专利名称：利用交流工频电源编译高速数字信息的方法
技术领域：
本发明涉及信息技术，更具体地说，涉及一种利用交流工频电源编译高速数字信息的方法，包括利用交流工频电源编制和传送高速数字信息的方法，以及利用交流工频电源接收和解译高速数字信息的方法。
背景技术：
工业控制中主控端和受控端使用电源线输送受控端所需的交流工频电能，主控端和受控端之间还要有专用的控制线或专用通道传送控制信息。自动控制和远程控制中传送控制信息除使用专用线或专用通道外还可使用调制解调技术编译和传送。工控工程中专用控制线或专用控制信息通道的设置，无疑是工程施工量和工程成本中的重要组成部分。因此，如果能够直接利用交流工频电源编译数字信息来实现工业控制中输送电源的主控端对受控端所进行的有效控制，那么，这一新颖的信息技术将对现有技术中的工业控制产生重要和深远的影响。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术缺陷或不足，提供一种利用交流工频电源编译高速数字信息的方法，包括利用交流工频电源编制和传送高速数字信息的方法，以及利用交流工频电源接收和解译高速数字信息的方法。采用该方法，可以利用电源线自主控端至受控端输送经过数字编码处理的正弦交流工频电源，无需控制线或专用控制信息通道即可在完成电能输送的同时传送主控端和受控端之间远距离大容量的控制信息，既降低了系统成本，减少了工程施工量，又增加了系统配置的灵活性。
本发明的技术构思为，利用交流工频电源零点的电压为零和在零点附近产生一个时间非常短的零点扩展区而不会导致电源冲击的特点，在该零点扩展区内生成高速数字信息流，该数字信息和交流工频电源同时输送至受控端，也就是说，输送电源的主控端向受控端输送的是经过了数字编码处理的交流工频电源，或者说，是具有零点扩展区并且零点扩展区内带有高速数字信息流的交流工频电源。
本发明技术方案如下利用交流工频电源编制和传送高速数字信息的方法，其特征在于包括以下步骤在输送电源的主控端，利用编码器产生的数字信息驱动电子开关对交流工频电源的零点和零点附近进行干预，生成具有高速数字信息流的零点扩展区，以使得数字信息与交流工频电源一同输送。
利用交流工频电源接收和解译高速数字信息的方法，其特征在于包括以下步骤在电源的受控端，利用译码器将零点扩展区内的数字信息译出并执行控制指令。
所述零点扩展区为零点向零点之后扩展所形成的区域。
所述零点扩展区为零点向零点之前扩展所形成的区域。
所述零点扩展区内的信息流由电子开关的导通或截止状态组成，约定电子开关的导通为二进制数字的1或0，电子开关的截止状态相应地为0或1，由此组成n+n1位二进制数码信息流，即n位地址位和n1位数据位，n和n1均为自然数，使得受控端负载的数量达到2n个。
所述数码信息流所在的零点向零点之后扩展所形成的零点扩展区分布在交流工频电源中任意约定的正半波和/或负半波。
所述数码信息流所在的零点向零点之前扩展所形成的零点扩展区分布在交流工频电源中任意约定的正半波和/或负半波。
所述数码信息流约定起始位、奇偶校验位、结束位和地址、数据位中的位即bit定义，约定高位即MSB和低位即LSB的时序。
所述交流工频电源只具有纯阻负载或采用电能变换技术驱动的负载或只用于控制信息编译传送时，所述零点扩展区的宽度可在半波周期内调整以有利于增加信息量、增强信息识别和抗干扰的能力。
所述交流工频电源为单相或多相电源，所述电源为50Hz或60Hz频率或由于使用电能变换技术而产生的任意频率和电压的电源。
本发明技术效果如下本发明提供的利用交流工频电源编译和传送高速数字信息方法，包括利用交流工频电源编制和传送高速数字信息的方法，以及利用交流工频电源接收和解译高速数字信息的方法，由于利用了交流工频电源零点的电压为零和在零点附近产生一个零点扩展区而不会导致电源冲击的特点，利用编码器产生的数字信息驱动电子开关对交流工频电源的零点和零点附近进行干预，生成具有高速数字信息流的零点扩展区，以使得数字信息与交流工频电源一同输送；从而能够在完成电能输送的同时传送主控端和受控端之间大容量的控制信息，无需控制线或专用控制信息通道，既降低了系统成本减少了工程施工量又增强了系统配置的灵活性，满足了自动控制和远程控制中传送和编译大容量数字信息的要求。
图1是本发明利用交流工频电源编译和传送高速数字信息的系统示意图。
图2是产生数字编码的正弦交流工频电源从零点向零点之后扩展所形成的零点扩展区即y区示意图。
图3是产生数字编码的正弦交流工频电源从零点向零点之前扩展所形成的零点扩展区即y区示意图。
图4是产生高速二进制数字编码信息流的y区示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明利用交流工频电源编译和传送高速数字信息的系统包括交流工频电源及其输送线路，在输送电源的主控端设置有电子开关，该电子开关由编码器驱动；本发明利用交流工频电源接收和解译高速数字信息的系统包括在电源的受控端并联的数个分别设置有译码器的负载。图1中位于主控端输送电源的起始位置设置了一个利用交流工频电源编制和传送高速数字信息的系统，该系统包括功率电子开关元件和零点识别电路、编码逻辑电路组成的编码器，位于受控端负载的位置设置了一个利用交流工频电源接收和解译高速数字信息的系统，该系统利用译码器将零点扩展区内的数字信息译出并执行控制指令。
电子开关以高速导通或截止的工作方式输送带有编码信息的交流工频电源。编码器具有编制数字信息功能。译码器具有解译数字信息功能。零点识别电路识别交流工频电源零点作为零点扩展区时间基准。编码逻辑电路编制定义信息中的每一位即bit和组成由每一位生成的信息流，例如，8个位即bit组成的一个字节即byte。
对于具有地址位的数字信息，相应地采用约定地址的译码器。约定地址的译码器的工作方式为，译码器只解译和本地址有关的信息，地址可以是唯一的，也可以是相同的。负载是指电阻、加热器、空调、冰箱、电机、电控阀、光源等等电器。n位的bit组成的信息流可以是大容量控制信息，n为自然数。
如图1-4所示，在主控端输送电源的起始位置使用电子开关元件使其在正弦交流工频电源的零点附近产生一个时间非常短的零点扩展区域，这个零点扩展区域称为y区。以一个周期的正弦交流工频电源正负半波为例，0-π是正半波区，π-2π为负半波区，y区可以产生在任意正半波或负半波的零点之后即0+y和π+y位置；y区也可以产生在任意正半波或负半波结束的零点之前即π-y和2π-y位置。编码器控制主控端电源的电子开关在y区内产生带有数字编码的交流工频电源。受控端使用译码器识别译出并执行控制指令。
按照本发明提供的方法，约定y区内的信息流由电子开关的导通或截止状态组成，约定电子开关的导通为二进制数字的1或0，电子开关的截止状态相应地为0或1，带有y区内数字编码特征的交流工频电源即产生了组成n+n1位二进制数的数字信息流，当这个数字信息流设定n位地址位和n1位数据位时，受控端的负载数量可以多至2n个(n、n1均为自然数)。
按照本发明提供的方法，产生在任意约定的正半波或负半波起始零点之后的y区内可以生成数字信息流。
按照本发明提供的方法，产生在任意约定的正半波或负半波结束零点之前的y区内可以生成数字信息流。
按照本发明提供的方法，y区内生成的二进制数字信息流约定起始位、奇偶校验位、结束位和地址、数据位中的位(bit)定义，约定高位(MSB)和低位(LSB)时序。
按照本发明提供的方法，上述利用交流工频电源编译高速数字信息的方法使用在纯阻负载或采用电能变换技术驱动的负载或只用于控制信息编译传送时y区的宽度可在半波周期内调整以有利于增加信息量、增强信息识别和抗干扰能力。
按照本发明提供的方法，上述利用交流工频电源编译高速数字信息的方法可以应用于单相和多相电源。
按照本发明提供的方法，上述利用交流工频电源编译高速数字信息的方法可以应用于50Hz、60Hz频率的任意交流工频电压电源。
按照本发明提供的方法，上述利用交流工频电源编译高速数字信息的方法可以应用于使用电能变换技术产生的任意频率和电压电源。
使用这个零点扩展区内组成的数字编码信息和交流工频电源同时输送至受控端。带有y区内数字编码信息特征的交流工频电源可以组成n+n1位二进制数码信息队列，当这个数码信息队列设定n位地址位和n1位数据位时，受控端负载的数量可以多至2n个(n、n1均为自然数)。受控端的2n个负载使用约定地址的译码器译出并执行控制指令。
在主控端输送电源的起始位置使用功率电子开关元件和零点识别电路、编码逻辑电路组成的编码器，其电路结构原理如图1所示。利用正弦交流工频电源零点的电压为零，在它附近产生一个时间非常短的零点扩展区域不会产生电源冲击的特点，使用这个零点扩展区域生成具有数字编码信息的交流工频电源输送至受控端。含有零点扩展区域的y区如图2、图3、图4所示。
约定y区内的信息流由电子开关的导通或截止状态组成，约定电子开关的导通为二进制数字的1或0，电子开关的截止状态相应地为0或1，当这个数字信息流设定n位地址位和n1位数据位时，受控端负载的数量可以多至2n个(n、n1均为自然数)。
受控端的2n个负载使用约定地址的译码器译出并执行控制指令，其电路结构原理如图1所示。
一种利用交流工频电源编译高速数字信息的方法，其中主控端输送电源的起始位置使用电子开关元件和编码器经电源线输送主控端至受控端经过数字编码处理的正弦交流工频电源，受控端使用译码器识别译出并执行控制指令。当这个数码信息流设定n位地址位时，受控端的负载数量可以多至2n个(n为自然数)。这种利用交流工频电源编译数字信息的方法无需控制线或专用控制信息通道即可在完成电能输送的同时传送主控端和受控端之间大容量的控制信息，既降低了系统成本减少了工程施工量又增强了系统配置的灵活性，满足了自动控制和远程控制中传送和编译大容量数字信息的要求。
应当指出，以上所述具体实施方式
可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，尽管本说明书参照附图和实施方式对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和技术实质的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明专利的保护范围当中。
权利要求
1.利用交流工频电源编制和传送高速数字信息的方法，其特征在于包括以下步骤在输送电源的主控端，利用编码器产生的数字信息驱动电子开关对交流工频电源的零点和零点附近进行干预，生成具有高速数字信息流的零点扩展区，以使得数字信息与交流工频电源一同输送。
2.利用交流工频电源接收和解译高速数字信息的方法，其特征在于包括以下步骤在电源的受控端，利用译码器将零点扩展区内的数字信息译出并执行控制指令。
3.根据权利要求1所述的利用交流工频电源编制和传送高速数字信息的方法，其特征在于所述零点扩展区为零点向零点之后扩展所形成的区域。
4.根据权利要求1所述的利用交流工频电源编制和传送高速数字信息的方法，其特征在于所述零点扩展区为零点向零点之前扩展所形成的区域。
5.根据权利要求3或4所述的利用交流工频电源编制和传送高速数字信息的方法，其特征在于所述零点扩展区内的信息流由电子开关的导通或截止状态组成，约定电子开关的导通为二进制数字的1或0，电子开关的截止状态相应地为0或1，由此组成n+n1位二进制数码信息流，即n位地址位和n1位数据位，n和n1均为自然数，使得受控端负载的数量达到2n个。
6.根据权利要求5所述的利用交流工频电源编制和传送高速数字信息的方法，其特征在于所述数码信息流所在的零点向零点之后扩展所形成的零点扩展区分布在交流工频电源中任意约定的正半波和/或负半波。
7.根据权利要求5所述的利用交流工频电源编制和传送高速数字信息的方法，其特征在于所述数码信息流所在的零点向零点之前扩展所形成的零点扩展区分布在交流工频电源中任意约定的正半波和/或负半波。
8.根据权利要求5所述的利用交流工频电源编制和传送高速数字信息的方法，其特征在于所述数码信息流约定起始位、奇偶校验位、结束位和地址、数据位中的位即bit定义，约定高位即MSB和低位即LSB的时序。
9.根据权利要求3或4所述的利用交流工频电源编制和传送高速数字信息的方法，其特征在于所述交流工频电源只具有纯阻负载或采用电能变换技术驱动的负载或只用于控制信息编译传送时，所述零点扩展区的宽度可在半波周期内调整以有利于增加信息量、增强信息识别和抗干扰的能力。
10.根据权利要求1所述的利用交流工频电源编制和传送高速数字信息的方法，其特征在于所述交流工频电源为单相或多相电源，所述电源为50Hz或60Hz频率或由于使用电能变换技术而产生的任意频率和电压的电源。
全文摘要
本发明提供一种利用交流工频电源编译高速数字信息的方法，其特征在于包括以下步骤在输送电源的主控端，利用编码器产生的数字信息驱动电子开关对交流工频电源的零点和零点附近进行干预，生成具有数字信息流的零点扩展区，以使得数字信息与交流工频电源一同输送。相应地，本发明还提供一种利用交流工频电源接收和解译高速数字信息的方法。采用该方法，可以利用电源线自主控端至受控端输送经过数字编码处理的正弦交流工频电源，无需控制线或专用控制信息通道即可在完成电能输送的同时传送主控端和受控端之间大容量的控制信息，既降低了系统成本，减少了工程施工量，又增加了系统配置的灵活性。
文档编号G08C19/00GK1632839SQ20041009890
公开日2005年6月29日 申请日期2004年12月10日 优先权日2004年12月10日
发明者杨东亮 申请人:杨东亮