CN1898882A - 用于从和/或向家用电器传输数据信号的电路装置 - Google Patents

Abstract

为了在位于电源交流电压的频率之上的传输频率范围中在第一发送/接收装置(MO)和第二发送/接收装置(MO)之间经由电源交流电压线路装置(PL)从和/或向家用电器(HG)传输数据信号，相应的发送/接收装置(MO)借助于滤波装置(FI)被连接在所述电源交流电压线路装置上，该滤波装置(FI)包含一个在所属的发送/接收装置(MO)的电源部分(PS)的输入回路中所布置的具有如此的阻抗曲线的网络低通滤波器(FI)，使得其阻抗(Zfi)在所述的传输频率范围中具有一个值，该值在有关的传输频率范围中至少是电源交流电压线路装置(PL)的阻抗(Zn)的两倍那么高。

Description

用于从和/或向家用电器传输数据信号的电路装置

本发明涉及一种用于在位于电源交流电压的频率之上的传输频率范围中在第一发送/接收装置和第二发送/接收装置之间经由电源交流电压线路装置从和/向家用电器传输数据信号的电路装置，其中相应的发送/接收装置利用一滤波装置连接在电源交流电压线路装置上。

在前述类型(D1：US 6.396.392 B1)的公知电路装置中，相应的发送/接收装置包含与相应的家用电器连接的调制解调器，其经由一耦合器连接在电源交流电压线路装置上。不仅在调制解调器中、而且在耦合器中包含有不同滤波器(例如低通滤波器)，并且相应的耦合器不仅在输入侧、而且在输出侧根据阻抗与电源交流电压线路装置的阻抗相匹配(尤其参见US 6.396.392 B1的图2和图11)。然而，在这方面，对在相应的家用电器的电源交流电压输入回路中的滤波装置的使用却并未公开。

在用于从和/或向家用电器传输数据信号的其他公知的电路装置(D2：US 6.590.493 B1)中，各个家用电器的联合分别经由分开的滤波装置连接在电源交流电压线路装置上。在此，如此确定不同的家用电器联合的滤波装置的规格，使得在一个的家用电器联合中所发送的数据信号不能到达属于另一家用电器联合的家用电器。对于有关的滤波装置使用不同配置的LC低通滤波器。在有关方面中，对于这种滤波装置的阻抗与电源交流电压线路装置的阻抗的匹配的问题并未被公开。

为了避免从连接在电源交流电压线路装置上的家用电器发出HF干扰信号，以下方面通常是公知的(D3：西门子配电例子，1974/75版本，第128页，图6.4和第129页，图6.5)，即在输送电压的电源线和零线之间连接电容器装置，其由相对低电容的两个电容器(被称为Y电容器)串联组成，所述两个电容器的公共连接点与有关家用电器的所属的电源部分的接地端子相连接。必要时，较高电容的单个电容器(被称为X电容器)与该电容器串联电路并联。这里，有关家用电器的电源交流电压输入回路的阻抗与供应电源交流电压的线路装置的阻抗的匹配没有被规定。

除了上述最后讨论的消除干扰措施之外，另外还公知以下方面(D4：西门子配电例子，1977/78版本，第137页，图6.4和第152页，图6.8)，即在电器的电源交流电压输入回路中设有由两个电抗绕组组成的电流补偿的电抗装置，所述两个电抗绕组中的一个位于输送电压的电源线中，另一个位于所属的零线中。通过这种电流补偿的电抗装置来防止从有关电器产生的同相干扰脉冲不能到达网络中。在这种情况下，对在有关电器的电源交流电压输入回路中所使用的滤波装置的阻抗与电源交流电压线路装置的阻抗的匹配也未被公开。

现在，在前述类型的电路装置中已确定：类似于根据D1所公知的滤波装置，迄今与相应的发送/接收装置结合使用的滤波装置可以在在通常规格的情况下使在电源交流电压线路装置上分别所发出的发送电平强烈地降低，使得这种信号只能通过相对短的距离无干扰地由连接在电源交流电压线路装置上的接收装置来接收。

因此，本发明所基于的任务是指出一条途径：如何可以在避免上述缺点的情况下以相对小的滤波器耗费建立前述类型的电路装置。

根据本发明，在前述类型的电路装置方面的上述任务通过以下方式来解决，即相应的滤波装置包含一个在所属的发送/接收装置的电源部分的输入回路中所布置的具有如此的阻抗曲线的网络低通滤波器，使得其阻抗在所述的传输频率范围中具有一个值，该值在有关的传输频率范围中至少是电源交流电压线路装置的阻抗的两倍那么高。

本发明得出以下优点，即通过对在所属的发送/接收装置的电源部分的输入回路中所布置的唯一的网络低通滤波器进行所述的规格确定，来使得从有关的发送/接收装置向电源交流电压线路装置所发出的发送电平不象在利用迄今所使用的滤波装置的情况中那样强烈地被降低。下面仍要继续进一步描述对所述网络低通滤波器的按照本发明的规格确定。在此要注意的是，这里发送/接收装置按照具体情况被理解为发送和/或接收装置。

有利地，在包括至少一个输送电压的电源线和一个零线的电源交流电压线路装置中，网络低通滤波器由一个位于相应的电源线中的电感性组件和一个至少布置在有关的电感性组件的一端和零线上的电容器装置组成。由此得出可特别容易实现的网络低通滤波器的优点。

优选地，前述电容器装置由把电感性组件的电源部分侧的一端与电源交流电压线路装置的零线相连接的单个电容器(X电容器)和与该单个电容器并联的串联电路组成，所述串联电路由两个电容器(Y电容器)组成，其公共连接点与所属的电源部分的接地端子相连接。因此，如此所建立的电容器装置尤其有效地防止了在所属的家用电器或者所属的发送/接收装置中所产生的HF干扰信号到达电源交流电压线路装置中。

有利地，欧姆电阻与所述电容器装置并联。该欧姆电阻有利地用于在将整个电路装置与电源交流电压线路装置分开之后使电容器装置放电，使得在该状态中不会由于触摸通常输送电压的线路或者有关的电路装置的部分而出现问题。

为了避免从相应的家用电器或者相应的发送/接收装置向电源交流电压线路装置发出同相干扰信号，优选地在网络低通滤波器的与电源交流电压线路装置的相应的电源线及零线相连接的线路段中分别添加电流补偿的扼流圈绕组。

借助于附图根据一实施例来进一步描述本发明。

图1示出根据本发明的一种实施形式的电路装置的示意图，

图2以等效电路图的形式说明在图1所示类型的电路装置的发送侧和接收侧的阻抗情况，

图2示出如在根据图1的电路装置中所使用的网络低通滤波器的结构。

在图1中示出了根据本发明的属于家用电器HG的电路装置的一种实施形式。有关的家用电器HG可以涉及任何一种能联网的家用电器，例如洗衣机、烘干器、炉灶、冷却设备、暖气设备等。能联网的家用电器这里被理解为一种家用电器，其可以借助于发送和/或接收装置连接在通信网上用于传输各不相同的数据信号。在该情况下，该通信网包括电源交流电压网，从所述电源交流电压网中获得为运行相应的家用电器所需要的电源电压。

根据图1的电路装置包括调制解调器MO形式的发送/接收装置，所述调制解调器利用其发送输出端和利用其接收输入端连接在所述电源交流电压网的电源交流电压线路装置PL上。在该情况下，该电源交流电压线路装置PL仅仅包括输送电压的电源线NL和零线NO；于是，有关的电源交流电压线路装置在这里是单相电源交流电压线路装置。但是，原则上也可以利用多相电源交流电压线路装置。

另外，电网滤波器FI在输入侧连接在电源交流电压线路装置NL的两条线路NL和NO上。在该情况下，该电网滤波器FI是网络低通滤波器，如果情况确实如此，则该网络低通滤波器在电源交流电压频率为50Hz或者60Hz时极少抑制电源交流电压。在该电源交流电压频率时，有关的低通电网滤波器FI的阻抗充其量处于少数几个毫欧姆的数量级中。与此相反，在将数据信号从调制解调器MO和/或向该调制解调器MO传输的传输频率范围中，有关的低通电网滤波器FI的阻抗要高的多；该阻抗处于几个欧姆的范围中。对此下面仍要进一步详细讨论。

上述电网滤波器F I被连接在电源部分PS的输入端之前，由所述电源部分PS提供由所述家用电器HG的各个装置或者电器部分所需要的不同的电源电压。在该情况下，只示出控制装置CT来代表家用电器HG中所设置的从电源部分PS获得其电源电压的所有装置。控制装置CT经由用于双向信号传输的控制线路与调制解调器MO相连接。这表示控制信号从控制装置CT被输送给调制解调器MO，并且反之用于处理的信号从调制解调器MO被输送给控制装置CT。这种信号通常从数据信号的传输中得出，所述数据信号从调制解调器MO经由电源交流电压线路装置PL被发出，和/或经由该电源交流电压线路装置PL被输送给调制解调器MO。

调制解调器MO在这里例如在从95kHz至148.5kHz的工作或者传输频率范围中作为电源交流电压或者电力线通信装置工作。因此，该传输频率范围明显位于电源交流电压的频率(50Hz或者60Hz)之上。

有关的家用电器HG或者更确切地说是其所属的发送/接收装置(也即调制解调器MO)经由电源交流电压线路装置PL与至少一个第二发送/接收装置处于通信连接，用于传输数据信号。在此，有关的第二发送/接收装置可以属于另一家用电器或者例如属于为多个家用电器所设立的公共控制和监控设备。例如在更新各个家用电器用的控制程序的过程中和/或为了在有关的家用电器中执行远程诊断，数据信号可以经由电源交流电压线路装置在该控制和监控设备与分别存在的家用电器的各个发送/接收装置之间被传输。

为了说明在图1中所示的电路装置中与数据信号的传输相关地根据本发明所采取的措施，在图2中所示的等效电路图被探讨。该等效电路图在其左半边示出阻抗情况，其在第一发送/接收装置的发送侧是决定性的，也即对于以下情况是决定性的，即在图1所示的电路装置中从调制解调器MO经由电源交流电压线路装置PL发送数据信号。在图2中示意性所示的发生器G要产生这些数据信号，所述发生器G在发送频率例如为132.5kHz时可能具有大约1欧姆的阻抗Zs。

在电源交流电压线路装置PL的电源线NL和零线NO之间起作用的电源线阻抗Zn与发送侧的阻抗Zs一起构成分压器，通过该分压器在电源线阻抗Zn上只减小由发生器G所发出的数据信号的幅度的一小部分。于是，当在上述发送频率为例如132.5kHz的情况下通常的或者典型的电源线阻抗Zn为大约3欧姆时，在该电源线Zn上只减小最初的发送幅度的75％。

现在为了不使该幅度继续大程度地下降，根据本发明规定：在调制解调器MO的传输频率范围中(也即在该情况下在132.5kHz的频率时)，将一阻抗值给予以其阻抗Zfi与电源线阻抗Zn并联的低通电网滤波器FI，该阻抗值在有关的传输频率范围中至少是阻抗Zn的两倍那么高。如果在频率为132.5kHz时阻抗Zfi被确定在先前所给出的数值、也即例如被确定为6欧姆，则由Zn和Zfi组成的总阻抗为2欧姆。这表示从现在起在电源交流电压线路装置PL上仅还有由发生器G所发出的数据信号幅度的电压幅度的三分之二、也即67.1％可用。

如果在为132.5kHz的上述频率时将12欧姆的阻抗Zfi、也即电源线阻抗Zn的多倍给予低通电网滤波器FI，则这将得出在电源交流电压线路装置PL的电源线NL和零线NO之间的总阻抗为2.4欧姆。由此，在电源交流电压线路装置上，由发生器G所发出的数据信号幅度的幅度的大约70％可用，也即大于先前所考察的情况。通过该措施在传输数据信号时针对以下情况明显增加有效距离，即使用电阻值非常低的电网滤波器FI，该电网滤波器在为132.5kHz的上述频率时例如具有一个在电源交流电压线路装置的阻抗的数量级中的阻抗或者甚至一个还位于该阻抗之下的阻抗。

在此应该注意的是，电源交流电压线路装置的较弱抑制的前述效应在所考察的传输频率时原则上可以通过更高阻值的低通滤波器来实现。但是，这使得所不期望的增加的电路耗费是必要的。按照本发明的措施至少在相对小的电路耗费时导致在阻抗情况方面优化的网络低通滤波器。

根据图2的等效电路图在其右半边示出阻抗情况，其在图1所示类型的电路装置的接收侧是决定性的。可以看出，在接收侧，通向有关的接收侧的电源交流电压线路装置的传输线阻抗Zü首先起了作用。该阻抗Zü例如可以是3欧姆。

经由阻抗Zü到达第二发送/接收装置的接收侧的数据信号在电源交流电压线路装置的阻抗Zn上在接收侧起作用。一方面，在接收侧所设置的网络低通滤波器的阻抗Zfi与如上所述的那样例如可以为3欧姆的该阻抗Zn并联，并且此外在接收侧所设置的电路装置的输入阻抗Ze与由阻抗Zn和Zfi组成的并联电路并联。通过该并联电路在接收侧总共得出一个相对低的输入端接收电平。为了不使该输入端接收电平大大降低，在接收侧所设置的网络低通滤波器的阻抗Zfi在整个装置的传输频率范围中再次如此被确定，使得其具有一个值，该值在所述传输频率范围中至少是电源交流电压线路装置的阻抗Zn的两倍那么高。也可以相对高地选择接收侧的输入阻抗Ze。

在图3中根据一种实施形式示出在根据本发明的电路装置中所使用的网络低通滤波器FI的原理结构。有关的网络低通滤波器FI在输入端子EN和输出端子AN之间作为对低通滤波特性重要的组件包含有一电感性组件L(如扼流圈)和位于有关的电感性组件L的一端和连接线之间的电容器装置C1、C2和C3，所述连接线处于输入端子E0和输出端子A0之间。在根据图1的电路装置中，刚刚所述的输入端子EN与电源线NL相连接，刚刚所述的输入端子E0与零线N0相连接。在图1中所示的电源部分PS在输入侧与根据图3的输出端子AN和A0相连接。

上述电容器装置包括使电感性组件L的电源部分侧的一端与电源交流电压线路装置的零线相连接的单个电容器C1(也被称为X电容器)和与该单个电容器C1并联的由两个电容器C2、C3(也被称为Y电容器)所组成的串联电路。两个最后提及的电容器C2和C3的公共连接点与所属的电源部分PS的接地端子相连接。

根据图3，欧姆电阻R与由电容器C1、C2和C3所组成的上述电容器装置并联，所述欧姆电阻R可以是相对高电阻的，并且例如可以具有500k欧姆的值。如上所述，如果电网滤波器FI不通过电源电压来馈电，则该欧姆电阻R用于使电容器装置放电。

除了前述的组件之外，在图3中所示的网络低通滤波器还包括具有两个绕组W1、W2的电流补偿的扼流圈DR。该一个绕组W1位于输入端子EN和输出端子AN之间的线路分支中，而另一绕组W2位于输入端子E0和输出端子A0之间的线路分支中。该电流补偿的扼流圈DR仅仅用于抑制同相干扰信号，其可能来自电源部分PS并且不允许到达电源交流电压网部分。不仅有关的电流补偿的扼流圈DR、而且高欧姆电阻R对所示的网络低通滤波器的低通特性没有影响。有关的网络低通滤波器的特性单独地通过电感性组件L和电容器C1、C2和C3确定。在此，有关的电容器装置必要时可被减少至唯一的电容器(如电容器C1)。

附图标记清单：

表1

A0            输出端子

AN            输出端子

C1            电容器

C1、C2、C3    电容器装置

C2            电容器

C3            电容器

CT            控制装置

DR            电流补偿的扼流圈

E0            输入端子

EN            输入端子

FI            电网滤波器，网络低通滤波器

G             发生器

HG            家用电器

L             电感性组件，扼流圈

MO            发送/接收装置，调制解调器

N0            零线

NL            电源线

PL            电源交流电压线路装置

PS            电源部分

R             欧姆电阻

W1            绕组

W2            绕组

Ze            输入阻抗

Zfi           阻抗

Zn            电源线阻抗

Zs            阻抗

Zü                       传输线阻抗

Claims (5)

1.电路装置，用于在位于电源交流电压的频率之上的传输频率范围中在第一发送/接收装置和第二发送/接收装置之间经由电源交流电压线路装置从和/或向家用电器传输数据信号，其中具有滤波装置的相应的发送/接收装置被连接在所述电源交流电压线路装置上，其特征在于，相应的滤波装置(FI)包含一个在所属的发送/接收装置(MO)的电源部分(PS)的输入回路中所布置的具有如此的阻抗曲线的网络低通滤波器(FI)，使得其阻抗(Zfi)在所述的传输频率范围中具有一个值，该值在有关的传输频率范围中至少是所述电源交流电压线路装置(PL)的阻抗(Zn)的两倍那么高。

2.按照权利要求1所述的电路装置，其特征在于，在至少包括一个输送电压的电源线(NL)和一个零线(NO)的电源交流电压线路装置(PL)中，所述网络低通滤波器(FI)由位于相应的电源线(NL)中的电感性组件(L)和在有关的电感性组件(L)的至少一端和所述零线(NO)之间所布置的电容器装置(C1；C2，C3)组成。

3.按照权利要求2所述的电路装置，其特征在于，所述电容器装置(C1；C2，C3)由一个把所述电感性组件(L)的电源部分侧的一端与所述电源交流电压线路装置(PL)的零线(NO)相连接的单个电容器(X电容器)(C1)和一个与该单个电容器(C1)并联的串联电路组成，其中所述串联电路由两个电容器(Y电容器)组成，该两个电容器的公共连接点与所属的电源部分(PS)的接地端子相连接。

4.按照权利要求2或者3所述的电路装置，其特征在于，一个欧姆电阻(R)与所述电容器装置(C1；C2，C3)并联。

5.按照权利要求2至4之一所述的电路装置，其特征在于，在所述网络低通滤波器(FI)的与所述电源交流电压线路装置(PL)的相应电源线(NL)及零线(NO)相连接的线路段中分别添加电流补偿的扼流圈(DR)的绕组(W1；W2)。

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