BE1022291B1 - Gemakkelijk installeerbaar sensorsysteem en onderdelen - Google Patents

Abstract

De uitvinding omvat een compact sensorsysteem (1000) opgebouwd uit twee printplaten (100, 110), elk respectievelijk een subsysteem (1300, 1310) vertegenwoordigend. De printplaten (100, 110) welke quasi orthogonaal georiënteerd zijn ten opzichte van elkaar, zijn mechanisch en elektronisch geconnecteerd, waarbij één van de printplaten (110) en overeenkomstig subsysteem (1310) één of meerdere sensoren bevat (400, 510 / 1400, 1410), welke sensorsignalen (1200) genereren, terwijl de andere printplaat (100) en toebehorend subsysteem (1300) in de elektronische verwerking van deze sensorsignalen (1200) voorziet.

Description

GEMAKKELIJK INSTALLEERBAAR SENSORSYSTEEM EN ONDERDELEN Technisch veld

De uitvinding heeft betrekking op systemen en subsystemen en aanverwante sensorsysteem ontwerpmethoden en geselecteerde toepassingen daarvan.

Achtergrond van de uitvinding

Kenmerkend voor elk type sensor wordt op het gebied van sensorsysteemontwerp, een specifiek elektronisch subsysteem gemaakt (volledig geïntegreerd met de sensor), bijvoorbeeld volledig bedraad, wat resulteert in een gebrek aan programmeerbaarheid Ήβΐ gebruik van specifiek elektronische subsysteem heeft echter het voordeel dat men naast de elektronische verwerking van de gerelateerde sensorsignalen ook gemakkelijk bijkomende functies kan bundelen, zoals het aansturen van bepaalde signalen, zoals bijvoorbeeld geschikt voor een zekere aandrijving of activering, zonder dat dit een aanzienlijke toename van de oppervlakte van het elektronisch ontwerp tot gevolg heeft.

Wanneer typisch meerdere sensoren vereist zijn, zal dit anderzijds omwille van bovengenoemde enkelvoudige sensorintegratie, op het vlak van sensorsysteemontwerp, makkelijk tot een verdubbeling van het aantal lichtjes verschillende systemen leiden.

Doel van de uitvinding

Het doel van de uitvinding is om sensorsystemen en overeenkomstige subsystemen te verschaffen welke makkelijker in een omgeving kunnen geïntegreerd of geïnstalleerd worden, omwille van een compactheid die niet via de stand van de techniek wordt aangereikt, terwijl deze de hardware efficiëntie verhoogt.

Samenvatting van de uitvinding , In een eerste aspect betreft de uitvinding een sensorsysteem 1000, bestaande uit een eerste subsysteem 1300, uitgevoërd op een eerste printplaat 100, en een tweede subsysteem 1310 of arrangement 1500, welke één of meerdere sensoren 400, 510 / 1400, 1410 omvat dewelke sensorsignalen 1200 genereren, waarbij de printplaat 100 en het arrangement 1500 mechanisch en elektronisch worden verbonden. Het eerste subsysteem 1300 staat in voor de verwerking van sensorsignalen 1200, terwijl het sensorsysteem 1000 verder wordt gekenmerkt door het feit dat de printplaat 100 en het arrangement 1500 quasi orthogonaal georiënteerd zijn ten opzichte van elkaar.

In een verdere uitvoeringsvorm van dit eerste aspect betreft de uitvinding een sensorsysteem 1000, bestaande uit een eerste subsysteem 1300, uitgevoerd op een eerste printplaat 100, en een tweede subsysteem 1310, welke één of meerdere sensoren 400, 510 / 1400, 1410 omvat dewelke sensorsignalen 1200 genereren, uitgevoerd op een tweede printplaat 110, waarbij de eerste en tweede printplaat 100, 110 mechanisch en elektronisch worden verbonden, respectievelijk door middel van een connecter 600 en een (flexibele) verbinding 700. Bovendien worden eerste en tweede printplaat 100, 110 mechanisch typisch verbonden door solderen. Het eerste subsysteem 1300 staat in voor de verwerking van sensorsignalen 1200, terwijl het sensorsysteem 1000 verder wordt gekenmerkt door het feit dat de eerste en tweede printplaat 100, 110 quasi orthogonaal georiënteerd zijn ten opzichte van elkaar.

In een alternatieve verdere uitvoeringsvorm van dit eerste aspect betreft de uitvinding een sensorsysteem 1000, bestaande uit een eerste subsysteem 1300, uitgevoerd op een .printplaat 100, en »een tweede subsysteem 1310, welke één of meerdere sensoren 400, 510/1400, 1410 omvat dewelke sensorsignalen 1200 genereren, waarbij de printplaat 100 en het arrangement van sensoren 1500 op een directe manier mechanisch en elektronisch worden verbonden, respectievelijk door middel van een connecter 600 en een (flexibele) verbinding 700.

Vervolgens kan het eerste subsysteem 1300 worden uitgevoerd langs beide zijden 300, 310 van de eerste printplaat 100, zodat tenminste één eerste elektronisch systeem of component 200 gemonteerd is op de ene zijde 300 terwijl tenminste één tweede elektronisch systeem of component 210 gemonteerd is op de andere zijde 310, waarbij tiet eerste en tweede elektronisch systeem of component 200, 210 elektronisch verbonden zijn en samen in de elektronische verwerking voorzien.

Het sensorsysteem 1000 kan ook een andere, flexibele printplaat 500 omvatten, al dan niet uitgevoerd in één stuk met de flexibele verbinding 700 waarop één of meerdere sensoren 510 gesoldeerd zijn. De verbinding met de tweede printplaat 110 wordt dan gevormd met sensor 400 waarin de andere printplaat 500 gekleefd (of aangebracht) is, en connector 600. De sensoren 400, 510 van het sensorsysteem 1000, staan typisch op maximum een afstand van 16 mm van elkaar.

Voor de elektronische verbindingen 700 tussen het eerste subsysteem 1300 en het arrangement van sensoren 1500 (al dan niet gemonteerd op een tweede en/of derde printplaat) kan (en voor elk van deze afzonderlijk) een flexibele connectie of een elektrische kabel worden gebruikt. Alternatief kan een deel van de mechanische verbinding 600 worden geheel of gedeeltelijk hergebruikt voor de elektronische verbinding.

Volgens een tweede aspect, voorziet de uitvinding in een sensorinrichting, bestaande uit een cilindrische plastic tube welke gebruikt wordt als behuizing voor het sensorsysteem ,1000 -zoals hierboven , beschreven. Daarenboven is de buitendiameter van de tube bij voorkeur kleiner dan of gelijk aan 16 mm (bijvoorbeeld bij gebruik van een tube met wanddikte van 1 mm). In een alternatieve uitvoeringsvorm is de wanddikte dunner dan 1 mm en is de buitendiameter van de tube kleiner dan 16 mm.

In een derde aspect omvat de uitvinding een subsysteem 1300 (bv. voor een sensorsysteem 1000 zoals hierboven beschreven), welke geschikt is om signalen 1200 van één of meerdere sensoren 400, 510 / 1400, 1410 te ontvangen, uitgevoerd op een printplaat 110, waarbij deze printplaat 110 aangepast is om een andere printplaat 100 of een ander arrangement 1500 van één of meerdere sensoren 400, 510 /1400, 1410 mechanisch en elektronisch te verbinden met één of meerdere sensoren 400, 510 / 1400, 1410 van de printplaat 110, waarbij het subsysteem 1300 instaat voor de verwerking van de sensorsignalen 1200, en waarbij het subsysteem 1300 aangepast is om de printplaat 110 en de andere printplaat 100 met elkaar te verbinden, zodat de printplaat 110 en de andere printplaat 100 quasi orthogonaal georiënteerd zijn ten opzichte van elkaar. Het subsysteem 1300 kan langs beide zijden 300, 310 van de eerste printplaat 100 worden uitgevoerd, zodat tenminste één eerste elektronisch systeem of component 200 gemonteerd is op de ene zijde 300 terwijl tenminste één tweede elektronisch systeem of component 210 gemonteerd is op de andere zijde 310, waarbij het eerste en tweede elektronisch systeem of component 200, 210 elektronisch verbonden zijn en samen in de elektronische verwerking voorzien.

Volgens een vierde aspect, voorziet de uitvinding tevens in het gebruik van een sensorsysteem 1000 zoals hierboven beschreven, waarbij het sensorsysteem 1000 tenminste twee (bijvoorbeeld drie) sensoren 400, 510 / 1400, 1410, 1420 omvat met een verschillende sensorfunctionaliteit, waarbij de tenminste twee sensoren 400, 510 / 1400, 1410 gemonteerd staan op maximum een afstand van 16 mm van elkaar. Dit gebruik kan verder worden geëxpliciteerd, gezien het . sensorsysteem 1000 eveneens .een werkwijze kan omvatten voor de verwerking van sensorsignalen 1200 dewelke gegenereerd worden door de tenminste twee sensoren 400, 510 / 1400, 1410, en waarbij het sensorsysteem 1000 kan geïntegreerd worden in een muur of een gebouw via een opening met een diameter van net iets meer dan 16 mm, meer bepaald 16 mm en de nodige operationele marge om de tube in te brengen. In een alternatieve gebruikersvorm wordt het sensorsysteem zonder tube ingebracht in een opening, bijvoorbeeld met een diameter van minder dan 16mm, zelfs minder dan 14 mm tot zelfs 13 mm. De sensorkop wordt dan vastgemaakt aan het montage oppervlak.

In een vijfde aspect voorziet de uitvinding in een sensorkop 900, bestaande uit een subsysteem 1310, welke één of meerdere sensoren 400, 510 /1400, 1410 omvat dewelke sensorsignalen 1200 genereren, uitgevoerd bijvoorbeeld op een printplaat 110; waarbij de printplaat 110 voorzien is van connecter 600 om de sensorkop 900 mechanisch te verbinden met een ander subsysteem 1300, uitgevoerd op een andere printplaat 100, welke instaat voor de verwerking van de sensorsignalen 1200, en waarbij de sensorkop 900 wordt gekenmerkt door bijkomende printplaat 500 uitgevoerd op dezelfde zijde van één of meerdere sensoren 400, en waarbij een bijkomende sensor 510 op de bijkomende printplaat 500, bij voorkeur een flexibele PCB, is voorzien. Bovendien kan de sensorkop 900 aangepast worden om aan te sluiten op een cilindrische plastic tube welke kan gebruikt worden als behuizing voor het sensorsysteem 1000 waarvan de sensorkop 900 deel uitmaakt. Als alternatief kan sensor 400 ook direct mechanisch met printplaat 100 zijn verbonden.

Overzicht van de tekeningen

Figuur 1 illustreert schematisch concept van een uitvoeringsvorm van uitvinding.

Figuur 2 illustreert schematisch het functioneel Jalokdiagram voor de uitvinding.

Figuur 3 toont een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding in perspectief, waarbij één van de printplaten wordt gevisualiseerd.

Figuur 4 toont de uitvoeringsvorm volgens de uitvinding uit Figuur 3, in topaanzicht van sensorkop.

Figuur 5 toont de uitvoeringsvorm volgens de uitvinding uit Figuur 3 in een ander perspectief, waarbij één van de printplaten wordt gevisualiseerd.

Figuur 6 toont een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, van één van printplaten (a) langs voorzijde, en (b) langs achterzijde.

Figuur 7 toont een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, van sensorkop in topaanzicht.

Figuur 8 toont een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, van sensorkop (a) met lichtsensor, bewegingssensor en temperatuursensor, en (b) met aanwezigheidssensor, temperatuur- en vochtigheidsgraadsensor en gassensor.

Figuur 9 toont een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, (a) langs voorzijde van één van printplaten, en (b) langs achterzijde van één van printplaten. Figuur 10 toont een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, (a) langs voorzijde van één van printplaten, en (b) langs achterzijde van één van printplaten, en (c) met sensorkop in topaanzicht.

Figuur 11 illustreert schematisch concept van de uitvinding.

Beschrijving van de uitvinding

Figuur 11 illustreert schematisch een systeem volgens de uitvinding, het systeem omvat: een eerste printplaat 100 en een arrangement 1500 van een of meerdere (bv twee of drie) sensoren, op zijn minst mechanisch verbonden via één of meerdere connectoren 600 (en een manier om deze aan te sluiten - zoals soldeerbultjes 610), waarbij de mechanische verbinding ook geheel kan dienen als elektronischeverbinding .doch .in, een alternatieve uitvoeringsvorm kan de elektronische verbinding gedeeltelijk of geheel via een elektronische verbinding 700 worden gerealiseerd. De een of meerdere sensoren en de printplaat 100 zijn zodanig georiënteerd dat de normalen van hun respectievelijke oppervlakken (voor de sensor het sensorisch gedeelte) niet samenvallen, meer specifiek zijn ze behoorlijk anders georiënteerd, bij voorkeur zijn ze quasi orthogonaal georiënteerd, en liefst zelfs zijn ze orthogonaal georiënteerd. Op de printplaten 100 worden elektronische componenten 200, 210 gemonteerd op de eerste printplaat 100. De elektronische componenten 200, 210 zijn tenminste in staat zijn om elektronische verwerking te doen, in het bijzonder van de signalen afkomstig van · het arrangement van een of meerdere sensoren . Bij voorkeur wordt de functionaliteit van de componenten 200, 210 (en eventuele andere componenten op deze printplaat 100) en dus ook hun afmetingen en montage zodanig bepaald dat deze passen binnen een virtuele cilinder 800. Het is daarenboven nog wenselijker om een deel van de componenten 200, 210 van de eerste printplaat 100 langs de ene zijde 300 van de eerste printplaat 100 te monteren terwijl een ander deel gemonteerd wordt op de andere zijde 310 of van deze printplaat 100. Er wordt naar beide zijden 300, 310 van de eerste printplaat 100 ook verwezen als voor- en achterzijde van de printplaat 100.

Figuur 1 illustreert een systeem volgens de uitvinding, het systeem omvat: een eerste printplaat 100 en een tweede printplaat 110, mechanisch verbonden via één of meerdere connectoren 600 (en een manier om deze aan te sluiten - zoals soldeerbultjes 610) en elektronisch verbonden via een elektronische verbinding 700. De eerste en tweede printplaat 100, 110 zijn zodanig georiënteerd dat de normalen van hun respectievelijke oppervlakken niet samenvallen, meer specifiek zijn ze behoorlijk anders georiënteerd, bij voorkeur zijn ze quasi orthogonaal georiënteerd, en liefst zelfs zijn ze orthogonaal georiënteerd. Op elk van de printplaten 100, 110 worden elektronische componenten 200, 210, 400 uitgevoerd, in het bijzonder worden de elektronische componenten 200, 210 gemonteerd op de eerste printplaat 100 terwijl de elektronische .component 400 op de tweede printplaat 110 of alternatief direct op de component 100 wordt gemonteerd. Bovendien heeft de elektronische component 400 tenminste een sensor functionaliteit (of gedraagt zich als sensor of is een sensor) terwijl de elektronische componenten 200, 210 tenminste in staat zÿn om elektronische verwerking te doen, in het bijzonder van de signalen afkomstig van een sensor uitgevoerd op de eerste printplaat 110, en dit mede omwille van de verbinding 700. Bij voorkeur wordt de functionaliteit van de componenten 200, 210, 400 en dus ook hun afmetingen en montage zodanig bepaald dat deze passen binnen een virtuele cilinder 800. Het is daarenboven nog wenselijker om een deel van de componenten 200, 210 van de eerste printplaat 100 langs de ene zgde 300 van de eerste printplaat 100 te monteren terwijl een ander deel gemonteerd wordt op de andere zijde 310 of van deze printplaat 100. Er wordt naar beide zijden 300, 310 van de eerste printplaat 100 ook verwezen als voor- en achterzijde van de printplaat 100. Zoals te zien via de connectoren 600, is de tweede printplaat 110 mechanisch verbonden met de eerste printplaat 100, en in een verdere uitvoeringsvorm wordt het volledige systeem voorzien van een behuizing (hetzij gemaakt uit plastiek of een waterdicht materiaal) door middel van een cilindrische tube (waarin bv. de virtuele cilinder 800 vervangen werd door een echt omhulsel). In een uitvoeringsvorm van de uitvinding, wordt er als alternatief bovenop de printplaat 110 een derde printplaat 500, bij voorkeur flexibel, gemonteerd, op dezelfde zijde van de gemonteerde sensor 400, terwijl op de printplaat 500 sensoren 510 gemonteerd worden.

Figuur 2 toont een elektronisch sensorsysteem 1000, inclusief elektronisch subsysteem 1300, welke aangepast is voor de verwerking van sensorsignalen 1200, en verdere signalen 1205 genereert die dan gebruikt kunnen worden door een ander (centraal) systeem 1010, welke op zich bepaalde stuursignalen 1210 kan genereren, voor het aansturen van zekere aandrijving of activeringselement (niet vertoond).

Teneinde de compactheid volgens onderhavige uitvinding te garanderen, wordt overeenkomstige ontwerpkeuze opzettelijk zo bepaald dat deze niet langer in het genereren van aanstuursignalen voorziet (zoals bv. de setting van schakelingen aanpassen). Verder zal bij deze welbepaalde ontwerpkeuze (met minder componenten als gevolg), een nieuwe ontwerpvrijheid ontstaan, waardoor het gebruik van meer programmeerbare componenten (ofwel geheel ofwel als aanvulling op enkele bedrade stukken) wordt mogelijk gemaakt dan doorgaans gebruikt in sensorsysteemontwerp, en terwijl hierbij aan de compactheidsvereisten wordt voldaan. De definitieve keuze gemaakt binnen de scope van de uitvinding omvat een elektronisch subsysteem 1300, welke werkt op sensorsignalen van diverse sensors. Dus om verder voordeel te halen uit dit operationeel gevolg, wordt het elektronisch subsysteem 1300 best niet volledig geïntegreerd met de sensor.

Met andere woorden, in onderhavige uitvinding wordt een elektronisch subsysteem 1300 (aangepast voor de elektronische verwerking van sensorsignalen) gebruikt, welke werkt op sensorsignalen afkomstig van diverse sensoren. Dit wordt schematisch voorgesteld aan de hand van Figuur 2, waarin verder ook een sensorsubsysteem 1310 wordt weergegeven, hetwelke op zich één of meerdere sensoren 1400, 1410 kan bevatten.

In een uitvoeringsvorm betreffen de één of meerdere sensoren 1400,1410 tot zelfs 1420, de sensor 400, en in een verdere uitvoeringsvorm de een of meerdere sensoren 510. In een uitvoeringsvorm is sensor 400 een bewegingsdetector.

De uitvinding voorziet in zo’n elektronisch subsysteem 1300 als standalone product, aangepast om hieraan een sensor te koppelen. De uitvinding betreft bijgevolg een volledig andere installatie dan de stand-van-techniek, gezien een stap voor het voorzien van een elektronisch subsysteem 1300 en bijpassende sensor 1400, 1410 gevolgd wordt door het aansluiten van deze sensor 1400, 1410 op dit subsysteem,1300,-Bij voorkeur is het .elektronisch subsysteem 1300 danig aangepast dat sensoren makkelijk kunnen worden aangesloten of aangekoppeld, bv. door middel van een geschikte connecter 600 en een verbinding 700, zodat de onderdelen mechanisch zowel als elektronisch eenvoudig kunnen verbonden worden.

Hernemen we de compactheidsvereisten volgens onderhavige uitvinding, zoals hierboven beschreven. In een welbepaalde uitvoeringsvorm, zoals geïllustreerd in Figuur 1, wordt de compactheidsvereiste uitgedrukt door een virtuele cilinder 800 waarvan in het bijzonder de diameter beperkt is in afmeting, in relatie tot het instrumentarium· dat gehanteerd wordtOm de nodige openingen of gaten te maken in de omgeving (zoals bv. in een muur) waarin het gehele systeem moet worden geplaatst. In een voorbeeld is de diameter kleiner dan 16 mm. De compactheid wordt dus vooral gedetermineerd door de diameter. Bijgevolg worden elektronisch subsysteem 1300 en connecter ontworpen opdat het volledige systeem (inclusief aangesloten sensor 400, 1400, 1410) past binnen de afmetingen van de virtuele cilinder 800.

In een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt opgemerkt dat terwijl de schematische mechanische verbinding van eerste en tweede printplaat 100, 110 (bijvoorbeeld gerealiseerd door het solderen van één of meerdere connectoren 600 op de eerste printplaat 100) of direct de component 400 met printplaat 100 op zich als kwetsbaar zou kunnen beschouwd worden. Desalniettemin, het gecombineerd effect van een kokerachtige behuizing 800 waarin het volledige elektronische subsysteem 1300 geïntegreerd op de eerste printplaat 100 past, en deze kokerachtige behuizing 800 waarop een kopstuk 900 wordt gedragen, welke laatste voorzien is van sensoren, verzekert dat de eerste en tweede printplaat 100, 110 niet bewegen ten opzichte van elkaar, zodat elke fragiliteit kan worden verhinderd.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een elektronisch sensorsysteem 1000 voorzien, bestaande uit een eerste subsysteem 1300, (het elektronisch subsysteem or basissysteem), op een eerste printplaat 100; en een tweede subsysteem 1310 (het sensorsubsysteem) welke één of meerdere sensoren 400, 1400, 1410 omvat dewelke sensorsignalen 1200 genereren, uitgevoerd op een tweede printplaat 110, waarbij de eerste en tweede printplaat 100, 110 mechanisch en elektronisch worden verbonden (bijvoorbeeld gebruik makend van een connecter 600 of een elektronische verbinding 700), waarbij het eerste subsysteem (bij voorkeur enkel) instaat in voor de verwerking van sensorsignalen 1200.

In een uitvoeringsvorm van de uitvinding is één van de sensoren een bewegingsdetectiesensor, bv. op basis van een infrarood signaal. Volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding, mogelijk gecombineerd met vorige uitvoeringsvorm, is één van de sensoren een aanwezigheidsdetectiesensor. In een nog andere uitvoeringsvorm van de uitvinding, mogelijk gecombineerd met één der vorige uitvoeringsvormen, is één van de sensoren een temperatuur- en/of gassensor (bv. voor CO, C02, VOCs, H2S, geur) en/of vochtigheidsgraadsensor. Of in een nog andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is dit een akoestische sensor. Als voorbeeld wordt met Figuur 8a een sensorkop 900 weergegeven voorzien van een lichtsensor 81, een bewegingssensor 82 en een temperatuursensor 83, alsook illustreert deze figuur een flexibele PBC ingang 70 voor het elektronisch connecteren van een flexibele verbinding 700. In Figuur 8b, wordt een sensorkop 900 weergegeven, welke is voorzien van een aanwezigheidssensor 84, een temperatuur- en vochtigheidsgraadsensor 85 en een gassensor 86, alsook vertoont deze figuur opnieuw een flexibele PBC ingang 70 voor het elektronisch connecteren van een flexibele verbinding 700.

In principe is elke combinatie van sensoren mogelijk, zolang als de sensoren voldoende klein zijn, .laten, we zeggen dat hun gecombineerde oppervlakte mag niet meer zijn dan (i) 2 keer de oppervlakte van een virtuele cirkel met een diameter van 16 mm, i.e. de cirkelvormige doorsnede van de virtuele cilinder 800, meer preferentieel eigenlijk (ii) één keer deze oppervlakte, en nog meer preferentieel (iii) de oppervlakte van een virtuele cirkel met een diameter van 13mm zoals te zien in Figuur 7. Bovendien, zoals geïllustreerd in Figuur 4, is in de praktijk de afmeting van de gecombineerde oppervlakte zelfs aanzienlijk kleiner dan de oppervlakte van een virtuele cirkel met diameter gelijk aan 13mm, terwijl de flexibele verbinding 700 eveneens dient in rekening gebracht te worden. Volgens onderhavige uitvinding, worden bij voorkeur l2C of gelijkaardige bus protocol compilant sensoren gebruikt.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding is het eerste subsysteem 1300 ontworpen om met een variabel aantal en variabele types sensoren te kunnen werken, onafhankelijk van het ontwerp en de samenstelling van de eerste printplaat 100, waarop het eerste subsysteem 1300 wordt geïnstalleerd.

Bovengenoemd concept laat tevens toe om arrays van sensoren van hetzelfde type (welke als individuele sensoren kunnen beschouwd worden) te gaan gebruiken. In een uitvoeringsvorm, wordt een array van infrarood sensoren, waaronder bv. pyroelectrische en/of thermopile sensoren en/of combinaties van beide, gebruikt. In tegenstelling tot het enkelvoudig pixel type sensorontwerp, kan nu een krachtigere signaalverwerking, zoals bv. voor het volgen van de beweging, of de grootte van een object, worden aangewend.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding, en teneinde de compactheid van het eerste subsysteem 1300 verder te garanderen, wordt het eerste subsysteem 1300 uitgevoerd langs beide zijden 300, 310 van de eerste printplaat 100, zodat tenminste één eerste elektronisch systeem of component 200 gemonteerd is op de ene zijde 300 terwijl tenminste één tweede elektronisch systeem of component 210 gemonteerd is op de,andere zijde 310, waarbij het eerste en tweede elektronisch systeem of component 200, 210 elektronisch verbonden zijn (via printplaatverbindingen) en samen in de elektronische verwerking voorzien.

Daarenboven betreft de uitvinding een sensing concept, waarbij een veelvoud aan sensorsystemen 1000 volgens onderhavige uitvinding, kan communiceren met één of meerdere extra (centrale) systemen 1010, in het voorzien van verdere elektronische verwerking. De uitvinding voorziet alvast een deel van de elektronische verwerking via het sensorsysteem 1000, in het bijzonder wanneer er meerdere sensoren 400, 510, 1400, 1410 aanwezig zijn, volgens een samengestelde logica. Terwijl een deel van de elektronische verwerking via bedrading kan verlopen, voorziet het systeem 1000 eveneens een programmeerbare logische eenheid, welke kan geprogrammeerd worden vanuit de andere (centrale) systemen 1010 en/of door gebruik te maken van configuratie software, zoals bv. engineering tooi software (ETS).

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding, komt het inzicht tot stand dat de technologische evolutie in halfgeleidercomponentproductie kan leiden tot meer programmeerbare componenten die aan de compactheidsvereisten, opgelegd door het volledige sensorsysteem, kunnen voldoen; zeker nu (specifiek in building automation) bus controller en microcontrollers beschikbaar zijn binnen deze vereisten, in het bijzonder wanneer gecombineerd met de inzichten naar het gebruik toe van dubbelzijdige PCB printplaat montage en/of opzettelijk beperken van de subsysteemmogelijkheden gericht op sensorsignaal-verwerking zonder aansturing.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de tweede printplaat 110 van het tweede subsysteem 1310, welke één of meerdere sensoren 400, 510, 1400, 1410 omvat dewelke sensorsignalen 1200 genereren, onder een bepaalde hoek gebracht, bij voorkeur loodrecht geplaatst ten opzicht van de eerste printplaat 100 van het eerste subsysteem 1300.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding is de tweede printplaat 110 van het tweede subsysteem 1310, welke één of meerdere sensoren 400, 510 / 1400, 1410 omvat dewelke sensorsignalen 1200 genereren, voorzien van een mechanische (starre) verbinding door middel van één of meerdere connectoren 600 met de eerste printplaat 100 van het eerste subsysteem 1300, en een afzonderlijke (flexibele) elektronische verbinding 700 tussen deze twee printplaten 100, 110.

In een verdere uitvoeringsvorm volgens onderhavige uitvinding, en zoals geïllustreerd in Figuur 1, wordt de sensor 400 rechtstreeks op de printplaat 110 aangebracht, waarbij een bijkomende printplaat 500 wordt aangebracht (op dezelfde zijde van de gemonteerde sensor 400) en wordt op de bijkomende printplaat 500 een bijkomende elektronische component 510 gemonteerd, welke bij voorkeur minstens beschikt over een sensor functionaliteit (of zich gedraagt als sensor of een sensor is). Bijgevolg wordt het concept van het voorzien van meerdere sensoren (met verschillende functionaliteit) gerealiseerd door bovenop de printplaat 110 met primaire sensor 400, een extra printplaat 500 (bij voorkeur een flexibele PCB) met bijkomend secundaire sensor of sensor netwerk 510 aan te brengen (gezamenlijk definiëren die de sensoren 1400,1410 of gelijkaardig sensor netwerk). Naargelang geschikt, wordt een flexibele PCB of harde printplaat aangewend voor een printplaat 100, 110, 500. De elektronische verbinding tussen de printplaten echter, gebeurt bij voorkeur via een flexibele verbinding.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding, wordt een miniatuur KNX bewegings- en/of aanwezigheidsdetector voorzien. De uitvinding beperkt zich niet tot KNX, maar is ook van toepassing voor om het even welk ander communicatie protocol zoals bv. Ethernet, Wifi, KNX RF, CAN, RS-485, Zigbee, ZWave, 6LowPAN zolang correcte partitioning hardware/software en de keuze van de printplaatfunctionaliteit rekening ,houdt met de, fysische beperkingen van de behuizing, terwijl steeds voldoende berekeningsmogelijkheid voor meerdere sensoren wordt voorzien, en bij voorkeur, wanneer welke vorm van joint processing (gebruik van samengestelde logica op beide sensorsignalen) dan ook mogelijk is vanuit toepassingsoogpunt, dit bij voorkeur lokaal wordt voorzien.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt het volledige systeem 1000 geïnstalleerd in een kleine plastic tube behuizing, met bijvoorbeeld een diameter van kleiner dan of gelijk aan 16 mm.

In een nog andere uitvoeringsvorm volgens onderhavige uitvinding, heeft de basis KNX bus coupler PCB als eerste printplaat 100 volgende elektronische componenten: (i) een microcontroller die zich gedraagt als (KNX) bus coupler unit, en (ii) een KNX bus interface en power IC, terwijl verder een connecter naar de met kopstuk te linken flexibele PCB wordt voorzien alsook een miniatuur bus connecter.

Volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding, wordt een modulaire sensorkop 900 bestaande uit een passieve infrarood (PIR) sensor en diverse andere sensoren zoals bv. optioneel een temperatuursensor, CO-sensor... op een (flex) PCB gemonteerd. Wanneer de PIR sensor beweging detecteert, registreert de microcontroller dit gebeuren en stuurt een telegram uit over de bus; optioneel wanneer bv. in building automation toepassingen, de omgevingslichtsterkte beneden een bepaalde instelbare drempel zit, wordt een signaal uitgestuurd. Door bijkomende interne software modules, kan ook een switch off timer en slave/master setup worden gerealiseerd. Op basis hiervan kunnen relais uitgangen geschakeld worden, of lichten gedimd, of bepaalde sferen geactiveerd, ...enz. De microcontroller volgt tevens andere optionele sensors, zoals voor detectie van CO- level of temperatuur. De sensorkop 900 is een modulair stuk en kan vervangen worden door toepassing van andere sensor configuraties. De kap of sensorcover is eveneens optioneel en „kan ook vlak zijn .in combinatie, met een ander soort bewegings-/aanwezigheidssensor. Er zijn mogelijk gaatjes in de kap of sensorcover gemaakt, zodat de lucht in de ruimte in rechtstreeks contact met de sensoren kan komen. Er wordt verwezen naar andere sensorcombinaties hierboven reeds genoemd. In dergelijke gevallen is het de bedoeling dat de microcontroller in de monitoring voorziet. Op basis van de metingen kan dan bvb. het ventilatiesysteem geschakeld worden.

De uitvoeringsvormen van de uitvinding zoals hierboven beschreven kunnen onderling gecombineerd worden, waarbij ook eerder genoemde uitvoeringsvormen worden verondersteld.

Figuur 3 toont een uitvoeringsvorm van de uitvinding, met een printplaat 100, een sensorkop 900 (voorzien van een andere printplaat 110 binnenin, niet vertoond), elektronisch verbonden met een (flexibele) stripachtige verbinding 700. Noteer dat in alternatieve uitvoeringsvormen bovenop de sensoren een (fresnel) lens kan worden aangebracht.

Figuur 4 geeft een ander zicht weer van de uitvoeringsvorm van de uitvinding zoals weergegeven in Figuur 3, en illustreert de sensorkop 900 (topaanzicht) met een primaire sensor 400 en een bijkomende printplaat 500 met daarop twee bijkomende secundaire sensoren 510 /1400, 1410 gemonteerd.

Figuur 5 geeft nog een ander zicht weer van de uitvoeringsvorm van de uitvinding zoals weergegeven in Figuur 3, met printplaat 100 (gezien van de andere zijde dan in Figuur 3), een sensorkop 900 (voorzien van een andere printplaat 110 binnenin, niet vertoond) en mechanisch verbonden via de connectoren 600.

Figuur 6 toont een uitvoeringsvorm van één van de printplaten 100 volgens onderhavige uitvinding. Specifiek wordt via Figuur 6a de voorzijde of bus coupler . zijde van de printplaat 100 .geïllustreerd, terwijL Figuur 6b de achterzijde of. microcontroller zijde van de printplaat 100 weergeeft. Additioneel worden met Figuur 9 en 10 verder illustraties weergegeven betreffende het sensorsysteem 1000 met printplaten 100, 110, elektronisch geconnecteerd via de verbinding 700 en mechanisch .gekoppeld door middel van connecter 600, en waarbij zowel voorzijde (Figuur 9a, Figuur 10a) als achterzijde (Figuur 9b, Figuur 10b) van de printplaat 100 te zien zijn. Terwijl Figuur 9 de uitvoeringsvorm van de uitvinding vertegenwoordigt, voorzien van een sferisch gekromde kap of sensorcover bovenop de sensorkop, vertoont Figuur 10 een uitvoeringsvorm zonder deze sferisch gekromde kap of sensorcover bovenop de sensorkop. In Figuur 10c, wordt ook topaanzicht van de sensorkop 900 weergegeven. Bovendien illustreren Figuur 9 en 10 elektronische componenten waaronder de microcontroller 62 en de bus interface 63

In Figuur 7 en 8 wordt een uitvoeringsvorm van de uitvinding geïllustreerd, waarbij de sensorkop 900 en de printplaat 500 (topaanzicht) en de (flexibele) stripachtige verbinding 700 worden weergegeven.

Figuur 6 en 7 kunnen als illustratief worden aanzien voor de te beschouwen vormfactoroverwegingen. Verwijzend naar Figuur 6a specifiek, bedraagt de korte verticale breedte 60 van de printplaat 100 minder dan 16 mm (hier 13mm), terwijl de horizontale lengte 61 in principe niet wordt beperkt, laat zeggen dat deze in de praktijk tenminste een factor 3.75 keer de breedte 60 is of zelfs tot 4.6 keer de breedte 60 bedraagt. Het valt op te merken dat de vormfactoroverwegingen, zeker wanneer de microcontroller 62 zoals te zien in Figuur 6b en/of bus controller 63 te zien in Figuur 6a vrij groot zijn in verhouding tot de breedte 60, belangrijke gevolgen heeft voor de uitvoering van de andere elektronische componenten, en bijgevolg in een preferentiële uitvoeringsvorm tenminste deze grote componenten op een tegenoverliggende zijde van de printplaat 100 worden geplaatst.

Figuur 8 is een uitvoeringsvorm van de uitvinding waarbij de sensorkop 900 (topaanzicht) wordt geïllustreerd, alsook gemonteerde sensoren 81, 82, 83, 84, 85, 86 gemonteerd op 500, inclusief een flexibele PBC ingang 70 voor elektronische connectie via een flexibele verbinding 700.

Terwijl typische actieve elektronische componenten groot kunnen zijn, zijn deze anderzijds redelijk plat of vlak. Echter dient men ook andere passieve elektronische componenten te beschouwen bij het ontwerp. Wanneer het systeem 1000, in een uitvoeringsvorm volgens onderhavige uitvinding, wordt ontworpen voor bedrade communicatie ren/of voeding, zullen minstens twee connectoren nodig zijn om de draden te kunnen op aansluiten. De hoogte van dergelijke connectoren is groot ten opzichte van de platte actieve componenten. Als gevolg dienen ook deze relatief omvangrijke componenten in rekening gebracht te worden tijdens het ontwerp van het volledige systeem 1000. In een preferentiële uitvoeringsvorm, wordt elk van de bv. twee connectoren aangebracht op respectievelijke en tegenoverliggende zijden van printplaat 100, via de hiervoor voorziene respectievelijke connectorlocaties 91, 92 in Figuur 9 en 10.

We herhalen nog eens dat de diameter van de kokerachtige behuizing bij voorkeur kleiner dan of gelijk is aan 16 mm, omwille van de beperkingen op het instrumentarium voor boren van een geschikte opening in de muur, ingeval een preferentieel eenvoudige boring plaatsvindt. Mogelijk kan men in dit geval een klein verschil waarnemen tussen enerzijds de korte verticale breedte 60 van de printplaat 100 welke in de tube moet passen, en anderzijds de topafmeting van de sensorkop 900 welke een beetje kan uitsteken uit de muur. Met andere woorden, deze topafmeting van de sensorkop 900, welke een beetje buiten de opening kan uitkomen, kan lichtjes buiten de dimensies komen van de korte verticale breedte 60 van de printplaat 100. Niettegenstaande, moet de afmeting van de onderzijde van de sensorkop 900, i.e. het deel dat naar de tube of behuizing gericht is, binnen de dimensies van de behuizing passen.

Concluderend kunnen we stellen dat de uitvinding voorziet in een globale ontwerpmethode voor sensorsystemen, waarbij elektronische (externe functionaliteit - meerdere diverse sensors, interne functionaliteit van de componenten), intern mechanische (voor het vermijden van fragiele verbindingen), extern mechanische (installatie) en globale conceptoverwegingen allemaal samenkomen, wat leidt tot één of meerdere geselecteerde ontwerpkeuzes (bv. nogal onvoorziene oriëntatie van de printplaten, type mechanische verbinding, jegens klaarblijkelijke fragiliteit). In een meer preferentiële aanpak wordt het modulaire karakter van de uitvinding verder versterkt, door het mogelijk toevoegen van één of meerdere sensoren op de bestaande sensorkop, door gebruik te maken van een flexibele PCB waarop deze sensoren kunnen worden gemonteerd. Het resulterend systeem laat toe nieuwe combinaties sensoren en nieuwe applicaties te verwezenlijken, omwille van gecombineerde sensorsignaalverwerkingsnoden, welke ook deels gedragen worden door de elektronica van de eerste printplaat; specifiek wordt de geleverde sensorsignaalverwerking geselecteerd rekening houdend met installatiebeperkingen. De alomvattendheid van de aangereikte oplossing alsook het gewenst en mogelijk hergebruik, stimuleert de selectie van een minstens gedeeltelijk programmeerbare oplossing.

Claims (12)

1. Conclusies

   1. Een sensorsysteem (1000), bestaande .uit een .eerste subsysteem (1300), uitgevoerd op een eerste printplaat (100), en een tweede subsysteem (1310), welke één of meerdere sensoren (400, 1400, 1410) omvat dewelke sensorsignalen (1200) genereren, waarbij de eerste printplaat (100) en de één of meerdere sensoren, (400, 1400,1410,(al dan niet uitgevoerd op een tweede printplaat (110)) mechanisch en elektronisch worden verbonden, waarbij het eerste subsysteem (1300) instaat voor de verwerking van de sensorsignalen (1200), en waarbij het sensorsysteem (1000) wordt gekenmerkt door het feit dat de eerste printplaat (100) en de één of meerdere sensoren (400, 1400, 1410) quasi orthogonaal georiënteerd zijn ten Opzichte van elkaar, en waarbij het eerste subsysteem (1300) · uitgevoerd is op beide zijden (300, 310) van de eerste printplaat (100), zodat tenminste één eerste elektronisch systeem of component (200) gemonteerd is op de ene zijde (300) terwijl tenminste één tweede elektronisch systeem of component (210) gemonteerd is op de andere zijde (310), waarbij het tenminste één eerste en het tenminste één tweede elektronisch systeem of component (200, 210) elektronisch verbonden zijn en samen in de elektronische verwerking voorzien.
2. 2. Het sensorsysteem (1000) volgens conclusie 1, welke een bijkomende printplaat (500) omvat, uitgevoerd op dezelfde zijde van de sensor (400), waarbij een bijkomende sensor (510) op de bijkomende printplaat (500) is voorzien.
3. 3. Het sensorsysteem (1000) volgens conclusie 2, waarbij de bijkomende printplaat (500) een flexibele PCB is.
4. 4. Het sensorsysteem (1000) volgens één van voorgaande conclusies, waarbij de eerste en een tweede printplaat (100, 110) of een sensor (400) mechanisch verbonden zijn door solderen.
5. 5. Het sensorsysteem (1000) volgens conclusie 2, waarbij de sensoren (400, 510 / 1400, 1410) maximum tot op een afstand van 16 mm van elkaar gemonteerd staan.
6. 6. Een sensorinrichting, bestaande uit een cilindrische tube welke gebruikt wordt als behuizing voor het sensorsysteem (1000) volgens één der conclusies 1 tot 5.
7. 7. De sensorinrichting volgens conclusie 6, waarbij de diameter van de tube kleiner dan of gelijk is aan 16 mm.
8. 8. Een subsysteem (1300), geschikt om signalen (1200) van één of meerdere sensoren (400, 1400, 1410) te ontvangen, waarbij een arrangement (1500) van de één of meerdere sensoren aangepast is om een printplaat (100) mechanisch en elektronisch te verbinden met de één of meerdere sensoren (400, 1400,1410) waarbij het subsysteem (1300) instaat voor de verwerking van de sensorsignalen (1200), en waarbij het subsysteem (1300) aangepast is om het arrangement (1500) van de één of meerdere sensoren en de printplaat (100) met elkaar te verbinden, zodat het arrangement (1500) van de één of meerdere sensoren en de printplaat (100) quasi orthogonaal georiënteerd zijn ten opzichte van elkaar, en waarbij het subsysteem (1300) is uitgevoerd op beide zijden (300, 310) van de printplaat (100), zodat tenminste één eerste elektronisch systeem of component (200) gemonteerd is op de ene zijde (300) terwijl tenminste één tweede elektronisch systeem of component (210) gemonteerd is op de andere zijde (310), waarbij het tenminste één eerste en het tenminste één tweede elektronisch systeem of component (200, 210) elektronisch verbonden zijn en samen in de elektronische verwerking voorzien.
9. 9. Het gebruik van een sensorsysteem (1000) volgens één der conclusies 1 tot 5, bestaande uit tenminste twee sensoren (400, 510/ 1400, 1410) met een verschillende sensorfunctionaliteit, waarbij de tenminste twee sensoren (400, 510/ 1400, 1410) gemonteerd staan op een afstand van maximum 16 mm.
10. 10. Het gebruik volgens conclusie 9, waarbij het sensorsysteem (1000), een werkwijze omvat voor de verwerking van sensorsignalen (1200) dewelke gegenereerd worden door,de „tenminste „twee sensoren ,(400, 510 / 1400, 1410), en waarbij het sensorsysteem (1000) geïntegreerd is in een muur of een gebouw via een opening met een diameter van net iets meer dan 16 mm.
11. 11. Een sensorkop (900), bestaande uit een subsysteem (1310), welke één of meerder sensoren (400,510 / 1400, 1410) omvat dewelke sensorsignalen (1200) genereren, waarbij een arrangement (1500) van de één of meerdere sensoren (400, 1400, 1410) voorzien is van connectoren (600) om de sensorkop (900) mechanisch te verbinden met een ander subsysteem (1300), uitgevoerd op een printplaat (100), en welke instaat voor de verwerking van de sensorsignalen (1200), en waarbij de sensorkop (900) wordt gekenmerkt door een bijkomende printplaat (500) uitgevoerd op dezelfde zijde van de één of meerdere sensoren (400, 1400, 1410) en waarbij een bijkomende sensor (510) op de bijkomende printplaat (500) is voorzien, waarbij de bijkomende printplaat (500) een flexibele PCB is.
12. 12. De sensorkop (900) volgens conclusie 11, waarbij de sensorkop (900) aangepast is om aan te sluiten op een cilindrische tube welke gebruikt wordt als behuizing voor een sensorsysteem (1000) waarvan de sensorkop (900) deel uitmaakt.