WO2020064101A1 - Radio sensor node - Google Patents

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WO2020064101A1
WO2020064101A1 PCT/EP2018/076156 EP2018076156W WO2020064101A1 WO 2020064101 A1 WO2020064101 A1 WO 2020064101A1 EP 2018076156 W EP2018076156 W EP 2018076156W WO 2020064101 A1 WO2020064101 A1 WO 2020064101A1
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WO
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signal
radio
sensor node
unit
sensor
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PCT/EP2018/076156
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German (de)
French (fr)
Inventor
Christoph Armschat
Uwe WEIGT
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C13/00Arrangements for influencing the relationship between signals at input and output, e.g. differentiating, delaying

Definitions

  • the invention relates to a radio sensor node.
  • a radio sensor node transmits measurement data acquired by means of a sensor to one wirelessly by means of radio waves
  • Radio sensor nodes are often heavy
  • a radio sensor node is usually special
  • the invention has for its object to provide an improved radio sensor node and a method for operating it, in particular for use in a
  • the object is achieved according to the invention by a radio sensor node with the features of claim 1 and a method with the features of claim 14.
  • a radio sensor node according to the invention comprises one
  • Sensor unit for acquiring a measured variable and outputting an analog electrical sensor signal
  • an energy harvesting unit for harvesting energy from the sensor signal
  • the sensor signal can be fed alternately to the energy harvesting unit and the signal processing unit.
  • the invention therefore provides for the electrical sensor signal of the sensor unit of a radio sensor node
  • the radio sensor node assigns an energy harvesting unit
  • the invention takes advantage of the fact that a radio sensor node generally does not continuously process and send a sensor signal as a radio signal, but rather the majority of the time in one
  • Sleep mode is used according to the invention to harvest energy from the sensor signal.
  • the energy harvesting unit can be any type of energy harvesting unit.
  • the energy harvesting unit can also be used as
  • Energy harvesting unit is used to obtain energy from the sensor signal. These are in particular:
  • Signal processing unit an averaging circuit for
  • Radio sensor node omitted and instead as
  • the transmission signal occurs to a user of the radio sensor node.
  • a calibration curve is measured in a test field of the manufacturer of the radio sensor node, for example, which represents the transmission signal as a function of the measured variable and is made available to a user of the radio sensor node.
  • the signal processing unit as
  • Transmission signal generates an effective value of the sensor signal.
  • radio sensor node has sufficient energy to calculate the effective value due to energy harvesting.
  • the radio sensor node has a signal input to which the sensor signal is fed, and a switchover logic through which the
  • Signal input is alternately connectable to the energy harvesting unit and the signal processing unit.
  • Radio sensor node has led out contacts. This makes contacting the signal input from the outside
  • one of the contacts can be used to open the contact outside of the radio sensor node
  • the radio signals of the radio unit are advantageously hardly attenuated by the sensor node housing.
  • the radio unit has an antenna, for example a ring antenna with one or more windings, and is designed to alternately transmit the radio signal with the antenna and from one in an environment of the radio sensor node
  • Radio sensor node existing magnetic field.
  • the antenna of the radio sensor node not only sends radio signals, but also for harvesting energy from a magnetic field and / or for detecting a magnetic field strength
  • the antenna is also advantageous Power supply of the radio sensor node and / or as
  • the radio sensor node can be an electromagnetic one connected to the electrically conductive surface
  • This embodiment of the invention uses an electrically conductive surface on which the radio sensor node is arranged for potential connection of the radio sensor node and an electromagnetic shielding of the radio sensor node.
  • the radio sensor node has an energy storage unit for storing energy.
  • the energy storage unit has
  • the accumulator is, for example, only charged when the
  • Supercapacitor is charged to a nominal voltage.
  • the battery only takes place after the supercapacitor has been charged to a nominal voltage. This is achieved by means of a decoupling circuit. If the accumulator becomes defective after a few years of operation, it does not build up any voltage more on. The decoupling circuit then avoids discharge of the supercapacitor by the defective one
  • Radio sensor nodes can process significantly more measurement and arithmetic tasks than with the sole supply from the supercapacitor.
  • the measurement variable is accordingly detected with the sensor unit and that
  • Sensor signal output the sensor signal is alternately fed to the energy harvesting unit and the signal processing unit, with the signal processing unit
  • Transmission signal generated from the sensor signal is sent as a radio signal with the radio unit, and energy is harvested from the sensor signal with the energy harvesting unit.
  • 1 shows a block diagram of a radio sensor node
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a rectifier circuit and an averaging circuit for generating a
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of an energy storage unit. Corresponding parts are shown in the figures
  • FIG. 1 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a radio sensor node 1 according to the invention
  • Radio sensor node 1 comprises a sensor node housing 3, a sensor unit 5, a signal input 7, a switching logic 9, a signal processing unit 11, a
  • Energy harvesting unit 13 with an energy storage unit 15, a radio unit 17 and an electromagnetic one
  • Sensor unit 5 has, for example, a temperature sensor for detecting a temperature as a measured variable, but can also have a sensor for detecting another measured variable.
  • the sensor signal S is one of the
  • Sensor unit 5 generated electrical voltage, for example a voltage in the single-digit volt range.
  • the switching logic 9 connects the signal input 7
  • MOSFET metal-oxide-semiconductor field effect transistors
  • the signal processing unit 11 generates from the
  • the signal processing unit 11 generates as
  • Transmission signal T an average of the rectified sensor signal S, see Figure 2.
  • FIG. 2 shows an example of a circuit diagram of a rectifier circuit 21 and an averaging circuit 23 for generating the transmission signal T as an average of the rectified sensor signal S.
  • Rectifier circuit 21 is designed as a bridge rectifier circuit formed by four diodes 25.
  • the averaging circuit 23 is connected downstream of the rectifier circuit 21 and has an inductance 27, one
  • Averaging capacitor 29 connected in parallel
  • Signal input 7 is protected from overvoltages by a voltage limiting unit 33 formed by a varistor.
  • the voltage limiting unit 33 is designed for an incoming, decaying over 5 ms
  • the transmission signal T is a voltage applied to the parallel connection of the averaging capacitor 29 and the averaging resistor 31.
  • a calibration curve is measured in a test field of the manufacturer of the radio sensor node 1, which represents the transmission signal T as a transmission function of the measured variable and is made available to a user of the radio sensor node 1.
  • a time characteristic typical for the measurement signal is selected for the determination of the transfer function in the test field, which roughly corresponds to the expected measurement variable on the system.
  • rectified sensor signal S requires no complex evaluation of the sensor signal S in the radio sensor node 1 and is therefore particularly energy-saving. If sufficient harvested energy is available, the
  • signal processing unit 11 is more complex
  • Signal processing unit 11 have an integrated circuit which as a transmission signal T one
  • the effective value is formed over a time period of approximately 100 ms with a sampling frequency of more than 3 kHz.
  • the effective value is formed over a time period of approximately 100 ms with a sampling frequency of more than 3 kHz.
  • Measured value V elaboration several signals include, contain a Messwertspeieher and include a more complex processing.
  • the energy harvesting unit 13 is designed to harvest energy from the sensor signal S, which is used to supply energy to the radio sensor node 1.
  • Energy harvesting unit 13 has an energy storage unit 15, which is designed to store energy when the harvested energy is not currently required to supply energy to the radio sensor node 1.
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of an exemplary embodiment of the energy storage unit 15, it being assumed that the energy storage unit 15 is connected to the signal input 7 via the switchover logic 9 and, as in FIG. 2, the switchover logic 9 is not shown.
  • the switchover logic 9 is not shown.
  • Energy storage unit 15 of this exemplary embodiment has a supercapacitor 35, an accumulator 37
  • Overflow unit 39 with an integrated overload protection and a blocking diode 41 and is via a
  • Rectifier circuit 21 connected to the signal input 7, wherein the rectifier circuit 21 can match the rectifier circuit 21 shown in FIG. 2 or can be implemented separately.
  • the supercapacitor 35 and the accumulator 37 are decoupled by the overflow unit 39, but in principle are connected in parallel to one another.
  • Overflow unit 39 directs excess energy into the
  • the radio unit 17 has an antenna 43 with which the transmission signal T is transmitted as a radio signal.
  • the antenna 43 is designed as a ring antenna with one or more turns.
  • the radio unit 17 is preferably also designed to alternately transmit the radio signal with the antenna 43 and to inductively harvest energy and / or a magnetic field strength in one from an existing magnetic field in an environment of the radio sensor node 1
  • the electromagnetic shield 19 is as one
  • Sensor node housing 3 runs around the electrical and electronic components of the radio sensor node 1.
  • the signal input 7 has contacts 44, 45 led out of the sensor node housing 3, via which the
  • Signal input 7 can be contacted from the outside.
  • Contacts 44, 45 can be an external one, for example
  • Sensor unit 5 are connected to the signal input 7 in order to supply the signal input 7 with a sensor signal S output by the external sensor unit 5.
  • a lead-out contact 45 and the electromagnetic shield 19 are led out of the sensor node housing 3
  • Ground connection 47 connected.
  • the ground connection 47 is electrical with an electrically conductive surface 49
  • the energy harvesting unit 13 can be removed from the
  • Sensor node housing 3 lead out additional contacts 51, 52 harvest energy.
  • the sensor node housing 3 is in a plastic
  • the radio sensor node 1 is, for example, in a

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Abstract

The invention relates to a radio sensor node (1). The radio sensor node (1) comprises a sensor unit (5) for detecting a measured variable and outputting an analogue electric sensor signal (S), an energy harvesting unit (13) for harvesting energy from the sensor signal (S), a signal processing unit (11) for generating a transmission signal (T) from the sensor signal (S) and a radio unit (17) for transmitting the transmission signal (T) as a radio signal. The sensor signal (S) can be supplied alternately to the energy harvesting unit (13) and to the signal processing unit (11).

Description

Beschreibung description
Funksensorknoten Radio sensor node
Die Erfindung betrifft einen Funksensorknoten . The invention relates to a radio sensor node.
Ein Funksensorknoten übermittelt mittels eines Sensors erfasste Messdaten drahtlos mittels Funkwellen an einen A radio sensor node transmits measurement data acquired by means of a sensor to one wirelessly by means of radio waves
Empfänger . Funksensorknoten werden häufig an schwer Receiver . Radio sensor nodes are often heavy
zugänglichen oder gefährlichen Orten angeordnet, an denen eine Verkabelung, ein Austausch und/oder eine Wartung des Sensors nicht möglich oder sehr aufwändig sind . Deshalb werden an einen Funksensorknoten in der Regel besondere accessible or dangerous places where cabling, replacement and / or maintenance of the sensor is not possible or very expensive. Therefore, a radio sensor node is usually special
Anforderungen hinsichtlich dessen Robustheit, Langlebigkeit, Funkreichweite und autarker Energieversorgung gestellt . Diese Anforderungen erschweren häufig insbesondere die Ausführung eines Funksensorknotens in einer kleinen Baugröße . Ferner erweist sich die Energieversorgung häufig als problematisch . So ermöglichen Batterien einerseits zwar eine autarke Requirements with regard to its robustness, durability, radio range and self-sufficient energy supply. These requirements often make it particularly difficult to implement a radio sensor node in a small size. Furthermore, the energy supply often proves to be problematic. On the one hand, batteries make it self-sufficient
Energieversorgung, haben andererseits aber nur eine Energy supply, on the other hand, have only one
eingeschränkte Lebensdauer . Gerade bei Funksensorknoten ist ein Austausch einer Batterie j edoch häufig schwierig oder nicht möglich . Ein sparsamer Energieverbrauch kann zwar die Lebensdauer einer Batterie verlängern, andererseits aber Abstriche bei der Sendeleistung und/oder den Betriebszeiten des Funksensorknotens erfordern . limited lifespan. However, in the case of radio sensor nodes in particular, it is often difficult or impossible to replace a battery. Economical energy consumption can extend the lifespan of a battery, but on the other hand it can cut back on the transmission power and / or the operating times of the radio sensor node.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Funksensorknoten und ein Verfahren zu dessen Betreiben anzugeben, insbesondere für den Einsatz in einer The invention has for its object to provide an improved radio sensor node and a method for operating it, in particular for use in a
elektromagnetisch hoch belasteten Umgebung . Environment exposed to high electromagnetic loads.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Funksensorknoten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst . The object is achieved according to the invention by a radio sensor node with the features of claim 1 and a method with the features of claim 14.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche . Ein erfindungsgemäßer Funksensorknoten umfasst eine Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. A radio sensor node according to the invention comprises one
Sensoreinheit zum Erfassen einer Messgröße und Ausgeben eines analogen elektrischen Sensorsignals, eine Energieernteeinheit zum Ernten von Energie aus dem Sensorsignal , eine Sensor unit for acquiring a measured variable and outputting an analog electrical sensor signal, an energy harvesting unit for harvesting energy from the sensor signal, a
Signalverarbeitungseinheit zum Erzeugen eines Signal processing unit for generating a
ÜbertragungsSignals aus dem Sensorsignal und eine Funkeinheit zum Senden des ÜbertragungsSignals als ein Funksignal . Das Sensorsignal ist wechselweise der Energieernteeinheit und der Signalverarbeitungseinheit zuführbar .  Transmission signal from the sensor signal and a radio unit for transmitting the transmission signal as a radio signal. The sensor signal can be fed alternately to the energy harvesting unit and the signal processing unit.
Die Erfindung sieht also vor, das elektrische Sensorsignal der Sensoreinheit eines Funksensorknotens zur The invention therefore provides for the electrical sensor signal of the sensor unit of a radio sensor node
Energieversorgung des Funksensorknotens zu verwenden . Dazu weist der Funksensorknoten eine Energieernteeinheit zum To use the power supply of the radio sensor node. For this purpose, the radio sensor node assigns an energy harvesting unit
Ernten von Energie (insbesondere elektrischer Energie) , dem so genannten Energy Harvesting, aus dem Sensorsignal auf . Die Erfindung sieht vor, das Sensorsignal wechselweise der Harvesting energy (especially electrical energy), so-called energy harvesting, from the sensor signal. The invention provides that the sensor signal alternately
Signalverarbeitungseinheit zum Erzeugen eines Signal processing unit for generating a
Übertragungssignals aus dem Sensorsignal und der Transmission signal from the sensor signal and the
Energieernteeinheit zum Ernten von Energie zuzuführen . Die Erfindung nutzt aus , dass ein Funksensorknoten in der Regel nicht ständig ein Sensorsignal verarbeitet und als Funksignal sendet, sondern sich die überwiegende Zeit in einem Supply energy harvesting unit for harvesting energy. The invention takes advantage of the fact that a radio sensor node generally does not continuously process and send a sensor signal as a radio signal, but rather the majority of the time in one
Schlafmodus befindet, um Energie zu sparen . Dieser Sleep mode to save energy. This
Schlafmodus wird erfindungsgemäß genutzt, um Energie aus dem Sensorsignal zu ernten . Die Energieernteeinheit kann Sleep mode is used according to the invention to harvest energy from the sensor signal. The energy harvesting unit can
insbesondere auch als Energiegewinnungseinheit bezeichnet werden . Die Energieernteeinheit kann also auch als in particular also be referred to as an energy generation unit. The energy harvesting unit can also be used as
Energiegewinnungseinheit zum Gewinnen von elektrischer Energy recovery unit for the recovery of electrical
Energie aus dem Sensorsignal bezeichnet werden; die Energy from the sensor signal can be designated; the
Energieernteeinheit dient zum Gewinnen von Energie aus dem Sensorsignal . Es handelt sich dabei insbesondere um Energy harvesting unit is used to obtain energy from the sensor signal. These are in particular:
elektrische Energie . electrical power .
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die An embodiment of the invention provides that the
Signalverarbeitungseinheit eine MittelungsSchaltung zum Signal processing unit an averaging circuit for
Erzeugen des Übertragungssignals als ein Mittelwert des mit einer Gleichrichterschaltung gleichgerichteten Sensorsignals aufweist . Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird auf eine aufwändige Auswertung des Sensorsignals in dem Generate the transmission signal as an average of the a rectifier circuit rectified sensor signal. In this embodiment of the invention, a complex evaluation of the sensor signal is carried out in the
Funksensorknoten verzichtet und stattdessen als Radio sensor node omitted and instead as
ÜbertragungsSignal lediglich ein Mittelwert des Transmission signal is only an average of the
gleichgerichteten Sensorsignals erzeugt . Gegenüber einer Auswertung des SensorSignals in dem Funksensorknoten ist diese Erzeugung eines ÜbertragungsSignals besonders rectified sensor signal generated. Compared to an evaluation of the sensor signal in the radio sensor node, this generation of a transmission signal is special
energiesparend . Die energieintensive Auswertung des energy saving. The energy intensive evaluation of the
ÜbertragungsSignals erfolgt in diesem Fall bei einem Benutzer des Funksensorknotens . Zum Auswerten des ÜbertragungsSignals wird beispielsweise in einem Prüffeld des Herstellers des Funksensorknotens eine Kalibrierkurve ausgemessen, die das ÜbertragungsSignal als Funktion der Meßgröße darstellt und einem Benutzer des Funksensorknotens zur Verfügung gestellt wird . In this case, the transmission signal occurs to a user of the radio sensor node. To evaluate the transmission signal, a calibration curve is measured in a test field of the manufacturer of the radio sensor node, for example, which represents the transmission signal as a function of the measured variable and is made available to a user of the radio sensor node.
Alternativ wird von der Signalverarbeitungseinheit als Alternatively, the signal processing unit as
ÜbertragungsSignal ein Effektivwert des Sensorsignals erzeugt . Diese zur vorgenannten Ausgestaltung alternative Ausgestaltung der Erfindung wird vorzugsweise dann Transmission signal generates an effective value of the sensor signal. This alternative embodiment of the invention to the aforementioned embodiment is then preferred
eingesetzt, wenn dem Funksensorknoten durch das Energieernten ausreichend Energie zur Berechnung des Effektivwerts zur Verfügung steht . used when the radio sensor node has sufficient energy to calculate the effective value due to energy harvesting.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Funksensorknoten einen Signaleingang, dem das Sensorsignal zugeführt wird, und eine Umschaltlogik, durch die der In a further embodiment of the invention, the radio sensor node has a signal input to which the sensor signal is fed, and a switchover logic through which the
Signaleingang wechselweise mit der Energieernteeinheit und der Signalverarbeitungseinheit verbindbar ist, auf . Diese Ausgestaltung der Erfindung realisiert die abwechselnde Signal input is alternately connectable to the energy harvesting unit and the signal processing unit. This embodiment of the invention realizes the alternating
Zuführung des SensorSignals zu der Signalverarbeitungseinheit und der Energieernteeinheit durch eine Umschaltlogik, die den Signaleingang abwechselnd mit der Signalverarbeitungseinheit und der Energieernteeinheit verbindet . Feeding of the sensor signal to the signal processing unit and the energy harvesting unit by a switching logic that alternately connects the signal input to the signal processing unit and the energy harvesting unit.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Another embodiment of the invention provides a
Spannungsbegrenzungseinheit zum Schutz des Signaleingangs vor Überspannungen vor. Diese Ausgestaltung der Erfindung erhöht vorteilhaft die Robustheit des Signaleingangs gegen Voltage limiting unit to protect the signal input from Surges before. This embodiment of the invention advantageously increases the robustness of the signal input against
Stoßspannungen . Diese können verursacht sein durch direkte Einkopplungen oder durch induktive Einkopplungen Surge voltages. These can be caused by direct coupling or by inductive coupling
(beispielsweise von Stromstößen in nahe vorbeilaufenden (For example, from power surges in nearby passages
Strombahnen) oder durch kapazitive Einkopplungen, die Current paths) or by capacitive coupling, which
insbesondere in der Umgebung von Hochspannungsanlagen especially in the vicinity of high-voltage systems
auftreten können . may occur .
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Signaleingang aus einem Sensorknotengehäuse des Another embodiment of the invention provides that the signal input from a sensor node housing
Funksensorknotens herausgeführte Kontakte aufweist . Dadurch wird eine Kontaktierung des Signaleingangs von außen Radio sensor node has led out contacts. This makes contacting the signal input from the outside
ermöglicht . Ferner kann einer der Kontakte genutzt werden, um den Kontakt außerhalb des Funksensorknotens auf ein enables. Furthermore, one of the contacts can be used to open the contact outside of the radio sensor node
Massepotential zu legen . Ground potential.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Funksensorknoten ein in einem Kunststoff mit niedriger A further embodiment of the invention provides that the radio sensor node has a lower plastic
Permittivität vergossenes Sensorknotengehäuse aufweist . Has permittivity encapsulated sensor node housing.
Dadurch werden die Funksignale der Funkeinheit vorteilhaft durch das Sensorknotengehäuse kaum gedämpft . As a result, the radio signals of the radio unit are advantageously hardly attenuated by the sensor node housing.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass die Funkeinheit eine Antenne, beispielsweise eine Ringantenne mit einer oder mehreren Windungen, aufweist und dazu ausgebildet ist, mit der Antenne wechselweise das Funksignal zu senden und aus einem in einer Umgebung des Funksensorknotens Further refinements of the invention provide that the radio unit has an antenna, for example a ring antenna with one or more windings, and is designed to alternately transmit the radio signal with the antenna and from one in an environment of the radio sensor node
vorhandenen Magnetfeld induktiv Energie zu ernten und/oder eine Magnetfeldstärke eines in einer Umgebung des Harvest existing magnetic field inductively and / or a magnetic field strength in an environment of
Funksensorknotens vorhandenen Magnetfeldes zu erfassen . Diese Ausgestaltungen der Erfindung sehen also vor, die Antenne des Funksensorknotens nicht nur dem Senden von Funksignalen, sondern außerdem zum Ernten von Energie aus einem Magnetfeld und/oder zum Erfassen einer Magnetfeldstärke eines Detect radio sensor node existing magnetic field. These refinements of the invention therefore provide that the antenna of the radio sensor node not only sends radio signals, but also for harvesting energy from a magnetic field and / or for detecting a magnetic field strength
Magnetfeldes in der Umgebung des Funksensorknotens zu Magnetic field in the vicinity of the radio sensor node
verwenden . Dadurch wird die Antenne vorteilhaft auch zur Energieversorgung des Funksensorknotens und/oder als use. As a result, the antenna is also advantageous Power supply of the radio sensor node and / or as
Magnetfeldsensor genutzt. Magnetic field sensor used.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Funksensorknoten an einer elektrisch leitfähigen Oberfläche angeordnet ist und einen mit der elektrisch leitfähigen A further embodiment of the invention provides that the radio sensor node is arranged on an electrically conductive surface and one with the electrically conductive surface
Oberfläche elektrisch verbundenen Masseanschluss aufweist . Außerdem kann der Funksensorknoten eine mit der elektrisch leitfähigen Oberfläche verbundene elektromagnetische Surface electrically connected ground connection. In addition, the radio sensor node can be an electromagnetic one connected to the electrically conductive surface
Abschirmung aufweisen . Diese Ausgestaltung der Erfindung nutzt eine elektrisch leitfähige Oberfläche, an der der Funksensorknoten angeordnet ist, zur Potentialanbindung des Funksensorknotens und einer elektromagnetischen Abschirmung des Funksensorknotens . Have shielding. This embodiment of the invention uses an electrically conductive surface on which the radio sensor node is arranged for potential connection of the radio sensor node and an electromagnetic shielding of the radio sensor node.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Funksensorknoten eine EnergieSpeichereinheit zur Speicherung von Energie auf . Die EnergieSpeichereinheit weist In a further embodiment of the invention, the radio sensor node has an energy storage unit for storing energy. The energy storage unit has
beispielsweise einen Superkondensator und/oder einen for example a super capacitor and / or one
Akkumulator auf . Wenn die EnergieSpeichereinheit einen Accumulator on. If the energy storage unit
Superkondensator und einen Akkumulator aufweist, wird der Akkumulator beispielsweise nur geladen, wenn der Has supercapacitor and an accumulator, the accumulator is, for example, only charged when the
Superkondensator auf eine Nennspannung aufgeladen ist . Diese Ausgestaltungen der Erfindung ermöglichen die Speicherung insbesondere der aus dem Sensorsignal geernteten Energie, wenn die geerntete Energie momentan nicht zur Supercapacitor is charged to a nominal voltage. These refinements of the invention make it possible, in particular, to store the energy harvested from the sensor signal if the harvested energy is not currently available
Energieversorgung des Funksensorknotens benötigt wird . Die Verwendung eines Superkondensators und eines Akkumulators kombiniert die schnelle Be- und Entladbarkeit eines Power supply of the radio sensor node is required. The use of a supercapacitor and an accumulator combines the quick loading and unloading of one
Superkondensators mit der höheren Kapazität eines Supercapacitor with the higher capacitance
Akkumulators . Außerdem haben Superkondensatoren höhere Accumulator. In addition, supercapacitors have higher ones
Lebensdauern als Akkumulatoren, so dass der Superkondensator noch lange verwendbar ist, wenn die Lebensdauer des Lifetimes as accumulators, so that the supercapacitor can be used for a long time if the lifespan of the
Akkumulators bereits abgelaufen ist . Das Laden des Accumulator has already expired. Loading the
Akkumulators erfolgt nur nach abgeschlossener Aufladung des Superkondensators auf eine Nennspannung . Dies wird durch eine EntkopplungsSchaltung erreicht . Wenn der Akkumulator nach einigen Jahren Betrieb defekt wird, so baut er keine Spannung mehr auf. Die Entkoppelungsschaltung vermeidet dann eine Entladung des Superkondensators durch den defekten The battery only takes place after the supercapacitor has been charged to a nominal voltage. This is achieved by means of a decoupling circuit. If the accumulator becomes defective after a few years of operation, it does not build up any voltage more on. The decoupling circuit then avoids discharge of the supercapacitor by the defective one
Akkumulator, so dass der Funksensorknoten weiterhin mit Energie aus dem Superkondensator versorgt werden kann . Die parallele Installation des Superkondensators und des Accumulator so that the radio sensor node can continue to be supplied with energy from the supercapacitor. The parallel installation of the supercapacitor and the
Akkumulators hat den Vorteil , dass - je nach Energieernte und Zykluszeiten - in den ersten Jahren des Einsatzes des The battery has the advantage that - depending on the energy harvest and cycle times - in the first years of using the
Funksensorknotens deutlich mehr Mess- und Rechenaufgaben abgearbeitet werden können als mit alleiniger Speisung aus dem Superkondensator . Radio sensor nodes can process significantly more measurement and arithmetic tasks than with the sole supply from the supercapacitor.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Funksensorknotens werden dementsprechend mit der Sensoreinheit die Messgröße erfasst und das In the method according to the invention for operating a radio sensor node according to the invention, the measurement variable is accordingly detected with the sensor unit and that
Sensorsignal ausgegeben, das Sensorsignal wird wechselweise der Energieernteeinheit und der Signalverarbeitungseinheit zugeführt, mit der Signalverarbeitungseinheit wird das Sensor signal output, the sensor signal is alternately fed to the energy harvesting unit and the signal processing unit, with the signal processing unit
Übertragungssignal aus dem Sensorsignal erzeugt, mit der Funkeinheit wird das Übertragungssignal als ein Funksignal gesendet , und mit der Energieernteeinheit wird Energie aus dem Sensorsignal geerntet . Transmission signal generated from the sensor signal, the transmission signal is sent as a radio signal with the radio unit, and energy is harvested from the sensor signal with the energy harvesting unit.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will be more clearly understood in the
Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Relation to the following description of
Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Embodiments related to the
Zeichnungen näher erläutert werden . Dabei zeigen : Drawings are explained in more detail. Show:
FIG 1 ein Blockdiagramm eines Funksensorknotens , 1 shows a block diagram of a radio sensor node,
FIG 2 einen Schaltplan einer GleichrichterSchaltung und einer MittelungsSchaltung zum Erzeugen eines 2 shows a circuit diagram of a rectifier circuit and an averaging circuit for generating a
Übertragungssignals ,  Transmission signal,
FIG 3 einen Schaltplan einer Energiespeichereinheit . Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit 3 shows a circuit diagram of an energy storage unit. Corresponding parts are shown in the figures
denselben BezugsZeichen versehen . the same reference provided calibrate Z.
Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Funksensorknotens 1. Der FIG. 1 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a radio sensor node 1 according to the invention
Funksensorknoten 1 umfasst ein Sensorknotengehäuse 3 , eine Sensoreinheit 5 , einen Signaleingang 7 , eine Umschaltlogik 9, eine Signalverarbeitungseinheit 11 , eine Radio sensor node 1 comprises a sensor node housing 3, a sensor unit 5, a signal input 7, a switching logic 9, a signal processing unit 11, a
Energieernteeinheit 13 mit einer EnergieSpeichereinheit 15, eine Funkeinheit 17 und eine elektromagnetische  Energy harvesting unit 13 with an energy storage unit 15, a radio unit 17 and an electromagnetic one
Abschirmung 19. Shield 19.
Mit der Sensoreinheit 5 werden eine Messgröße erfasst und ein die Messgröße repräsentierendes analoges elektrisches With the sensor unit 5, a measured variable is recorded and an analog electrical representative of the measured variable
Sensorsignal S an den Signaleingang 7 ausgegeben . Die Sensor signal S output at signal input 7. The
Sensoreinheit 5 weist beispielsweise einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur als Messgröße auf, kann j edoch auch einen Sensor zum Erfassen einer anderen Messgröße aufweisen . Das Sensorsignal S ist eine von der Sensor unit 5 has, for example, a temperature sensor for detecting a temperature as a measured variable, but can also have a sensor for detecting another measured variable. The sensor signal S is one of the
Sensoreinheit 5 erzeugte elektrische Spannung, beispielsweise eine Spannung im einstelligen Voltbereich . Sensor unit 5 generated electrical voltage, for example a voltage in the single-digit volt range.
Die Umschaltlogik 9 verbindet den Signaleingang 7 The switching logic 9 connects the signal input 7
wechselweise mit der Signalverarbeitungseinheit 11 und der Energieernteeinheit 13 und führt das Sensorsignal S damit wechselweise der Signalverarbeitungseinheit 11 und der alternately with the signal processing unit 11 and the energy harvesting unit 13 and thus alternately carries the sensor signal S to the signal processing unit 11 and
Energieernteeinheit 13 zu . Beispielsweise weist die Energy harvesting unit 13 too. For example, the
Umschaltlogik 9 zu diesem Zweck verlustarme Switchover logic 9 low-loss for this purpose
HalbleiterSchalter, beispielsweise Metall-Oxid-Halbleiter- Feldeffekttransistoren (MOSFET) , und eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Halbleiterschalter auf .  Semiconductor switch, for example metal-oxide-semiconductor field effect transistors (MOSFET), and a control unit for controlling the semiconductor switch.
Die Signalverarbeitungseinheit 11 erzeugt aus dem The signal processing unit 11 generates from the
Sensorsignal S ein ÜbertragungsSignal T . Beispielsweise erzeugt die Signalverarbeitungseinheit 11 als Sensor signal S a transmission signal T. For example, the signal processing unit 11 generates as
ÜbertragungsSignal T einen Mittelwert des gleichgerichteten Sensorsignals S , siehe dazu Figur 2. Figur 2 zeigt beispielhaft einen Schaltplan einer GleichrichterSchaltung 21 und einer MittelungsSchaltung 23 zum Erzeugen des ÜbertragungsSignals T als ein Mittelwert des gleichgerichteten Sensorsignals S . Die Transmission signal T an average of the rectified sensor signal S, see Figure 2. FIG. 2 shows an example of a circuit diagram of a rectifier circuit 21 and an averaging circuit 23 for generating the transmission signal T as an average of the rectified sensor signal S. The
GleichrichterSchaltung 21 ist als eine von vier Dioden 25 gebildete BrückengleichrichterSchaltung ausgebildet . Die MittelungsSchaltung 23 ist der GleichrichterSchaltung 21 nachgeschaltet und weist eine Induktivität 27 , einen  Rectifier circuit 21 is designed as a bridge rectifier circuit formed by four diodes 25. The averaging circuit 23 is connected downstream of the rectifier circuit 21 and has an inductance 27, one
Mittelungskondensator 29 und einen zu dem Averaging capacitor 29 and one to that
Mittelungskondensator 29 parallel geschalteten Averaging capacitor 29 connected in parallel
Mittelungswiderstand 31 auf . In Figur 2 ist angenommen, dass der Signaleingang 7 über die Umschaltlogik 9 mit der Averaging resistance 31. In Figure 2 it is assumed that the signal input 7 via the switching logic 9 with the
Signalverarbeitungseinheit 11 verbunden ist, wobei die Signal processing unit 11 is connected, the
Umschaltlogik 9 in Figur 2 nicht dargestellt ist . Der Switching logic 9 is not shown in Figure 2. Of the
Signaleingang 7 ist durch eine von einem Varistor gebildete Spannungsbegrenzungseinheit 33 vor Überspannungen geschützt . Beispielsweise ist die Spannungsbegrenzungseinheit 33 dazu ausgelegt, einen einlaufenden, über 5 ms abklingenden Signal input 7 is protected from overvoltages by a voltage limiting unit 33 formed by a varistor. For example, the voltage limiting unit 33 is designed for an incoming, decaying over 5 ms
Spannungsstoß mit einer Spannungsspitze von 100 V auf 15 V bis 20 V zu begrenzen . Das ÜbertragungsSignal T ist eine an der Parallelschaltung des Mittelungskondensators 29 und des Mittelungswiderstands 31 anliegende Spannung . Zum Auswerten des auf diese Weise erzeugten ÜbertragungsSignals T wird in einem Prüffeld des Herstellers des Funksensorknotens 1 eine Kalibrierkurve ausgemessen, die das Übertragungssignal T als eine Übertragungsfunktion der Messgröße darstellt und einem Benutzer des Funksensorknotens 1 zur Verfügung gestellt wird . Idealerweise wird für die Ermittlung der Übertragungsfunktion im Prüffeld ein für das Messsignal typischer Zeitverlauf gewählt, der der erwarteten Messgröße auf der Anlage in etwa entspricht . Limit surge voltage with a voltage peak of 100 V to 15 V to 20 V. The transmission signal T is a voltage applied to the parallel connection of the averaging capacitor 29 and the averaging resistor 31. To evaluate the transmission signal T generated in this way, a calibration curve is measured in a test field of the manufacturer of the radio sensor node 1, which represents the transmission signal T as a transmission function of the measured variable and is made available to a user of the radio sensor node 1. Ideally, a time characteristic typical for the measurement signal is selected for the determination of the transfer function in the test field, which roughly corresponds to the expected measurement variable on the system.
Die in Figur 2 gezeigte Ausführung der The version of the shown in Figure 2
Signalverarbeitungseinheit 11 zum Erzeugen des Signal processing unit 11 for generating the
ÜbertragungsSignals T als ein Mittelwert des Transmission signal T as an average of the
gleichgerichteten Sensorsignals S erfordert keine aufwändige Auswertung des Sensorsignals S in dem Funksensorknoten 1 und ist deshalb besonders energiesparend . Wenn ausreichend geerntete Energie zur Verfügung steht, kann die rectified sensor signal S requires no complex evaluation of the sensor signal S in the radio sensor node 1 and is therefore particularly energy-saving. If sufficient harvested energy is available, the
Signalverarbeitungseinheit 11 stattdessen aufwändiger Instead, signal processing unit 11 is more complex
ausgeführt sein . Beispielsweise kann die be executed. For example, the
Signalverarbeitungseinheit 11 einen integrierten Schaltkreis aufweisen, der als Übertragungssignal T einen  Signal processing unit 11 have an integrated circuit which as a transmission signal T one
Effektivwert (RMS ) des Sensorsignals S berechnet . RMS value of the sensor signal S is calculated.
Beispielsweise wird der Effektivwert über eine Zeitperiode von etwa 100 ms mit einer Abtastfrequenz von mehr als 3 kHz gebildet . Bei größeren Funksensorknoten 1 kann die For example, the effective value is formed over a time period of approximately 100 ms with a sampling frequency of more than 3 kHz. With larger radio sensor nodes 1, the
MesswertVerarbeitung auch mehrere Signale umfassen, einen Messwertspeieher enthalten und eine aufwändigere Verarbeitung beinhalten . Measured value V elaboration several signals include, contain a Messwertspeieher and include a more complex processing.
Die Energieernteeinheit 13 ist zum Ernten von Energie aus dem Sensorsignal S ausgebildet, die zur Energieversorgung des Funksensorknotens 1 verwendet wird . Die The energy harvesting unit 13 is designed to harvest energy from the sensor signal S, which is used to supply energy to the radio sensor node 1. The
Energieernteeinheit 13 weist eine EnergieSpeichereinheit 15 auf, die zur Speicherung von Energie ausgebildet ist, wenn die geerntete Energie momentan nicht zur Energieversorgung des Funksensorknotens 1 benötigt wird .  Energy harvesting unit 13 has an energy storage unit 15, which is designed to store energy when the harvested energy is not currently required to supply energy to the radio sensor node 1.
Figur 3 zeigt einen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels der EnergieSpeichereinheit 15, wobei angenommen ist, dass die EnergieSpeichereinheit 15 über die Umschaltlogik 9 mit dem Signaleingang 7 verbunden ist, und wobei wie in Figur 2 die Umschaltlogik 9 nicht dargestellt ist . Die FIG. 3 shows a circuit diagram of an exemplary embodiment of the energy storage unit 15, it being assumed that the energy storage unit 15 is connected to the signal input 7 via the switchover logic 9 and, as in FIG. 2, the switchover logic 9 is not shown. The
EnergieSpeichereinheit 15 dieses Ausführungsbeispiels weist einen Superkondensator 35 , einen Akkumulator 37 , eine  Energy storage unit 15 of this exemplary embodiment has a supercapacitor 35, an accumulator 37
Überlaufeinheit 39 mit einem integrierten Überladeschütz und eine Sperrdiode 41 auf und ist über eine Overflow unit 39 with an integrated overload protection and a blocking diode 41 and is via a
GleichrichterSchaltung 21 mit dem Signaleingang 7 verbunden, wobei die GleichrichterSchaltung 21 mit der in Figur 2 gezeigten GleichrichterSchaltung 21 übereinstimmen oder separat ausgeführt sein kann . Der Superkondensator 35 und der Akkumulator 37 sind durch die Überlaufeinheit 39 entkoppelt, aber prinzipiell parallel zueinander geschaltet . Die  Rectifier circuit 21 connected to the signal input 7, wherein the rectifier circuit 21 can match the rectifier circuit 21 shown in FIG. 2 or can be implemented separately. The supercapacitor 35 and the accumulator 37 are decoupled by the overflow unit 39, but in principle are connected in parallel to one another. The
Überlaufeinheit 39 leitet überschüssige Energie in den Overflow unit 39 directs excess energy into the
Akkumulator 37 , wenn der Superkondensator 35 auf eine Nennspannung aufgeladen ist, das heißt der Akkumulator 37 wird nur dann geladen, wenn der Superkondensator 35 bereits auf die Nennspannung aufgeladen ist . Wenn der Akkumulator 37 sein Lebensdauerende erreicht, wird die Accumulator 37 when the supercapacitor 35 is on a Nominal voltage is charged, that is, the accumulator 37 is only charged when the supercapacitor 35 is already charged to the nominal voltage. When the accumulator 37 reaches the end of its service life, the
EnergieSpeichereinheit 15 nur noch mit dem Energy storage unit 15 only with the
Superkondensator 35 betrieben . Super capacitor 35 operated.
Die Funkeinheit 17 weist eine Antenne 43 auf, mit der das ÜbertragungsSignal T als ein Funksignal gesendet wird . Die Antenne 43 ist als eine Ringantenne mit einer oder mehreren Windungen ausgebildet . Vorzugsweise ist die Funkeinheit 17 ferner dazu ausgebildet, mit der Antenne 43 wechselweise das Funksignal zu senden und aus einem in einer Umgebung des Funksensorknotens 1 vorhandenen Magnetfeld induktiv Energie zu ernten und/oder eine Magnetfeldstärke eines in einer The radio unit 17 has an antenna 43 with which the transmission signal T is transmitted as a radio signal. The antenna 43 is designed as a ring antenna with one or more turns. The radio unit 17 is preferably also designed to alternately transmit the radio signal with the antenna 43 and to inductively harvest energy and / or a magnetic field strength in one from an existing magnetic field in an environment of the radio sensor node 1
Umgebung des Funksensorknotens 1 vorhandenen Magnetfeldes zu erfassen . Detect the surroundings of the radio sensor node 1 existing magnetic field.
Die elektromagnetische Abschirmung 19 ist als eine The electromagnetic shield 19 is as one
niederinduktive Leiterschleife ausgebildet, die zur low-inductance conductor loop designed for
Abschirmung elektromagnetischer Felder in dem Shielding electromagnetic fields in the
Sensorknotengehäuse 3 um die elektrischen und elektronischen Komponenten des Funksensorknotens 1 herum verläuft . Sensor node housing 3 runs around the electrical and electronic components of the radio sensor node 1.
Der Signaleingang 7 weist aus dem Sensorknotengehäuse 3 herausgeführte Kontakte 44 , 45 auf, über die der The signal input 7 has contacts 44, 45 led out of the sensor node housing 3, via which the
Signaleingang 7 von außen kontaktierbar ist . Über die Signal input 7 can be contacted from the outside. About the
Kontakte 44 , 45 kann beispielsweise eine externe Contacts 44, 45 can be an external one, for example
Sensoreinheit 5 mit dem Signaleingang 7 verbunden werden, um dem Signaleingang 7 ein von der externen Sensoreinheit 5 ausgegebenes Sensorsignal S zuzuführen . Ein herausgeführter Kontakt 45 und die elektromagnetische Abschirmung 19 sind mit einem aus dem Sensorknotengehäuse 3 herausgeführten Sensor unit 5 are connected to the signal input 7 in order to supply the signal input 7 with a sensor signal S output by the external sensor unit 5. A lead-out contact 45 and the electromagnetic shield 19 are led out of the sensor node housing 3
Masseanschluss 47 verbunden . Der Masseanschluss 47 ist mit einer elektrisch leitfähigen Oberfläche 49 elektrisch Ground connection 47 connected. The ground connection 47 is electrical with an electrically conductive surface 49
verbunden, an der der Funksensorknoten 1 angeordnet ist . Optional kann die Energieernteeinheit 13 über aus dem connected to which the radio sensor node 1 is arranged. Optionally, the energy harvesting unit 13 can be removed from the
Sensorknotengehäuse 3 herausgeführte Zusatzkontakte 51 , 52 Energie ernten . Das Sensorknotengehäuse 3 ist in einem Kunststoff mit Sensor node housing 3 lead out additional contacts 51, 52 harvest energy. The sensor node housing 3 is in a plastic
niedriger Permittivität vergossen, so dass die Funksignale der Antenne 43 kaum gedämpft werden . low permittivity so that the radio signals of the antenna 43 are hardly attenuated.
Der Funksensorknoten 1 wird beispielsweise in einer The radio sensor node 1 is, for example, in a
elektromagnetisch hoch belasteten Umgebung eingesetzt . environment exposed to high electromagnetic loads.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Although the invention in detail by preferred
Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Exemplary embodiments have been illustrated and described in more detail, the invention is not restricted by the examples disclosed and other variations can be derived therefrom by the person skilled in the art without the scope of protection of the
Erfindung zu verlassen . Leaving invention.
Bezugszeichenliste Reference list
1 Funksensorknoten 1 radio sensor node
3 Sensorknotengehäuse  3 sensor node housings
5 Sensoreinheit  5 sensor unit
7 Signaleingang  7 signal input
9 Umschaltlogik  9 switching logic
11 Signalverarbeitungseinheit 11 signal processing unit
13 Energieernteeinheit 13 energy harvesting unit
15 EnergieSpeichereinheit  15 energy storage unit
17 Funkeinheit  17 radio unit
19 elektromagnetische Abschirmung 19 electromagnetic shielding
21 GleichrichterSchaltung 21 Rectifier circuit
23 MittelungsSchaltung  23 Averaging circuit
25 Diode  25 diode
27 Induktivität  27 inductance
29 Mittelungskondensator  29 averaging capacitor
31 Mittelungswiderstand  31 averaging resistance
33 Spannungsbegrenzungseinheit 33 voltage limiting unit
35 Superkondensator 35 supercapacitor
37 Akkumulator  37 accumulator
39 Überlaufeinheit  39 overflow unit
41 Sperrdiode  41 blocking diode
43 Antenne  43 antenna
44 , 45 herausgeführter Kontakt  44, 45 lead out contact
47 Masseanschluss  47 Earth connection
49 elektrisch leitfähige Oberfläche 49 electrically conductive surface
51, 52 Zusatzkontakt 51, 52 additional contact
S Sensorsignal  S sensor signal
T ÜbertragungsSignal  T transmission signal

Claims

Patentansprüche Claims
1. Funksensorknoten (1), umfassend 1. radio sensor node (1), comprising
- eine Sensoreinheit (5) zum Erfassen einer Messgröße und Ausgeben eines analogen elektrischen Sensorsignals ( S ) ,  a sensor unit (5) for detecting a measured variable and outputting an analog electrical sensor signal (S),
- eine Energieernteeinheit (13) zum Ernten von Energie aus dem Sensorsignal ( S ) ,  - an energy harvesting unit (13) for harvesting energy from the sensor signal (S),
- eine Signalverarbeitungseinheit (11) zum Erzeugen eines ÜbertragungsSignals (T) aus dem Sensorsignal ( S ) und  - A signal processing unit (11) for generating a transmission signal (T) from the sensor signal (S) and
- eine Funkeinheit (17) zum Senden des  - A radio unit (17) for transmitting the
ÜbertragungsSignals (T) als ein Funksignal , Transmission signal (T) as a radio signal,
- wobei das Sensorsignal ( S ) wechselweise der  - The sensor signal (S) alternately the
Energieernteeinheit (13) und der Energy harvesting unit (13) and the
Signalverarbeitungseinheit (11) zuführbar ist . Signal processing unit (11) can be fed.
2. Funksensorknoten (1) nach Anspruch 1 , wobei die 2. radio sensor node (1) according to claim 1, wherein the
Signalverarbeitungseinheit (11) eine MittelungsSchaltung (23) zum Erzeugen des ÜbertragungsSignals (T) als ein Mittelwert des mit einer GleichrichterSchaltung (21) gleichgerichteten Sensorsignals ( S ) aufweist . Signal processing unit (11) has an averaging circuit (23) for generating the transmission signal (T) as an average value of the sensor signal (S) rectified with a rectifier circuit (21).
3. Funksensorknoten (1) nach Anspruch 1 , wobei die 3. radio sensor node (1) according to claim 1, wherein the
Signalverarbeitungseinheit (11) als ÜbertragungsSignal (T) einen Effektivwert des Sensorsignals ( S ) erzeugt . Signal processing unit (11) generates an effective value of the sensor signal (S) as the transmission signal (T).
4. Funksensorknoten (1) nach einem der vorhergehenden 4. radio sensor node (1) according to one of the preceding
Ansprüche mit einem Signaleingang ( 7 ) , dem das Claims with a signal input (7), which the
Sensorsignal ( S ) zugeführt wird, und mit einer Sensor signal (S) is supplied, and with a
Umschaltlogik (9), durch die der Signaleingang (7) Switching logic (9) through which the signal input (7)
wechselweise mit der Energieernteeinheit (13) und der alternately with the energy harvesting unit (13) and the
Signalverarbeitungseinheit (11) verbindbar ist . Signal processing unit (11) can be connected.
5. Funksensorknoten (1) nach Anspruch 4 mit einer 5. radio sensor node (1) according to claim 4 with a
Spannungsbegrenzungseinheit ( 33 ) zum Schutz des Voltage limiting unit (33) to protect the
Signaleingangs (7) vor Überspannungen . Signal input (7) before overvoltages.
6. Funksensorknoten (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Signaleingang (7) aus einem Sensorknotengehäuse (3) des Funksensorknotens (1) herausgeführte Kontakte (44, 45) aufweist . 6. radio sensor node (1) according to claim 4 or 5, wherein the signal input (7) from a sensor node housing (3) of Radio sensor node (1) leads out contacts (44, 45).
7. Funksensorknoten (1) nach einem der vorhergehenden 7. radio sensor node (1) according to one of the preceding
Ansprüche mit einem in einem Kunststoff mit niedriger Claims with one in a plastic with lower
Permittivität vergossenen Sensorknotengehäuse (3) . Permittivity encapsulated sensor node housing (3).
8. Funksensorknoten (1) nach einem der vorhergehenden 8. radio sensor node (1) according to one of the preceding
Ansprüche, wobei die Funkeinheit ( 17 ) eine Antenne (43) aufweist und dazu ausgebildet ist, mit der Antenne (43) wechselweise das Funksignal zu senden und aus einem in einer Umgebung des Funksensorknotens (1) vorhandenen Magnetfeld induktiv Energie zu ernten . Claims, wherein the radio unit (17) has an antenna (43) and is designed to alternately transmit the radio signal with the antenna (43) and to inductively harvest energy from a magnetic field present in an environment of the radio sensor node (1).
9. Funksensorknoten (1) nach einem der vorhergehenden 9. radio sensor node (1) according to one of the preceding
Ansprüche, wobei die Funkeinheit ( 17 ) eine Antenne (43) aufweist und dazu ausgebildet ist, mit der Antenne (43) wechselweise das Funksignal zu senden und eine Claims, wherein the radio unit (17) has an antenna (43) and is designed to alternately transmit the radio signal with the antenna (43) and one
Magnetfeldstärke eines in einer Umgebung des Magnetic field strength in an environment of
Funksensorknotens (1) vorhandenen Magnetfeldes zu erfassen .  Detect radio sensor node (1) existing magnetic field.
10. Funksensorknoten (1) nach einem der vorhergehenden 10. radio sensor node (1) according to one of the preceding
Ansprüche, der an einer elektrisch leitfähigen Claims of an electrically conductive
Oberfläche (49) angeordnet ist und einen mit der elektrisch leitfähigen Oberfläche (49) elektrisch verbundenen Surface (49) is arranged and one electrically connected to the electrically conductive surface (49)
Masseanschluss (47) aufweist . Has ground connection (47).
11. Funksensorknoten (1) nach Anspruch 10 , der eine mit der elektrisch leitfähigen Oberfläche (49) verbundene 11. A radio sensor node (1) according to claim 10, which is connected to the electrically conductive surface (49)
elektromagnetische Abschirmung (19) aufweist . has electromagnetic shielding (19).
12. Funksensorknoten (1) nach einem der vorhergehenden 12. radio sensor node (1) according to one of the preceding
Ansprüche mit einer EnergieSpeichereinheit (15) zur Claims with an energy storage unit (15) for
Speicherung von Energie, wobei die Storing energy, the
EnergieSpeichereinheit (15) einen Superkondensator ( 35 ) und/oder einen Akkumulator ( 37 ) aufweist . Energy storage unit (15) has a supercapacitor (35) and / or an accumulator (37).
13. Funksensorknoten (1) nach Anspruch 12, wobei die 13. radio sensor node (1) according to claim 12, wherein the
EnergieSpeichereinheit (15) einen Superkondensator ( 35 ) und einen Akkumulator ( 37 ) aufweist und der Akkumulator ( 37 ) nur nach abgeschlossener Aufladung des Superkondensators ( 35 ) auf eine Nennspannung geladen wird . Energy storage unit (15) has a supercapacitor (35) and an accumulator (37) and the accumulator (37) is charged to a nominal voltage only after the supercapacitor (35) has been charged.
14. Verfahren zum Betreiben eines Funksensorknotens (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 14. A method for operating a radio sensor node (1) according to any one of the preceding claims, wherein
- mit der Sensoreinheit (5) die Messgröße erfasst wird und das Sensorsignal ( S ) ausgegeben wird,  - With the sensor unit (5) the measured variable is recorded and the sensor signal (S) is output,
- das Sensorsignal ( S ) wechselweise der  - The sensor signal (S) alternately the
Energieernteeinheit (13) und der Energy harvesting unit (13) and the
Signalverarbeitungseinheit (11) zugeführt wird, Signal processing unit (11) is supplied,
- mit der Signalverarbeitungseinheit (11) das  - With the signal processing unit (11)
Übertragungssignal (T) aus dem Sensorsignal ( S ) erzeugt wird, Transmission signal (T) is generated from the sensor signal (S),
- mit der Funkeinheit ( 17 ) das Übertragungssignal (T) als ein Funksignal gesendet wird und - With the radio unit (17), the transmission signal (T) is sent as a radio signal and
- mit der Energieernteeinheit (13) Energie aus dem  - With the energy harvesting unit (13) energy from the
Sensorsignal ( S ) geerntet wird . Sensor signal (S) is harvested.
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