保持电力线通讯载波质量的方法及装置与流程

本发明涉及一种电力线通讯载波的控制方法，特别是涉及一种保持电力线通讯载波质量的方法及装置。

背景技术：

电力线通讯控制系统是近年来热门的控制技术，优点是利用现有的电力线就可进行控制，但是用来控制发光装置或一般电器时，遇到的问题包括：与现有电器设备兼容性差、电力线通讯载波容易受到其他电器设备产生的噪声干扰、整体功耗很高，以及传输距离较长时易有噪声及讯号失真的问题。

因此，如何实现电力线通讯控制系统与现有电器设备的兼容性、提高抗干扰能力、提高节能效果并避免长距离传输产生的噪声及信号失真，是一重要的课题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种改善先前技术的保持电力线通讯载波质量的方法。

本发明保持电力线通讯载波质量的方法在一些实施态样中用以保持一具有一火线、一地线及一负载之间的一电力线通讯载波的信号质量，该方法包含以下步骤：以一开关组件电性连接于该电力线的火线及地线的其中一者及该负载，并以至少一扼流组件电性连接于该电力线的火线及地线的另一者及该负载，该扼流组件具有一对应一磁滞曲线的铁芯；于该开关组件不导通时，该扼流组件的铁芯操作在该磁滞曲线的零点附近以避免该铁芯饱和而可传送该电力线通讯载波予该负载；以及于该开关组件导通时，该扼流组件的铁芯操作在该磁滞曲线的饱和区以使该铁芯饱和而不传送该电力线通讯载波予该负载。

本发明的保持电力线通讯载波质量的方法，该开关组件的不导通期间无须在交流电的越零点附近。

本发明保持电力线通讯载波质量的装置，用以保持一具有一火 线、一地线及一负载之间的一电力线通讯载波的信号质量，该装置包含：一开关组件，电性连接于该电力线的火线及地线的其中一者及该负载；及至少一扼流组件，电性连接于该电力线的火线及地线的另一者及该负载，该扼流组件具有一对应一磁滞曲线的铁芯，于该开关组件不导通时，该扼流组件的铁芯操作在该磁滞曲线的零点附近以避免该铁芯饱和而可传送该电力线通讯载波予该负载，以及于该开关组件导通时，该扼流组件的铁芯操作在该磁滞曲线的饱和区以使该铁芯饱和而不传送该电力线通讯载波予该负载。

本发明的保持电力线通讯载波质量的装置在一些实施态样中，该负载包括一电器本体、一跨接线路滤波电容及一防止电磁波传播及/或接收的滤波器；该保持传输质量装置还包括一耦合组件及一电性连接于该滤波器及该耦合组件之间的隔离模块，该隔离模块于该开关组件不导通时隔离外部干扰以传输无干扰的电力线通讯载波予该电器本体，且该电力线通讯载波不被该跨接线路滤波电容吸收。

本发明的保持电力线通讯载波质量的装置包括一与该火线电性连接的第一接线、一与该地线电性连接的第二接线及一隔离模块，该扼流组件的数量具有多个，至少包括一电性连接于该电力线的火线及地线的另一者及该负载的第一扼流组件，以及属于该隔离模块的一第二扼流组件及一第三扼流组件，该第二扼流组件电性连接该第一接线，第三扼流组件电性连接该第二接线。

本发明的保持电力线通讯载波质量的装置在一些实施态样中还包括一插座，该第二扼流组件及该第三扼流组件设置于该插座内，该第二扼流组件电性连接该第一接线及该电磁干扰滤波器之间，该第三扼流组件电性连接该第二接线及该滤波器之间。

本发明的保持电力线通讯载波质量的装置在一些实施态样中还包括一插头，该第二扼流组件及该第三扼流组件设置于该插头内，该第二扼流组件电性连接该第一接线及该滤波器之间，该第三扼流组件电性连接该第二接线及该滤波器之间。

本发明的保持电力线通讯载波质量的装置在一些实施态样中还包括一中继器，该中继器具有一中继电路、至少二输入端及至少二输出端，一组输入端及输出端之间电性连接该第二扼流组件，另一组输 入端及输出端的间电性连接该第三扼流组件，且该中继器是一长距离转接信号的一对一型的中继器，或一分接信号的一对多型的中继器。

本发明的保持电力线通讯载波质量的装置，所述扼流组件的磁导率大于等于1000亨利/公尺。

本发明的保持电力线通讯载波质量的装置在一些实施态样中还包括二匹配电路，各该匹配电路电性连接该第一接线及该第二接线之间并分别设置于该第一接线及该第二接线形成之线路的两端，具有一高压电容及一具有双线特性阻抗的电阻。

本发明的保持电力线通讯载波质量的装置在一些实施态样中，该电阻的双线的特性阻抗的计算公式为：

其中的D为该第一接线及一与该地线电性连接的第二接线两导线中心的距离，d为导线的直径。

本发明的有益效果在于：

1.为了避免电力线通讯载波及交流电信号的相互干扰，本发明在电力供应侧配合开关组件的切换周期及操作在扼流组件的磁滞曲线的不同特性，可以有效保证保持电力线通讯载波质量。

2.为了避免电器本体的跨接线路滤波电容吸收电力线通讯载波，本发明在电力输出侧配合耦合组件及另二组扼流组件以保证电力线通讯载波质量。

3.为了避免长距离传输导致失真，本发明采用具有双线特性阻抗的匹配电路，因此可确保电力线通讯载波不会因长距离传输而失真。

附图说明

本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施例详细说明中清楚地呈现，其中：

图1是一电路方块图，说明本发明用以实现保持电力线通讯载波质量的方法的保持传输质量装置的实施例；

图2是一波形图，说明本实施例的扼流组件的磁滞曲线及输出电流；

图3是一波形图，说明本实施例的交流电信号、交流电压载波 及电力线通讯载波的整合信号及输出电流；

图4是一示意图，说明用以计算双线特性阻抗的两导线中心的距离及导线直径；

图5是一示意图，说明本实施例的隔离模块设置于基本控制器及负载之间；

图6是一示意图，说明隔离模块设置在插座内的一实施例；

图7是一示意图，说明隔离模块设置在插头内的另一实施例；

图8是一示意图，说明本发明的保持传输质量装置的一实施态样具有多个扼流组件及一组一对一型的中继器；

图9是一示意图，说明本发明的保持传输质量装置的另一实施态样具有多个扼流组件及一组一对二型的中继器。

具体实施方式

在本发明被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。

参阅图1至图3，本发明的实施例中，一保持传输质量装置100用以实现保持电力线通讯载波203质量的方法。

该保持传输质量装置100包含一基本控制器1，该基本控制器1包括一控制单元10、一开关组件111、一第一扼流组件112、一耦合组件12及一无线传输单元13。需说明的是，本实施例的开关组件111电性连接于电力线的一火线101以及第一扼流组件112电性连接于电力线的一地线102。然而，其他实施例中，若配合对应的控制方式且第一扼流组件112电性连接于电力线的地线102以及第一扼流组件112电性连接于电力线的火线101，也属于本发明的应用范畴。

无线传输单元13电性连接控制单元10，可接收来自一遥控器8的无线信号予控制单元10，遥控器8的无线信号内载有一控制指令，控制单元10就是依据该控制指令形成一电力线通讯载波203，且由耦合组件12耦合及传输该电力线通讯载波203予负载3。其他实施例中，亦可将该无线传输单元13以一网络(Ethernet)传输单元(如：无线网络接口)取代，该网络传输单元接收载有该控制指令的网络信号予该控制单元10，亦属于本发明的范畴。

参阅图1及图2，第一扼流组件112具有一对应一磁滞(B-H)曲线 的铁芯(图未示)，且磁滞曲线具有一不饱和区及一饱和区(图2中以虚线区隔)。本实施例中是以高导磁系数(μ_r＝20000)的铁芯制作高频扼流圈，只要绕上数圈即可得到高感值的电感。当电力讯号断开一短暂时间(火线及零线同时作动)，流入负载3的电流为零，这对高频扼流圈来说就是偏置电流为零，所以扼流圈的铁芯操作在磁滞曲线的零点附近，由于电力线载波讯号的电流不大，即使采用没有气隙的超高导磁系数铁芯，此种小电流也不会让铁芯饱和，而达到保证传输质量的功效。开关组件111为负载电流20A左右的电子式固态开关，用以控制电力导通与否，当电力导通期间，第一扼流组件112的电感几乎为零(铁芯饱和)。当电力切断进行数据通讯期间，第一扼流组件112的电感值恢复为几个单位的毫亨利(mH)。

参阅图1及图3，当该开关组件111不导通(t₁)时，第一扼流组件112的铁芯操作在该磁滞曲线的零点附近以避免该铁芯饱和而可传送一电力线通讯载波203予该负载3。当该开关组件111导通时，该第一扼流组件112的铁芯操作在该磁滞曲线的饱和区以使该铁芯饱和而传送该交流电信号201予该负载3。值得注意的是，现有的电力线通讯载波必须在交流电的越零点才能使电力线通讯载波有较高的信号质量，本发明则因为采用扼流圈的磁滞曲线特性，该开关组件111不导通期间(t₁)无须在交流电的越零点附近也能保证电力线通讯载波的信号质量。

参阅图1及图4，保持传输质量装置100还包括一与该火线101电性连接的第一接线103、一与该地线102电性连接的第二接线104，及二匹配电路5，各匹配电路5电性连接第一接线103及第二接线104之间并分别设置于第一接线103及第二接线104形成之线路的两端，具有一高压电容51及一具有双线特性阻抗的电阻52，用以避免长距离传输信号失真。

该电阻52的双线的特性阻抗的计算公式为其中的D为第一接线103及第二接线104两导线中心的距离，d为第一接线103及第二接线104的导线的直径。以户外设置的路灯当作负载3为例， 每公里设置多组负载3，依据本发明选用符合前述特性阻抗公式计算出电阻52的电阻值，就可以克服电力线通讯载波203经过长距离传输的失真现象。

参阅图1及图3，本实施例中，电力线101至负载3之间的传输距离超过电力线通讯载波203会产生驻波的距离，举例而言，假设要传输频率为200kHz的电波信号，则该电波信号在导体内的半波长大约为500米，驻波公式为半波长的整数倍，若要传输超过500米的距离，即可采用本发明技术以避免驻波产生的信号失真现象，此即属于本发明的应用范畴。

参阅图5，配合图1，该负载3包括一电器本体31及一防止电磁波传播及/或接收的滤波器32，该滤波器32可以是一具有电磁干扰(EMI)特性的滤波组件、一具有电磁耐受性(EMS)特性的滤波组件，或一兼具电磁干扰和电磁耐受性的电磁兼容(EMC)特性的滤波组件。滤波器32并具有一跨接线路滤波电容Cx。保持传输质量装置100还包括一电性连接于该滤波器32及该耦合组件12之间的隔离模块110，该隔离模块110于该开关组件111于不导通(t₁)时隔离外部干扰以传输无干扰的电力线通讯载波203予该电器本体31。本实施例中，隔离模块110具有一第二扼流组件113及一第三扼流组件114，该隔离模块110的第二扼流组件113电性连接第一接线103及滤波器32之间，第三扼流组件114电性连接第二接线104及滤波器32之间。

参阅图6，配合图5，本发明的一种实施态样中，如图5的隔离模块110设置于一插座61内。

参阅图7，配合图5，本发明的另一实施态样中，该隔离模块110设置于一插头62内。

本实施例中，第二扼流组件113及第三扼流组件114采用磁导率μ_r＝20000亨利/公尺、直径约1.5～2.0公分的铁芯以及约5圈绕线(线径2毫米)即可获得数mH的电感值，其尺寸可直接置入插座或插头中而可商用及实用化。

由于一般室内布线中的火线及地线是两条独立导体且间距非定值，线阻抗(特性阻抗)会随布线改变而影响传输讯号质量，其解决方 案如图8及图9。

参阅图8，配合图5，在基本控制器1及匹配电路5之间还电性连接一中继器7及类似图5的隔离模块110具有的第二扼流组件113及第三扼流组件114，且第二扼流组件113电性连接第一接线103，第三扼流组件114电性连接第二接线104。中继器7具有一中继电路70、二输入端701、702及二输出端703、704，其中一组输入端702及输出端704之间电性连接第二扼流组件113，另一组输入端701及输出端703之间电性连接第三扼流组件114，且该中继器7是一长距离转接信号的一对一型的中继器7，借此整形传输信号以避免影响传输讯号质量。

参阅图9，与图8不同的是，基本控制器1及两个分接电路71、72之间电性连接一用于分接信号的一对多型的中继器7’及两组第二扼流组件113、113’及第三扼流组件114、114’，且第二扼流组件113、113’电性连接第一接线103，第三扼流组件114、114’电性连接第二接线104，借此可将家用的总开关电源分出并传输信号，亦可避免影响传输讯号质量。

补充说明的是，各实施例中选用的磁导率范围若是大于等于1000亨利/公尺的扼流组件，亦属于本发明的应用范畴。另外，虽然各实施例的负载3仅显示一组，然而，只要电性连接在第一接线103和第二接线104的多组负载3，也适用于本发明的技术方案并保持电力线通讯载波203的信号质量。

综上所述，本发明的功效在于：

1.为了避免电力线通讯载波203及交流电信号201的相互干扰，本发明在电力线的供应端配合开关组件111的切换周期及操作在扼流组件的磁滞曲线的不同特性，可以有效保证保持电力线通讯载波203质量。

2.为了避免电器本体31的跨接线路滤波电容Cx吸收电力线通讯载波203，本发明在电力线的输出端配合另二组扼流组件以保证电力线通讯载波203不被吸收。

3.为了避免长距离传输导致失真，本发明采用具有双线特性阻抗的匹配电路5，因此可确保电力线通讯载波203不会因长距离传输而 失真。

4.本发明可配合一对一型的中继器7、第二扼流组件113及第三扼流组件114以保证室外长距离传输的传输讯号质量，另外，本发明又可配合一对多型的中继器7’、第二扼流组件113及第三扼流组件114以保证室内分接电路71、72的传输讯号质量，具有应用的实用价值，故确实能达成本发明的目的。

以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。