надежности передачи информации и упрощении способа.

Поставленная задача решается тем, что способ адресной передачи информации по линии электроснабжения переменного тока, заключающийся в передаче по линии переменного тока информации, состоящей из поля адреса и поля данных, ограниченных маркерами, передача информации осуществляется посредством передатчика в начале линии с возможностью прерывания подачи питающего напряжения на время, равное половине периода основной гармоники, с началом в точке перехода основной гармоники через ноль, прием информации осуществляется приемниками, улавливающими прерывания подачи питающего напряжения и размещенными вдоль линии переменного тока, согласно изобретению, передатчик содержит датчик переходов положительной полуволны питающего напряжения через ноль, устройство коммутации положительной полуволны питающего напряжения, управляемое микропроцессором, датчик переходов отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль, устройство коммутации отрицательной полуволны питающего напряжения, управляемое микропроцессором, каждый приемник имеет свой номер и содержит датчик переходов положительной полуволны питающего напряжения через ноль, датчик переходов отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль, счетчик периодов питающего напряжения, в начале передачи информации устройство коммутации положительной полуволны питающего напряжения производит прерывание положительной полуволны питающего напряжения, затем следует отсчет целого количества периодов питающего напряжения, соответствующих заранее определенной команде управления, при переходе очередной отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль, устройство коммутации отрицательной полуволны питающего напряжения производит прерывание отрицательной полуволны питающего напряжения, затем следует отсчет количества периодов питающего напряжения, соответствующих идентификатору приемника, далее при переходе очередной отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль, устройство коммутации отрицательной полуволны питающего напряжения производит прерывание отрицательной полуволны питающего напряжения, в каждом приемнике определяется момент прерывания положительной полуволны питающего напряжения по отсутствию импульсов, поступающих от датчика переходов положительной полуволны питающего напряжения через ноль, с помощью счетчика периодов питающего напряжения подсчитывают количество целых периодов питающего напряжения до момента прерывания отрицательной полуволны, фиксируется команда управления и начинается счет периодов питающего напряжения до повторного обнаружения прерывания отрицательной полуволны питающего напряжения, фиксируется идентификатор приемника и выполняется команда управления приемником с соответствующим идентификатором.

За счет того, что передатчик содержит датчик переходов положительной полуволны питающего напряжения через ноль, устройство коммутации положительной полуволны питающего напряжения, управляемое микропроцессором, датчик переходов отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль, устройство коммутации отрицательной полуволны питающего напряжения, управляемое микропроцессором, каждый приемник имеет свой номер и содержит датчик переходов положительной полуволны питающего напряжения через ноль, датчик переходов отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль, счетчик периодов питающего напряжения, в начале передачи информации устройство коммутации положительной полуволны питающего напряжения производит прерывание положительной полуволны питающего напряжения, затем следует отсчет целого количества периодов питающего напряжения, соответствующих заранее определенной команде управления, при переходе очередной отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль, устройство коммутации отрицательной полуволны питающего напряжения производит прерывание отрицательной полуволны питающего напряжения, затем следует отсчет количества периодов питающего напряжения, соответствующих идентификатору приемника, далее при переходе очередной отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль, устройство коммутации отрицательной полуволны питающего напряжения производит прерывание отрицательной полуволны питающего напряжения, в каждом приемнике определяется момент прерывания положительной полуволны питающего напряжения по отсутствию импульсов, поступающих от датчика переходов положительной полуволны питающего напряжения через ноль, с помощью счетчика периодов питающего напряжения подсчитывают количество целых периодов питающего напряжения до момента прерывания отрицательной полуволны, фиксируется команда управления и начинается счет периодов питающего напряжения до повторного обнаружения прерывания отрицательной полуволны питающего напряжения, фиксируется идентификатор приемника и выполняется команда управления приемником с соответствующим идентификатором повышается надежность передачи информации и упрощается способ.

Заявляемый способ сопровождается чертежами:

Фиг. 1 - Схема адресной передачи информации по линии электроснабжения переменного тока;

Фиг. 2 - Временная диаграмма напряжения, прерывания полуволн показаны штриховкой.

Способ адресной передачи информации по линии электроснабжения переменного тока, заключается в передаче по линии переменного тока информации, состоящей из поля адреса и поля данных, ограниченных полупериодом прерывания подачи питающего напряжения (маркерами), передача информации осуществляется посредством передатчика в начале линии с возможностью прерывания подачи питающего напряжения на время, равное половине периода основной гармоники, с началом в точке перехода основной гармоники через ноль, прием информации осуществляется приемниками, улавливающими прерывания подачи питающего напряжения и размещенными вдоль линии переменного тока. В начале питающей линии 1 переменного тока расположен передатчик 2, который содержит датчик переходов положительной полуволны питающего напряжения через ноль 3, устройство коммутации положительной полуволны питающего напряжения 4, управляемое микропроцессором, датчик переходов отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль 5, устройство коммутации отрицательной полуволны питающего напряжения 6, управляемое микропроцессором. Такая схема может быть реализована на основе оптотиристоров. Далее на линии 1 расположено множество приемников 7 - светодиодных светильников. Каждый приемник 7 имеет свой идентификатор, номер, установленный физически, и содержит датчик переходов положительной полуволны питающего напряжения через ноль 8, датчик переходов отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль 9, микропроцессор со счетчиком периодов питающего напряжения 10. Датчик переходов положительной полуволны питающего напряжения через ноль 3 и датчик переходов отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль 5 непрерывно выдают импульсы напряжения в моменты перехода через ноль соответственно положительной и отрицательной полуволны питающего напряжения. Управляемое устройство коммутации положительной полуволны питающего напряжения 4 и управляемое устройство коммутации отрицательной полуволны питающего напряжения 6 может прерывать подачу питающего напряжения в линию 1 по сигналу, поступающему от микроконтроллера на его управляющий вход. В начале передачи информации устройство коммутации положительной полуволны питающего напряжения 4 производит прерывание положительной полуволны 11 питающего напряжения, что означает начало передачи команды управления 12. Затем следует отсчет целого количества периодов питающего напряжения до прерывания отрицательной полуволны 13 питающего напряжения, соответствующих заранее определенной команде управления 12, например:

- 10 периодов - включить на 100% мощности;

- 11 периодов - включить на 75% мощности;

- 12 периодов - включить на 50% мощности;

- 13 периодов - команда выключить.

Далее при переходе очередной отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль, устройство коммутации отрицательной полуволны питающего напряжения 6 производит прерывание отрицательной полуволны 13 питающего напряжения, что означает окончание передачи команды управления 12 и начало передачи идентификатора 14. Таким образом однозначно обозначается разделение команды управления и идентификатора светильника за счет использования прерываний напряжения питания разной полярности. Затем следует отсчет количества периодов питающего напряжения до прерывания отрицательной полуволны 15 питающего напряжения, соответствующих идентификатору 14 приемника 7, например:

- 98 - общий идентификатор нечетных светильников на линии;

- 99 - общий идентификатор четных светильников на линии;

- 100 - общий идентификатор для всех светильников на линии;

- 101 - идентификатор N-го светильника;

- 102 и т.д. - идентификатор (N+1)-го светильника.

Далее при переходе очередной отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль, устройство коммутации отрицательной полуволны питающего напряжения 13 производит прерывание отрицательной полуволны 15 питающего напряжения, что означает конец передачи идентификатора светильника. При необходимости может быть произведен повтор цикла передачи идентификатора светильника, для выполнения зафиксированной команды управления 12.

Прием информации происходит следующим образом. В каждом приемнике определяется момент прерывания положительной полуволны 11 питающего напряжения по отсутствию импульсов, поступающих от датчика переходов положительной полуволны питающего напряжения через ноль 8, что всегда обозначает начало приема команды управления 12 всеми приемниками 7 на линии 1. С помощью счетчика периодов питающего напряжения 10 микроконтроллер подсчитывает количество целых периодов питающего напряжения до момента прерывания отрицательной полуволны 13, что означает конец приема команды управления 12 и начало приема идентификатора. Всеми приемниками 7 фиксируется команда управления 12 и начинается счет периодов питающего напряжения до повторного обнаружения прерывания отрицательной полуволны 15 питающего напряжения, что обозначает конец приема идентификатора 14 приемника, фиксируется переданный идентификатор 14 и если идентификатор 14 совпадает с одним из идентификаторов приемника, выполняется команда управления 12 приемником 7 с соответствующим идентификатором. Приемник 7 может иметь несколько идентификаторов 14, как индивидуальный, так и групповые. Например:

- идентификатор 98 - выполняется принятая команда управления для всех четных светильников;

- идентификатор 99 - выполняется принятая команда управления для всех четных светильников;

- идентификатор 100 - выполняется принятая команда для всех светильников;

- идентификатор 101 и т.д. - выполняется принятая команда для конкретного светильника.

Изобретение относится к системам передачи информации по линиям электроснабжения переменного тока и предназначено для дистанционного управления режимами работы потребителей электроэнергии, подключенных к линии энергоснабжения, а именно светодиодными светильниками. Технический результат заключается в повышении надежности передачи информации и упрощении способа. Способ адресной передачи информации по линии электроснабжения переменного тока, заключающийся в передаче по линии переменного тока информации, состоящей из поля адреса и поля данных, ограниченных маркерами, передача информации осуществляется посредством передатчика в начале линии с возможностью прерывания подачи питающего напряжения на время, равное половине периода основной гармоники, с началом в точке перехода основной гармоники через ноль, прием информации осуществляется приемниками, улавливающими прерывания подачи питающего напряжения и размещенными вдоль линии переменного тока, передатчик содержит датчик переходов положительной полуволны питающего напряжения через ноль, устройство коммутации положительной полуволны питающего напряжения, управляемое микропроцессором, датчик переходов отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль, устройство коммутации отрицательной полуволны питающего напряжения, управляемое микропроцессором, каждый приемник имеет свой номер и содержит датчик переходов положительной полуволны питающего напряжения через ноль, датчик переходов отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль, счетчик периодов питающего напряжения, в начале передачи информации устройство коммутации положительной полуволны питающего напряжения производит прерывание положительной полуволны питающего напряжения, затем следует отсчет целого количества периодов питающего напряжения, соответствующих заранее определенной команде управления, при переходе очередной отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль, устройство коммутации отрицательной полуволны питающего напряжения производит прерывание отрицательной полуволны питающего напряжения, затем следует отсчет количества периодов питающего напряжения, соответствующих идентификатору приемника, далее при переходе очередной отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль, устройство коммутации отрицательной полуволны питающего напряжения производит прерывание отрицательной полуволны питающего напряжения, в каждом приемнике определяется момент прерывания положительной полуволны питающего напряжения по отсутствию импульсов, поступающих от датчика переходов положительной полуволны питающего напряжения через ноль, с помощью счетчика периодов питающего напряжения подсчитывают количество целых периодов питающего напряжения до момента прерывания отрицательной полуволны, фиксируется команда управления и начинается счет периодов питающего напряжения до повторного обнаружения прерывания отрицательной полуволны питающего напряжения, фиксируется идентификатор приемника и выполняется команда управления приемником с соответствующим идентификатором. 2 ил.

Способ адресной передачи информации по линии электроснабжения переменного тока, заключающийся в передаче по линии переменного тока информации, состоящей из поля адреса и поля данных, ограниченных маркерами, передача информации осуществляется посредством передатчика в начале линии с возможностью прерывания подачи питающего напряжения на время, равное половине периода основной гармоники, с началом в точке перехода основной гармоники через ноль, прием информации осуществляется приемниками, улавливающими прерывания подачи питающего напряжения и размещенными вдоль линии переменного тока, отличающийся тем, что передатчик содержит датчик переходов положительной полуволны питающего напряжения через ноль, устройство коммутации положительной полуволны питающего напряжения, управляемое микропроцессором, датчик переходов отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль, устройство коммутации отрицательной полуволны питающего напряжения, управляемое микропроцессором, каждый приемник имеет свой номер и содержит датчик переходов положительной полуволны питающего напряжения через ноль, датчик переходов отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль, счетчик периодов питающего напряжения, в начале передачи информации устройство коммутации положительной полуволны питающего напряжения производит прерывание положительной полуволны питающего напряжения, затем следует отсчет целого количества периодов питающего напряжения, соответствующих заранее определенной команде управления, при переходе очередной отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль, устройство коммутации отрицательной полуволны питающего напряжения производит прерывание отрицательной полуволны питающего напряжения, затем следует отсчет количества периодов питающего напряжения, соответствующих идентификатору приемника, далее при переходе очередной отрицательной полуволны питающего напряжения через ноль, устройство коммутации отрицательной полуволны питающего напряжения производит прерывание отрицательной полуволны питающего напряжения, в каждом приемнике определяется момент прерывания положительной полуволны питающего напряжения по отсутствию импульсов, поступающих от датчика переходов положительной полуволны питающего напряжения через ноль, с помощью счетчика периодов питающего напряжения подсчитывают количество целых периодов питающего напряжения до момента прерывания отрицательной полуволны, фиксируется команда управления и начинается счет периодов питающего напряжения до повторного обнаружения прерывания отрицательной полуволны питающего напряжения, фиксируется идентификатор приемника и выполняется команда управления приемником с соответствующим идентификатором.