[发明专利]直流电力线上的通信

说明书

技术领域

本发明涉及在载送直流电的电连接上的双向数据通信。这可以应用 于例如传感器或者换能器阵列。

背景技术

在许多应用中，重要的是向一个或更多个装置既提供电力又提供用 于与其他装置进行数据通信的手段。尽管这些电力和数据连接可以分开 提供，但是通过同一连接来同时提供电力和数据却总是令人向往的。在 缆线的大小、重量或质量受到限制或者期望限制连接数的情况下，这尤 其有利。

用于在提供交流电的连接上进行数据通信的技术已是公知的。也存 在通过直流电连接来提供通信的技术。在使用多个直流供电换能器时， 特别是当它们分布在一个广阔的区域中时，这些技术可能是具有吸引力 的。

例如，US 5727025涉及通过把用数据信号调制的载波信号叠加到直 流电信号上的数据通信。但是，该文件并未指明如何调制直流电信号， 或者如何在直流电力线上复用超过一个发射机的信号。

许多系统还要求在提供电力的中央服务器和多个客户端之间的通 信。一个这样的应用可以是从中央服务器到多个输出装置的通信，例如 在航空器上向多个显示屏发送视频信号。另一个应用可以是例如大型科 学仪器中的传感器阵列，其中多个装置向中央服务器传送数据。双向通 信也是有利的。

在这些以及其他情形下，需要降低直流电力线上的热量损失，以增 加从电源到负载的包括通信信号在内的电力传输。

发明内容

针对上述背景技术，本发明提供了一种组合的电力和通信系统。该 系统包括电源和负载接口。所述电源被配置为向电力线提供输出电流， 并且包括电流源。所述电流源被配置为向所述输出电流提供直流分量。 所述电源被进一步配置成根据数据信号来调制所述输出电流。

所述负载接口被配置成在负载端子处容纳负载。所述负载接口还被 配置成从所述电力线向所述负载端子提供直流电，以及解调从所述电力 线接收到的电流以接收所述数据信号。

本发明因此有利地允许在电源和负载接口之间通过直流电力线进行 通信，其中电源也向负载提供电力。在电源中使用可调节的电流源，意 味着可以使在电力连接上与线路上的电流相关的热损耗最小化。这使得 系统更加鲁棒，并且更适合于不能提供交流电力连接和例如在地下颗粒 检测器中需要长电缆的应用。无论负载消耗的电流是恒定的还是随时间 变化的，负载接口都能够解调电流以接收信号。

优选地，所述电流源被进一步配置成向所述输出电流提供固定的直 流分量。该直流分量可以等于由系统的负载消耗的最大电流。另选地或 者附加地，所述电流源提供可变电流分量。特别是当将所述可变分量与 固定分量组合时，可以有利地调节所述可变分量，从而根据所述数据信 号来调制所述输出电流。

或者，所述电源可以包括连接至所述电流源的电流吸收器，所述电 流吸收器被配置成调节所述输出电流，以调制所述输出电流。所述电源 可以另选地以其他方式来调制所述输出电流。尽管也可以进行模拟调制， 但优选地采用数字调制。优选地使用脉冲调制。

在优选实施方式中，所述负载接口包括分路调节器，该分路调节器 将所述负载端子上的电压调节成基本恒定。所述分路调节器可以被配置 成跨接在所述负载端子上，并且优选地通过汲取从所述电力线接收到的、 未通过所述负载端子汲取的电流来工作。所述分路调节器可以有利地远 离所述负载而感测所述负载上的电压，并从所述电力线汲取电流，使得 负载上的电压保持基本恒定。

所述分路调节器也可以感测所述电力线上的电流变化。可以将这些 变化提供给对感测到的电流变化进行解调的解调器，由此接收所述数据 信号。可以使用微处理器或者使用专用硬件来实现所述解调器。

优选地，所述负载接口被进一步配置成根据第二数据信号来调制所 述负载接口上的电压。有利的是，所述电源被进一步配置成解调所述电 源上的电压以接收所述第二数据信号。

使用电流调制来从所述电源向所述负载接口进行发送，和使用电压 调制来从所述负载接口向所述电源进行发送，使得可以在所述电力线上 同时进行双向通信。优选地使用从所述电力线接收到的电力对所述负载 接口供电。尽管也可以进行模拟调制，但所述电压调制优选地是数字式 的。