Interfaz de comunicaciones por línea de alimentación y estabilizador de corriente.

Sistema (110) que comprende:

un puerto de entrada de CA (205) para conexión a una línea de alimentación de CA (115);



un puerto de salida de CA (250) para proporcionar alimentación procedente de dicha línea de alimentación de CA(115);

un circuito de supresión de sobretensión de CA (225) para limitar la tensión en dicho puerto de salida de CA (250);caracterizado por

un puerto de datos (260);

un acoplador de datos capacitivo (240) para acoplar una señal de datos entre dicho puerto de entrada de CA (205) ydicho puerto de datos (260);

un circuito de supresión de sobretensión del puerto de datos (245) para limitar la tensión en dicho puerto de datos(260); y

una bobina de inducción (343, 344, 345, 346, 355, 356) que aísla dicho circuito de supresión de sobretensión de CA(225) de dicho puerto de entrada de CA (205), en el que dicha bobina de inducción tiene impedancia elevada a unafrecuencia de dicha señal de datos.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2006/002228.

Solicitante: AMBIENT CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 7 Wells Avenue Newton, MA 02459 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: CERN, YEHUDA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H03C1/52 SECCION H — ELECTRICIDAD.H03 CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS.H03C MODULACION (másers o lásers H01S; codificación, decodificación o conversión de código H03M). › H03C 1/00 Modulación de amplitud (H03C 5/00, H03C 7/00 tienen prioridad). › Moduladores en los cuales la portadora o una banda lateral son total o parcialmente suprimidos (H03C 1/28 - H03C 1/34, H03C 1/46, H03C 1/48 tienen prioridad).

PDF original: ES-2451501_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Interfaz de comunicaciones por línea de alimentación y estabilizador de corriente

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención

La presente divulgación se refiere a comunicaciones por línea de alimentación y, más particularmente, a un sistema que proporciona una interfaz entre una línea de alimentación y un dispositivo de comunicación, tal como un módem.

2. Descripción de la técnica relacionada

Las comunicaciones por línea de alimentación (PLC) , también conocidas como Banda ancha sobre Línea de Alimentación (BPL) , es una tecnología que abarca la transmisión de datos a frecuencias elevadas a través de líneas de alimentación eléctrica, es decir, conductores usados para transportar una corriente fuerte. La corriente fuerte es transmitida típicamente a través de líneas de alimentación a una frecuencia en un intervalo de 50-60 Hercios (Hz) . En líneas de baja tensión, la corriente fuerte es transmitida con una tensión entre aproximadamente 90 y 600 voltios. La BPL también puede llevarse a cabo sobre líneas de media tensión, que funcionan en un intervalo de 1.000 a 35.000 voltios. La frecuencia de las señales de datos es mayor que o igual a aproximadamente 1 megahercio (MHz) , y una tensión de la señal de datos varía entre una fracción de un voltio y varias decenas de voltios. La comunicación de datos puede emplear diversos esquemas de modulación tales como modulación de amplitud, modulación de frecuencia, modulación de pulso o modulación de espectro de propagación.

Un módem, usado como parte de una red de PLC, puede recibir su energía eléctrica de una línea de alimentación de baja tensión. También pueden usarse bornes de línea de alimentación en el módem para la transmisión y recepción de señales de PLC.

Un módem de PLC puede estar incluido en el nodo de comunicaciones que está instalado en un polo eléctrico y alimentado desde líneas aéreas. Un rayo y otros fenómenos transitorios en dichas líneas pueden tener amplitudes que superen la descubierta en salidas de línea de alimentación de baja tensión dentro de edificios. Por lo tanto, es necesario que un circuito de entrada de alimentación del nodo proteja a los circuitos del nodo de sobretensiones momentáneas transitorias de alta tensión, por ejemplo 6.000 voltios.

Los componentes de protección contra sobretensión son, a menudo, componentes de derivación que tienen una capacitancia sustancial que cortocircuitaría señales de datos de alta frecuencia que entran en o abandonan el nodo en su línea de alimentación. Un circuito de entrada de alimentación debe proporcionar, simultáneamente, un flujo de señal de datos de alta frecuencia de baja pérdida y una protección contra sobretensión adecuada para todos los puertos de alimentación y puertos de datos.

Un requisito adicional para nodos de comunicaciones aéreos es para el diagnóstico remoto de averías, incluyendo pérdida de potencia de entrada o apertura del fusible. Los bornes de entrada de alimentación del nodo también sirven como bornes sensores para estas condiciones y, de este modo, reciben el mayor castigo de sobretensiones transitorias. Para nodos de comunicaciones que tienen alimentación por batería de reserva, la información procedente de un sensor puede ser transmitida a una instalación central de operaciones, desde donde puede ser enviado personal de mantenimiento.

Un nodo generalmente requerirá solamente una fase y un conductor neutro para alimentar el nodo. Sin embargo, las líneas de alimentación aéreas a menudo presentan dos o tres fases, y es útil accionar todas estas fases con señales de PLC. El accionamiento de todas las líneas de ajuste de fase con la misma señal de PLC puede incrementar la emisión electromagnética desde estas líneas. En dichos casos, es preferible accionar diferentes conductores de fase con señales de PLC de fases mutuamente opuestas, para obtener cierta cancelación de emisiones.

A partir del documento US 2004/0155722 A1 se conoce un dispositivo de línea de alimentación que integra protección contra sobretensiones de CA, conmutación de red y encaminamiento de red en un único dispositivo, en el que una unidad supresora de sobretensión detecta sobretensiones súbitas e impide que alcancen los dispositivos conectados.

En el documento WO 01/93453 A1 se describe una unidad de acoplamiento eléctrico para transmitir flujos de datos eléctricos de mayor frecuencia en el intervalo de frecuencia de aproximadamente 9 kHz a 30 MHz mediante líneas

de baja tensión, en la que dicha unidad de acoplamiento comprende un módulo de conexión que tiene un condensador de acoplamiento con un fusible de reserva en serie como un acoplador de alta frecuencia, y en la que dicho módulo de acoplamiento puede estar conectado a dos conductores de energía por medio de dos líneas de derivación de datos y a un módem por medio de conductores de módem y tiene un transformador que está acoplado con el condensador de acoplamiento para separar galvánicamente el módem, así como un protector contra sobretensiones en el extremo del módem.

Existe una necesidad de un circuito de interfaz de línea de alimentación para un módem de PLC que integre de forma armoniosa los requisitos mencionados anteriormente.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Se proporciona un sistema que incluye un puerto de entrada de CA para conexión a una línea de alimentación de CA, un puerto de salida de CA para proporcionar alimentación desde la línea de alimentación de CA, un circuito de supresión de sobretensión de CA para limitar la tensión en el puerto de salida de CA, un puertos de datos, un acoplador de datos capacitivo para acoplar una señal de datos entre el puerto de entrada de CA y el puerto de datos, y un circuito de supresión de sobretensión del puerto de datos para limitar la tensión en el puerto de datos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es un diagrama de bloques de un nodo de comunicaciones de PLC que incluye una interfaz de línea de alimentación.

La figura 2 es un diagrama de bloques de una interfaz de línea de alimentación de la figura 1.

La figura 3 es un esquema de la interfaz de línea de alimentación de la figura 1.

La figura 4 es un esquema de una interfaz de línea de alimentación para acoplar señales a dos líneas de alimentación de CA, cada una de las cuales incluye una pluralidad de líneas de ajuste de fase.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La figura 1 es un diagrama de bloques de un nodo de comunicaciones de PLC 100, tal como podría estar instalado en un polo de utilidad para líneas aéreas. El nodo 100 incluye una interfaz de línea de alimentación (PLI) 110, una fuente de alimentación 160, un controlador de carga 170, una batería 175, módems 120, 130 y 140, y un procesador de datos 150. Se proporciona alimentación de corriente alterna (CA) al nodo 100 mediante un cable de alimentación 115.

El cable de alimentación 115 incluye una línea neutra (N) y tres líneas de ajuste de fase, concretamente la fase 1 (Φ1) , la fase 2 (Φ2) y la fase 3 (Φ3) . Aunque el cable de alimentación 115 se muestra teniendo tres líneas de ajuste de fase, en la práctica, el cable de alimentación 115 puede incluir cualquier cantidad apropiada de una o más líneas de ajuste de fase.

La PLI 110 recibe alimentación de CA del cable de alimentación 115, y proporciona alimentación de CA a la fuente de alimentación 160. La PLI 110 también está acoplada al módem 140 mediante un cable 142 y, de este modo, acopla señales de comunicación de datos entre el cable de alimentación 115 y el módem 140.

La fuente de alimentación 160 proporciona alimentación de corriente continua (CC) a cargas (no se muestran) mediante las líneas 165, y también proporciona alimentación al controlador de carga 170. El controlador de carga controla la carga de la batería 175, que proporciona alimentación para el nodo 100 en un caso a en el que la alimentación de CA, procedente del cable de alimentación 115, falla.

Los módems 120, 130 y 140 tienen, cada uno, un puerto acoplador 121, 131 y 141 respectivamente, para conectar señales del módem a acopladores inductivos o capacitivos externos en líneas de baja tensión o media tensión. El módem 140 también tiene un puerto de señales 143, conectado a la PLI 110 mediante el cable 142, para acoplar una señal al cable de alimentación 115.

Cuando el nodo 100 es alimentado mediante una línea de alimentación de baja tensión a la que también necesita acoplar datos, se proporciona una trayectoria mediante la PLI 110, y el puerto acoplador 141 no se usa. Además, dado que solamente un módem, por ejemplo, el módem... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema (110) que comprende: un puerto de entrada de CA (205) para conexión a una línea de alimentación de CA (115) ; un puerto de salida de CA (250) para proporcionar alimentación procedente de dicha línea de alimentación de CA

(115) ; un circuito de supresión de sobretensión de CA (225) para limitar la tensión en dicho puerto de salida de CA (250) ; caracterizado por un puerto de datos (260) ; un acoplador de datos capacitivo (240) para acoplar una señal de datos entre dicho puerto de entrada de CA (205) y

dicho puerto de datos (260) ;

un circuito de supresión de sobretensión del puerto de datos (245) para limitar la tensión en dicho puerto de datos (260) ; y una bobina de inducción (343, 344, 345, 346, 355, 356) que aísla dicho circuito de supresión de sobretensión de CA

(225) de dicho puerto de entrada de CA (205) , en el que dicha bobina de inducción tiene impedancia elevada a una frecuencia de dicha señal de datos.

2. Sistema de la reivindicación 1,

en el que dicha línea de alimentación de CA (115) incluye una pluralidad de líneas de ajuste de fase de alimentación (Φ1, Φ2, Φ3) , y

en el que dicho puerto de entrada de CA (205) es para conexión a dicha pluralidad de líneas de ajuste de fase de alimentación (Φ1, Φ2, Φ3) .

3. Sistema de la reivindicación 2, en el que dicho acoplador de datos capacitivo (240) acopla señales de datos entre dicho puerto de datos (260) y más de una de dicha pluralidad de líneas de ajuste de fase de alimentación (Φ1, Φ2, Φ3) .

4. Sistema de la reivindicación 3,

en el que dicho acoplador de datos capacitivo (240) acopla una primera señal de datos que tiene una primera fase a una primera de dicha pluralidad de líneas de ajuste de fase de alimentación, y

en el que dicho acoplador de datos capacitivo (240) acopla una segunda señal de datos que tiene una segunda fase a una segunda de dicha pluralidad de líneas de ajuste de fase de alimentación.

5. Sistema de la reivindicación 1, en el que dicha bobina de inducción (343, 344, 345, 346, 355, 356) comprende una pluralidad de bobinas de inducción en serie con dicho puerto de entrada de CA (205) .

6. Sistema de la reivindicación 1, que comprende además:

un fusible (310, 311, 312, 313) para proteger a dicho puerto de salida de CA (250) ,

en el que dicho circuito de supresión de sobretensión de CA (225) comprende un disipador de sobretensión de baja capacitancia que tiene (a) un primer borne conectado a un borne de dicha bobina de inducción, el más cercano a dicho puerto de entrada de CA, y (b) un segundo borne conectado a un borne de dicha bobina de inducción, el más cercano a dicho puerto de salida de CA.

7. Sistema de la reivindicación 1, en el que dicho circuito de supresión de sobretensión de CA (225) comprende un disipador de sobretensión (362, 380, 381) conectado en derivación a través de dicha bobina de inducción.

8. Sistema de la reivindicación 7, en el que dicho disipador de sobretensión comprende un disipador de tubo de gas (380, 381) .

9. Sistema de la reivindicación 1, que comprende además un filtro de paso bajo (350, 351, 353, 355, 356, 343, 344, 345, 346) en serie con dicho puerto de salida de CA (250) .

10. Sistema de la reivindicación 1, en el que dicho circuito de supresión de sobretensión de CA (225) comprende un disipador de sobretensión (382) conectado entre dicho puerto de salida de CA (250) y una tierra eléctrica.

11. Sistema de la reivindicación 1, donde dicho circuito de supresión de sobretensión del puerto de datos (245) comprende un disipador de tubo de gas (330, 331) y un disipador de diodo de avalancha (332, 333) .

12. Sistema de la reivindicación 1, que comprende además: 10 una resistencia (387) que detecta una tensión procedente de dicho puerto de entrada de CA (205) ;

un convertidor (389) que convierte dicha tensión detectada en tensión de CC, y

un aislador óptico (393) que recibe dicha tensión de CC, y proporciona una señal aislada a un puerto de salida lógico (398, 399) .

13. Sistema de la reivindicación 1, que comprende además:

un primer fusible (312, 313) que tiene una primera corriente nominal, en serie con dicho puerto de entrada de CA (205) ; y un segundo fusible (367) que tiene una segunda corriente nominal, en serie con dicho puerto de salida de CA (250) , en el que dichas primera y segunda corrientes nominales son diferentes entre sí.

14. Sistema de la reivindicación 1,

en el que dicho puerto de entrada de CA (205) es un primer puerto de alimentación de CA, y dicha línea de alimentación de CA es una primera línea de alimentación de CA, y

en el que dicho sistema comprende además un segundo puerto de entrada de CA (405) para conexión a una segunda línea de alimentación de CA.

15. Sistema de la reivindicación 14,

en el que dicha segunda línea de alimentación de CA incluye una pluralidad de líneas de ajuste de fase de alimentación, y

en el que dicho segundo puerto de entrada de CA (405) es para conexión a dicha pluralidad de líneas de ajuste de fase de alimentación.


 

 

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