CZ284799A3

CZ284799A3 - Method of generating encoded high-frequency radio signals and apparatus for making the same

Info

Publication number: CZ284799A3
Application number: CZ19992847A
Authority: CZ
Inventors: Horst Gerlach; Franz Kammerl; Gerd Scholl; Thomas Ostertag; Frank Schmidt; Wolf-Eckhart Bulst
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 1998-02-12
Filing date: 1998-02-12
Publication date: 2000-01-12

Abstract

Zařízení k provádění způsobuvytváření kódovaných vysokofrekvenčních rádiových signálůje provedeno s měničem /10/, kletý přeměňuje neelektrickouprimární enetgii /PI, která vznikáznějaká» procesu něho z okolítohoto zařízení, na nízkofrekvenční elektrickou enetgii,s elementem/11/ s nelineární charakteristikoupro přeměnu nízkofrekvenční elektrické energie na vysokofrekvenční elektrickou enetgii ve formě vysokofrekvenčního signálu, s kódovacímzařízenímkvytváření kódovaného signálu zvysokofrekvenční elektrické energie a s filtran/l2/ k selekci úzkopásmového signáluzvysokofrekvenční elektrické enetgie, uspořádaným mezi elementem/11/ a kódovacímzařízením, nd»s kódovacímzařízením, které má odpovídající přídavné filtrační vlastnosti.Apparatus for performing the method of forming coded radio frequency signals with the inverter (10), cursed converts non-electric primary enetgia / PI, which the process of him from around this device to low-frequency electrical enetgia, with / 11 / s non-linear element low frequency electrical energy conversion characteristics to high frequency electrical enetgia in the mold of a high frequency signal, with a coding device being created the encoded signal of the high frequency electrical energy and s filtrran (12) to select narrowband high frequency radio signal of electrical energy arranged between element (11) and (a) coding device, with coding device it has corresponding additional filtering properties.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká zařízení a způsobu vytváření kódovaných vysokofrekvenčních rádiových signálů.The invention relates to an apparatus and a method for producing coded radio frequency radio signals.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Je známé vytvářet vysokofrekvenční energii a vysokofrekvenční signály pomocí nízkofrekvenční elektrické energie, například ze stejnosměrného proudu (baterie), z proudu ze síťové frekvence nebo podobných zdrojů energie. Velmi rozšířené jsou vysokofrekvenční vysílače napájené ze sítě a vysokofrekvenční vysílače napájené z baterie, jako jsou rádiové přístroje, mobilní telefony nebo bezdrátové telefony. Pomocí těchto přístrojů je možno vysílat nekódované, avšak s výhodou i kódované/modulované vysokofrekvenční signály pro různé přenosy informací rádiem. Pro případ provozu pomocí baterie může jako primární zdroj energie sloužit rovněž solární energie, jejíž pomocí je možno, při existenci dostatečného osvětlení, znovu nabíjet nebo udržovat v nabitém stavu baterii, popřípadě akumulátor.It is known to generate radio frequency energy and radio frequency signals using low frequency electrical energy, for example from direct current (battery), mains current or similar power sources. Mains-powered radio-frequency transmitters and battery-operated radio-frequency transmitters, such as radio devices, mobile phones or cordless phones, are widely used. By means of these devices it is possible to transmit non-coded, but preferably also coded / modulated, radio frequency signals for various radio transmissions. In the case of battery operation, solar energy can also be used as the primary energy source, which can be recharged or maintained in a charged state, in the event of sufficient illumination, if the battery or accumulator is charged.

Je rovněž známé provádět dálkové dotazy týkající se fyzikálních nebo podobných dat, změřených veličin a podobně. Příkladem takového dálkového dotazování je například dálkový teploměr, pomocí něhož se měří teplota, například topného kotle, a tato teplota se zobrazuje na místě, které je od kotle vzdálené. Čistě elektricky pracující dálkový teploměr je za tím účelem opatřen dvoužilovým • 9 ·It is also known to carry out remote queries regarding physical or similar data, measured quantities and the like. An example of such remote polling is, for example, a remote thermometer, by means of which a temperature, for example a heating boiler, is measured and this temperature is displayed at a location remote from the boiler. A purely electrically operated remote thermometer is equipped with a 2-core • 9 ·

• ·9 9 «99 999• · 9 9 «99 999

99 elektrickým vedením mezi čidlem citlivým na teplotu a vlastním zobrazovacím zařízením.99 wiring between the temperature-sensitive sensor and the actual display device.

Známá jsou rovněž zařízení dotazovaná na dálku, u nichž je spojení mezi čidlem a zobrazovacím zařízením tvořeno přenosem rádiovou cestou. Přenos dat se sice provádí bezdrátově, avšak v místě čidla, to znamená v místě vysílače, je zapotřebí zdroje elektrické energie. Mělo-li by takové bezdrátové spojení plně fungovat, je nutno v místě, v němž se provádí dotaz na příslušná data (pokud zde není k dispozici nějaký zdroj elektrické energie), zajistit napájení energií z elektrické baterie. Dále jsou známá zařízení dotazovaná na dálku, u nichž neexistuje napájení čidla elektrickou energií, a u nichž se energie potřebná pro bezdrátový přenos dat vyšle v širokopásmovém dotazovém impulsu, který má potřebnou dostatečnou energii, do zařízení s povrchovou vlnou a odtud se po příslušném zpracování signálu pasivně vyšle zpět. Nevýhodou přitom však je, že dotazový impuls, který má velkou energii, se musí vysílat pravidelně, a o to Častěji, čím přesnější změřená veličina má být zjišťována, respektive pozorována.Remote-queried devices are also known in which the connection between the sensor and the display device is a radio transmission. While data transmission is wireless, a power source is required at the sensor location, i.e. the transmitter location. If such a wireless connection is to function fully, it is necessary to provide power from the battery at the location where the relevant data is being queried (if there is no power supply available). Further, remote-queried devices are known in which there is no power supply to the sensor, and in which the energy required for wireless data transmission is sent in a broadband interrogator pulse having sufficient energy to the surface wave device and passively passively after appropriate signal processing. send back. The disadvantage, however, is that the request pulse, which has a high energy, must be transmitted regularly, and more often the more accurate the measured quantity is to be detected or observed.

Úkolem vynálezu je zajistit pro zvláštní případ provozu výhodné vytváření elektrické energie potřebné pro takový vysílač. Tento zvláštní provoz spočívá v tom, že rádiový přenos informací se provádí pouze v relativně krátkých potřebných časových intervalech, přičemž délka takového časového intervalu je malá (například 1 promile a menší) oproti přestávkám mezi těmito za sebou následujícími časovými intervaly.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the invention to provide, for a particular case of operation, the advantageous generation of the electrical energy required for such a transmitter. This particular operation consists in that the radio transmission of information is carried out only at relatively short time intervals required, the length of such a time interval being small (for example 1 per mille and less) as opposed to pauses between successive time intervals.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedený úkol splňuje zařízení k vytváření kódovaných • a » « ··· 9 9 9 vysokofrekvenčních rádiových signálů, které je podle vynálezu provedeno s měničem, který přeměňuje neelektrickou primární energii, která vzniká z nějakého procesu nebo z okolí tohoto zařízení, na nízkofrekvenční elektrickou energii, s elementem s nelineární charakteristikou pro přeměnu nízkofrekvenční elektrické energie na vysokofrekvenční elektrickou energii ve formě vysokofrekvenčního signálu, s kódovacím zařízením k vytváření kódovaného signálu z vysokofrekvenční elektrické energie a s filtrem k selekci úzkopásmového signálu z vysokofrekvenční elektrické energie, uspořádaným mezi elementem a kódovacím zařízením, nebo s kódovacím zařízením, které má odpovídající přídavné filtrační vlastnosti.This object is accomplished by a device for generating coded high-frequency radio signals, which according to the invention is carried out with a converter which converts non-electric primary energy generated from or around a device into low-frequency electric energy. having an element having a non-linear characteristic for converting low-frequency electric energy to high-frequency electric energy in the form of a high-frequency signal, a coding device for generating a coded high-frequency power signal and a filter for selecting a narrowband high-frequency power signal arranged between the element and the coding device; with an encoder having corresponding additional filtering properties.

Výhodná provedení, jakož i způsob vytváření kódovaných vysokofrekvenčních signálů, vyplývají z dalších nároků.Advantageous embodiments, as well as a method for generating coded radio frequency signals, follow from the other claims.

Základní myšlenkou vynálezu je vynalézt princip, který bude výhodný z hlediska úspory technických nákladů a minimální údržby, a který umožní pro daný případ zcela dostatečný rádiový přenos informací s vynaložením jiné než elektrické primární energie.The basic idea of the invention is to develop a principle which is advantageous in terms of cost savings and minimal maintenance, and which allows for a completely sufficient radio transmission of information in a given case with the use of non-electric primary energy.

Před popisem jednotlivých příkladů je tudíž nutno krátce načrtnout princip, který je základem řešení podle vynálezu, k jehož podrobnému porozumění budou sloužit dále uvedené skutečnosti.Therefore, before describing the examples, it is necessary to briefly outline the principle underlying the solution of the present invention, the detailed description of which will be given below.

Již byl zmíněn případ fotoelektromagnetické přeměny, která však, jak je známo, může být využita pouze omezeně. Tato fotoelektromagnetické přeměna je závislá na dostatečném množství dopadajícího světla a rozumně může být využita jen ve spojení s elementy na akumulování energie, to jest akumulátory.The case of photoelectromagnetic conversion has already been mentioned, but it is known that it can be used only to a limited extent. This photoelectromagnetic conversion is dependent on a sufficient amount of incident light and can reasonably be used only in conjunction with energy storage elements, i.e. accumulators.

• ta • ta • ta • * ta·· tatata • · ta ta ta ta ta · ···· ·· ta·· ·· ·· *·• ta • ta • ta •· tatata • ta ta ta ta ta · ···· ·· ta ·· ·· ··

Vynález se orientuje na využití energie, která je k dispozici ve velmi velkém množství, a která je zde označována jako primární energie pocházející z okolí, k výrobě elektrické energie pro vytvoření vysokofrekvenčního signálu (rádiového signálu).The present invention is directed to the use of energy available in very large quantities, referred to herein as primary ambient energy, to generate electrical energy to produce a radio frequency (radio) signal.

Takovou primární energií, která se obvykle nevyužívá, je mechanická deformační energie, zejména tlak nebo jiné síly, třecí síly, (nízkoteplotní) tepelná energie, zrychlovací síly, záření, kmitající hmoty a podobně. Pokud jsou zde zmíněny síly, využije se pro vynález jejich časový nebo místní gradient, který je ekvivalentní s energií.Such primary energy, which is not usually used, is mechanical deformation energy, in particular pressure or other forces, frictional forces, (low temperature) thermal energy, accelerating forces, radiation, oscillating matter and the like. When the forces are mentioned herein, their temporal or local gradient, which is equivalent to energy, is used for the invention.

Jako příklady doposud nevyužívané primární energie je nutno zmínit tlakovou/deformační energii potřebnou principiálně k ovládání elektrického spínače, teplo, které je k dispozici s prostorovým nebo časovým teplotním gradientem, například teplo topného tělesa, a zrychlovací energii kmitající seismické hmoty, například ve vozidle. Jako primární energie jsou vhodné rovněž otřesy, vibrace a pohyby vzduchu. Tento příkladný výčet není z hlediska vynálezu vyčerpávající a Žádným způsobem nemůže být považován za omezení použití principu vynálezu,As examples of previously unused primary energy, mention should be made of the pressure / deformation energy required principally to operate the electrical switch, the heat available with a spatial or temporal temperature gradient, for example heat of the heater, and accelerating energy of oscillating mass such as in a vehicle. Shocks, vibrations and air movements are also suitable as primary energy. This exemplary list is not exhaustive from the point of view of the invention and can in no way be regarded as limiting the application of the principle of the invention,

Integrální princip vynálezu spočívá v podstatě v tom, že z takové energie se oddělí energetický podíl, který se nejprve přemění v definovanou nízkofrekvenční energickou energii. Ve všeobecné formě se tím myslí již oddělení nábojů, které vznikají například z elektrostatického nabití v důsledku tření. Jako nízkofrekvenční se ve smyslu vynálezu míní rovněž vytváření napětí s pomalu se zvětšující amplitudou. Podle vynálezu je rovněž možno využít napětí vytvářeného v pyroelementech nebo piezoelektrických elementech, stejně jako ve fotoelektrických elementech.The integral principle of the invention is essentially that the energy fraction is separated from such energy, which is first converted into a defined low-frequency energy. In general, this refers to the separation of charges which arise, for example, from electrostatic charging due to friction. For the purposes of the invention, low-frequency voltage is also meant to create a voltage with a slowly increasing amplitude. According to the invention, it is also possible to utilize the voltage generated in the pyroelements or piezoelectric elements as well as in the photoelectric elements.

• · · · · · · * · • · · * · · · · ····«· *·· · · · » ···· ·· ..... ·· ··· · * .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

Dalším krokem je transformovat tuto takzvanou nízkofrekvenční elektrickou energii na vysokofrekvenční elektrickou energii. Za tím účelem je možno podle vynálezu použít například element s nelineární charakteristikou (nelineární element). Pod tímto pojmem se ve smyslu vynálezu rozumí element, jehož chování se mění skokem od určité mezní hodnoty nebo v omezeném rozsahu v závislosti na připojeném napětí. Výsledkem toho je, že takový element vytvoří proudový impuls se strmým čelem, což ve frekvenčním rozsahu odpovídá vysokofrekvenčnímu signálu.The next step is to transform this so-called low-frequency electrical energy into high-frequency electrical energy. For example, an element with a non-linear characteristic (non-linear element) can be used for this purpose. For the purposes of the invention, this term refers to an element whose behavior varies by a jump from a certain limit value or to a limited extent depending on the voltage applied. As a result, such an element produces a steep-face current pulse, which corresponds to a high frequency signal in the frequency range.

Podle šířky pásma tohoto vysokofrekvenčního signálu je popřípadě zapotřebí odfiltrovat z něho úzkopásmové frekvenční spektrum. Je však rovněž možné použít nelineární element, který již sám o sobě vytvoří dostatečně úzkopásmový vysokofrekvenční signál. Tím je možno využít celý energetický obsah vysokofrekvenčního signálu.Depending on the bandwidth of this RF signal, it is necessary to filter out a narrowband frequency spectrum therefrom. However, it is also possible to use a non-linear element which, by itself, generates a sufficiently narrowband RF signal. This allows the entire energy content of the RF signal to be utilized.

Dalším krokem podle vynálezu je tuto vysokofrekvenční elektrickou energii zakódovat s nějakou informací a vyslat jako kódovaný (úzkopásmový) vysokofrekvenční signál. Toto kódování může být vhodné pro identifikaci a/nebo může obsahovat ještě další informace, například o druhu a velikosti parametrů působících na kódovací zařízení. Těmito parametry mohou být určité fyzikální veličiny, jako je například teplota, síla nebo impedanční skok, avšak právě tak i chemické nebo biologické parametry, například koncentrace a/nebo druh plynů, par, kapalin, látek nebo biologického materiálu, jako jsou například viry nebo geny.The next step of the invention is to encode this RF energy with some information and transmit it as a coded (narrowband) RF signal. This coding may be suitable for identification and / or may contain other information, for example on the type and size of the parameters acting on the coding apparatus. These parameters may be certain physical variables such as temperature, force or impedance jump, but also chemical or biological parameters such as concentration and / or type of gases, vapors, liquids, substances or biological material such as viruses or genes .

Vyslaným signálem je kódovaný vysokofrekvenční signál, jehož energetický obsah je při popřípadě provedené selekci úzkého pásma nutně relativně malý, avšak přesto je v rámci využití podle vynálezu • φ • · φφφ φ φ φ φ φ ··· φφφ φ φ φφφφ φφ φφφ ·· Φ· »« dostatečně velký. Překvapivé je, že přes malý stupeň přeměny využité primární energie na energii vytvořeného kódovaného vysokofrekvenčního signálu neexistuje v žádném případě problém z hlediska užitečného použití vynálezu.The transmitted signal is a coded radio frequency signal whose energy content is necessarily relatively small when the narrowband selection is performed, but is nevertheless within the scope of the invention according to the invention. Dostatečně · »« big enough. Surprisingly, despite the small degree of conversion of the utilized primary energy into the energy of the generated coded radio frequency signal, there is no problem in terms of useful application of the invention.

K tomu je ještě nutno dodat, že rádiová přijímací stanice (umístěná v přiměřeně omezené vzdálenosti) je vytvořena a upravena tak, aby mohla zjišťovat informace přijmutého (kódovaného) úzkopásmového frekvenčního signálu. Na straně rádiového přijímače proto neexistuje žádný problém, protože napájení přijímače energií je provedeno obvyklým způsobem, například z elektrické sítě, baterií nebo podobně.In addition, the radio receiving station (located at a reasonably limited distance) is designed and adapted to detect the information of the received (coded) narrowband frequency signal. Therefore, there is no problem on the side of the radio receiver, since the power supply to the receiver is effected in the usual way, for example from the mains, batteries or the like.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Pro hlubší porozumění vynálezu slouží další objasnění/popis příkladů provedení/použití podle přiložených výkresů, na nichž obr, 1 znázorňuje blokové schéma toku energie, obr. 2 princip uspořádání, obr. 3 ve schematickém půdorysu integrované uspořádání a obr. 4a a 4b dva příklady integrovaného uspořádání v bokorysu (ve schematickém řezu).For a more detailed understanding of the invention, further explanation / description of the exemplary embodiments / uses according to the accompanying drawings is given, in which Fig. 1 shows a block diagram of energy flow, Fig. 2 the principle of arrangement, Fig. 3 an integrated arrangement in schematic plan view; integrated side view (schematic section).

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Obr. 1 a 2: Podle blokového schéma na obr. 1 je upraven měnič 10, který přeměňuje energii z určitého procesu, která je vždy k dispozici, na elektrickou energii. Příkladem takového měniče 10 je piezoelektrický element k přeměně tlakové/deformační energie, pyroelektrické těleso, dvojice termočlánků, element s Seebeckovým/ Peltierovým efektem nebo podobně k transformaci neboli přeměněGiant. 1 and 2: According to the block diagram of FIG. 1, a converter 10 is provided which converts the energy from a process, which is always available, to electrical energy. An example of such a transducer 10 is a piezoelectric element for converting compression / deformation energy, a pyroelectric body, a pair of thermocouples, a Seebeck / Peltier effect element or the like for transformation

ΦΦΦ φ φ φ φ φ φφφ φ · φφφ · · φ · ΦΦ * · φ · · φφφ φ·« tepelné energie s teplotním gradientem a elektrodynamický nebo piezoelektrický systém k přeměně energie pocházející z kmitání/změn zrychlení na nízkofrekvenční definovanou (elektrickou) energii (v tomto případě pro všechny tyto příklady). Rovněž jsou vhodné solární články. Jako měnič 10 může být rovněž použit třecí element, u něhož tření mezi dvěma různě nabitými materiály vytváří elektrostatické napětí jako nízkofrekvenční energii.«Thermal energy with a temperature gradient and an electrodynamic or piezoelectric system for converting the energy resulting from the oscillation / acceleration to a low-frequency defined (electric) energy. Tepelné · · · · · · · · · · (in this case for all these examples). Solar cells are also suitable. A friction element can also be used as the transducer 10, in which friction between two differently charged materials generates an electrostatic voltage as low frequency energy.

Výška potřebného napětí se řídí podle nelineárního elementu a dosahuje od několika stovek až tisíců voltů pro jedno jiskřiště přes deset až dvacet voltů pro polovodičové součástky až k několika voltům, které jsou dostatečné pro relé.The voltage required depends on the non-linear element and ranges from several hundreds to thousands of volts per spark gap, over ten to twenty volts for semiconductor devices, up to several volts sufficient for the relay.

Na obr. 1 je dále znázorněn nelineární element 11. Tento nelineární element 11 slouží k přeměně této takzvané nízkofrekvenční energie na vysokofrekvenční energii prostřednictvím vnitřního spínacího postupu k vyvolání přechodu, prováděného v časových odstupech, naakumulované nízkofrekvenční energie na energii, která potom bude mít vysokofrekvenční vlastnost. Příkladem takového nelineárního elementu lije například jiskřiště nebo výbojková trubice plněná plynem. Vhodná je rovněž dioda například s varaktorovým nebo lavinovým efektem nebo tyristor nebo podobně fungující polovodičová součástka. Principiálně jsou vhodné rovněž spínače nebo relé, které jsou vhodné pro spínání z části malých proudů nízkofrekvenční elektrické energie a mají odpovídající nelineární chování. Příkladem může být křemíkové mikrorelé a relé s piezoelektrickým jazýčkem.In Fig. 1, a non-linear element 11 is further illustrated. This non-linear element 11 is used to convert this so-called low-frequency energy into high-frequency energy by means of an internal switching procedure to induce a transition at intervals of accumulated low-frequency energy into energy, which will then have a high-frequency property. . An example of such a non-linear element is, for example, a spark gap or a gas-filled discharge tube. A diode with, for example, a varactor or avalanche effect or a thyristor or a similarly functioning semiconductor device is also suitable. In principle, switches or relays which are suitable for switching partially small currents of low frequency electrical energy and have corresponding non-linear behavior are also suitable. Examples are silicon micro relays and relays with piezoelectric reed.

Jako kódovací zařízení 12. které bude mít popřípadě navíc filtrační vlastnosti, přichází v úvahu celá řada zařízení. Za tím účelem jsou vhodná zejména zařízení pracující s povrchovými vlnami (OFW/SAW), seismickými střižnými vlnami nebo objemovými vlnami.A number of devices are suitable as a coding device 12, which may optionally have additional filtering properties. In particular, surface wave (OFW / SAW), seismic shear or bulk wave devices are suitable for this purpose.

9 ·9 ·

9 ··· 999 ··· 99

9 99 9

9*9* 9· • 9 « ··» 99« • 9 99 * 9 * 9 9 • 9 9 99

9999

Těmito zařízeními mohou být rezonanční zařízení nebo popřípadě disperzní nebo odbočková zpožďovací vedení. Rovněž jsou vhodné elektroakustické měniče všeobecně, stejně jako dielektrické filtry, mechanické filtry, koaxiální keramické filtry, objemové oscilátory, například oscilační krystaly nebo LC oscilační obvody-filtry nebo podobně. Jako piezoelektrické materiály pro takové elektroakustické měniče jsou vhodné například niobičnan lithný, tantaličnan lithný, křemen, L12B4O7 nebo langasit (oxid lanthanu-gallia-křemíku).These devices may be resonant devices or optionally dispersion or branch delay lines. Also suitable are electroacoustic transducers in general, as well as dielectric filters, mechanical filters, coaxial ceramic filters, volume oscillators, for example oscillating crystals or LC oscillating circuit filters or the like. Suitable piezoelectric materials for such electroacoustic transducers are, for example, lithium niobate, lithium tantalate, quartz, L12B4O7 or langasite (lanthanum-gallium-silicon oxide).

Jako kódovací zařízení 12 mohou být s výhodou použity i elektroakustické měniče se zhušťováním impulsů (širokopásmová komunikace nebo širokopásmový způsob kódování). Takové měniče umožňují přenos kódovaného vysokofrekvenčního signálu, který je zvlášť zabezpečený proti poruchám, a tudíž chráněn vůči přirozeným (vysokofrekvenčním) poruchám a nebo vůči záměrnému neautorizovanému ovlivňování kódovaného signálu. Jsou jimi například již zmíněná disperzní nebo odbočková zpožďovací vedení.Electroacoustic transducers with pulse densification (broadband communication or broadband coding) may also be advantageously used as the coding device 12. Such transducers allow the transmission of a coded radio frequency signal that is particularly fail safe and thus protected against natural (radio frequency) faults or against intentional unauthorized interference with the coded signal. These are, for example, the already mentioned dispersion or branch delay lines.

Vysokofrekvenční signál se může nacházet v libovolném frekvenčním rozsahu, například od několika kilohertzů do několika gigahertzů, známém nebo vhodném pro rádiový přenos, který může být vytvořen zmíněnými filtry nebo kódovacími zařízeními.The radio frequency signal may be in any frequency range, for example, from several kilohertz to several gigahertz, known or suitable for radio transmission, which may be produced by said filters or coding devices.

Nyní budou popsány zvláštní a prakticky proveditelné příklady provedení vynálezu. První provedení podle obr. 2 se použije například jako spínač k zapínání přístroje, osvětlení nebo podobně. Jedním velmi zajímavým příkladem použití je spínač světla v místnostech, pomocí něhož se manuálně osvětlení zapne nebo vypne. Tento spínač nepotřebuje zejména žádné přívodní vedení a může být umístěn na stěně nebo podobně bez jakékoli činnosti pro instalaci elektrického kabelu. Stlačením spínače nastane pomocí vynálezu vyslání • · · · • · · · • · φ · · • · · · · ·· ·» • * • · · ···· «· « « · «·* «·· vysokofrekvenčního signálu, a sice bez toho, že by do tohoto spínače byl z vnějšku přiváděn elektrický proud. Tímto vysokofrekvenčním signálem se aktivuje přijímač umístěný někde v místnosti, například v blízkosti lampy, a toto osvětlení bezdrátově na dálku zapne nebo vypne. Na obr. 2 je schematicky znázorněno provedení části bezdrátového spínače obsahujícího podstatné znaky vynálezu a využívajícího pomocí rádiových signálů energii nějakého procesu. Na měnič 10 (běžný tlakový spínač) se působí tlakem P prstu a tento tlak P prstu vytvoří v piezoelektrickém elementu v měniči 10 piezonapětí. Jako piezoelektrické materiály pro takový měnič mohou být kromě materiálů uvedených pro elektroakustický měnič použity zejména ještě PVDF (polyvinylidendifluorid) a ferroelektrické elastomery (FLCE) s charakterem tekutých krystalů.Specific and practicable embodiments of the invention will now be described. The first embodiment of FIG. 2 is used, for example, as a switch for switching on the apparatus, lighting or the like. One very interesting example of use is the room light switch, which manually turns the lighting on or off. In particular, this switch does not need any supply line and can be placed on a wall or the like without any action for installing an electric cable. By pressing the switch, the transmission of a high frequency signal occurs with the aid of the invention. , without the electric current being supplied to the switch from the outside. This high-frequency signal activates a receiver located somewhere in the room, for example near a lamp, and remotely turns on or off this lighting remotely. Fig. 2 schematically illustrates an embodiment of a portion of a wireless switch incorporating essential features of the invention and utilizing the power of a process by means of radio signals. A transducer pressure P is applied to the transducer 10 (a conventional pressure switch) and this finger pressure P forms a piezo-voltage in the piezoelectric element in the transducer 10. In particular, PVDF (polyvinylidene difluoride) and ferroelectric elastomers (FLCE) having the character of liquid crystals may be used as piezoelectric materials for such a transducer in addition to those mentioned for the electroacoustic transducer.

Takový spínač může být rovněž proveden jako ovladač, pomocí něhož se vytvoří a vyšle vysokofrekvenční signál, do něhož se pomocí kódování může vložit informace o nějakém okolním parametru.Such a switch may also be embodied as an actuator by means of which a high frequency signal is generated and transmitted, into which information about an ambient parameter may be inserted by coding.

Pro vytvoření vysokého piezonapětí je vhodné zejména mechanické ovládací zařízení s pružinou, která při zatížení za úvrať působí nárazovitě na měnič 10 nastaveným (mechanickým) předpětím.In order to create a high piezon voltage, a mechanical actuator with a spring, which, upon loading at the headland, exerts a sudden impact on the converter 10 with a set (mechanical) bias, is suitable.

Měnič 10 obsahuje integrální nebo přídavnou elektrickou nabíjecí kapacitu 10', která vytvořené nebo oddělené náboje naakumuluje do té doby, dokud nedojde ke spuštění nelineárního elementu 11. Za tím účelem může být dostatečná vnitřní kapacita piezoměničů nebo pyroměničů.The transducer 10 comprises an integral or additional electrical charging capacity 10 'which accumulates the formed or separated charges until the non-linear element 11 is triggered. For this purpose, the internal capacity of the piezoelectric transducer or pyrometer may be sufficient.

Ve znázorněném proudovém obvodu je jako nelineární element 11 upraveno například jiskřiště, v němž dojde v okamžiku, ve kterém je piezoelektricky vytvořené napětí již dostatečně velké, k přeskoku φ · · φφφIn the current circuit shown, for example, a spark gap is provided as a non-linear element 11, in which, at the moment when the piezoelectrically generated voltage is sufficiently large, a jump of φ · · φφφ occurs

ΦΦΦΦ Φ φ • · ·· Φ φ • · ·

Φ Φ Φ ·Φ Φ Φ ·

Φ ΦΦ Φ

ΦΦΦ «Φ • Φ Φ ΦΦΦΦΦΦ «Φ • Φ Φ ΦΦΦ

Φ Φ Φ ΦΦ jiskry.ΦΦ Φ Φ ΦΦ sparks.

Takové jiskřiště splňuje podmínku pro fungování vynálezu, to jest provedení elektrického (proudového) průrazu uskutečněného v rozsahu nanosekund a potřebného pro přeměnu vysokofrekvenční energie, Alternativně mohou být, jak už bylo výše uvedeno, použity i jiné elementy s odpovídajícím rychlým provedením průrazu.Such a spark gap fulfills the condition for the operation of the invention, that is to say the electrical (current) breakdown performed in the nanosecond range and required for the conversion of the RF energy. Alternatively, as already mentioned, other elements with corresponding rapid breakdown performance can be used.

Proud tohoto přeskoku jiskry projde indukčností 20, například širokopásmovým filtrem, aby se uzavřel proudový obvod. Pokles napětí, k němuž došlo v této indukčností 20. je veden do interdigitální struktury 22 (elektrod měniče) filtru 21 s povrchovou vlnou. Ve filtru s povrchovou vlnou se známým způsobem vytvoří mechanická/ akustická vlna. Kódování je možno provést zvláštním provedením interdigitální struktury 22 na vstupní a/nebo výstupní straně filtru 21, Rovněž může být upraven vzor odrazného pásku 23, uspořádaný podle kódování, jehož „ozvěny“ tvoří kódování. Je-li ve filtru 21 vytvořena dutina, může se vytvořit rezonanční kmitání, jehož přesná frekvence tvoří kódování. Na výstupu z filtru 21 se obdrží kódovaný signál.The current of this spark jump passes through an inductance 20, for example a broadband filter, to close the current circuit. The voltage drop that occurred in this inductance 20 is fed to the interdigital structure 22 (transducer electrodes) of the surface wave filter 21. A mechanical / acoustic wave is formed in a surface wave filter in a known manner. The coding may be accomplished by a particular embodiment of the interdigital structure 22 on the inlet and / or outlet side of the filter 21. Also, a pattern of a reflective tape 23 arranged according to coding, whose echoes form coding, may be provided. If a cavity is formed in the filter 21, a resonance oscillation can be generated, the exact frequency of which is coding. At the output of the filter 21 a coded signal is received.

V příkladu provedení způsobí spolupráce interdigitální struktury a odrazných pásků 23 to, že na dipólech znázorněné antény 24 vznikne výše popsaný vysokofrekvenční rádiový signál (zakódovaný v tomto případě kódem odrazného pásku 23). který se vyšle do výše popsaného přijímače. Zařízení s povrchovou vlnou, pracující jako odrazné zpožďovací vedení, dodává kódování v časovém rozsahu a zařízení (neznázorněno) pracující jako rezonátor dodává kódování ve frekvenčním rozsahu. Přitom je možno i zde provést kódování v závislosti na nějakém okolním parametru.In the exemplary embodiment, the interdigital structure and the reflector strips 23 will cause the above-described radio frequency signal (encoded in this case with the reflector tape code 23) to be generated on the dipoles of the antenna 24 shown. which is sent to the receiver described above. A surface wave device operating as a reflective delay line provides time-range coding, and a resonator device (not shown) provides coding in the frequency range. Here, it is also possible to perform coding here, depending on an ambient parameter.

K popisu dalšího provedení podle vynálezu postačí opět obr. 2. U ·«Again, FIG. 2 suffices to describe another embodiment of the invention.

0*0 *

0000 00 • 0 0 0 0 « 00 00 ·0· • 0 0 0 «0000 00 • 0 0 0 0

000 · 00 «· provedení k využití tepelné energie nějakého procesu je měnič 10 proveden jako pyroelektrické těleso (pyroelement) opatřené elektrodami. Pro toto provedení představuje šipka P přívod tepelné energie. Pro využití vynálezu je zapotřebí, aby tato tepelná primární energie měla například Časový teplotní gradient. Je tomu tak například u topných těles s termostatickou regulací (používaných například pro vytápění místností), která způsobí teplotní výchylky topného tělesa v rozsahu několika Kelvinů, což je pro účely podle vynálezu (i když překvapivě) plně postačující. U tohoto popsaného provedení se měnič 10 střídavě ohřívá a ochlazuje, což způsobuje vytvoření napětí střídavé velikosti a polarity, které se přivádí do pyroelementu. Nelineární element 11. kterým může být i u tohoto provedení opět jiskřiště, způsobí, že při dosažení určité (pozitivní nebo negativní) změny napětí dojde k přeskoku jiskry, který způsobí pochody, které byly již popsány výše u piezoelektrického provedení.In an embodiment for utilizing the thermal energy of a process, the transducer 10 is designed as a pyroelectric body provided with electrodes. For this embodiment, the arrow P represents the supply of thermal energy. To use the invention, it is necessary that the thermal primary energy has, for example, a time temperature gradient. This is the case, for example, with thermostatically controlled radiators (used, for example, for room heating), which cause temperature variations of the radiator in the range of several Kelvin, which is (although surprisingly) sufficient for the purposes of the invention. In the described embodiment, the transducer 10 is alternately heated and cooled, causing AC voltage and polarity voltage to be applied to the pyroelement. The non-linear element 11, which may again be a spark gap in this embodiment, causes the spark to jump when a certain (positive or negative) voltage change occurs, causing the processes already described above in the piezoelectric embodiment.

Zvlášť zajímavým způsobem použití je známé zjišťování dat o spotřebě tepla na dálku, při němž se doposud pracovalo s jiným napájením energií. Za tím účelem je nyní možno použít výše popsaného provedení podle vynálezu, to znamená bez přívodu elektrické energie, a to dokonce s dvojnásobnou výhodou. Druhá výhoda spočívá v tom, že element 21 s povrchovou vlnou se může v principu známým způsobem použít i k přímému měření teploty. Střední frekvence, respektive doba přenosu úzkopásmového vysokofrekvenčního výstupního signálu měniče s povrchovou vlnou je, popřípadě může být, (provedena) citlivá na teplotu. Je-li tento element 21 s povrchovou vlnou v tepelném spojení například s topným tělesem, je možno pomocí provedení podle vynálezu jednak měřit v jedné jednotce teplotu, a jednak je možno přiváděným teplem vytvářet potřebnou elektrickou energii pro vysokofrekvenční vysílání způsobené podle vynálezu. Každý signál proto udává změnu teploty, popřípadě spínací postup, aA particularly interesting application is the known remote sensing of heat consumption data, which has so far been operated with a different power supply. For this purpose, it is now possible to use the above-described embodiment according to the invention, i.e. without power supply, even with a double advantage. A second advantage is that the surface wave element 21 can in principle also be used for direct temperature measurement in a known manner. The mean frequency, respectively the transmission time of the narrowband high-frequency output signal of the surface wave converter is or may be (temperature sensitive). If the surface-wave element 21 is in thermal communication with, for example, a heating element, it is possible, by means of the embodiment according to the invention, to measure the temperature in one unit and to generate the required electrical energy for high-frequency transmission. Therefore, each signal indicates a change in temperature or switching procedure, and

- - » * · • 9 9 • 9 9 9 • 9 9- - »* · • 9 9 • 9 9

9999 «9 » • · 9 99999 «9»

9 9 φ *·· 9 9 9 • ·99 9 φ * ·· 9 9 9 • · 9

99 současně dodává odpovídající teplotu působící na měnič (pyroelement). Je rovněž možné použít tepelné energie pouze k přeměně na vysokofrekvenční impuls, avšak kódování se provede v závislosti na libovolné jiné proměnné veličině z okolí zařízení.At the same time, it supplies the corresponding pyroelement temperature. It is also possible to use thermal energy only to convert to a high-frequency pulse, but the coding is performed depending on any other variable from the surroundings of the device.

Pomocí obr. 2 je rovněž možné popsat provedení s využíváním energie mechanických pohybů seismické hmoty vyplývajících ze změny zrychlení. Měnič 10 je potom tvořen touto seismickou hmotou a šipka P symbolizuje přívod mechanické energie, která způsobuje kmitání seismické hmoty obsažené v měniči 10. Tímto přívodem mechanické energie může být kontinuální změna energie nebo také pouze jednorázová energie impulsu. Pomocí excentrů je možno přeměňovat energii rotujících předmětů na vysokofrekvenční signál, který potom může být opět kódován informacemi o libovolných okolních parametrech. Pomocí seismických hmot nebo piezoelektrických snímačů je rovněž možno určit vibrace a/nebo je použít k transformaci.With reference to FIG. 2, it is also possible to describe an embodiment using the energy of the mechanical movements of the seismic mass resulting from the acceleration change. The transducer 10 is then made up of this seismic mass and the arrow P symbolizes the mechanical energy supply which causes the seismic mass contained in the transducer 10 to oscillate. This mechanical energy supply can be a continuous energy change or a single pulse energy. By means of eccentrics it is possible to convert the energy of rotating objects into a high-frequency signal, which can then be coded again with information about any ambient parameters. By means of seismic masses or piezoelectric sensors it is also possible to determine vibrations and / or to use them for transformation.

Použití vynálezu se nabízejí rozličným způsobem, například v oblasti provozu strojů, vozidel nejrůznějšího druhu, například železničních vagónů, silničních vozidel, pohybujících se palet nebo podobně, dále k monitorování nebo pozorování kapalných, rozpuštěných, plynných nebo parních médií nejrůznějšího druhu nebo rovněž živočichů. Takový předmět nebo takový živočich, vybavený zařízením podle vynálezu, může (aniž by bylo zapotřebí elektrické baterie) vysílat podle vynálezu v časových odstupech průběžně (pokud se pohybuje nebo je jím pohybováno) kódované vysokofrekvenční signály. Tato skutečnost se může použít k tomu, aby bylo možno na základě individuálně/různě kódovaných vysokofrekvenčních signálů různých předmětů nebo živočichů tyto předměty nebo živočichy od sebe rozlišit a současně zjišťovat data o jejich zrychlení, pohybu, teplotě nebo jiném stavu. U živočichů by se mohla například • Μ « • · · · ··· ·«· · ··· 9 • · · 4 4 9 • 4 4 9 4 4 9 4The applications of the invention are offered in a variety of ways, for example in the field of machine operation, vehicles of all kinds, for example rail cars, road vehicles, moving pallets or the like, monitoring or observation of liquid, dissolved, gaseous or steam media of various kinds or animals. Such an object or such an animal, provided with the device according to the invention, can (without the need for an electric battery) transmit encoded high-frequency signals continuously (when moving or moving) according to the invention. This can be used to differentiate the objects or animals from the individual / differently coded RF signals of different objects or animals, and to obtain data on their acceleration, movement, temperature or other condition. In animals, for example, 4 9 9 4 4 9 4 4 9 4

4 9 4 4 4 4 94 9 4

9999 49 949 44 94 44 automaticky zjišťovat pohybová aktivita divokých zvířat, dětí nebo jiných osob vyžadujících péči nebo kontrolu. Přitom je rovněž možné například nastavit určitou mezní hodnotu pro pohybovou aktivitu, přičemž kódovaný signál se při překročení nebo nedosažení této mezní hodnoty uvolní, respektive vyšle.9999 49 949 44 94 44 automatically detect physical activity of wild animals, children or other persons in need of care or control. It is also possible, for example, to set a certain limit value for physical activity, whereby the coded signal is released or transmitted if the limit value is exceeded or not.

Zařízení podle vynálezu mohou být rovněž použita k automatickému zjišťování určitých (například tepelných nebo mechanických) mezních zatížení, přičemž tato zařízení teprve při dosaženi mezního zatížení vyšlou vysokofrekvenční signál, který je bezdrátově veden do přijímací stanice, respektive do monitorovacího zařízení. Tím je umožněno jednoduché monitorování fyzikálních veličin, které se zaktivuje teprve v případě potřeby. Velikost mezního zatížení může být dána aktivačním bodem nelineárního elementu IT nebo měniče 10 nebo může být nastavitelná proměnlivě. Mechanické mezní zatížení je rovněž možno nastavit přídavnou předepjatou pružinou, která umožní aktivaci (piezoelektrického) měniče 10 teprve při dosažení předpínací síly. Tímto způsobem je možno realizovat i automatickou kontrolu hmotnosti, která při nedosažení nebo překročení určité hmotnosti tuto informaci automaticky vyšle prostřednictvím kódovaného signálu do přijímače, respektive do monitorovacího zařízení. Tímto způsobem je rovněž možno zjišťovat změnu hmotnosti. Proto může být zařízení podle vynálezu použito i pro monitorování proti zlodějům.The devices according to the invention can also be used to automatically detect certain (for example, thermal or mechanical) limit loads, which only transmit a radio frequency signal to the receiving station or the monitoring device when the limit load is reached. This allows simple monitoring of physical quantities, which is only activated when necessary. The magnitude of the limit load can be given by the activation point of the non-linear IT element or the converter 10, or it can be variably adjustable. The mechanical limit load can also be adjusted by an additional preload spring, which allows the (piezo) transducer 10 to be activated only when the preload force is reached. In this way, it is also possible to carry out an automatic weight control which, when a certain weight is not reached or exceeded, automatically sends this information via a coded signal to the receiver or the monitoring device, respectively. In this way it is also possible to detect the change in weight. Therefore, the device according to the invention can also be used for monitoring against thieves.

Na obr. 3 a 4a a 4b je znázorněno integrované provedení zařízení podle vynálezu použitého jako měřič tepla. Zařízení obsahuje podložnou destičku 101 (například o velikosti 1 cm²), která má pyroelektrickou vlastnost. Může se například jednat o keramiku z titanitanu barnatého, zirkoničitanu-titanitanu olovnatého nebo podobně nebo rovněž o (mono)krystalický materiál z niobičnanu3 and 4a and 4b show an integrated embodiment of a device according to the invention used as a heat meter. The apparatus comprises a backing plate 101 (e.g., 1 cm ² ) having a pyroelectric property. It may be, for example, barium titanate, lead zirconate-lead titanate or the like or else a (mono) crystalline niobate material

ΦΦΦ * · · φφφφ φ φ φ φ φφ · φ «φφφφ*ΦΦΦ · · φ · · · · · · ·

ΦΦΦ φφφ Φ I φφφφ φφ φφφ φφ φφ φφ lithného, tantaličnanu lithného nebo podobně. Na dvou površích podložně destičky 101 jsou upraveny dvě plošné elektrody 41. 42. na nichž je možno odebírat vytvořené pyroelektrické napětí.Φ φ φ Φ lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith lith Two surface electrodes 41, 42 are provided on the two substrate surfaces of the plate 101, on which the generated pyroelectric voltage can be drawn.

Na podložně destičce 101 je u druhé varianty podle obr. 4b upevněna, například přilepena, piezoelektrická destička 110. která slouží k dále podrobněji popsanému uspořádání s povrchovou vlnou a k dalším funkcím. Optimalizované provedení představuje varianta provedení podle obr. 4a, u něhož je piezoelektrická destička 110 integrální součástí v určité části podložně destičky 101, přičemž pyroelektrický materiál podložně destičky 101 má mimo jiné alespoň v této určité části rovněž piezoelektrickou vlastnost (a hodí se i pro uspořádání s povrchovou vlnou), jako je tomu u niobičnanu lithného, tantaličnanu lithného nebo podobně (monokrystalícký materiál).A piezoelectric plate 110 is fastened, for example adhered, to the backing plate 101 in the second variant of FIG. 4b, which serves for a more detailed surface wave arrangement and other functions. The optimized embodiment is a variant of the embodiment of FIG. 4a in which the piezoelectric plate 110 is an integral part of a portion of the plate substrate 101, wherein the pyroelectric material of the plate substrate 101 also has a piezoelectric property (at least in that portion). surface wave) such as lithium niobate, lithium tantalate or the like (monocrystalline material).

Pro úplnost je nutno poukázat ještě na to, že pro princip varianty podle obr. 4b může být piezoelektrická destička 110 umístěna tak, že je od podložně destičky 1Q1 oddělená a je s ní spojena elektricky pouze v některých místech, například, když má být piezoelektrická destička 110 od podložně destičky 101 tepelně izolována. I u této varianty je princip vynálezu spočívající na přeměně tepelné energie na vysokofrekvenční signál plně funkční. Na výhodu tepelné vazby mezi pyroelektrickou podložnou destičkou 101 a piezoelektrickou destičkou 110 uspořádání s povrchovou vlnou s ohledem na s tím spojenou možnost měření příslušné hodnoty teploty bude ještě dále poukázáno. I z tohoto hlediska je použití integrální jednodílné destičky jako podložně destičky 101 i piezoelektrické destičky 110 pro uspořádání s povrchovou vlnou, a sice z monokrystalického niobičnanu lithného, tantaličnanu lithného nebo podobně, pro vynález zvlášť zajímavé.For the sake of completeness, it should also be pointed out that, for the principle of the variant of FIG. 4b, the piezoelectric plate 110 can be positioned such that it is separated from the plate substrate 101 and is electrically connected thereto only at certain locations, for example when the piezoelectric plate is 110 is thermally insulated from the substrate plate 101. In this variant too, the principle of the invention based on the conversion of thermal energy into a high-frequency signal is fully functional. The advantage of the thermal bond between the pyroelectric pad 101 and the piezoelectric pad 110 of the surface wave arrangement with respect to the associated possibility of measuring the respective temperature value will be further pointed out. Also from this point of view, the use of an integral one-piece plate as a backing plate 101 and a piezoelectric plate 110 for a surface wave arrangement, namely of monocrystalline lithium niobate, lithium tantalate or the like, is of particular interest to the invention.

Jak je znázorněno na obr, 4a a 4b, je (spodní) zadní strana fl * • flfl flflfl fl « * · · • fl flfl flfl • · · flflfl fl fl • flflfl «· flfl* flfl flfl flfl podložně destičky 101 s výhodou po celé ploše metalizována, například hliníkem (plošná elektroda 42). Protilehlá horní strana podložně destičky 101 je u varianty podle obr. 4b s výhodou rovněž po celé ploše metalizována (horní plošná elektroda 41). U varianty podle obr. 4a je podíl podložně destičky 101, který zde funkčně působí/slouží jako piezoelektrická destička 110, ušetřen metalizování, aby totiž proto bylo možno umístit na této ušetřené ploše další struktury, které budou později ještě popsány. U varianty podle obr. 4b jsou tyto struktury uspořádány na oddělené piezoelektrické destičce 110. Oddělení mechanických-tepelných napětí mezi podložnou destičkou 101 a piezoelektrickou destičkou 110 se dosáhne tehdy, když je piezoelektrická destička 110 místo toho na podložně destičce 101 upevněna spojovacími dráty, které jsou beztak zapotřebí.As shown in Figs. 4a and 4b, the (bottom) rear side of the backing plate 101 is preferably the backing plate 101 of the pad 101, preferably the backing plate 101. metalized over the entire surface, for example with aluminum (surface electrode 42). The opposing upper side of the backing plate 101 in the variant of FIG. 4b is preferably also metallized over the entire surface (upper surface electrode 41). In the variant of FIG. 4a, the portion of the backing plate 101, which functions / serves as the piezoelectric plate 110 here, is spared metallization, so that additional structures can be placed on this spared surface, which will be described later. In the variant of Fig. 4b, these structures are arranged on a separate piezoelectric plate 110. The separation of mechanical-thermal stresses between the base plate 101 and the piezoelectric plate 110 is achieved when the piezoelectric plate 110 is instead fastened to the base plate 101 by connecting wires which are still needed.

Pro jiskřiště jsou upraveny elektrody 13, 14, které, jak je zobrazeno, směřují proti sobě navzájem přivrácenými špičkami. Elektroda 13 jiskřiště je elektricky spojena s horní plošnou elektrodou 41. Elektroda 14 jiskřiště je jako protielektroda elektricky spojena s metalizováním 15. které je zase prostřednictvím vedení a dále ještě podrobněji popsanou tlumivkou 19 spojeno s kostrou 18. která je opět spojena s dolní plošnou elektrodou 42 podložené destičky 101. Vznikne-li mezi oběma plošnými elektrodami 41. 42 pyroelektrické napětí, vznikne toto napětí mezi elektrodami 13 a 14 jiskřiště a v důsledku nelineární zapalovací charakteristiky tohoto jiskřiště nastane přeskok jiskry teprve od předem stanovené naakumulované hodnoty pyronapětí, která je předem stanovena geometrií elektrod 13 a 14 jiskřiště. Zmíněná tlumivka 19 slouží jako stejnosměrné vedení/dolnopropustný filtr. Tato tlumivka 19 je s výhodou jako vodicí pásek tvořící strukturu ve tvaru meandru nebo spirály umístěna na povrchu piezoelektrické destičky 110.Electrodes 13, 14 are provided for the spark gap, which, as shown, face each other with their tips facing each other. The spark gap electrode 13 is electrically coupled to the top electrode 41. The spark gap electrode 14 is electrically coupled to the metallization 15 as a counter electrode, which in turn is connected to the chassis 18 via a line and a choke 19 described in more detail below. If there is a pyroelectric voltage between the two electrodes 41, 42, this voltage is generated between the spark gap electrodes 13 and 14, and due to the non-linear ignition characteristic of the spark gap, the spark arises only from a predetermined accumulated pyron voltage value predetermined by geometry. of the spark gap electrodes 13 and 14. Said choke 19 serves as a DC line / low pass filter. Preferably, this choke 19 is disposed on the surface of the piezoelectric plate 110 as a guide strip forming a meander or spiral structure.

« • 9 9 • 99 • 9 9«9 9 • 99 • 9 9

9·9 9 9 99 · 9 9 9 9

Pomocí první varianty provedení zařízení podle vynálezu, znázorněné na obr. 4a, je možno měřit současně i teplotu. Podložná destička 101 a v ní jako její Část funkčně obsažená piezoelektrická destička 110 je tak jako tak tepelně spojena se zdrojem tepla kvůli pyroelektrickému efektu. To znamená, že část podložně destičky 101 tvořící piezoelektrickou destičku 110 struktury s povrchovou vlnou tvořené interdigitální strukturou 22 a odrazným páskem 23 má teplotu topného tělesa, která má být měřena zařízením podle vynálezu.By means of the first variant of the device according to the invention shown in FIG. 4a, the temperature can also be measured simultaneously. The backing plate 101 and, as part of it, the functionally contained piezoelectric plate 110 is anyhow thermally coupled to the heat source due to the pyroelectric effect. That is, the portion of the substrate plate 101 constituting the piezoelectric plate 110 of the surface wave structure formed by the interdigital structure 22 and the reflective strip 23 has a heater temperature to be measured by the device of the invention.

Součástka OFW vytvoří vysokofrekvenční závislý na teplotě. To znamená, že vyzářený kódovaný signál obsahuje informaci o okamžité teplotě piezoelektrické destičky 110, a tudíž topného tělesa. V místě příjmu, respektive v přijímací a vyhodnocovací jednotce, je možno z vyslané vlny tímto způsobem zjistit z kódovaného signálu teplotu topného tělesa. Aby se toho dosáhlo u druhé varianty, je oddělená piezoelektrická destička 110 zvlášť tepelně spojena se zdrojem tepla (topným tělesem nebo podobně).OFW generates temperature-dependent RF. That is, the radiated coded signal includes information about the instantaneous temperature of the piezoelectric plate 110 and hence the heater. In this way, the temperature of the heating element can be determined from the coded signal at the receiving point or in the receiving and evaluation unit. To achieve this in the second variant, the separate piezoelectric plate 110 is separately thermally coupled to the heat source (heater or the like).

Vhodným dimenzováním jiskřiště elektrod 13, 14 jiskřiště a tepelného kontaktu zařízení se zdrojem tepla (topným tělesem), to znamená vhodným dimenzováním tepelného toku do pyroelektrického substrátu 10. je možno předem zvolit, popřípadě určit, časový sled za sebou následujících vývinů jisker. Tím je dán takt vyzařování signálů anténou 24. Protože centrální přijímací místo musí zjišťovat větší počet takových měřicích míst, to znamená větší počet došlých signálů z různých měřicích míst, bylo by samo o sobě potřebné, aby vysílání signálů z jednotlivých měřicích míst bylo časově koordinováno. Ve skutečnosti je tomu však ale tak, že v centrálním místě je nutno přijmout z jednotlivých měřicích míst pouze jeden vyslaný impuls dlouhý pouze několik mikrosekund, což znamená, že taktový poměr vyslaného impulsu k časovému odstupu mezi impulsy je extrémně malý.By suitably dimensioning the spark gap of the spark gap electrodes 13, 14 and the thermal contact of the device with the heat source (heater), i.e. by appropriately dimensioning the heat flow to the pyroelectric substrate 10, it is possible to pre-select or determine the time sequence of successive sparks. This gives the clock signal to the antenna 24. Since the central receiving point has to detect a plurality of such measuring points, i.e. a greater number of received signals from different measuring points, it would in itself be necessary for the transmission of signals from individual measuring points to be coordinated in time. However, in fact, at the central location, only one transmitted pulse of only a few microseconds has to be received from each measuring point, which means that the clock rate of the transmitted pulse to the time interval between the pulses is extremely small.

««** · · · v »444 • 4 4 4 4 4 4 4 4 4 • · 4 · · · 4 4 ··»♦♦· • 44 444 4 *«« ** · · v »444 • 4 4 4 4 4 4 4 4 4 • · 4 · · 4 4 ··» 44 · • 44 444 4 *

4444 44 444 44 4· 444444 44 444 44

Shoda vysílání dvou různých takových měřicích míst je proto extrémně nepravděpodobná a neexistuje žádný nepotřebný elektrosmog.Conformity of transmitting two different such measuring points is therefore extremely unlikely and there is no unnecessary electrosmog.

U vynálezu je upraveno kódování zejména pomocí vzoru odrazného pásku 23 na součástce OFW. Mnohotvárnost možného kódu je, jak je u takových páskových vzorů známé, mimořádně velká. Pomocí zařízení podle vynálezu je identifikace jednotlivého takového měřicího zařízení centrálním místem bezproblémová.In the invention, the coding is provided in particular by means of a reflective tape pattern 23 on the OFW component. As is well known in such ribbon patterns, the variety of possible code is extremely large. By means of the device according to the invention, the identification of a single such measuring device at a central location is easy.

Zařízení podle vynálezu může být proto integrované umístěno na nejmenší podložně destičce 101. Touto podložnou destičkou 101 je možno snadno manipulovat a je možno umístit ji bez problémů na nejrůznějších a rovněž nepřístupných místech. Integrovaným způsobem konstrukce je zařízení vyrobitelné rovněž s nízkými náklady. Zde uvedený příklad měřiče tepla je možno bez problémů přenést i na odpovídající piezoelementy nebo jiné keramické nebo z polovodičů vyrobené měniče 10 primární energie určené k využití.The device according to the invention can therefore be integrated on the smallest base plate 101. This base plate 101 is easy to handle and can be placed in various and inaccessible places without problems. An integrated design means that the device can also be manufactured at low cost. The example of the heat meter mentioned herein can be easily transferred to the corresponding piezoelements or other ceramic or semiconductor primary energy converter 10 to be used.

K systému, který pracuje se zařízením podle vynálezu, patří již víckrát zmíněná rádiová přijímací stanice s vyhodnocováním signálů. Uvnitř tohoto systému není zapotřebí žádného drátového spojení mezi zařízením a přijímací stanicí, přičemž zařízení samotné nepotřebuje žádný přívod elektrické energie zvenčí, ačkoli neobsahuje žádné elektrické baterie. Je nutno poukázat na ještě jeden zvláštní případ, u něhož zařízení založené na principu podle vynálezu přesto obsahuje baterii, kterou je možno dobíjet, a která je (bez přívodu elektrické energie zvenčí) neustále dobíjena energií vytvářenou podle vynálezu, to znamená definovanou nízkofrekvenční elektrickou energií. Tím získaná soběstačnost zařízení spočívá zcela na využití vynálezu.The system working with the device according to the invention includes the aforementioned radio reception station with signal evaluation. Within this system, there is no need for a wire connection between the device and the receiving station, and the device itself does not need any external power supply, although it does not contain any electric batteries. One particular case in which the device based on the principle of the invention still contains a rechargeable battery and which (without external power supply) is constantly recharged by the energy generated according to the invention, i.e. defined by low-frequency electrical energy. The self-sufficiency of the device thus obtained rests entirely on the application of the invention.

Claims

PATENT CLAIMS

An apparatus for generating coded radio frequency radio signals which is performed

- a transducer (10) that converts non-electric primary energy (P) generated from or around a process into low-frequency electrical energy,

- with an element (11) having a non-linear characteristic for converting low-frequency electric energy to high-frequency electric energy in the form of a high-frequency signal,

- a coding device (23) for generating a coded signal from high-frequency electric power, and

- a filter (12) for selecting a narrowband signal from the high-frequency electric power arranged between the element (11) and the coding device (23), or with a coding device having corresponding additional filtering properties.

The apparatus of claim 1, wherein the encoder (12, 23) is sensitive to at least one environmental parameter, and wherein information about the type and / or size of the parameter is embedded in the encoded signal.

The device of claim 1 or 2, wherein the transducer (10) is configured to convert mechanical primary energy (P) into electrical energy.

The device according to claim 3, wherein the transducer (10) is designed as a piezoelement, as an induction device, in particular with a magnet and an electric coil, or is designed to generate an electrostatic charge.

Ata ata ata ata ata ata tat tat ata ata ata ata ata ata ata ata ata ata ata ata ata ata ata ata ata

The device according to claim 1 or 2, wherein the transducer (10) is configured to convert thermal primary energy (P) with a time or local gradient into electrical energy.

The device of claim 5, wherein the transducer (10) is configured as a pyroelectric element (101) or as a thermocouple arrangement.

Device according to one of Claims 1 to 3, in which the transducer (10) is designed as a component sensitive to infrared radiation, visible light or ultraviolet radiation,

Device according to one of Claims 1 to 7, in which a discharge element (13, 14) is provided as an element (11) having a non-linear characteristic.

Apparatus according to claim 8, wherein the discharge element (13, 14) is a spark gap or a gas discharge tube.

Device according to one of Claims 1 to 7, in which a semiconductor device is provided as a non-linear characteristic element (11) which has a rapid change in resistance at the limit voltage.

Apparatus according to claim 10, wherein a breakdown blocking diode, varactor effect diode, avalanche effect semiconductor element or a thyristor is provided as the element (11).

Device according to one of Claims 1 to 7, in which a relay (11) having a non-linear characteristic is provided.

Apparatus according to claim 12, wherein the relay is a silicon micro relay or a piezo relay.

* · V · · · · · φ φ φ φ φ φ φ φ φ

Device according to one of Claims 1 to 13, in which an electroacoustic transducer (110) is provided as a filter (12) and / or as a coding device.

The apparatus of claim 14, wherein the electroacoustic transducer is configured as an OFW device (110) or as a seismic shear wave or surface wave device.

The apparatus of claim 15, wherein the OFW (110) is designed as a resonant device, a delay line, a dispersion line, or a branch line.

Apparatus according to one of claims 1 to 16, wherein the coding device (12) is designed to perform pulse densification to ensure trouble-free transmission of the coded signal.

Apparatus according to one of claims 1 to 14, wherein the filter (12) is a dielectric filter, a mechanical filter, a ceramic filter, a coaxial ceramic filter, a volume oscillator or an LC filter.

Device according to one of claims 1 to 18, which is connected to an antenna (24) for transmitting a coded signal and for activating / starting the receiving device.

A method of generating coded radio frequency radio signals

- converting non-electrical primary energy (P) originating from a process or around the device into low-frequency electrical energy by friction, piezoelectric, pyroelectric, thermoelectric, photoelectric, photoelectric. · 4 4 4 4

4 4 44

4 4 4

44 44 magnetic or electrodynamic effects,

- converting this low-frequency electrical energy by means of a non-linear characteristic element (11) into high-frequency electrical energy,

- where appropriate, by filtering the narrowband radio frequency signal from the broadband radio frequency energy, and

- inserting the coding into the narrowband radio frequency signal.

The method of claim 20, wherein a coding device (23) sensitive to at least one environmental parameter is used which produces coding of the narrowband radio frequency signal depending on the type and size of the parameter.

The method according to claim 20 or 21, wherein the coding device acts as an environmental parameter on force, pressure, temperature, radiation, impedance jump, type or concentration of gases, liquids, vapors, chemicals or biologicals, forming a narrowband high-frequency coding signal dependent on this environmental parameter.

Use of the device according to one of Claims 1 to 19 as a switch for electrical equipment which is switched on and / or switched off by radio.

Use of a device according to one of claims 1 to 19 for the radio transmission of transmitter-specific signals to a monitoring device.

Use of the device according to one of claims 1 to 19 as a sensor active without additional power supply for sensing an ambient parameter with wireless data transmission.