28 Artigo TécnicoTelemando por Onda Portadora Victor Hugo Kurtz (
[email protected]) Universidad Nacional de Misiones Introducción Esta técnica consiste en trasmitir un numero ilimitado de señales codificadas, a través de la red eléctrica existente, utilizándola como soporte de la transmisión (vía de transmisión). Al sistema que utiliza los mismos conductores que transportan energía eléctrica para llevar además las señales de control, se le llama normalmente, control por onda portadora (Cunningham 1981). Las señales de control, también denominadas tonos, modulan una onda portadora de radio frecuencia, que se inyecta a la red de energía; PL (Power Line), actuando como transmisor. Mientras que en el punto de control se utiliza un receptor y un demodulador para recuperar la señal enviada. En algunos casos donde solo se pretende enviar el comando para una sola acción, por ejemplo la de “abrir”, basta con generar solamente la portadora por un tiempo determinado, sin la modulación por tono. Figura 12 - Sistema de Telemando por Onda Portadora Selección de la Frecuencia de Transmisión La línea de transmisión de energía eléctrica PL, no esta diseñada para transportar señales de RF (Radio Frecuencia), ya que se encuentra formada por un conjunto de resistencias y reactancias, distribuidas en serie y paralelo a los largo de esta, que dificultan el normal desplazamiento de la señal de RF. Este problemas puede ser superado seleccionado convenientemente la frecuencia adecuada para la onda portadora. Frecuencia de la portadora Debido al hecho de que las características de las líneas eléctricas no son exactamente las misma, es imposible especificar una única frecuencia que sea optima en todos casos. Existen, no obstante, algunas consideraciones que simplificaran considerablemente la selección de una frecuencia, que hará trabajar adecuadamente al sistema de onda portadora en un caso particular. Con el fin de evitar importantes variaciones de la señal portadora, debido al efecto de las ondas estacionarias, hay que seleccionar una frecuencia baja en donde el efecto de la longitud de línea sea insignificante. En general, el mayor trayecto del sistema de onda portadora, no deberá se mas que un 10% aproximadamen- te, de la longitud de la onda de la frecuencia de trabajo. La mayoría de los sistemas de onda portadora, trabajan a frecuencia por debajo de la banda estándar de radiodifusión. Son normales frecuencias entre 60 y 180 kHz (Para el sistema de trasmisión de datos por la red eléctrica, se ha fijado recientemente para Europa, la banda de 125 a 140 kHz, para aplicaciones tipo “consumers”. Norma EN 50.065-1) Frecuencia de la Señal Modulante Así como la elección de la frecuencia de la portadora es importante, también lo es la selección de la frecuencia de la onda modulante o moduladora. Una regla fundamental para la elección de las frecuencias de tono, es evitar la frecuencia de la red eléctrica 50 o 60 Hz y sus armónicos. Cuando el sistema lo justifique, una elección ideal de las frecuencias de la señal de control, es utilizar tonos del tipo DTMF (Dual Tone Multi Frecuency), ya que estas frecuencias fueron elegidas de manera que no coincidan con la frecuencia de la línea de alimentación o con sus armónicos. Además, el hecho de que cada dígito esté representado por dos tonos simultáneos, supone que aún cuando una señal espuria coincidiera con uno de los tonos, no sería causa de confusión, debido a que ambos tonos tienen que estar presente a la vez para hacer funcionar el sistema. Un Sistema Implementado El sistema de telemando por onda portadora propuesto, consta de dos partes: Un transmisor en la casa del usuario y un receptor en la sala de maquinas. El transmisor está compuesto por un circuito oscilador de alta frecuencia modulado por uno de baja frecuencia. La señal generada se inyecta a la línea por medio de dos capacitores de acoplamiento (Ver fig.13). Figura 13 - Transmisor de Telemando por Onda Portadora Para casos donde solo se pretende enviar una sola señal. uno por cada fase y uno más aproximadamente 10 s. se implementó una línea de transmisión de energía T = 1. dispara el multivibrador monoestable. La frecuencia central de codificado. hace funcionar el oscilador astable que genera la portadora. esta dada por la ecuación: Figura 16 . del LM567. hay que acondicionar al receptor con un multivibrador biestables (flip-flop). en configuración monoestable (ver fig. generado por un circuito integrado LM555..1 R3 C3 en 13. La onda de salida del transmisor. mientras que del generador hasta la presa.. se utilizó para el transmisor.Forma de Onda del Transmisor El receptor por lo tanto reconoce la señal por su frecuencia y por la duración del pulso. por medio de un par de capacitores como en el circuito transmisor (ver fig. por el tiempo t1 para el neutro. para que interprete que un tren de pulsos es para abrir.7 (R5 +R6+P) C5 Figura 15 .Receptor de Telemando por Onda Portadora El circuito oscilador de baja frecuencia trabaja en aproximadamente 3kHz. Artigo Técnico 29 Mientras que el receptor está formado por tres bloques: Un circuito detector. se implemento el circuito de la fig. Si bien la forma de onda es rectangular no afecta el buen desempeño del sistema Donde: T = Tb + Ta Tb = 0. La etapa de potencia está formada por un par de transistores en configuración Darlington. 17. acciona el sistema de arranque y/o parada de la hidrogeneración. Que detecta la señal de la onda portadora y excita un multivibrador monoestable que a su vez. Frecuencia central de decodificado Figura 14 . Con el fin de evitar tener que identificar la “fase” de la línea trifásica por donde será enviada la señal de mando. Funcionamiento donde se conecta el receptor a la línea por medio Cuando el usuario acciona el pulsador P1. en configuración multivibrador astable y otro LM555. Ta = 0.Circuito Detector de Tonos Figura 17 . acoplados a la red. en configuración decodificador de tonos. mientras que el de alta en Ancho de banda.2kV. Receptor El corazón del receptor esta formado por un circuito integrado LM567. El periodo de funcionamiento del monoestable se calcula usando la expresión: En el aprovechamiento del Salto Pereyra. en % de f0 100kHz. se muestra en la fig. desde la presa al centro de consumo. En la PCH del Salto Pereyra en el Pueblo Ilia en Misiones. en 380V. un oscilador de 100kHz.15.14). que por un tiempo t1 de de tres capacitores. mientras que el siguiente es para cerrar. un monoestable y un relé. 19). Ante la ausencia de cualquiera de las dos condiciones no produce acción alguna (Anocibar 1997).7 R5 C5 Para el calculo se ha tomado la relación Tb = 1/3 T. que se vinculan a la red por medio de un trasformador toroidal de ferrite y dos capacitores de acoplamiento. .Fac.Zwitzerland. LM567/LM567C -Tone Decoder . 1997.Barcelona .Consellería de Política Territorial. con el con el hilo adicional. se presenta como una alternativa técnica y económica Misiones .LA ELECTRÓNICA EN LA mismo conductor de energía eléctrica o un simple par telefónico que no implica erogación importante. Se optó por el agregado de un conductor mas.May. 1985. Victor Hugo .Perú.Revista Universidad Nacional de Misiones . 1998. 1999. A.Application Note 662 - March 1991.Universidad Nacional de Misiones . Marzo. Marzo. . Universidad Nacional de Misiones . 1984. .National Semiconductor .. son costosos. Sen y Ma Puentes . - Los circuitos para telemando presentados en esta oportunidad. H. usando un transmisor y receptor en sentido contrario. Victor Hugo . 148.1981. L.UNaM. Victor Hugo . la de abrir y cerrar.A. 1986. Neuquen 2001. Marzo madamente 3500m. de Ing.Fac. Figura 20 . y Feltan. Caballero. Protecciones de Sistemas Eléctricos. Plan sectorial hidroeléctrico das Concas de Galicia- Costa . Kurtz. que J. modificar o mejorar.National Semiconductor . Cada proyectista podrá recrear. Anocibar. y Caballero. PRODUCCION DE ENERGIA ALTERNATIVA - Telemando «Diabolicus 1» 31/5/84 . Figura 21 .- Galván Ruiz. máxime si se encuentra conectado en configuración estrella-triángulo y los capacitores de acoplamiento Dic.UNaM.- Por otra parte. y Caballero.Fac.Madrid - Transmisor de 1981 ESTACIONES DE TRANSFORMACIÓN Y Onda Portadora DISTRIBUCION. es posible disponer información a Muñoz. Cajamaraca. estos 1998.TELEMANDO Y TELEMETRIA.Programa de Energía ITDG-Perú . C. Aplicaciones Industriales . A mi colega y amigo: Héctor Rolando Anocibar. E. ni los únicos que existen. . Cunningham.- interesante.- Figura 19 . de Ing.UNaM. presenta gran dificultad de salvar un transformador de potencia. PEQUEÑAS CENTRALES HIDROELECTRICAS - se realizó por medio de un capacitor en las inmediaciones del transformador.VII Encuentro Latinoamericano en Pequeños Aprovechamientos Hidroenergeticos. Telemando «Sensillus 1» 7/6/84 . - Si se trasmite datos con la técnica DTMF. John E.1993.AQUANIVEL .Receptor de Telemando .SKAT St.Sistema de Control por Nivel de Agua Embalsada .- para el telemando en media tensión. Héctor Rolando .Edit Paraninfo S. Neuquen 2001.UNaM.ELECTRONICS LOAD CONTROL FOR MICRO HYDROPOWER PLANTS . INGENIERÍA DE BAJO COSTO PARA Bibliografia MICROCENTRALES HIDROELÉCTRICAS EN EL Barney.REGULADOR DE TENSION Y FRECUENCIA .Fac.MICROTURBINAS: La junto con el neutro portante se utilizó como vía de transmisión en el tramo de media tensión de aproxi.- sistemas para una aplicación en particular.Universidad Nacional de El sistema de telemando por onda portadora.APROVECHAMIENTO HIDROENERGETICOS CON MICROTURBINA . Gallen . de Ing. H. J. es posible enviar distintas ordenes. A. Marzo. por que permite la transmisión de datos en forma relativamente sencilla y utilizando el Kurtz.Edit Marcombo . . CONTROL AUTOMATICO A DISTANCIA DE PEQUEÑAS CENTRALES HIDROELECTRICAS .- Kurtz. COP800 BASED AUTOMATED. . T. Pag.CREDMHI -Fac. Bibliografia Complementaria Circuito Detector de Tonos Circuito Detector y Biestable Muñoz. Victor Hugo . E. de Ing.Fac. Enciclopedia CEAC de Electricidad. De la línea de Telemando del Proyecto Conclusiones Pereyra .. A. presentado en esta oportunidad.30 Artigo Técnico . no solo Universidad Nacional de Misiones .Sistema implementado en el aprovechamiento del Salto Pereyra Sistema de Telemando por Onda Portadora . 1986.EL PROBLEMA DE LA REGULACIÓN DE VOLTAGE Y FRECUENCIA EN LAS PEQUEÑAS CENTRALES HIDROELECTRICAS . . Rodríguez L. de Ing. Sobre Pequeños Aprovechamiento Hidroenergéticos.Encuentro Latinoamericano y del Caribe. AUTOMATICO A DISTANCIA DE PEQUEÑAS Conclusion Final CENTRALES HIDROELECTRICAS .Fac.Detti . CONTROL distancia de lo que ocurre con el sistema en la casa de máquinas. SECURITY/MONITORING SYSTEM . Comp. Mientras que desde la turbina hasta el transformador se usa la propia línea de 1986. do e implementados. L.UNaM.UNaM. EXPERIENCIAS EN portadora. PERÚ .- potencia. Sobre Pequeños Aprovechamiento Hidroenergéticos. de Ing.Receptor de Telemando . L.UNaM.Electrónica y Automática Industrilaes II . Augas de Galicia 81. Erik . no son todos los que se han experimenta.AUTOMATISMOS PARA PEQUEÑAS CENTRALES HIDROELECTRICAS - Figura 18 . M. . Kurtz. de Ing. Obras Reconocimiento Públicas e Vivenda. por el mismo par. Ramesh Sivakolundu.IX ELPAH - Encuentro Latinoamericano y del Caribe.Universidad Nacional de Misiones . - Universidad Nacional de Misiones . Hidrored.AUTOMATISMOS PARA El acoplamiento entre la línea de potencia que viene desde la microturbina. alternativa Apropiada . Marzo. Como la señal de la onda portadora. Meir .Data Sheets . .CONTROL REMOTO Y Circuito AUTOMATIZACIÓN . - Madrid . con quien desarrollé el sistema de telemando por onda Sánchez.IX ELPAH .