專利名稱：利用交流工頻電源編譯數(shù)字信息的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息技術(shù)，更具體地說，涉及一種利用交流工頻電源編譯數(shù)字信息的方法，包括利用交流工頻電源編制和傳送數(shù)字信息的方法，以及利用交流工頻電源接收和解譯數(shù)字信息的方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)控制中主控端和受控端使用電源線輸送受控端所需的交流工頻電能，主控端和受控端之間還要有專用的控制線或?qū)Ｓ猛ǖ纻魉涂刂菩畔ⅰＷ詣涌刂坪瓦h程控制中傳送控制信息除使用專用線或?qū)Ｓ猛ǖ劳膺€可使用調(diào)制解調(diào)技術(shù)編譯和傳送。工控工程中專用控制線或?qū)Ｓ每刂菩畔⑼ǖ赖脑O(shè)置，無疑是工程施工量和工程成本中的重要組成部分。因此，如果能夠直接利用交流工頻電源編譯數(shù)字信息來實現(xiàn)工業(yè)控制中輸送電源的主控端對受控端所進行的有效控制，那么，這一新穎的信息技術(shù)將對現(xiàn)有技術(shù)中的工業(yè)控制產(chǎn)生重要和深遠的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷或不足，提供一種利用工頻電源編譯數(shù)字信息的方法，包括利用交流工頻電源編制和傳送數(shù)字信息的方法，以及利用交流工頻電源接收和解譯數(shù)字信息的方法。采用該方法，可以利用電源線自主控端至受控端輸送經(jīng)過數(shù)字編碼處理的正弦交流工頻電源，無需控制線或?qū)Ｓ每刂菩畔⑼ǖ兰纯稍谕瓿呻娔茌斔偷耐瑫r傳送主控端和受控端之間遠距離大容量的控制信息，既降低了系統(tǒng)成本，減少了工程施工量，又增加了系統(tǒng)配置的靈活性。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為，利用交流工頻電源零點的電壓為零和在零點附近產(chǎn)生一個時間非常短的零點擴展區(qū)而不會導(dǎo)致電源沖擊的特點，使用這個零點擴展區(qū)域組成數(shù)字編碼信息，該數(shù)字編碼信息和交流工頻電源同時輸送至受控端，也就是說，輸送電源的主控端向受控端輸送的是經(jīng)過了數(shù)字編碼處理的交流工頻電源，或者說，是帶有零點擴展區(qū)域及其數(shù)字信息的交流工頻電源。
本發(fā)明技術(shù)方案如下利用交流工頻電源編制和傳送數(shù)字信息的方法，其特征在于包括以下步驟在輸送電源的主控端，利用編碼器產(chǎn)生的數(shù)字信息驅(qū)動電子開關(guān)對交流工頻電源的零點和零點附近進行干預(yù)，產(chǎn)生可作為數(shù)字量識別的零點擴展區(qū)，以使得數(shù)字信息與交流工頻電源一同輸送。
利用交流工頻電源接收和解譯數(shù)字信息的方法，其特征在于包括以下步驟在電源的受控端，利用工頻同步時鐘譯碼器或利用約定地址的工頻同步時鐘譯碼器將零點擴展區(qū)組成的數(shù)字信息譯出并執(zhí)行控制指令。
所述零點擴展區(qū)為零點向零點之后擴展所形成的區(qū)域。
所述零點擴展區(qū)為零點向零點之前擴展所形成的區(qū)域。
所述零點擴展區(qū)的存在為二進制數(shù)字的1或0，而不存在擴展區(qū)的零點相應(yīng)地為0或1，由此組成n+n1位二進制數(shù)碼信息隊列，即n位地址位和n1位數(shù)據(jù)位，n和n1均為自然數(shù)，使得受控端負載的數(shù)量達到2n個。
所述數(shù)碼信息隊列將零點向零點之后擴展所形成的零點擴展區(qū)分布在交流工頻電源中任意約定的正半波和/或負半波。
所述數(shù)碼信息隊列將零點向零點之前擴展所形成的零點擴展區(qū)分布在交流工頻電源中任意約定的正半波和/或負半波。
所述數(shù)碼信息隊列約定起始位、奇偶校驗位、結(jié)束位和地址、數(shù)據(jù)位中的位即bit定義，約定高位即MSB和低位即LSB的時序。
所述交流工頻電源只具有純阻負載或采用電能變換技術(shù)驅(qū)動的負載或只用于控制信息編譯傳送時，所述零點擴展區(qū)的寬度可在半波周期內(nèi)調(diào)整以增強信息識別和抗干擾的能力。
所述交流工頻電源為單相或多相電源，所述電源為50Hz或60Hz頻率或由于使用電能變換技術(shù)而產(chǎn)生的任意頻率和電壓的電源。
本發(fā)明技術(shù)效果如下本發(fā)明提供的利用交流工頻電源編譯數(shù)字信息的方法，包括利用交流工頻電源編制和傳送數(shù)字信息的方法，以及利用交流工頻電源接收和解譯數(shù)字信息的方法，由于利用了交流工頻電源零點的電壓為零和在零點附近產(chǎn)生一個零點擴展區(qū)而不會導(dǎo)致電源沖擊的特點，利用編碼器產(chǎn)生的數(shù)字信息驅(qū)動電子開關(guān)對交流工頻電源的零點和零點附近進行干預(yù)，產(chǎn)生可作為數(shù)字量識別的零點擴展區(qū)，從而在完成電能輸送的同時傳送主控端和受控端之間大容量的控制信息，無需控制線或?qū)Ｓ每刂菩畔⑼ǖ?，既降低了系統(tǒng)成本減少了工程施工量又增強了系統(tǒng)配置的靈活性，實現(xiàn)了自動控制和遠程控制中遠距離傳送和編譯大容量數(shù)字信息的要求。


圖1是本發(fā)明利用交流工頻電源編譯和傳送數(shù)字信息的系統(tǒng)示意圖。
圖2是產(chǎn)生數(shù)字編碼的正弦交流工頻電源從零點向零點之后擴展所形成的零點擴展區(qū)即y區(qū)示意圖。
圖3是產(chǎn)生數(shù)字編碼的正弦交流工頻電源從零點向零點之前擴展所形成的零點擴展區(qū)即y區(qū)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
如圖1所示，本發(fā)明利用交流工頻電源編譯和傳送數(shù)字信息的系統(tǒng)包括交流工頻電源及其輸送線路，在輸送電源的主控端設(shè)置有電子開關(guān)，該電子開關(guān)由編碼器驅(qū)動；本發(fā)明利用交流工頻電源接收和解譯數(shù)字信息的系統(tǒng)包括在電源的受控端并聯(lián)的數(shù)個分別設(shè)置有譯碼器的負載。圖1中位于主控端輸送電源的起始位置設(shè)置了一個利用交流工頻電源編制和傳送數(shù)字信息的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括功率電子開關(guān)元件和零點識別電路、編碼邏輯電路組成的編碼器，位于受控端負載的位置設(shè)置了一個利用交流工頻電源接收和解譯數(shù)字信息的系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用工頻同步時鐘譯碼器或利用約定地址的工頻同步時鐘譯碼器將零點擴展區(qū)組成的數(shù)字信息譯出并執(zhí)行控制指令。
電子開關(guān)以導(dǎo)通或截止的工作方式輸送帶有編碼信息的交流工頻電源。編碼器具有編制數(shù)字信息功能。譯碼器具有解譯數(shù)字信息功能。零點識別電路識別交流工頻電源零點作為零點擴展區(qū)時間基準(zhǔn)。工頻同步時鐘以工頻的頻率產(chǎn)生同步時鐘驅(qū)動移位寄存器存儲數(shù)據(jù)。編碼邏輯電路編制定義信息中的每一位即bit和組成由每一位生成的信息隊列，例如，8個位即bit組成的一個字節(jié)即byte。
約定地址的工頻同步時鐘譯碼器的工作方式為，譯碼器只解譯和本地址有關(guān)的信息，地址可以是唯一的，也可以是相同的。負載是指電阻、加熱器、空調(diào)、冰箱、電機、電控閥、光源等等電器。n位的bit組成的信息隊列可以是大容量控制信息，n為自然數(shù)。
如圖1-3所示，在主控端輸送電源的起始位置使用電子開關(guān)元件使其在正弦交流工頻電源的零點附近產(chǎn)生一個時間非常短的零點擴展區(qū)域，這個零點擴展區(qū)域稱為y區(qū)。以一個周期的正弦交流工頻電源正負半波為例，0-π是正半波區(qū)，π-2π為負半波區(qū)，y區(qū)可以產(chǎn)生在任意正半波和負半波的零點之后即0+y和π+y位置；y區(qū)也可以產(chǎn)生在任意正半波和負半波結(jié)束的零點之前即π-y和2π-y位置。編碼器控制主控端電源的電子開關(guān)產(chǎn)生帶有y區(qū)編碼的交流工頻電源。受控端經(jīng)過使用工頻同步時鐘譯碼器譯出并執(zhí)行控制指令。
按照本發(fā)明提供的方法，約定y區(qū)的存在為二進制數(shù)字的1或0，帶有y區(qū)特征的交流工頻電源可以組成n+n1位二進制數(shù)碼信息隊列，當(dāng)這個數(shù)碼信息隊列設(shè)定n位地址位和n1位數(shù)據(jù)位時，受控端的負載數(shù)量可以多至2n個(n、n1均為自然數(shù))。
按照本發(fā)明提供的方法，產(chǎn)生在任意約定的正半波和負半波起始零點之后的y區(qū)可以組成數(shù)碼信息隊列。
按照本發(fā)明提供的方法，產(chǎn)生在任意約定的正半波和負半波結(jié)束零點之前的y區(qū)可以組成數(shù)碼信息隊列。
按照本發(fā)明提供的方法，產(chǎn)生在任意約定的正半波或負半波中的y區(qū)可以組成正半波數(shù)碼信息隊列或負半波數(shù)碼信息隊列。
按照本發(fā)明提供的方法，交流工頻電源組成的二進制數(shù)碼信息隊列約定起始位、奇偶校驗位、結(jié)束位和地址、數(shù)據(jù)位中的位(bit)定義，約定高位(MSB)和低位(LSB)時序。
按照本發(fā)明提供的方法，上述利用交流工頻電源編譯數(shù)字信息的方法使用在純阻負載或采用電能變換技術(shù)驅(qū)動的負載或只用于控制信息編譯傳送時y區(qū)的寬度可在半波周期內(nèi)調(diào)整以增強信息識別和抗干擾的能力。
按照本發(fā)明提供的方法上述利用交流工頻電源編譯數(shù)字信息的方法可以應(yīng)用于單相或多相電源。
按照本發(fā)明提供的方法，上述利用交流工頻電源編譯數(shù)字信息的方法可以應(yīng)用于50Hz、60Hz頻率的任意交流工頻電壓的電源。
按照本發(fā)明提供的方法，上述利用交流工頻電源編譯數(shù)字信息的方法可以應(yīng)用于使用電能變換技術(shù)產(chǎn)生的任意頻率和電壓的電源。
使用這個零點擴展區(qū)域并將其組成數(shù)字編碼信息和交流工頻電源同時輸送至受控端。帶有y區(qū)特征的交流工頻電源可以組成n+n1位二進制數(shù)碼信息隊列，當(dāng)這個數(shù)碼信息隊列設(shè)定n位地址位和n1位數(shù)據(jù)位時，受控端負載的數(shù)量可以多至2n個(n、n1均為自然數(shù))。
受控端的2n個負載使用約定地址的工頻同步時鐘譯碼器譯出并執(zhí)行控制指令。
在主控端輸送電源的起始位置使用功率電子開關(guān)元件和零點識別電路、編碼邏輯電路組成的編碼器，其電路結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。利用正弦交流工頻電源零點的電壓為零，在它附近產(chǎn)生一個時間非常短的零點擴展區(qū)域不會產(chǎn)生電源沖擊的特點，使用這個零點擴展區(qū)域并將其組成數(shù)字編碼信息和交流工頻電源同時輸送至受控端。含有零點擴展區(qū)域的y區(qū)如圖2、圖3所示。
約定y區(qū)的存在為二進制數(shù)字的1或0，帶有y區(qū)特征的交流工頻電源可以組成n+n1位二進制數(shù)碼信息隊列，當(dāng)這個數(shù)碼信息隊列設(shè)定n位地址位和n1位數(shù)據(jù)位時，受控端負載的數(shù)量可以多至2n個(n、n1均為自然數(shù))。
受控端的2n個負載使用約定地址的工頻同步時鐘譯碼器譯出并執(zhí)行控制指令，其電路結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。
一種利用交流工頻電源編譯數(shù)字信息的方法，其中主控端輸送電源的起始位置使用電子開關(guān)元件和編碼器經(jīng)電源線輸送主控端至受控端經(jīng)過數(shù)字編碼處理的正弦交流工頻電源，受控端使用工頻同步時鐘譯碼器譯出并執(zhí)行控制指令。當(dāng)這個數(shù)碼信息隊列設(shè)定n位地址位時，受控端或負載端的數(shù)量可以多至2n個(n為自然數(shù))。這種利用交流工頻電源編譯數(shù)字信息的方法無需控制線或?qū)Ｓ每刂菩畔⑼ǖ兰纯稍谕瓿呻娔茌斔偷耐瑫r傳送主控端和受控端之間遠距離大容量的控制信息，即降低了系統(tǒng)成本減少了工程施工量又增強了系統(tǒng)配置的靈活性，實現(xiàn)了自動控制和遠程控制中遠距離傳送和編譯大容量數(shù)字信息的要求。
應(yīng)當(dāng)指出，以上所述具體實施方式
可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。因此，盡管本說明書參照附圖和實施方式對本發(fā)明已進行了詳細的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和技術(shù)實質(zhì)的技術(shù)方案及其改進，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明專利的保護范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.利用交流工頻電源編制和傳送數(shù)字信息的方法，其特征在于包括以下步驟在輸送電源的主控端，利用編碼器產(chǎn)生的數(shù)字信息驅(qū)動電子開關(guān)對交流工頻電源的零點和零點附近進行干預(yù)，產(chǎn)生可作為數(shù)字量識別的零點擴展區(qū)，以使得數(shù)字信息與交流工頻電源一同輸送。
2.利用交流工頻電源接收和解譯數(shù)字信息的方法，其特征在于包括以下步驟在電源的受控端，利用工頻同步時鐘譯碼器或利用工頻同步時鐘并約定地址的譯碼器將零點擴展區(qū)組成的數(shù)字信息譯出并執(zhí)行控制指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用交流工頻電源編制和傳送數(shù)字信息的方法，其特征在于所述零點擴展區(qū)為零點向零點之后擴展所形成的區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用交流工頻電源編制和傳送數(shù)字信息的方法，其特征在于所述零點擴展區(qū)為零點向零點之前擴展所形成的區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的利用交流工頻電源編制和傳送數(shù)字信息的方法，其特征在于所述零點擴展區(qū)的存在為二進制數(shù)字的1或0，而不存在擴展區(qū)的零點相應(yīng)地為0或1，由此組成n+n1位二進制數(shù)碼信息隊列，即n位地址位和n1位數(shù)據(jù)位，n和n1均為自然數(shù)，使得受控端負載的數(shù)量達到2n個。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用交流工頻電源編制和傳送數(shù)字信息的方法，其特征在于所述數(shù)碼信息隊列將零點向零點之后擴展所形成的零點擴展區(qū)分布在交流工頻電源中任意約定的正半波和/或負半波。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用交流工頻電源編制和傳送數(shù)字信息的方法，其特征在于所述數(shù)碼信息隊列將零點向零點之前擴展所形成的零點擴展區(qū)分布在交流工頻電源中任意約定的正半波和/或負半波。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用交流工頻電源編制和傳送數(shù)字信息的方法，其特征在于所述數(shù)碼信息隊列約定起始位、奇偶校驗位、結(jié)束位和地址、數(shù)據(jù)位中的位即bit定義，約定高位即MSB和低位即LSB的時序。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的利用交流工頻電源編制和傳送數(shù)字信息的方法，其特征在于所述交流工頻電源只具有純阻負載或采用電能變換技術(shù)驅(qū)動的負載或只用于控制信息編譯傳送時，所述零點擴展區(qū)的寬度可在半波周期內(nèi)調(diào)整以增強信息識別和抗干擾的能力。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用交流工頻電源編制和傳送數(shù)字信息的方法，其特征在于所述交流工頻電源為單相或多相電源，所述電源為50Hz或60Hz頻率或由于使用電能變換技術(shù)而產(chǎn)生的任意頻率和電壓的電源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用交流工頻電源編制和傳送數(shù)字信息的方法，其特征在于包括以下步驟在輸送電源的主控端，利用編碼器產(chǎn)生的數(shù)字信息驅(qū)動電子開關(guān)對交流工頻電源的零點和零點附近進行干預(yù)，產(chǎn)生可作為數(shù)字量識別的零點擴展區(qū)，以使得數(shù)字信息與交流工頻電源一同輸送。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種利用交流工頻電源接收和解譯數(shù)字信息的方法。采用本發(fā)明方法，可以利用電源線自主控端至受控端輸送經(jīng)過數(shù)字編碼處理的正弦交流工頻電源，無需控制線或?qū)Ｓ每刂菩畔⑼ǖ兰纯稍谕瓿呻娔茌斔偷耐瑫r傳送主控端和受控端之間遠距離大容量的控制信息，既降低了系統(tǒng)成本，減少了工程施工量，又增加了系統(tǒng)配置的靈活性。
文檔編號H04B3/54GK1619600SQ20041000996
公開日2005年5月25日 申請日期2004年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月6日
發(fā)明者楊東亮 申請人:楊東亮