Способ, система и устройство для передачи данных в электрической цепи

Способ, система и устройство для передачи данных в электрической цепи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу, системе и соответствующим средствам для передачи данных и/или информации в электрической цепи между двумя приборами, имеющими соответствующие электронные системы управления.

Необходимость передачи данных или информации при использовании электрической цепи в качестве средства связи известно давно; эта необходимость особенно ощущается в так называемой бытовой автоматизации или демотической области, где диалог среди различных потребителей электрической энергии может создавать значительные выгоды в отношении сбережения электрической энергии и улучшения общего качества функционирования.

Тот факт, что одна электрическая цепь может также выполнять роль двунаправленной линии передачи данных, позволяет избегать необходимость использования дополнительной системы внутренней электропроводки и также гарантировать полный доступ ко всем потребителям электрической энергии даже в том случае, если они распределены на относительно большом удалении или их местоположение является трудным для доступа (например, гараж, чердак, погреб и так далее).

Наиболее обычные системы передачи данных в электрической цепи основаны на использовании так называемой линии сети электропитания, в которой использует адекватные модемы, способные передавать и принимать информацию посредством специальной модуляции и демодуляции небольших электрических сигналов, накладываемых на напряжение электросети, соответственно.

Два наиболее обычных способа модуляции известны как частотная модуляция и амплитудная модуляция, которые соответственно основаны на особой модуляции частоты или амплитуды. Системы передачи данных при использовании линии электропередачи, основанные на частотной модуляции, выдвигают на первый план стойкость к воздействию электрических помех по сравнению с системами, основанными на амплитудной модуляции; однако соответствующие модемы являются более дорогими. Так или иначе, в обоих случаях стоимость осуществления системы передачи данных в бытовом электрическом применении, как правило, слишком высока для непосредственного использования с такими бытовыми потребителями электрической энергии, как стиральная машина, холодильник, утюг, электрическая плита и так далее.

Как результат, так называемый узел связи, то есть элемент, обеспечивающий возможность обмена информацией в электрической цепи между бытовым потребителем электрической энергии и другими внешними устройствами, не может быть встроен в бытовой электрический прибор по экономическим соображениям, но должен быть предложен как необязательный дополнительный прибор, поставляемый по отдельному заказу.

Однако это включает в себя также более высокие затраты на систему управления потребителя электрической энергии, для которого электронные приборы имеют соответствующие устройства сопряжения, так как требуется адекватный диалог с узлом связи, а также соответствующий механический корпус для последнего в потребителе электрической энергии.

По этой причине концепция передачи данных в электрической цепи относится фактически только к дорогим потребителям электрической энергии, то есть принадлежащим к моделям, позволяющим неизбежные увеличения затрат, будучи в то же самое время неприемлемой для массового производства.

Настоящее изобретение имеет целью устранение вышеуказанных недостатков и, в частности, обеспечивает способ, систему и соответствующие средства для передачи данных или информации в электрической цепи, которые являются альтернативными и/или комплиментарными по отношению к известным способам, системам и соответствующим средствам и которые могут быт выполнены при небольшой стоимости в массовом производстве бытовых потребителей электрической энергии, в частности бытовых электроприборов.

Эти и дополнительные задачи, которые станут более очевидными из следующего описания, решают в соответствии с настоящим изобретением посредством способа, системы и соответствующих средств для передачи данных или информации в электрической цепи, имеющих элементы, описанные в прилагаемой формуле изобретения, которая является неотъемлемой составной частью настоящего описания.

Передача/прием данных в электрической цепи, соответствующей настоящему изобретению, относится, в частности, к обмену двоичной информацией между двумя электрическими приборами посредством двух способов модуляции и демодуляции, которые могут быть комплиментарными по отношению друг к другу.

Способ передачи данных в электрической цепи, соответствующий настоящему изобретению, использует в качестве средства для кодирования передаваемой двоичной информации соответствующие прерывания или приостановки подачи электропитания электрической цепи, называемые ниже "прерываниями цепи" или "прерываниями электрического напряжения", осуществляемые посредством твердотельных прерывателей, например посредством симметричного триодного тиристора.

Второй способ передачи данных в электрической цепи, соответствующий настоящему изобретению, использует в качестве средства для кодирования двоичной информации "регулируемые поглощения мощности", также получаемые посредством твердотельных прерывателей (симметричных триодных тиристоров).

В обоих случаях двоичную информацию кодируют посредством особой формы "модуляции мощности", которая образует основную часть настоящего изобретения; таким образом, два вышеуказанных способа передачи данных далее будут идентифицированы как "модуляция подаваемой мощности" и "модуляция поглощаемой мощности" соответственно. Очевидно, что помимо кодирования данных, полученного посредством модуляции мощности, для декодирования полученных данных будут предусмотрены соответствующие цепи демодуляции.

Два вышеуказанных способа передачи данных в электрической цепи могут быть предпочтительно использованы в соответствии с настоящим изобретением либо в одном режиме, или в комбинированном режиме.

Первый предпочтительный пример использования настоящего изобретения, использующий комбинацию двух указанных способов передачи данных в электрической цепи, относится к передаче данных между двумя электронно-управляемыми приборами, представленными соответствующим потребителем электрической энергии, который будет указан индексом НА (бытовой электроприбор), и прибором для текущего контроля работы некоторого электроприбора, указываемым как интеллектуальное устройство SA сопряжения.

Второй значительный пример использования настоящего изобретения относится к возможному объединению нескольких потребителей НА (бытовых электроприборов) электрической энергии с одним прибором для текущего контроля, названным MSA (интеллектуальным устройством множественного сопряжения), который предварительно подготовлен для этой цели.

Наконец, третий пример использования настоящего изобретения относится к специфической области применения бытовых электроприборов, имеющих низкое поглощение электрической мощности (например, холодильников, морозильных камер, газовых конфорок, газовых котлов и так далее), где равномерное осуществление способа модуляции/демодуляции поглощаемой мощности является особенно выгодным, то есть способа, основанного на управляемых поглощениях электрической мощности.

Дополнительные цели, элементы и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего подробного описания настоящего изобретения, сделанного со ссылкой на сопроводительные чертежи, которые приведены только для пояснения неограничивающих примеров применения настоящего изобретения, на которых

Фиг.1 - иллюстрация принципа соединения, соответствующего настоящему изобретению, между интеллектуальным устройством SA сопряжения прибора текущего контроля и характерным потребителем НА (бытовым электроприбором) электрической энергии;

Фиг.2 - иллюстрация примера каскада передачи данных или передатчика двоичной информации, содержащегося в системе управления интеллектуального устройства SA сопряжения прибора текущего контроля, показанного на фиг.1, при использовании модуляции подаваемой мощности (модуляция мощности: режим источника) к потребителю НА (бытовому электроприбору) электрической энергии в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.3а - иллюстрация примера каскада приема данных или приемника двоичной информации, содержащегося в системе управления потребителя НА (бытового электроприбора) электрической энергии, показанного на фиг.1, при использовании демодуляции подаваемой мощности (демодуляция мощности: режим источника) к потребителю НА (бытовому электроприбору) электрической энергии через интеллектуальное устройство SA сопряжения прибора текущего контроля в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.3b, 3с и 3d - иллюстрации трех возможных дополнительных вариантов осуществления каскада приема данных или приемника двоичной информации, содержащегося в системе управления потребителя НА (бытового электроприбора) электрической энергии, показанного на фиг.1, при использовании им демодуляции подаваемой мощности (демодуляция мощности: режим источника) к такому потребителю через интеллектуальное устройство SA сопряжения прибора текущего контроля в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.4 - иллюстрация примера каскада передачи данных или передатчика двоичной информации, содержащегося в системе управления интеллектуального устройства SA сопряжения прибора текущего контроля, показанного на фиг.1, при использовании модуляции поглощаемой мощности (модуляция мощности: режим потребления энергии) от потребителя электрической энергии в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.5 - иллюстрация примера каскада приема данных или приемника двоичной информации, содержащегося в системе управления интеллектуального устройства SA сопряжения прибора текущего контроля, показанного на фиг.1, при использовании демодуляции поглощаемой мощности (демодуляция мощности: режим потребления энергии) от потребителя НА (бытового электроприбора) электрической энергии в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.6а - блок-схема, описывающая характерную передачу цифровой информации при использовании способа модуляции мощности, соответствующего настоящему изобретению; эта блок-схема может быть ассоциирована с обоими способами передачи данных (фиг.2 и фиг.4), которые являются объектом настоящего изобретения;

Фиг.6b - блок-схема, ассоциируемая со стадией приема цифровой информации при использовании способа модуляции мощности, соответствующего настоящему изобретению; эта блок-схема может быть ассоциирована с обоими способами приема (фиг.3 и фиг.5), которые являются объектом настоящего изобретения;

Фиг.7 - блок-схема возможного физического варианта осуществления интеллектуального устройства SA сопряжения прибора текущего контроля, показанного на фиг.1;

Фиг.8 - блок-схема особого варианта осуществления прибора текущего контроля, способного вести диалог с несколькими потребителями электрической энергии в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.9 - иллюстрация примера выгодного использования прибора текущего контроля, иллюстрируемого на фиг.8;

Фиг.10 - иллюстрация особенно выгодного использования, в котором потребитель НА (бытовой электроприбор) электрической энергии, представленный холодильником, использует только способ передачи данных, основанный на модуляции/демодуляции поглощаемой мощности (режим потребления энергии), соответствующий настоящему изобретению, для систематической передачи информации во внешнюю среду при использовании своего собственного шнура подвода электропитания.

Как указано ранее, задача настоящего изобретения, относящаяся к передаче или обмену двоичной информацией между двумя электронно-управляемыми приборами, может быть решена посредством двух различных способов модуляции и демодуляции, которые будут подробно описаны далее с общей ссылкой на фиг.1.

На указанной фиг.1 иллюстрируется способ соединения между интеллектуальным устройством SA сопряжения прибора текущего контроля и характерным бытовым потребителем НА (бытовым электроприбором) электрической энергии.

Интеллектуальное устройство SA сопряжения прибора текущего контроля, которое расположено между штепсельной розеткой, указанной на фиг.1 как "розетка", и потребителем НА (бытовым электроприбором) электрической энергии, является устройством, осуществляющим текущий контроль и управляющую функцию самого потребителя электрической энергии; в общем виде можно допустить, что интеллектуальное устройство SA сопряжения прибора текущего контроля является типом устройства, описанным в патенте US-A-4644320 или в патенте ЕР-А-0550263.

1. ПЕРВЫЙ СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ/ПРИЕМА ДАННЫХ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ: модуляция подаваемой мощности

Первый способ передачи/приема данных в электрической цепи, соответствующий настоящему изобретению, предусматривает использование в качестве средств для кодирования двоичной информации соответствующих регулируемых прерываний электрической цепи, которые ниже называют как прерывания цепи или прерывания электрического напряжения; этот способ характеризуется двумя следующими существенными элементами:

передатчиком, способным генерировать прерывания цепи или прерывания электрического напряжения в соответствии с передаваемой двоичной информацией; возможная принципиальная электрическая схема указанного передатчика иллюстрируется в верхней части фиг.2;

приемником, способным детектировать и декодировать указанные прерывания цепи; возможная принципиальная электрическая схема указанного приемника иллюстрируется в верхней части фиг.3а. Возможные варианты осуществления такого приемника иллюстрируются в верхних частях фиг.3b, 3с и 3d.

Способ передачи/приема данных в электрической цепи, основанный на модуляции/демодуляции подаваемой мощности, соответствующий настоящему изобретению, обеспечивается для ассоциации одного бита с каждой полуволной напряжения электросети; удобно, чтобы для каждого прерывания цепи (относительно каждой полуволны) могло быть установлено постоянное время, например 5 мсек или другое более адекватное значение, принимая во внимание случай практического применения. Следовательно, полагая, что частота в электросети в Европе, США и Японии составляет 50 или 60 Гц, скорость передачи данных в бодах ((прим. пер.) бод - единица скорости передачи информации) составляет 100 или 120 бит в секунду соответственно.

1.1 Описание передатчика для способа прерываний цепи

Описание передатчика для прерываний цепи в соответствии с настоящим изобретением делается со ссылкой на фиг.2.

В соответствии с основной версией настоящего изобретения передатчик, работающий совместно с системой управления интеллектуального устройства SA сопряжения прибора текущего контроля, генерирует прерывания цепи, имеющие регулируемые продолжительности в заданном временном интервале, посредством твердотельного прерывателя или реле, представленного на фиг.2 симметричным триодным тиристором Т, возбуждающий сигнал G которого (прикладываемый к затвору симметричного триодного тиристора Т) адекватно синхронизирован сигналом ZD, который детектирует переход через нуль напряжения электросети.

Симметричный триодный тиристор Т соединен параллельно нормально замкнутому контакту RC соответствующего механического реле, способного управлять прохождением электрического тока к потребителю НА (бытовому электроприбору) электрической энергии, когда нет необходимости в передаче данных, то есть нет необходимости в генерировании прерываний цепи. Кроме того, симметричный триодный тиристор Т имеет дополнительную цель защиты контакта RC посредством включения каждый раз перед его переключением для предотвращения искрения (для предотвращения возникновения фотоэлектрической дуги) и его последующего износа. Этого достигают переключением контакта RC всегда с замкнутым (включенным) симметричным триодным тиристором в соответствии с процедурой, известной специалисту в этой области техники, которая может быть кратко описана как последовательность следующих трех технологических операций:

1. замыкание симметричного триодного тиристора Т;

2. возбуждение (или снятие возбуждения) обмотки катушки реле RC;

3. размыкание симметричного триодного тиристора Т после завершения контактом реле RC его операции переключения, достигая устойчивого состояния (отсутствие отскакивания контакта).

Реле RC, симметричный триодный тиристор Т и сигнал ZD синхронизации управляются посредством микроконтроллера M1, показанного на фиг.2.

В качестве логики кодирования передаваемой двоичной информации в соответствии с основной версией настоящего изобретения предусмотрены две возможные процедуры:

кодирование положительной логики: логика "1" соответствует наличию прерывания цепи, а логика "0" соответствует отсутствию прерывания цепи в период времени, предусматриваемом для передачи данных;

кодирование отрицательной логики: логика "0" соответствует наличию прерывания цепи, а логика "1" соответствует отсутствию прерывания цепи в период времени, предусматриваемом для передачи данных.

На графической диаграмме, иллюстрируемой в нижней части фиг.2, приведен только неограничивающий пример передачи последовательности восьми бит информации при использовании кодирования положительной логики, в котором продолжительность прерываний цепи, связанная с логикой "1", равна четырем периодам электросети (5 мсек при частоте электросети 50 Гц).

Такой последовательности битов предшествует сигнал начала передачи данных, указанный на диаграмме как "старт", который в виде неограничивающего примера представлен прерыванием цепи, длящим половину цикла электросети (10 мсек при частоте 50 Гц электросети).

Верхняя часть графической диаграммы, иллюстрируемой на фиг.2, показывает временную последовательность чередующихся полуволн напряжения электросети (электрическое напряжение А приложено к потребителю НА (бытовому электроприбору) электрической энергии посредством интеллектуального устройства SA сопряжения прибора текущего контроля - смотри верхнюю часть фиг.2), тогда как в нижней части графической диаграммы, приведенной на фиг.2, показаны импульсы сигнала G, подаваемого микроконтроллером M1 к затвору симметричного триодного тиристора Т, соответствующие логическому уровню каждого передаваемого бита.

На фиг.6а приведен неограничивающий пример блок-схемы, иллюстрирующей возможный протокол связи, принятый для передачи цифровой информации в электрической цепи в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, иллюстрируемым на фиг.2.

Блок 1 этой блок-схемы является стартовым блоком; блок 2 является блоком проверки, в котором управляющая программа проверяет вероятное состояние начала передачи данных. Если состояние начала передачи данных не подтверждается, то управление остается в блоке 2, иначе оно переходит в блок 3.

Блок 3 является блоком проверки, в котором управляющая программа осуществляет поиск состояния синхронизации с переходом через нуль напряжения электросети. Если состояние синхронизации не подтверждается, то управление остается в блоке 3, в ином случае оно переходит в блок 4, где начинается передача данных.

Блоки 4, 5 и 6 представляют в качестве неограниченного примера схематически следующие три фазы передачи двоичных данных:

1. подачу сигнала (STX) начала передачи данных, то есть подачу сигнала, указанного на фиг.2 как "Старт";

2. подачу фиксированной последовательности битов, которые связаны с передаваемой цифровой информацией;

3. подачу управляющего сигнала контрольной суммы (прим.пер.) используемого для подтверждения правильности данных), относящегося к переданной последовательности битов.

Как только была передана контрольная сумма, управление переходит в блок 7, который является блоком проверки, в котором ожидается сигнал АСК подтверждения правильного приема системой управления принимающего потребителя НА (бытового электроприбора) электрической энергии, показанного на фиг.2.

При отсутствии сигнала АСК управление переходит в блок 8, который является блоком проверки, проверяющим достижение определенного максимального времени ожидания, в течение которого сигнал АСК достигает принимающее устройство НА (бытового электроприбора).

Если сигнал АСК не достиг в пределах максимального предварительно установленного максимального времени ожидания, то управление переходит назад в блок 3 для полного повторения передачи данных, тогда как, если вышеуказанный сигнал правильного приема достигает в пределах предварительно установленного максимального времени ожидания, то управление переходит в блок 9, который является блоком конца передачи данных.

1.2 Описание приемника для способа прерываний цепи

Описание приемника прерываний цепи, соответствующего настоящему изобретению, сделано со ссылкой на фиг.3а, 3b и 3с, на которых иллюстрируются три возможных варианта осуществления электрической схемы соответственно в качестве неограничивающего примера.

Первый вариант осуществления принципиальной электрической схемы приемника прерываний цепи, соответствующего основной версии настоящего изобретения, представлен на фиг.3а, где TF (трансформатор) является стандартным трансформатором, находящимся в плате управления потребителя НА (бытового электроприбора) электрической энергии; RB (мостовой выпрямитель) является диодным мостом, используемым для выпрямления выходного напряжения из вторичной обмотки трансформатора TF; FC (фильтрующий конденсатор) является конденсатором фильтра; VR (регулятор напряжения) является потенциометром и М2 является микроконтроллером, управляющим системой управления потребителя НА (бытового электроприбора) электрической энергии.

Приемник, иллюстрируемый на фиг.3а, работающий совместно с системой управления потребителя НА электрической энергии, декодирует прерывания цепи, генерируемые передатчиком, иллюстрируемым на фиг.2, посредством двух диодов D1 и D2, аноды которых расположены на клеммах вторичной обмотки трансформатора TF.

Выходные полуволны вторичной обмотки трансформатора TF, выпрямляемые посредством диодов D1 и D2, подаются к базе транзистора TR1 через резистивный делитель, состоящий из резисторов R1 и R2, генерирующий положительный импульс, когда транзистор TR1 заперт (потенциалом 0,6 В, подаваемым к нижней базе).

В результате этого, при отсутствии прерываний цепи сигнал В в соответствии с коллектором транзистора TR1, подаваемый на вход SD микроконтроллера М2, является нормально низким, хранится вокруг перехода через нуль, где положительный импульс генерируется, как подробно показано в графическом представлении на левой стороне фиг.3а, из выходного сигнала из общих катодов диодов D1 и D2, усиливаемого транзистором TR1. Для простоты в этом представлении принято, что значение резистора R2 намного больше одного из резисторов R1; следовательно, транзистор TR1, как представляется, оказывается запертым, если электрический потенциал на катодах диодов D1 и D2 ниже 0,6 В.

В более общем виде, поскольку амплитуда вышеуказанного импульса перехода через нуль зависит от делителя R1-R2, последний будет выбран в соответствии со случаем применения, однако без каких-либо ограничений универсальности настоящего изобретения.

В противоположность этому, при наличии прерывания цепи сигнал В на коллекторе транзистора TR1 принимает высокое значение, равное электрическому напряжению Vcc (выходному напряжению, регулируемому на регуляторе VR напряжения) вследствие присутствия нагрузочного резистора R3. Результатом является тенденция сигнала В (иллюстрируемого в верхней части графической диаграммы на фиг.3а), выраженная как функция сигнала А (иллюстрируемого в нижней части графической диаграммы на фиг.3а), подаваемого к потребителю НА (бытовому электроприбору) электрической энергии через интеллектуальное устройство SA сопряжения прибора текущего контроля.

Как вполне очевидно, информация ("старт", логическое значение "1", логическое значение "0") содержится в продолжительности сигнала В, который генерируется в соответствии с транзистором TR1.

Второй возможный вариант осуществления принципиальной электрической схемы приемника прерываний цепи, соответствующего настоящему изобретению, иллюстрируется на фиг.3b, где TF является трансформатором платы управления потребителя НА (бытового электроприбора) электрической энергии, RB является диодным мостом, используемым для выпрямления выходного напряжения из вторичной обмотки трансформатора TF, FC является конденсатором фильтра, VR является регулятором напряжения, а М2 представляет собой микроконтроллер, управляющий системой управления потребителя НА (электробытового прибора) электрической энергии.

По сравнению с предшествующим вариантом осуществления схемы полуволны, выходящие из трансформатора TF, выпрямляются посредством диодного моста RB вместо двух диодов D1 и D2, как показано на фиг.3а. Сигнал подается к базе транзистора TR1 всегда через резистивный делитель R1-R2.

Как можно отметить в графическом представлении на левой стороне фиг.3b, сигнал В, взятый из коллектора транзистора TR1, имеет тенденцию, по существу согласующуюся с тенденцией, уже описанной со ссылкой на фиг.3а.

Графическая диаграмма в нижней части фиг.3b также иллюстрирует тенденцию сигнала В как функцию сигнала А, которая аналогична функции, показанной на фиг.3а, как это можно видеть. В обоих случаях, иллюстрируемых на фиг.3а и фиг.3b, сигнал, подаваемый на вход SD микроконтроллера М2, является цифровым сигналом, и различные типы информации, передаваемые посредством декодированного сигнала, различают, основываясь на продолжительности генерируемого импульса.

Со ссылкой на продолжительность вышеуказанного импульса могут быть различены три разных вида информации:

1. короткий импульс перехода через нуль, продолжительность которого зависит по существу от значения резистивного делителя R1-R2, которое на чертеже соответствует логическому "0" (допуская выбор положительной логики);

2. импульс, продолжительность которого равна прерыванию цепи, которая на чертеже соответствует четверти цикла электросети, соответствующей логике "1" (допуская выбор положительной логики);

3. стартовый импульс, указанный на чертеже как "старт", продолжительность которого равна полуциклу электросети.

Третий возможный вариант осуществления принципиальной электрической схемы приемника прерываний цепи, соответствующего настоящему изобретению, иллюстрируется на фиг.3с, где TF является трансформатором платы управления потребителя НА (бытового электроприбора) электрической энергии, RB является диодным мостом, используемым для выпрямления выходного напряжения из вторичной обмотки трансформатора TF, D1 является диодом, используемым для развязки выхода вторичной обмотки трансформатора TF, FC является конденсатором фильтра, VR является регулятором напряжения, а М2 представляет собой микроконтроллер, управляющий системой управления потребителя НА (электробытового прибора) электрической энергии.

Единственным отличием по сравнению с вариантом осуществления схемы, иллюстрируемой на фиг.3b, является то, что сигнал, подаваемый на вход SD микроконтроллера М2, является аналоговым сигналом, а не цифровым. Этот сигнал, амплитуда которого соответственно адаптирована к входу SD через резистивный делитель R1-R2, декодируют с помощью аналого-цифрового преобразователя, имеющегося в микроконтроллере М2.

Верхняя часть графической диаграммы, иллюстрируемой на фиг.3с, представляет тенденцию сигнала В, выраженную в функции от сигнала А, иллюстрируемой в нижней части графической диаграммы, иллюстрируемой на фиг.3с, подаваемого к потребителю НА (бытовому электроприбору) электрической энергии через интеллектуальное устройство SA сопряжения прибора текущего контроля.

Как можно отметить, все три примера варианта осуществления принципиальной электрической схемы приемника прерываний цепи, описанные выше, имеют минимальную стоимость электроники, согласующуюся фактически со стоимостью схемы детектирования перехода через нуль. Однако, принимая во внимание то, что такая схема, так или иначе, требуется для нормальной работы системы управления потребителя НА (бытового электроприбора) электрической энергии, очевидно, что детектирование прерываний цепи, соответствующее настоящему изобретению, практически имеет место при нулевых затратах.

Фиг.6b является неограничивающим примером блок-схемы, иллюстрирующим возможный протокол передачи данных, выбранный для приема цифровой информации в электрической цепи, передаваемой посредством способа прерываний цепи, соответствующего вариантам осуществления настоящего изобретения, иллюстрируемого на фиг.3а, 3b и 3с.

Блок 10 в этой блок-схеме является стартовым блоком; блок 11 является блоком проверки, в котором управляющая программа проверяет вероятное поступление сигнала STX предварительного индицированного как "старт", который указывает на начало передачи данных системой управления интеллектуального устройства SA сопряжения прибора текущего контроля. Если начало передачи данных не подтверждается, то управление остается в блоке 11; иначе оно передается в блок 12.

Блок 12 является блоком инициализации счетчика N, в котором хранится число NBT битов, предусмотренных в передаче данных.

Блок 12 затем деблокирует управление к блоку 13, который является блоком проверки, в котором управляющая программа исследует состояние синхронизации, связанное с переходом через нуль.

Если состояние синхронизации не подтверждается, то управление остается в блоке 13; иначе оно переходит в блок 14, где начинается реальный процесс приема данных.

Блок 14 является блоком проверки, в котором проверяется уровень логики принятого бита данных. Если уровень логики соответствует "1", то это значение хранится в соответствующем регистре принимаемых битов; иначе, если нет импульса, который может быть ассоциирован с логикой "1" в полуцикле электросети (блок 16, в котором величина максимального времени ожидания составляет 10 мсек, если частота электросети составляет 50 Гц), "0" сохраняется (блок 17).

Затем управление переходит к блоку 18, где величина внутри регистра N уменьшается на одну единицу.

Затем следует блок 19, который является блоком проверки, в котором проверяется содержимое N регистра. Если величина N больше нуля, то управление возвращается назад в блок 14 для запрашивания следующего бита, тогда как, если N равно нулю, то управление переходит в блок 20, который является блоком проверки, проверяющим качество битов с помощью известного способа контроля контрольной суммы.

Если проверка контрольной суммы имеет отрицательный результат, то управление возвращается назад в блок 11, где вся передача данных повторяется интеллектуальным устройством SA сопряжения прибора текущего контроля; если эта проверка наоборот является удовлетворительной, то управление переходит в блок 21, который передает сигнал АСК подтверждения правильного приема цифровой информации, переданной интеллектуальным устройством SA сопряжения прибора текущего контроля.

После этого блок 21 передает управление в блок 22 конца приема информации.

1.3 Обобщение способа передачи данных в электрической цепи, основанного на модуляции/демодуляции подаваемой мощности

Более общее осуществление способа передачи данных в электрической цепи, описанного выше, с модуляцией/демодуляцией подаваемой мощности может обеспечиваться в соответствии с настоящим изобретением для ассоциации нескольких битов с каждой полуволной напряжения электросети. Это может быть получено, например, путем сообщения переменной продолжительности для каждого прерывания цепи, выражаемое как кратное базовой продолжительности D0 (например, D0=0,1 мсек), соответствующее весу наименьшего бита (бит0=2⁰*D0→0,1 мсек; бит 1=2¹*D0→0,2 мсек; бит2=2²*D0→0,4 мсек; бит3=2³*D0→0,8 мсек).

В этом случае скорость передачи данных может чувствительно увеличиться по сравнению с предшествующим базовым примером (ассоциация одного бита с каждой полуволной с фиксированной продолжительностью прерываний сети), в зависимости от выбранного режима модуляции.

Допуская для простоты использование положительной логики в соответствии с настоящим изобретением в его более общей версии, может быть соответственно выполнено кодирование и декодирование передаваемых и принимаемых двоичных данных, принимая следующую процедуру. Эта процедура кодирования/декодирования, приведенная в виде неограничивающего примера, ассоциирует "полубайт", то есть четырехбитовую двоичную конфигурацию, с каждой полуволной напряжения электросети; ниже приведены некоторые примеры кодирования/декодирования, соответствующие вышеуказанной процедуре.

Полубайт="0000": передача /прием десятичного числа "0", ассоциируемого с полным отсутствием прерывания цепи;

полубайт="0001": передача /прием десятичного числа "1", ассоциируемого с наличием прерывания цепи, имеющего продолжительность, равную 0,1 мсек;

полубайт="0011": передача /прием десятичного числа "3", ассоциируемого с наличием прерывания цепи, имеющего продолжительность, равную 0,3 мсек;

полубайт="0110": передача /прием десятичного числа "10", ассоциируемого с наличием прерывания цепи, имеющего продолжительность, равную 1 мсек;

полубайт="1111": передача /прием десятичного числа "15", ассоциируемого с наличием прерывания цепи, имеющего продолжительность, равную 1,5 мсек.

Таким образом, гарантируемая скорость передачи составляет 400 или 480 бит в секунду в зависимости от частоты 50 или 60 Гц электросети соответственно.

1.4 Случай потребителя электрической энергии, имеющего систему управления без трансформатора напряжения

В особом случае потребителя НА (бытового электроприбора) электрической энергии (оборудованного электронной системой управления), подаваемой непосредственно из электрической сети через соответствующий импеданс (например, типа RC-цепочки) вместо трансформатора, процедура передачи и приема данных, описанная выше, должна быть ограничена только полуволной: то есть процедура обеспечивает электронную систему управления путем падения напряжения электросети. В таком случае очевидно, что количество информации, передаваемой в одну секунду (скорость передачи данных в бодах), усредняется, но логика передачи данных всегда остается одной, полностью соответствующей частному случаю варианта осуществления настоящего изобретения.

Пример приемника прерываний цепи, аналогичного приемнику, который был описан непосредственно выше, работающему совместно с потребителем НА (бытовым электроприбором) электрической энергии, подаваемой непосредственно из электросети через полное сопротивление с реактивной емкостной составляющей, имеющем электронную систему управления, иллюстрируется на фиг.3d.

На этом чертеже DZ1 является полупроводниковым стабилитроном, стабилизирующим подаваемое электрическое напряжение Vcc, FC является конденсатором фильтра, Z1 является импедансом падения напряжения (образованного путем последовательного соединения конденсатора С1 и резистора R1), подаваемого непосредственно из электрической сети; М2 является микроконтроллером системы управления бытового электроприбора НА; R2' является резистором, имеющим высокое электрическое сопротивление, как правило 1 МОм, посредством которого улавливается сигнал перехода через нуль; D1', D2' и R3' являются двумя диодами и резистором, предохраняющими вход SD микроконтроллера М2 от возможных кратковременных перенапряжений соответственно.

Сигнал синхронизации, улавливаемый через резистор R2' и подаваемый через резистор R3' на вход SD микроконтроллера М2, как правило, при отсутствии прерываний цепи состоит из квадратной волны с 50% рабочим циклом и с циклом TR, равным циклу, связанному с частотой электросети (например, TR=10 мсек при частоте 50 Гц электросети). При наличии прерываний наоборот, временной интервал TRB между последующими положительными фронтами будет выше по сравнению с циклом TR электросети, как показано на графическом представле