DE10032943C2 - Modulnetzwerk - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Modulnetzwerk.

Zunächst sei zur im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ver­ wendeten Terminologie folgendes bemerkt: Im Rahmen dieser Anmeldung werden verschiedene Datenarten behandelt. Im ein­ zelnen sind dies beispielsweise von Modulen, welche als Sensoreinheiten ausgebildet sind, aufgenommene Daten, wel­ che im folgenden als Sensordaten bzw. Rohdaten bezeichnet werden. Als Rohdaten werden hierbei auch Daten bezeichnet, welche auf andere Weise als mittels einer Aufnahme durch eine Sensoreinheit von außen in ein erfindungsgemäßes Mo­ dulnetzwerk eingeführt werden. Auf der Grundlage dieser Sensor- bzw. Rohdaten werden Meßdaten, z. B. Fitnessdaten, Leistungsdaten oder auch Umgebungsdaten (beispielsweise Temperatur oder Luftfeuchtigkeit) bestimmt. Derartige Meß­ daten werden zur prägnanteren Darstellung im folgenden als "Meßgrößen" bezeichnet (Fitnessgrößen, Leistungsgrößen, Um­ gebungsgrößen usw.). Schließlich wird auf netzwerkinterne Daten, beispielsweise Daten zur Identifikation einzelner Module oder Verarbeitungsvorschriften für eine Datenverar­ beitungseinrichtung eines Moduls enthaltende Daten Bezug genommen. Derartige Daten werden allgemein als "Systemda­ ten" bezeichnet. Ferner wird der Begriff "Daten" allgemein verwendet, diese Verwendung kann sowohl sämtliche erwähnten Datenarten umfassen, als auch, wie dem jeweiligen Kontext dann zu entnehmen ist, sich auf eine bestimmte Datenart be­ ziehen.

Der Stand der Technik sowie die Erfindung werden im folgen­ den insbesondere unter Bezugnahme auf Sportgeräte beschrie­ ben, bei denen Sensor- bzw. Rohdaten eines Benutzers des Sportgeräts aufgenommen und zum Erhalt von Meßgrößen bear­ beitet werden sollen. Die Erfindung ist ferner überall da einsetzbar, wo irgendwie geartete Daten unter Verwendung eines Modulnetzwerks bearbeitet werden sollen. Es sei zu­ sätzlich beispielhaft auf medizintechnische Anwendungen, beispielsweise bei Rekonvaleszenten, hingewiesen.

Die quantitative Überprüfung sportlicher Leistungen und/oder meßbarer Fitnessgrößen bzw. medizinischer Größen wird sowohl bei Berufs- als auch Freizeitsportlern immer bedeutsamer. Als Beispiel für eine Überprüfung einer sport­ lichen Leistung sei auf einen Fahrradtachometer oder einen Wegstreckenmesser, und als Beispiel für Fitnessgrößen auf eine Herzfrequenzmeßeinrichtung oder eine Blutdruckmeßein­ richtung hingewiesen.

Bei Fahrradtachometern ist es bekannt, die von einem Sensor aufgenommenen Rohdaten als Meßgröße auf einer Anzeigeein­ heit im Sichtbereich eines Benutzers darzustellen. Herkömm­ liche Einrichtungen dieser Art sind üblicherweise zum Er­ fassen und Auswerten von Sensordaten und zur Anzeige ent­ sprechender Meßgrößen ausgelegt. Es ist selbstverständlich möglich, eine Anzahl von Meßgrößen auf der Grundlage von Daten eines Sensors herzuleiten, beispielsweise im Falle eines Fahrradtachometers Geschwindigkeit, zurückgelegte Strecke, Durchschnittsgeschwindigkeit usw.

Wird es durch einen Benutzer gewünscht, eine weitere, unab­ hängige Meßgröße zu ermitteln bzw. anzuzeigen, ist es bis­ lang in der Regel notwendig, ein zusätzliches, unabhängiges System einzusetzen, welches seinerseits einen Sensor und eine Auswerte- bzw. Anzeigeeinrichtung aufweist. Die Über­ wachung einer Anzahl von Meßgrößen erweist sich somit als relativ kostenintensiv, da eine Vielzahl von unabhängigen Einrichtungen zur Verfügung gestellt werden muß. Ein gleichzeitiger Einsatz derartiger Einrichtungen wird als aufwendig und kompliziert angesehen.

Es sind in diesem Zusammenhang auch integrierte Geräte vor­ geschlagen worden, welche beispielsweise einen Fahrradta­ chometer und einen Höhenmesser vereinigen. Auch hier ist jedoch die Funktionalität einer derartigen Einrichtung ge­ nau auf diese zwei Funktionen beschränkt, eine Erweiterung der Funktionalität zur Einbindung einer weiteren Funktion ist nicht möglich.

Aus der DE 197 36 513 A1 ist ein Verfahren zur Konfigurie­ rung einer Messanordnung für physikalische, insbesondere thermische Zustände auf einer Messstrecke mit mindestens einem örtlich verteilten Sensor bekannt. Die Messanordnung besteht hierbei aus programmierbaren Modulen mit den Min­ desteigenschaften Erfassen, Bearbeiten, Speichern, Darstel­ len und Melden der Messdaten. Das dort beschriebene Verfah­ ren besteht darin, dass die einzelnen Module mit Parameter­ sätzen initialisiert werden, mit denen Verarbeitungsschrit­ te der einzelnen Module funktional zueinander zugeordnet werden. Aus der WO 94/13198 ist ein Patientenüberwachungs­ system mit einem Kommunikationsnetzwerk bekannt, welches zur Sammlung und Anzeige von medizinischen Daten eines Pa­ tienten dient. Das dort beschriebene Netzwerk zeichnet sich durch eine flexible Hardware aus, die zentral verwaltet wird. Die einzelnen Sensormodule tauschen untereinander keine Informationen aus. Es ist ein zentrales Steuermodul zur Verfügung gestellt, welches die unterschiedlichen Sen­ sordaten verwaltet und die generierten Daten auf Anzeigemo­ dule verteilt.

Aus der DE 195 29 213 A1 ist ein elektronisch arbeitendes Modul bekannt, das mit einem digital und seriell arbeiten­ den Netzwerksystem verbunden werden kann. Das Modul führt eine aufgabenerfüllende Funktion mit oder an Geräten aus, die mit dem Modul verbunden werden können. Eine oder mehre­ re der Funktionen können mit einem oder mehreren Auswahl- oder Regulierungsvorgängen aktiviert werden. Den entspre­ chenden Geräten ist ein Speicherglied zugeordnet, das für die Geräte charakteristische Informationen enthält. Das Mo­ dul liest die Funktionen aus und nimmt auf der Grundlage des durchgeführten Auslesens die Auswahl oder Regulierung vor.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Modulnetzwer­ kes zur Bearbeitung von Daten, mit dem eine beliebige bzw. beliebig erweiterbare Anzahl von Daten gleichzeitig und in flexibler Weise zur Bereitstellung gewünschter Meßgrößen bearbeitet werden kann, wobei der Energieverbrauch des Sys­ tems optimiert werden soll.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Modulnetzwerk mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Erfindungsgemäß ist nun ein in einfacher und flexibler Wei­ se betreibbares Modulnetzwerk zur Bearbeitung, insbesondere Erfassung und/oder Überwachung und/oder Auswertung von Da­ ten zur Verfügung gestellt. Das erfindungsgemäße Netzwerk zeichnet sich dadurch aus, daß es, im Gegensatz zu herkömm­ lichen Systemen, in beliebiger Weise erweiterbar bzw. er­ gänzbar ist. Beispielsweise bei Verwendung des erfindungs­ gemäßen Modulnetzwerks im Rahmen einer Fitnessüberwachung, im folgenden auch als Fitnessmonitor bezeichnet, erweist es sich als vorteilhaft, daß ein Benutzer sich nicht vorab auf mögliche Funktionen des Fitnessmonitors festlegen muß, son­ dern je nach technologischer und sportlicher Entwicklung neue Funktionen (beispielsweise durch Aufnahme von Modulen mit neuen Sensorfunktionen) in das System integrieren kann. Das erfindungsgemäße Modulnetzwerk zeichnet sich insofern durch eine besondere "Zukunftssicherheit" aus, da mögli­ cherweise noch nicht in Erwägung gezogene Meßgrößen in ein­ facher Weise in ein bereits vorhandenes System integriert werden können. Es sei noch einmal erwähnt, daß die Bezug­ nahme auf sportliche Anwendungen bzw. Fitnessanwendungen rein beispielhaft erfolgt. Die Kommunikation bzw. der Da­ tentransfer zwischen den einzelnen Modulen erfolgt draht­ los. Mittels einer derartigen drahtlosen Übertragung ist ein Verkabelungsaufwand, welcher beispielsweise die Bewe­ gungsfreiheit eines Benutzers behindern kann, vermeidbar. Zur Terminologie: Im folgenden wird der Begriff "Modul" derart verwendet, daß er sowohl die Kombination eines Ba­ sismoduls mit einem Funktionsbaustein, als auch ein Basis­ modul ohne zugeordneten Funktionsbaustein umfassen kann. Durch das erfindungsgemäße Vorsehen eines Datentransfer­ schemas, welches eine zeitliche Koordination der Ein- und Ausschaltphasen der Basismodule derart, dass sie während relativ kurzer Intervalle gleichzeitig eingeschaltet, und während relativ langer Zwischenräume bzw. Zwischeninterval­ le gleichzeitig ausgeschaltet sind, umfasst, lässt sich der Energieverbrauch des drahtlos miteinander kommunizierende Module umfassenden Systems optimieren, da beispielsweise gewährleistet werden kann, dass ein datensendendes Modul das Senden nur dann durchführt, wenn eine Empfängereinrich­ tung eines datenempfangenden Moduls eingeschaltet ist. Ins­ besondere bei batteriebetriebenen Systemen kann so die Le­ bensdauer der eingesetzten Batterien in effektiver Weise verlängert werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Zweckmäßigerweise sind als Kommunikationsbausteine Sender und/oder Empfänger und/oder Transceiver vorgesehen. Mittels derartiger Kommunikationsbausteine ist, je nach gewünschter Ausgestaltung des Netzwerks, eine drahtlose Verbindung zwi­ schen den einzelne Modulen des Netzwerks bereitstellbar.

Es ist bevorzugt, als Funktionsbausteine Anzeigeeinheiten, insbesondere LCD-Monitore und/oder Tastaturen und/oder Sen­ soren und/oder Schnittstellen in externe Systeme einzuset­ zen. Mittels derartiger Funktionsbausteine sind Basismodule in gewünschter Weise mit entsprechenden Funktionen beleg­ bar. Es sei angemerkt, daß beliebige andere denkbare Anzei­ geeinheiten hier einsetzbar sind, beispielsweise eine akus­ tische Anzeige bzw. Sprechanzeige.

Es ist beispielsweise möglich, ein erstes Basismodul aus­ schließlich mit einem Sensor, und ein zweites Basismodul mit einem LCD-Monitor auszubilden. Somit können, mittels der Datenverarbeitungseinrichtungen des ersten und/oder zweiten Basismoduls, vom Sensor erfaßte Daten, in gewünsch­ ter Weise aufgearbeitet, auf dem LCD-Monitor dem Benutzer angezeigt werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Modulnetzwerkes dient der Daten- oder Pro­ grammspeicher wenigstens eines ersten Basismoduls zur Spei­ cherung von von einem zweiten Basismodul bearbeitbaren Da­ ten oder Programmen. Mit dieser Maßnahme ist es beispiels­ weise möglich, dem zweiten Basismodul eine zentrale Steue­ rungsfunktion innerhalb des Netzwerks zuzuordnen, da das wenigstens eine erste Basismodul Daten oder Verarbeitungs­ vorschriften (Systemdaten) zunächst bei sich speichert, wo­ bei diese Systemdaten bei Bedarf auf das zweite Basismodul übertragen werden. Ist beispielsweise das zweite Basismodul Teil eines Modulnetzwerkes, welches zur Bearbeitung bzw. Darstellung einer Anzahl von Meßgrößen dient, kann ein wei­ teres Sensormodul, hier also die Kombination eines weiteren "ersten" Basismoduls mit einem Sensor, in einfacher Weise in das bestehende Netzwerk integriert werden, indem die in dem weiteren ersten Basismodul gespeicherten Systemdaten, welche das zweite Basismodul bzw. das bestehende Netzwerk zur Bearbeitung von von dem ersten Basismodul zur Verfügung gestellten Sensordaten benötigt, von dem ersten Basismodul auf das zweite Basismodul übertragen werden.

Es erweist sich insbesondere bei Einsatz eines erfindungs­ gemäßen Modulnetzwerks zur Bearbeitung wenigstens einer we­ nigstens einer Person zuordnenbaren Meßgröße, insbesondere eines Benutzers eines Sportgerätes oder eines medizinischen Geräts, als vorteilhaft, ein erstes Modul als Sensoreinheit zur Erfassung von den Meßgrößen zugrundeliegenden Roh- bzw. Sensordaten, und ein zweites Modul als Empfangseinheit zur wenigstens teilweisen Auswertung der erfaßten Daten zum Er­ halt der wenigstens einen Meßgröße auszubilden, wobei eine Einrichtung zur Speicherung von von dem zweiten Modul aus­ wertbaren, dem ersten Modul zuordnenbaren Systemdaten in dem ersten Modul vorgesehen ist. Es ist hierbei vorgesehen, von dem zweiten Modul auswertbare Systemdaten (Daten zur Identifizierung des ersten Moduls, Verarbeitungsvorschrif­ ten für das zweite Modul) zunächst in dem ersten Modul zu speichern. Dies bedeutet, daß die durch das zweite Modul auswertbaren Daten, welche beispielsweise Daten zur Steue­ rung des zweiten Moduls bezüglich eines Zusammenwirkens mit dem ersten Modul umfassen können, auf der Seite des ersten Moduls gespeichert und erst bei Bedarf auf das zweite Modul übertragen werden können. Auf diese Weise ist es möglich, eine relativ klein dimensionierbare zentrale Empfangsein­ heit (zweites Modul) zur Verfügung zu stellen, da die zur Steuerung des Systems im Zusammenhang mit bestimmten Sen­ soreinheiten (erste Module) notwendigen Daten zunächst auf der Seite des ersten Moduls gespeichert werden können. Es ist zur Auswertung der durch eine Anzahl von ersten Modulen bzw. Sensoreinheiten aufgenommenen Daten also nicht notwen­ dig, bereits werkseitig ein zweites Modul (Empfangseinheit) mit System- bzw. Steuerdaten für sämtliche denkbaren ersten Module auszurüsten. Mit anderen Worten ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine Software (Verarbei­ tungsvorschriften), welche ein zweites Modul zum Zusammen­ wirken mit einem ersten Modul benötigt, zunächst in dem ersten Modul zu speichern, und erst bei Bedarf auf das zweite Modul hochzuladen. Hierdurch ist es z. B. in einfa­ cher Weise möglich, eine Sensoreinheit, welche nachträglich einem Gesamtsystem hinzugefügt werden soll, in das System bzw. Netzwerk zu integrieren. Es ist ebenfalls denkbar, daß eine derartige Sensoreinheit Software zum Modifizieren bzw. Updaten von bereits im System integrierten Sensoreinheiten (bzw. weiteren Modulen) aufweist. So kann gewährleistet werden, daß bei Erwerb eines neuen Sensors und Integration in ein bereits vorhandenes System sämtliche Steuersoftwares der bisher eingesetzten Module aktualisiert bzw. optimiert werden können. Auch eine entsprechende Modifikation bereits vorhandener Steuersoftwares im Zusammenhang mit einer In­ tegration der neu hinzugekommenen Sensoreinheit bzw. des neu hinzugekommenen Moduls ist so möglich.

Es ist ferner bevorzugt, daß das erste Modul als Kommunika­ tionsbaustein einen Sender und/oder Transceiver, und als Funktionsbaustein wenigstens einen Sensor aufweist, wobei das zweite Modul als Kommunikationsbaustein einen Empfänger und/oder einen Transceiver sowie als Funktionsbausteine ei­ nen LCD-Monitor und/oder eine Tastatur aufweist. Es ist hierbei denkbar, eine Anzahl erster Module vorzusehen, wel­ che von ihren jeweiligen Sensoren erfaßte Daten auf das zweite Modul übertragen. Dieses zweite Modul nimmt somit in einem derartigen Netzwerk eine sämtliche Sensordaten koor­ dinierende Sonderstellung ein. Es ist hierbei denkbar, eine beliebige Anzahl von Modulen zu einem insbesondere drahtlo­ sen Netzwerk zusammenzuschalten, wobei die einzelnen Kompo­ nenten des Netzwerks, d. h. die ersten bzw. zweiten Module, gegenseitig programmierbar sein können. Bei Vernetzung ei­ ner Anzahl von jeweils mit einem Sensor ausgerüsteten ers­ ten Modulen ist es beispielsweise möglich, entsprechend ei­ ner voreinstellbaren Hierarchie eines der Module auszuwäh­ len, welche die Funktionen Empfang, Speicherung, Auswertung und Anzeige der im Rahmen des Netzwerkes ermittelten Daten erfüllt.

Zweckmäßigerweise weist wenigstens ein Modul einen entfern­ baren Speicherchip bzw. eine entfernbare Speicherkarte und/oder einen updatefähigen Speicherchip bzw. eine update­ fähige Speicherkarte auf.

Als Beispiel sei in diesem Zusammenhang eine SIM-Karte ge­ nannt. Mittels einer derartigen entfernbaren Speicherein­ richtung wäre es beispielsweise möglich, die Daten einer Anzahl von Benutzern in einfacher Weise zu verwalten. Für den Fall, daß wenigstens ein Benutzer des erfindungsgemäßen Systems sich zu einem späteren Zeitpunkt zu einem Upgrade entschließt, könnten so seine bisherigen Leistungsdaten in einfacher Weise auf ein neues Modul, welches zweckmäßiger­ weise ebenfalls mit einer entfernbaren bzw. beliebig ein­ setzbaren Speichereinrichtung ausgebildet ist, überspielt werden.

Es erweist sich ferner als zweckmäßig, daß wenigstens ein Modul derart ausgebildet ist, daß die empfangenen Daten, insbesondere die Sensordaten bzw. Verarbeitungsvorschrif­ ten, permanent abspeicherbar sind. Als Bausteine kommen hierfür insbesondere in Betracht Flash-Speicher, EEPROMs und gepufferte RAM-Speicher. Eine derartige Programmierbar­ keit erweist sich insbesondere im Zusammenhang mit der Speicherung einer von einem ersten Modul auf ein zweites Modul übertragenen Software als vorteilhaft. Zur Terminolo­ gie: Unter permanenter Abspeicherbarkeit wird hierbei ver­ standen, daß ein derart gespeicherter Speicherinhalt auch nach Abkopplung von einer entsprechenden Strom- bzw. Span­ nungsversorgung gespeichert bleibt. Im Gegensatz hierzu wird unter dynamischer Speicherbarkeit eine Speicherung verstanden, die bei einer Trennung von einer Stromversor­ gung, beispielsweise einer Batteriestromversorgung, nicht gespeichert bleibt. Aufgrund der permanenten Speicherbar­ keit ist es beispielsweise möglich, während des normalen Betriebes eines erfindungsgemäßen Modulnetzwerks eine Ände­ rung der Verarbeitungsvorschriften z. B. im Sinne einer Um­ verteilung zwischen den einzelnen Modulen vorzunehmen. Dies bedeutet, daß für den Fall, daß beispielsweise ein Modul feststellt, daß seine Stromversorgung (beispielsweise Bat­ teriestromversorgung) schwächer wird bzw. ein bestimmtes Maß unterschreitet, es die von ihm bislang durchgeführten bzw. abgearbeiteten Verarbeitungsvorschriften wenigstens teilweise auf ein anderes Modul übertragen kann. So ist es möglich, bei einer individuellen Stromversorgung der ein­ zelnen Module eine Optimierung des Stromverbrauchs der ein­ zelnen Module durchzuführen. Es sei noch einmal betont, daß eine derartige Programmierbarkeit bzw. Umprogrammierbarkeit eines Moduls bzw. eines Modulnetzwerks während des normalen Betriebes, beispielsweise im Rahmen der Ermittlung und Ver­ arbeitung von Leistungsdaten eines Sportlers, durchführbar ist.

Das dem erfindungsgemäßen System zugrundeliegende Prinzip sowie eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems bzw. Verfahrens wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 eine Prinzipskizze zum Aufbau der im Rahmen der erfindungsgemäßen Modulnetzwerks eingesetzten Mo­ dule, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur schematischen Darstellung wesentlicher Komponenten einer bevorzugten Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Modulnetz­ werks.

In Fig. 1 ist eine Prinzipskizze zur Erläuterung des Mo­ dulaufbaus der im Rahmen des erfindungsgemäßen Modulnetz­ werks verwendeten Module dargestellt.

Jedes Modul weist zunächst ein mit 100 bezeichnetes Basis­ modul auf, welches einen Kommunikationsbaustein 101 zum netzinternen Datentransfer und eine Datenverarbeitungsein­ richtung 102 mit einem dynamischen und/oder permanenten Da­ ten- und Programmspeicher 103 aufweist. Als Kommunikations­ bausteine kommen insbesondere in Betracht ein Sender, ein Empfänger, ein Transceiver bzw. Sender/Empfänger oder auch ein Kabel.

Jedes Modul, welches im Rahmen des erfindungsgemäßen Modul­ netzwerks eingesetzt wird, weist, wie erwähnt, ein Basismo­ dul auf. Zur Zuordnung von speziellen Funktionen innerhalb des Modulnetzwerkes ist es möglich, ein Basismodul mit we­ nigstens einem Funktionsbaustein 105 zu ergänzen. Als Funk­ tionsbausteine seien insbesondere genannt ein LCD-Monitor, eine Tastatur, ein Sensor, oder auch eine Schnittstelle in ein externes System.

Soll ein Modulnetzwerk zur Aufnahme von Daten, z. B. Sen­ sordaten, und zur Ausgabe von Meßgrößen auf der Grundlage der Daten dienen, weist ein erstes Basismodul zweckmäßiger­ Weise als Kommunikationsbaustein wenigstens einen Sender oder ein Kabel, sowie als Funktionsbaustein wenigstens ei­ nen Sensor auf. Ein entsprechendes Modul, an welchem die auf der Grundlage der Daten erhaltenen Meßgrößen angezeigt werden, weist zweckmäßigerweise als Kommunikationsbaustein wenigstens einen Empfänger oder ein Kabel, sowie als Funk­ tionsbaustein wenigstens einen LCD-Monitor auf. Die rechne­ rische Verarbeitung der aufgenommenen Sensordaten kann hierbei beliebig auf die zwei Module, welche jeweils mit einer Datenverarbeitungseinrichtung 102 ausgebildet sind, verteilt werden.

Die in der Beschreibungseinleitung und den Patentansprüchen verwendeten allgemeinen Bezeichnungen Modul bzw. Basismodul werden im Rahmen der Beschreibung der Fig. 2 aus Gründen der Anschaulichkeit der Darstellung näher spezifiziert. Ein erstes Modul, welches als Funktionsbaustein wenigstens ei­ nen Sensor, und als Kommunikationsbaustein wenigstens einen Sender aufweist, wird im folgenden als Sensoreinheit be­ zeichnet, während ein zweites Modul, welches als Funktions­ baustein wenigstens einen LCD-Monitor und als Kommunikati­ onsbaustein wenigstens einen Empfänger aufweist, als Emp­ fangseinheit bezeichnet wird.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Modulnetzwerks weist wenigstens eine Sensoreinheit, welche insgesamt mit 1 bezeichnet ist, und eine Empfangs­ einheit, welche insgesamt mit 4 bezeichnet ist, auf.

Die Sensoreinheit weist ein Sensorelement 1a, einen Daten- und Programmspeicher 1b, eine Datenverarbeitungseinrich­ tung, insbesondere einen Controller, 1c und eine Sende- und/oder Empfängereinrichtung, im folgenden als Transceiver 1d bezeichnet, auf. Es ist denkbar, anstelle des Transcei­ vers 1d einen reinen Sender zu verwenden, wie weiter unten noch erläutert wird.

Die Empfangseinheit 4 weist einen Transceiver 5 auf, wobei anstelle des Transceivers 5 bei bestimmten Ausführungsfor­ men ein reiner Empfänger verwendbar ist. Über die Transcei­ ver 1d und 5 sind die Sensoreinheit 1 und die Empfangsein­ heit 4 in der Lage, miteinander drahtlos zu kommunizieren, wie mittels der teilweise gestrichelt dargestellten Verbin­ dungslinie 10 veranschaulicht ist. Es ist selbstverständ­ lich möglich, auch eine verdrahtete Verbindung zwischen Sensoreinheit 1 und Empfangseinheit 4 zu verwirklichen, welche beispielsweise im Zusammenhang mit einem Höhenmesser vorteilhaft sein kann.

Der Transceiver 5 ist mit einem Controller (Datenverarbei­ tungseinrichtung) 6 über Datenleitungen 11 bzw. 12 verbun­ den. Die Datenleitung 11 dient hierbei zur Übertragung von vom Transceiver 5 empfangenen Daten auf den Controller 6, während über die Datenleitung 12 ein Ein- bzw. Ausschaltbe­ fehl vom Controller 6 auf den Transceiver 5 gebbar ist. Der Controller 6 ist bevorzugt als Flash-Controller ausgebildet und erfüllt u. a. die Funktionen der Bereitstellung eines Kommunikationsprotokolls zwischen einzelnen Komponenten des Systems und der Steuerung des Transceivers 5. Der Control­ ler ist mittels Tasten 9, vorzugsweise menügesteuert, be­ dienbar. Er dient schließlich der Übersendung von ausgewer­ teten bzw. bearbeiteten Daten an einen Display-Controller bzw. Monitor-Controller 7. Es ist selbstverständlich mög­ lich, den Controller 6 und den Controller 7 integriert bzw. als einheitliche Datenverarbeitungseinrichtung auszubilden. Die getrennt oder integriert ausgebildeten Controller stel­ len eine updatefähige Verarbeitungseinheit mit dynamischem oder permanentem Daten- bzw. Programmspeicher zur Verfü­ gung. Es ist ferner ein Daten- und Programmspeicher 6a vor­ gesehen, der mit der Datenverarbeitungseinrichtung in Wirk­ verbindung steht.

Der Display-Controller (bzw. die integriert ausgebildete Datenverarbeitungs-Einrichtung 6, 7) steuert seinerseits eine LCD 8, und führt ferner eine Decodierung der erhalte­ nen Daten sowie gegebenenfalls ein Multiplexen aus. Ein Multiplexen der durch den Display-Controller 7 empfangenen Daten erweist sich insbesondere bei Vorsehen einer Vielzahl von Sensoreinheiten 1, welche mit dem Transceiver 5 zusam­ menwirken, als zweckmäßig. Eine Kommunikation von Control­ ler 6 und Display-Controller 7 über ein serielles unidirek­ tionales Protokoll erweist sich als vorteilhaft. In der Terminologie der Beschreibungseinleitung bzw. der Ansprüche stellen die Controller 6, 7 zusammen mit dem Transceiver 5 ein Basismodul dar, wobei die LCD 8 und die Tastatur 9 Funktionsbausteine bilden, wodurch sich insgesamt ein Modul ergibt.

Bezüglich der bevorzugten Ausführung des Controllers 6 als Flash-Controller sei angemerkt, daß zur Gewährleistung ei­ ner störungsfreien Programmierung/Löschung eines entspre­ chenden Flash-Speichers eine Betriebsspannung von 2,7 bis 3,6 V zweckmäßig ist, während während des normalen Betrie­ bes eine Betriebsspannung von 1,8 bis 3,6 V ausreichend ist. Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß ein Flash-Speicher sich bereits bei Verwendung einer Batte­ riespannung von 3 Volt umprogrammieren läßt, so daß bei Vorsehen eines derartigen Flash-Controllers bzw. Flash- Speichers kein Netzanschluß notwendig ist. Der Controller 6 stellt ferner eine Echtzeituhr (Echtzeittaktgeber) zur Ver­ fügung, selbst wenn die LCD 8 ausgeschaltet ist.

Die LCD 8, welche durch den Monitor-Controller 7 gesteuert wird, weist einen entsprechend den Vorgaben bzw. Anforde­ rungen des Systems ausgebildeten Punktmatrixbereich auf.

Das in der Figur dargestellte System sei nun zur weiteren Veranschaulichung anhand eines konkreten Beispiels weiter erläutert: Es sei davon ausgegangen, daß das System zu­ nächst nur eine Sensoreinheit 1, beispielsweise eine Sen­ soreinheit mit Fahrradtachometerfunktion, und eine Emp­ fangseinheit 4 aufweist.

Es ist zunächst notwendig, daß die Sensoreinheit 1 und die Empfangseinheit 4 erkennen, daß sie zur Bereitstellung ei­ nes erfindungsgemäßen Systems miteinander kommunizieren sollen. Zunächst wird daher beispielsweise zwischen den Transceivern 1d und 5 ein entsprechender Erkennungscode ü­ bertragen. Für den Fall, daß der Erkennungscode anzeigt, daß die gewünschte Kommunikation möglich ist, übermittelt die Sensoreinheit 1 die zur Auswertung der von ihr gesende­ ten Daten notwendige Software an die Empfangseinheit 4, welche die empfangenen Daten in dem Speicher 6a des Cont­ rollers 6 dauerhaft speichert. Nach der bedarfsweisen Über­ mittlung einer für den Betrieb der Sensoreinheit 1 notwen­ digen bzw. geeigneten Software auf den Controller 6 ist es möglich, Fahrradtachometerfunktionen, wie beispielsweise Geschwindigkeit oder zurückgelegten Strecke, auf dem LCD- Bildschirm 8 anzuzeigen.

Wird nun das aus der einen Sensoreinheit 1 und der Emp­ fangseinheit 4 bestehende System in Betrieb genommen, wird zunächst die Betriebsbereitschaft der einzelnen Komponenten festgestellt. Für den Fall, daß sowohl die Sensoreinheit 1 als auch die Empfangseinheit 4 eingeschaltet und in Funk­ reichweite zueinander sind, wird ein Datenübertragungssche­ ma vereinbart, welches die Übertragungsparameter und bei­ spielsweise auch den Energieverbrauch des Systems opti­ miert. Hier ist beispielsweise denkbar, eine zeitliche Ko­ ordinierung der Ein- bzw. Ausschaltphasen der Komponenten 1 und 4 derart auszubilden, daß beide Komponenten nur während relativ kurzer Intervalle gleichzeitig eingeschaltet, und während relativ langer Zwischenräume ausgeschaltet sind. Wird beispielsweise eine Einschaltzeit von 0,1 s und eine entsprechende Ausschaltzeit von 1 s eingestellt, erweist sich dies für eine Vielzahl von Anwendungen als ausrei­ chend, wobei der Energieverbrauch des Systems minimiert ist. Da das System zweckmäßigerweise batteriebetrieben ist (bei Einsatz von beispielsweise 3 Volt-Knopfzellen), kann so die Lebensdauer der eingesetzten Batterie in effektiver Weise verlängert werden.

Die Flexibilität des erfindungsgemäßen Systems kommt bei­ spielsweise dann zur Geltung, wenn der Benutzer zu einem späteren Zeitpunkt einen weiteren Sensor 1, beispielsweise in Weiterführung des obigen Beispiels, einen Fahrrad- Trittfrequenzmesser, in das System integrieren möchte. In analoger Weise überträgt eine entsprechende (nicht darge­ stellte) zweite Sensoreinheit (Trittfrequenzmesser) die zur Auswertung ihrer Signale benötigte Software an die Emp­ fangseinheit 4. Zweckmäßigerweise wird auch diese Software in dem Speicherbereich 6a des Controllers 6 gespeichert. Die Empfangseinheit 4 kann nun, je nach Bedarf wahlweise oder gleichzeitig, auf die Software beider Sensoreinheiten 1 zurückgreifen und deren Daten interpretieren und anzei­ gen.

Wird nun das insgesamt drei Komponenten (zwei Sensoreinhei­ ten und eine Empfangseinheit) umfassende System in Betrieb genommen, wird zunächst wieder die Betriebsbereitschaft der einzelnen Komponenten festgestellt. Für den Fall, daß sämt­ liche Komponenten eingeschaltet sind, wird mittels des Controllers 6 eine Optimierung des Datentransfers durchge­ führt. Hierbei wird zweckmäßigerweise auf die Vermeidung von Interferenzen und einen geringen Energieverbrauch Wert gelegt. Zur Vereinbarung eines entsprechenden Übertragungs­ protokolls ist es denkbar, daß die erste Sensoreinheit (Fahrradtachometer) und die zweite Sensoreinheit (Trittfre­ quenzzähler) sowohl mit der Empfangseinheit 4 als auch un­ tereinander kommunizieren. Zur effektiven Ausnutzung der Energiesparpotentiale ist es beispielsweise denkbar, im o­ ben beschriebenen Sinn möglichst kurze Übertragungszeiten unter Zwischenschaltung möglichst langer Aus-Intervalle und Stillegung von kurzfristig nicht benötigten Komponenten vorzusehen. Es ist ebenfalls denkbar, Bausteine der einzel­ nen Komponenten, wie beispielsweise die Transceiver 1d bzw. 5 und/oder den Controller 6 bzw. die integrierte Datenver­ arbeitungseinrichtung 6, 7, kurzzeitig auszuschalten.

Entsprechend dem dargestellten Prinzip ist es möglich, wei­ tere Sensoreinheiten (Module) zur Bildung eines beliebig komplexen Netzwerkes vorzusehen. Zentraler Bestandteil die­ ses Netzwerkes ist dann die Empfangseinheit (Modul) 4, wel­ che die Daten der verschiedenen Sensoreinheiten aufnehmen, verarbeiten, miteinander in Beziehung setzen und anzeigen kann. Bei einer neuen Inbetriebnahme, beispielsweise bei einer Eingliederung eines weiteren Sensorelementes, werden zweckmäßigerweise die Übertragungsparameter zwischen den einzelnen Systemelementen optimiert.

Es ist denkbar, einen Software-Update für bereits im System integrierte Sensoreinheiten durch Einführung einer neuen Sensoreinheit 1 durchzuführen. Dies bedeutet, daß die neu hinzuzufügende Sensoreinheit 1 nicht nur die zu ihrem eige­ nen Betrieb im Zusammenhang mit der Empfangseinheit 4 not­ wendige Software, sondern auch Update-Software für weitere Sensorelemente beinhalten kann. Diese Update-Software wird zweckmäßigerweise zunächst zusammen mit der Software zum Betrieb des Sensorelements auf den Controller 6 übertragen, und von dort bedarfsweise an die entsprechenden Sensorein­ heiten weitergegeben, wobei auch eine direkte Übertragung an letztere möglich ist.

Es ist ferner denkbar, ein (nicht dargestelltes) Schnitt­ stellenmodul vorzusehen, über welches die Kommunikation mit anderen Systemen möglich ist. Es z. B. denkbar, die Daten auf andere Systeme, beispielsweise einen PC, zu übertragen. Eine PC-Schnittstelle kann beispielsweise dazu verwendet werden, Daten einzelner Sensoreinheiten oder kumulierte bzw. aufgearbeitete Informationen der Empfangseinheit 4 in einem PC verfügbar zu machen. Die PC-Schnittstelle kann e­ benfalls dazu verwendet werden, die Software der einzelnen Sensoren umzuprogrammieren, um so beispielsweise eine aktu­ alisierte bzw. verbesserte Softwareversion ohne Eingliede­ rung einer neuen Sensoreinheit in das System zu integrie­ ren (Update-Funktion).

Es ist ebenfalls denkbar, ein GPS-Modul in das System zu integrieren, mit dem sich sowohl Navigationsanwendungen als auch Anwendungen bezüglich einer Strecken-, Geschwindig­ keits- und Höhenmessung realisieren lassen. Auch andere Da­ ten können mit einem derartigen GPS-Modul erfaßt und ausge­ wertet werden. Als weitere Beispiele von Systemen, auf die die Systemdaten übertragen werden können, sei auf GSM- Systeme, Festnetze oder Mobilfunknetze mit aktuellen oder künftigen Mobilfunkstandards hingewiesen.

Es ist ebenfalls denkbar, Controllerfunktionen in einer o­ der einer Anzahl der Sensoreinheiten vorzusehen, um so die Empfangseinheit 4 lediglich mit einer Anzeigefunktion aus­ führen zu müssen. Je nach Anwendung ist es so denkbar, die "Intelligenz" des Systems in beliebiger Weise auf die ein­ zelnen Komponenten bzw. Module zu verteilen.

Es seien abschließend bevorzugte Sensoreinheiten bzw. Mo­ dularten aufgelistet, deren Einsatz im Rahmen eines erfin­ dungsgemäßen Modulnetzwerkes denkbar ist. Es sei insbeson­ dere auf Fahrradtachometer-Sensoreinheiten, Inline-Skate- Sensoreinheiten, Jogging-Sensoreinheiten, Ski- Sensoreinheiten, Schwimm-Sensoreinheiten und Golf- Sensoreinheiten hingewiesen, welche an sich bekannt sind.

Es sind ferner im Rahmen eines erfindungsgemäßen Modulnetz­ werks Sensoreinheiten zur Feststellung einer Herzfrequenz bzw. Pulsrate, einer Trittfrequenz, einer Temperatur, einer Luftfeuchtigkeit, eines Luftdrucks usw. denkbar. Auch die Einbeziehung eines Rundenzählers, welcher beispielsweise für Leichtathletikanwendungen denkbar ist, in ein erfin­ dungsgemäßes Netzwerk ist möglich.

Das erfindungsgemäß vorgestellte System ist insbesondere im Zusammenhang mit noch nicht bekannten bzw. von einem Benut­ zer noch nicht in Erwägung gezogenen Sportarten, beispiels­ weise Trendsportarten, einsetzbar, da entsprechende Senso­ ren bei Bedarf für neue Sportarten entwickelt bzw. hinzuge­ kauft werden können, welche zusammen mit einem bereits vor­ handenen System einsetzbar sind.

Claims (8)

1. Modulnetzwerk zur Bearbeitung von wenigstens einer we­ nigstens einer Person zuordnenbaren Messgröße, mit wenigs­ tens zwei Basismodulen (100; 1a, 1b, 1c, 5, 6), welche je­ weils einen Kommunikationsbaustein (101; 1d, 5) zum draht­ losen netzwerkinternen Datentransfer und eine Datenverar­ beitungseinrichtung (102; 1c, 6) mit einem dynamischen oder permanenten Daten- und/oder Programmspeicher aufweisen, wo­ bei wenigstens ein Basismodul mit einem Funktionsbaustein (105; 1a) verbunden ist, der dem Basismodul wenigstens eine Funktion im Rahmen des Modulnetzwerkes zuordnet, wobei die Datenverarbeitungseinrichtungen zur veränderbaren Vertei­ lung einer im Rahmen des Modulnetzwerkes durchzuführenden Datenverarbeitung und/oder Datenspeicherung untereinander ausgebildet sind, und ein Datentransferschema vorgesehen ist, welches eine zeitliche Koordination der Ein- und Aus­ schaltphasen der Basismodule derart, dass sie während rela­ tiv kurzer Intervalle gleichzeitig eingeschaltet und wäh­ rend relativ langer Zwischenintervalle gleichzeitig ausge­ schaltet sind, umfasst.

2. Modulnetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kommunikationsbaustein wenigstens ein Sender und/oder Empfänger und/oder Transceiver Kabel vorgesehen ist.

3. Modulnetzwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Funktionsbaustein (105) wenigstens eine Anzeigeeinheit, insbesondere ein LCD-Monitor, und/oder eine Tastatur und/oder ein Sensor und/oder eine Schnitt­ stelle in ein externes System vorgesehen ist.

4. Modulnetzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Daten- oder Programmspeicher (103) wenigstens eines ersten Basismoduls (1) zur Speiche­ rung von von einem zweiten Basismodul (4) bearbeitbaren Da­ ten oder Programmen dient.

5. Modulnetzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das erste Modul als Kommunikati­ onsbaustein einen Sender und/oder Transceiver und als Funk­ tionsbaustein wenigstens einen Sensor aufweist, wobei das zweite Modul als Kommunikationsbaustein einen Empfänger und/oder einen Transceiver sowie als Funktionsbausteine ei­ nen LCD-Monitor und/oder eine Tastatur aufweist.

6. Modulnetzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Modul einen ent­ fernbaren Speicherchip bzw. eine entfernbare Speicherkarte und/oder einen updatefähigen Speicherchip bzw. eine update­ fähige Speicherkarte aufweist.

7. Modulnetzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Modul derart aus­ gebildet ist, daß Daten bzw. Verarbeitungsvorschriften per­ manent abspeicherbar sind.

8. Modulnetzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit wenigstens einem weiteren Basismodul (1), insbesondere einem Basismodul mit zugeordnetem Funktionsbaustein (1a), wobei die Datenverarbeitungseinrichtung (1c) und/oder der Datenprogrammspeicher (1b) des wenigstens einen weiteren Basismoduls derart programmierbar ist, dass das wenigstens eine weitere Basismodul zur Erweiterung des Modulnetzwerkes verwendbare und/oder notwendige Daten und/oder Programme, insbesondere von wenigstens einem Basismodul bzw. Modul (1, 4) des bestehenden Modulnetzwerkes verarbeitbare Daten und/oder Programme, enthält, wobei Kommunikationsbausteine zur Übertragung der zur Erweiterung des Modulnetzwerkes verwendbaren und/oder notwendigen Daten von dem wenigstens einen weiteren Basismodul (1) auf das bestehende Modulnetz­ werk vorgesehen sind.