DE102012203828A1 - Power line communication system for remote monitoring of sensor network of patient in home, couples data signal in flow direction upstream of backup for triggering of fuse and transmits decoupled data signal via a communication module - Google Patents

Power line communication system for remote monitoring of sensor network of patient in home, couples data signal in flow direction upstream of backup for triggering of fuse and transmits decoupled data signal via a communication module Download PDF

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Abstract

The power line communication system transmits the data relating to a data signal in a power supply network. The data signal is transmitted by modulating a carrier frequency of the power supply network. The voltage supply system is protected against overload through a fuse (103), which interrupts the power supply network after triggering. The data signal is coupled in the flow direction upstream of the backup (108), for triggering of the fuse, and the decoupled data signal is transmitted via a power line communication module (106).

Description

Die Erfindung betrifft ein Powerline Communication System und eine Sicherung zur Verwendung in dem Powerline Communication System, insbesondere zum Aufrechterhalten einer Kommunikationsverbindung nach einem Auslösen einer Sicherung zum Schutz vor Überlast in einem Spannungsversorgungsnetz. The invention relates to a power line communication system and a fuse for use in the power line communication system, in particular for maintaining a communication connection after triggering a fuse to protect against overload in a power supply network.

Elektrische Sicherungen unterbrechen eine Stromleitung bei Überlast. Da für die Datenkommunikation, beispielsweise mittels Power Line Communication (PLC), dieselben Stromleitungen wie für den Stromtransport verwendet werden, ist mit dem Schmelzen bzw. Auslösen einer Sicherung oder eines Fehlerstromschutzschalters auch ein Kommunikationsabbruch verbunden. Electric fuses interrupt a power line in case of overload. Since the same power lines are used for data communication, for example by means of power line communication (PLC), as for the current transport, the melting or triggering of a fuse or a residual current circuit breaker also a communication termination is connected.

Powerline Communication (PLC) bezeichnet eine Technik, die vorhandene Stromleitungen zum Aufbau eines Netzwerks zur Datenübertragung mitnutzt, so dass keine zusätzliche Verkabelung notwendig ist. Technisch gesehen handelt sich bei Powerline Communication um eine Trägerfrequenzanlage, die über Adapter realisiert wird. Diese werden in eine Steckdose gesteckt und über eine eingebaute Ethernet-Schnittstelle mit einem Endgerät verbunden. Das Datensignal vom angeschlossenen Endgerät wird vom sendenden Adapter im Hochfrequenzbereich (in der Regel zwischen 2 und 30 MHz) auf die Stromleitung moduliert und vom empfangenden Adapter wieder demoduliert. Powerline Communication (PLC) refers to a technology that uses existing power lines to set up a network for data transmission, so that no additional cabling is necessary. From a technical point of view, Powerline Communication is a carrier frequency system that is implemented via adapters. These are plugged into a socket and connected to a terminal via a built-in Ethernet interface. The data signal from the connected terminal is modulated by the transmitting adapter in the high frequency range (usually between 2 and 30 MHz) on the power line and demodulated by the receiving adapter again.

In vielen Fällen ist es jedoch notwendig, dass zumindest eine eingeschränkte Kommunikation auch weiterhin möglich ist. Dies ist beispielsweise der Fall bei elektrischen Geräten, die im Falle eines Stromausfalls per Akku oder Notstromversorgung (USV) auch weiterhin erreichbar sein müssen, um Daten zwischen einem Smart Meter und einem Energieanbieter übertragen zu können. Auch im Gesundheitsbereich bei der Heimversorgung ist eine lückenlose In many cases, however, it is necessary that at least limited communication continue to be possible. This is the case, for example, with electrical appliances which, in the event of a power failure by means of a battery or emergency power supply (UPS), must continue to be reachable in order to be able to transmit data between a smart meter and an energy provider. Even in the health care of home care is a gapless

Kommunikation wichtig, beispielsweise bei einer Fernüberwachung des Sensornetzes (Body Area Network) eines Patienten. Communication important, for example, in a remote monitoring of the sensor network (body area network) of a patient.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Sicherung für die Aufrechterhaltung einer über eine Stromleitung ausführbaren Datenkommunikation auch bei einer ausgelösten Sicherung, die den Stromfluss über die für die Datenkommunikation verwendete Stromleitung unterbricht, bereitzustellen. It is therefore the object of the present invention to provide a method and a safeguard for maintaining a data communication executable via a power line, even in the case of a triggered fuse which interrupts the flow of current via the power line used for the data communication.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Powerline Communication System und eine Sicherung für ein Powerline Communication System mit dem in Patentanspruch 1 und 7 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved by a power line communication system and a fuse for a power line communication system with the features specified in claim 1 and 7. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.

In dem erfindungsgemäßen Powerline Communication System sind Daten über ein Datensignal in einem Spannungsversorgungsnetz übertragbar. Das Datensignal wird durch Modulation auf eine Trägerfrequenz des Spannungsversorgungsnetzes übertragen und das Spannungsversorgungsnetz ist durch Sicherungen vor Überlastung geschützt, welche nach einem Auslösen das Spannungsversorgungsnetz unterbrechen. Bei Auslösen der Sicherung wird das Datensignal in Strom zuführender Richtung vor der Sicherung ausgekoppelt. Das ausgekoppelte Datensignal wird über ein Kommunikationsmodul übertragen. In vorteilhafter Weise ist somit auch bei ausgelöster (unterbrochener) Sicherung eine PLC-Kommunikation über die Sicherung hinweg noch möglich. Damit wird ein Mindestmaß an Kommunikation bereitgestellt, das auch in Notfällen die Erreichbarkeit sichert. In the power line communication system according to the invention, data can be transmitted via a data signal in a power supply network. The data signal is transmitted by modulation to a carrier frequency of the power supply network and the power supply network is protected by fuses from overloading, which interrupt the power supply network after triggering. When the fuse is triggered, the data signal is coupled out in the direction of power supply before the fuse. The decoupled data signal is transmitted via a communication module. Advantageously, a PLC communication over the fuse is still possible even when triggered (interrupted) backup. This provides a minimum of communication that ensures accessibility even in emergencies.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Datensignal über einen Hochpass ausgekoppelt und das ausgekoppelte Datensignal galvanisch isoliert an das Kommunikationsmodul übermittelt. In one embodiment of the invention, the data signal is coupled out via a high-pass filter and the decoupled data signal is transmitted galvanically isolated to the communication module.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Kommunikationsmodul ein Powerline Communication Modem und das ausgekoppelte Datensignal wird durch das Powerline Communication Modul in Strom zuführender Richtung nach der Sicherung eingekoppelt. According to a further embodiment of the invention, the communication module is a powerline communication modem and the decoupled data signal is coupled by the powerline communication module in the direction of current feeding after the backup.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Kommunikationsmodul ein Modem zur drahtungebundenen Datenübertragung. Das ausgekoppelte Datensignal wird durch das Kommunikationsgerät drahtungebunden übertragen. According to a further embodiment of the invention, the communication module is a modem for wireless data transmission. The decoupled data signal is transmitted by the communication device wirelessly.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung entsteht durch das Auslösen der Sicherung eine mechanische Energie. Mit Hilfe der mechanischen Energie wird das Auskoppeln des Datensignals aktiviert. According to a further embodiment of the invention, a mechanical energy is generated by the triggering of the fuse. With the help of mechanical energy, the decoupling of the data signal is activated.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird durch das Auslösen der Sicherung ein System zur unterbrechungsfreien Stromversorgung aktiviert. Durch das System zur unterbrechungsfreien Stromversorgung wird das Auskoppeln des Datensignals aktiviert. According to a further embodiment of the invention, a system for uninterruptible power supply is activated by the release of the fuse. The system for uninterruptible power supply, the decoupling of the data signal is activated.

Die erfindungsgemäße Sicherung für ein Spannungsversorgungsnetz ist zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen Powerline Communication System geeignet. The fuse according to the invention for a power supply network is suitable for use in a power line communication system according to the invention.

Im Weiteren werden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Powerline Communication Systems unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen In the following, embodiments of the powerline communication system according to the invention will be described with reference to the attached figures. Show it

1 ein vereinfachtes Schaltbild einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Powerline Communication Systems, 1 a simplified circuit diagram of a first embodiment of the power line communication system according to the invention,

2 ein vereinfachtes Schaltbild einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Powerline Communication Systems. 2 a simplified circuit diagram of a second embodiment of the power line communication system according to the invention.

Die 1 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Powerline Communication Systems. Das Schaltbild zeigt die stromzuführenden Leitungen 101, 102 des Spannungsversorgungsnetzes. Das Spannungsversorgungsnetz ist durch eine Sicherung 103 vor Überlast geschützt. The 1 shows a simplified circuit diagram of a first embodiment of the power line communication system according to the invention. The circuit diagram shows the power supply lines 101 . 102 of the power supply network. The power supply network is protected by a fuse 103 protected against overload.

In dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Powerline Communication Systems wird das Datensignal über einen Hochpass 104 aus den stromzuführenden Leitungen 101, 102 ausgekoppelt. Weiterhin ist eine galvanische Trennung in Form einer induktiven Entkopplung 105 vorgesehen, über welche das Datensignal übertragen wird. In this embodiment of the power line communication system according to the invention, the data signal via a high pass 104 from the power lines 101 . 102 decoupled. Furthermore, a galvanic isolation in the form of an inductive decoupling 105 provided over which the data signal is transmitted.

Schließlich wird das Datensignal einem Powerline Communication Modem 106 zugeführt, welches über eine eigenständige Spannungsversorgung 107 verfügt. Durch das Powerline Communication Modul 106 wird das ausgekoppelte Datensignal in Strom zuführender Richtung nach der Sicherung 108 wieder eingekoppelt. Finally, the data signal becomes a powerline communication modem 106 supplied, which has its own power supply 107 features. Through the Powerline Communication Module 106 the decoupled data signal will be in the power-feeding direction after the backup 108 coupled again.

Die 2 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Powerline Communication Systems. Das Schaltbild zeigt die stromzuführenden Leitungen 201, 202 des Spannungsversorgungsnetzes. Das Spannungsversorgungsnetz ist durch eine Sicherung 203 vor Überlast geschützt. The 2 shows a simplified circuit diagram of a second embodiment of the power line communication system according to the invention. The circuit diagram shows the power supply lines 201 . 202 of the power supply network. The power supply network is protected by a fuse 203 protected against overload.

In dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Powerline Communication Systems wird das Datensignal über einen Hochpass 204 aus den stromzuführenden Leitungen 201, 202 ausgekoppelt. Weiterhin ist eine galvanische Trennung in Form einer induktiven Entkopplung 205 vorgesehen, über welche das Datensignal übertragen wird. In this embodiment of the power line communication system according to the invention, the data signal via a high pass 204 from the power lines 201 . 202 decoupled. Furthermore, a galvanic isolation in the form of an inductive decoupling 205 provided over which the data signal is transmitted.

Schließlich wird das Datensignal einem Kommunikationsmodul zur drahtungebundenen Datenübertragung 206 zugeführt, welches über eine eigenständige Spannungsversorgung 207 verfügt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Kommunikationsmodul zur drahtungebundenen Datenübertragung 206 als ein WLAN(Wireless Local Area Network)-Modul ausgestaltet. Zusätzlich ist ein Monitor 208 vorgesehen, der die Sicherung überwacht und bei ausgelöster Sicherung das WLAN Modul aktiviert. Finally, the data signal is a communication module for wireless data transmission 206 supplied, which has its own power supply 207 features. In this embodiment, the communication module for wireless data transmission 206 configured as a WLAN (Wireless Local Area Network) module. In addition, a monitor 208 which monitors the fuse and activates the WLAN module when the fuse is triggered.

Durch das WLAN Modul 206 wird das ausgekoppelte Datensignal drahtungebunden übertragen. Through the WLAN module 206 the decoupled data signal is wirelessly transmitted.

Somit löst die Erfindung die Aufgabe, dass eine PLC-Kommunikation, d.h. eine Datenübertragung über die Stromleitung, auch nach Auslösen bzw. Schmelzen einer sich im Kommunikationspfad befindlichen elektrischen Sicherung möglich ist. Dabei wird die zuverlässige galvanische Unterbrechung der Stromleitung gewährleistet. Hierzu wird bei ausgelöster Sicherung bzw. bei einer stromlosen Stromleitung ein Ersatzweg für die über eine Stromleitung realisierte Datenkommunikation geschaltet. Thus, the invention solves the problem that a PLC communication, i. a data transmission via the power line, even after triggering or melting of a located in the communication path electrical fuse is possible. The reliable galvanic interruption of the power line is ensured. For this purpose, when the fuse is triggered or in the case of a current-free power line, a replacement path for the data communication realized via a power line is switched.

Dies erfolgt in eine Ausführungsform durch die Sicherung selbst: Die Sicherung trennt zwar den Stromleiter, eine auf dem Stromleiter aufmodulierte Datenkommunikation wird jedoch über einen galvanisch isolierten Ersatzweg der Sicherung geführt (z.B. optisch, induktiv/Hochpass). Dieser alternative Kommunikationsweg kann zu einer Dämpfung des Signals führen und wird daher vorzugsweise nur als alternativer Kommunikationsweg zur Verfügung gestellt, wenn der erste ausfällt. This is done in one embodiment by the fuse itself: Although the fuse separates the current conductor, a data communication modulated on the conductor is conducted via a galvanically isolated equivalent path of the fuse (for example optical, inductive / high-pass). This alternative communication path may result in attenuation of the signal and is therefore preferably provided only as an alternative communication path when the first one fails.

In einer weiteren Ausführungsform baut ein Gerät, beispielsweise eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), des stromlos geschalteten Teils der Stromversorgung eine zweite Datenkommunikationsverbindung auf, beispielsweise über WLAN, Bluetooth, ZigBee oder UMTS/LTE, und überträgt die PLC-Daten des Stromnetzes über den Ersatzweg. Dieser alternative Kommunikationsweg benötigt zusätzliche Energie zur Verteilung des Kommunikationssignals und wird daher vorzugsweise nur als alternativer Kommunikationsweg zur Verfügung gestellt, wenn der erste ausfällt. Der Ausfall der Stromversorgung führt dann dazu, dass ein alternativer Kommunikationspfad aktiviert wird. In a further embodiment, a device, for example an uninterruptible power supply (UPS), of the unpowered part of the power supply establishes a second data communication connection, for example via WLAN, Bluetooth, ZigBee or UMTS / LTE, and transmits the PLC data of the power network via the replacement path , This alternative communication path requires additional power to distribute the communication signal and is therefore preferably provided only as an alternative communication path when the first one fails. The failure of the power supply then causes an alternative communication path to be activated.

In einer Ausführungsform wird ein Hochpassfilter auf der stromführenden Leitung genutzt, um das Kommunikationssignal vor der Sicherung auszukoppeln. Das ausgekoppelte Datensignal wird nach der Sicherung wieder auf die Leitung eingekoppelt. In one embodiment, a high pass filter on the live line is used to extract the communication signal prior to the fuse. The decoupled data signal is coupled back to the line after the backup.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Aus- und Einkopplung des Signals an einer Sicherung optisch oder mittels eines elektromagnetischen Signals (Funkwelle, Magnetfeld ähnlich wie bei RFID) realisiert. Hierbei werden, ähnlich wie beim Hochpassfilter, die Kommunikationssignale von der zuführenden Leitung abgenommen und optisch/elektromagnetisch zur stromlosen Leitung übertragen, in die dann das entsprechende Signal wieder eingeschleift werden kann. According to a further embodiment, the extraction and coupling of the signal to a fuse is realized optically or by means of an electromagnetic signal (radio wave, magnetic field similar to that in RFID). In this case, similar to the high-pass filter, the communication signals are removed from the feeding line and transmitted optically / electromagnetically to the currentless line, in which then the corresponding signal can be looped back.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Kommunikationsverbindung im Haus nur auf ausgewählten, vorgebbaren Leitungen zur Verfügung gestellt. In a further embodiment of the invention, the communication link in the house is made available only on selected, specifiable lines.

In einer Variante ist die Kommunikationsüberbrückung Teil der Sicherung / des Sicherungsautomaten. In einer weiteren Variante ist die Kommunikationsüberbrückung Teil der USV. Dies setzt voraus, dass die USV eine Kopplung mit dem PLC Signal der zuführenden Leitung hat. In one variant, the communication bridging is part of the fuse / circuit breaker. In another variant, the communication bridging is part of the UPS. This assumes that the UPS has a coupling with the PLC signal of the feeding line.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine zweite Sicherung (Unterbrechung) des Datenpfads eingesetzt, um auch Minimalströme zu unterbinden. Gegebenenfalls wird dieser separat unterbrochen, um eine Überlastung dieses Kommunikationspfades ebenfalls zu schützen. According to a further embodiment of the invention, a second fuse (interruption) of the data path is used to prevent even minimum currents. If necessary, this is interrupted separately in order to protect an overload of this communication path as well.

Claims (7)

Powerline Communication System, bei dem – Daten über ein Datensignal in einem Spannungsversorgungsnetz übertragbar sind, – das Datensignal durch Modulation auf eine Trägerfrequenz des Spannungsversorgungsnetzes übertragen wird, – bei dem das Spannungsversorgungsnetz durch Sicherungen vor Überlastung geschützt ist, welche nach einem Auslösen das Spannungsversorgungsnetz unterbrechen, dadurch gekennzeichnet, dass – bei Auslösen der Sicherung das Datensignal in Strom zuführender Richtung vor der Sicherung ausgekoppelt wird, – das ausgekoppelte Datensignal über ein Kommunikationsmodul übertragen wird. Powerline communication system in which - data can be transmitted via a data signal in a power supply network, - the data signal is transmitted by modulation to a carrier frequency of the power supply network, - in which the power supply network is protected by fuses from overloading, which interrupt the power supply network after tripping, characterized in that - when the fuse is triggered, the data signal is coupled in the direction of the power supply before the backup, - the decoupled data signal is transmitted via a communication module. Powerline Communication System nach Anspruch 1, wobei – das Datensignal über einen Hochpass ausgekoppelt wird, – das ausgekoppelte Datensignal galvanisch isoliert an das Kommunikationsmodul übermittelt wird. Powerline communication system according to claim 1, wherein The data signal is output via a high pass, - The decoupled data signal is transmitted galvanically isolated to the communication module. Powerline Communication System nach Anspruch 1 oder 2, wobei – das Kommunikationsmodul ein Powerline Communication Modem ist, – das ausgekoppelte Datensignal durch das Powerline Communication Modul in Strom zuführender Richtung nach der Sicherung eingekoppelt wird. Powerline communication system according to claim 1 or 2, wherein The communication module is a powerline communication modem, - The decoupled data signal is coupled by the powerline communication module in the direction of power supply after the backup. Powerline Communication System nach Anspruch 1 oder 2, wobei – das Kommunikationsmodul ein Modem zur drahtungebundenen Datenübertragung ist, – das ausgekoppelte Datensignal durch das Kommunikationsgerät drahtungebunden übertragen wird. Powerline communication system according to claim 1 or 2, wherein The communication module is a modem for wireless data transmission, - The decoupled data signal is transmitted wirelessly by the communication device. Powerline Communication System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – durch das Auslösen der Sicherung eine mechanische Energie entsteht, – mit Hilfe der mechanischen Energie das Auskoppeln des Datensignal aktiviert wird. Powerline communication system according to one of the preceding claims, wherein - the triggering of the fuse creates mechanical energy, - With the help of mechanical energy, the decoupling of the data signal is activated. Powerline Communication System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – durch das Auslösen der Sicherung ein System zur unterbrechungsfreien Stromversorgung aktiviert wird, – durch das System zur unterbrechungsfreien Stromversorgung das Auskoppeln des Datensignals aktiviert wird. Powerline communication system according to one of the preceding claims, wherein - activating the fuse activates an uninterruptible power supply system, - By the system for uninterruptible power supply, the decoupling of the data signal is activated. Sicherung für ein Spannungsversorgungsnetz geeignet zum Einsatz in einem Powerline Communication System nach einem der Ansprüche 1 bis 6. Fuse for a power supply network suitable for use in a powerline communication system according to one of claims 1 to 6.
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