DE102006013732A1 - Sensor module for use in e.g. golf ball, has sensor unit formed for outputting electrical signal in dependence of specified measured variable, and signal processing unit connected with sensor unit - Google Patents
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Abstract
Description
In vielen Bereichen werden Sensoren zur Erfassung von Daten eines Messobjekts verwendet, wobei die gewonnenen Daten anschließend in geeigneter Weise aufbereitet und ausgewertet werden. Dazu wird in der Regel das Sensorsignal einer geeigneten Signalverarbeitung unterzogen, um damit die gewünschte Messgröße in der geforderten Genauigkeit quantitativ zu bestimmen. Bei vielen Anwendungen ist eine direkte mechanische Anbindung eines Sensorelements an eine externe Signalverarbeitungseinrichtung, etwa einen Mikroprozessor, einen digitalen Signalprozessor oder eine analoge Verarbeitungsschaltung mit Verstärker etc. nicht möglich oder nicht wünschenswert, wenn damit eine Beeinflussung des Messobjekts verbunden ist oder einen hohen Installationsaufwand bedeuten würde. Beispielsweise ist bei bewegten Messobjekten eine kabelgebundene Herausführung von Sensorsignalen oft nicht möglich oder mit hohem Aufwand verbunden. Auch in stationären Anwendungen kann durch eine kabelgestützte Sensorsignalerfassung ein hoher Aufwand entstehen eine damit reduzierte Flexibilität mit sich bringen, wenn beispielsweise die Lage eines oder mehrerer Sensoren verändert werden soll.In Many areas are sensors for the acquisition of data of a DUT The recovered data are then processed in a suitable manner and evaluated. This is usually the sensor signal subjected to a suitable signal processing in order to obtain the desired measurement in the to quantify the required accuracy. In many applications is a direct mechanical connection of a sensor element to a external signal processing device, such as a microprocessor, a digital signal processor or an analog processing circuit with amplifier etc. not possible or not desirable if it is connected with an influence of the measuring object or would mean a high installation cost. For example, at Moved objects to be measured a wired lead-out of Sensor signals often not possible or associated with high costs. Also in stationary applications can be through a cable Sensor signal acquisition a high effort to create a reduced Flexibility with bring, for example, the location of one or more sensors changed shall be.
Aus diesem Grund werden häufig Sensorsysteme mit weitergehender Funktionalität versehen, um beispielsweise eine Anbindung der Sensoren an periphere Auswertekomponenten zu erleichtern. Insbesondere bei einer kabellosen Anbindung von Sensorelementen an entsprechende Auswertekomponenten ergibt sich jedoch bei bekannten Systemen ein hoher Aufwand, um die Sensordaten zielgenau und zuverlässig zur peripheren Komponente zu übertragen, indem beispielsweise große Sende/Empfangseinheiten oder Peilstationen zur Kommunikation mit dem Sensorelement erforderlich sind. Dadurch wird der mögliche Einsatz drahtlos kommunizierender Sensorelemente stark eingeschränkt oder der Einfluss auf die eigentliche Mess- oder Überwachungsaufgabe ist nicht mehr zu vernachlässigen.Out This reason will be common Sensor systems provided with additional functionality, for example a connection of the sensors to peripheral evaluation components facilitate. Especially with a wireless connection of sensor elements to corresponding evaluation components, however, results in known Systems require a lot of effort to the sensor data accurate and reliable transmit peripheral component, by, for example, large Transceiver units or DF stations for communication with the sensor element are required. This will be the possible use wirelessly communicating sensor elements severely limited or the Influence on the actual measurement or monitoring task is not to neglect more.
Angesichts dieser Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine flexiblere Verwendung von Sensoren unter Berücksichtigung einer größeren Bandbreite an Rahmenbedingungen der Mess- und/oder Überwachungssituationen zu ermöglichen.in view of This problem is an object of the present invention, a more flexible use of sensors taking into account a greater bandwidth to enable conditions of the measurement and / or monitoring situations.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein autarkes Sensormodul gelöst. Das autarke Sensormodul umfasst ein Sensorelement, das zur Ausgabe eines elektrischen Signals in Abhängigkeit einer spezifizierten Meßgröße ausgebildet ist, eine mit dem Sensorelement verbundene Signalverarbeitungseinheit, eine mit der Signalverarbeitungseinheit verbundene Sende- und Empfangseinheit zur drahtlosen Übermittlung von Daten und eine Energiequelle zum zumindest zeitweiligen autarken Betrieb des Sensormoduls.According to one Aspect of the present invention achieves this object by a self-sufficient Sensor module solved. The self-contained sensor module includes a sensor element for output an electrical signal formed in response to a specified measured variable is a signal processing unit connected to the sensor element, a transmitting and receiving unit connected to the signal processing unit for wireless transmission of data and an energy source for at least temporary self-sufficient Operation of the sensor module.
Aufgrund dieser Anordnung wird eine autarke Vorrichtung bereitgestellt, die ein autarkes drahtloses Sensor-Kommunikationsmodul repräsentiert, das eine bedarfsgerechte Erfassung, Verarbeitung, Speicherung sowie Übermittlung und Empfang von Daten, die über mindestens einen integrierten Sensor erfasst werden, ermöglicht. Eine integrierte Signalverarbeitung übernimmt die Aufbereitung der Daten, welche über die Sende- und Empfangseinheit, die als eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle für z.B. Funkübertragung dient, zu anderen gleichartigen Vorrichtungen oder einem Empfängermodul übertragen werden. damit ist eine autarke Betriebsweise des Sensormoduls zumindest über für viele Anwendungszwecke ausreichend lange Zeiträume hinweg gewährleistet, so dass eine zuverlässige Messung der spezifizierten Messgröße oder das Ausführen einer Überwachungsaufgabe ohne Bereitstellung einer aufwendigen Infrastruktur ermöglicht wird.by virtue of This arrangement provides a self-sufficient device which an autonomous wireless sensor communication module that represents a needs-based recording, processing, storage and transmission and receiving data over at least one integrated sensor can be detected. An integrated signal processing takes over the preparation of the Data, which about the transmitting and receiving unit acting as a wireless communication interface for e.g. radio transmission serves, transmits to other similar devices or a receiver module become. Thus, a self-sufficient operation of the sensor module is at least over for many purposes sufficiently long periods of time guaranteed so that a reliable measurement the specified measurand or the execution a monitoring task without providing a complex infrastructure is made possible.
In weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das autarke Sensormodul ausgebildet, mindestens einen ersten Betriebszustand und einen zweiten unterschiedlichen Betriebszustand einzunehmen, wobei der erste Betriebszustand einen Energiesparzustand repräsentiert, in welchem zumindest eine Datensendung durch die Sende- und Empfangseinheit deaktiviert oder eingeschränkt ist.In further advantageous embodiment the self-sufficient sensor module is formed, at least a first Operating state and a second different operating state The first operating state is a power-saving state represents in which at least one data transmission is deactivated by the transmitting and receiving unit or restricted is.
Auf diese Weise kann der autarke Betrieb über lange Zeiträume hinweg aufrecht erhalten werden, da im Energiesparzustand, der einer von mehreren unterschiedlich ausgeprägter Energiesparmodi sein kann, eine deutliche Reduzierung der Energie erfolgen kann, wobei das Übergehen in den Energiesparzustand von dem Modul selbst veranlasst werden kann und/der durch ein von außerhalb empfangenes Signal bewirkt werden kann. Beispielsweise kann eine entsprechendes Steuersignal vorgesehen sein, die den Betrieb des Moduls sowie den Energiestatus überwacht, um damit je nach Konfiguration der Steuereinheit den Übergang in den Energiesparzustand zu veranlassen. Zu diesem Zweck kann die Steuereinheit über Entscheidungskriterien verfügen, in welcher Betriebszustand der Energiesparzustand oder, wenn mehrere Energiesparzustände verfügbar sind, welcher Energiesparzustand einzunehmen ist. Alternativ oder zusätzlich kann diese Entscheidung auf Grundlage eines externen Steuersignals getroffen werden, das beispielsweise über die Sende- und Empfangseinheit empfangen wird.On This way, the self-sufficient operation over long periods of time be maintained because in the energy-saving state, which is one of several different degrees Energy saving modes can be done, a significant reduction in energy can, passing by be caused to the energy-saving state of the module itself can and / by a from outside received signal can be effected. For example, a be provided corresponding control signal, the operation of the Module as well as the energy status, so that, depending on the configuration of the control unit the transition to cause the energy-saving state. For this purpose, the control unit may have decision criteria dispose, in which operating state the energy-saving state or, if several Power Saving Modes Are available, which energy saving state is to be assumed. Alternatively or additionally made this decision based on an external control signal for example, over the transmitting and receiving unit is received.
In einer weiteren Ausführungsform ist das autarke Sensormodul ausgebildet, vom ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand durch Initialisierung mittels eines mechanischen und/oder elektrischen und/oder magnetischen und/oder elektromagnetischen und/oder optischen Signals überzugehen.In a further embodiment, the self-sufficient sensor module is formed, from the first operating state to the second operating state Initialization by means of a mechanical and / or electrical and / or magnetic and / or electromagnetic and / or optical signal to pass.
Der zweite Betriebszustand, der den vollständig betriebsbereiten Zustand des Moduls repräsentieren kann, lässt sich damit durch externe Quellen, etwa einer entfernten Datensendeeinheit oder einem anderen Sensormodul, aufrufen, so dass ein hohes Maß an Steuerbarkeit von außen möglich ist, wodurch eine erhöhte Flexibilität bei der Anwendung des Moduls erreichen lässt.Of the second operating state, the fully operational state of the module can, lets with external sources, such as a remote data sending unit or another sensor module, calling, allowing a high degree of controllability from the outside possible is, which causes an increased flexibility when using the module.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgebildet, den Übergang in den zweiten Betriebszustand mittels eines von dem Sensorelement an die Signalverarbeitungseinheit ausgegebenen Signals zu veranlassen.In a further embodiment the control unit is designed to transition to the second operating state by means of one of the sensor element to the signal processing unit to issue the issued signal.
Auf diese Weise kann das Sensorelement selbst zur Erkennung einer die volle Betriebsbereitschaft erfordernden Situation benutzt werden, was insbesondere für Überwachungsaufgaben von großem Vorteil sein kann, da hier die Messwerte in der Regel nicht zu vorhersagbaren Zeiten anfallen. Dabei kann eine mehr oder weniger kontinuierliche Erfassung von Messwerten stattfinden, die jedoch nicht übermittelt werden und gegebenenfalls auch nur einer energiesparenden Vorverarbeitung unterzogen werden, die aber das Erkennen einer entsprechenden Situation, beispielsweise die Über- oder Unterschreitung eines Schwellwertes erlaubt. Zur Initialisierung des zweiten Betriebszustands können somit der integrierte Sensor selbst sowie ggf. weitere integrierte Sensoren, z.B. durch Erkennen von Vibration, Wärme, Feuchte benutzt werden.On this way, the sensor element itself for detecting a the full operational readiness requiring situation to be used which is especially for monitoring tasks of great Advantage can be, since here the measured values are usually not too predictable Times are incurred. It can be a more or less continuous Capture but not transmit and possibly also only an energy-saving preprocessing but recognizing an appropriate situation, for example, the overshoot or undershoot a threshold allowed. For initialization of the second operating state can thus the integrated sensor itself as well as possibly further integrated Sensors, e.g. by detecting vibration, heat, humidity.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Signalverarbeitungseinheit einen Analog/Digitalwandler, der auch im Sensor selbst integriert sein kann, und einen digitalen Signalverarbeitungsabschnitt zur Verarbeitung des von dem Sensorelement ausgegebenen Signals auf. Damit lassen sich effizient software-basierte Signalverarbeitungsprozesse implementieren, so dass eine große Modularität erreicht werden kann, da die Schaltungskonfiguration der Signalverarbeitungseinheit für eine Vielzahl unterschiedlicher Sensorelemente und damit für Mess- und/oder Überwachungs- und/oder Steuerungsaufgaben eingesetzt werden kann, da die Anpassung durch Software erfolgen kann. Gegebenenfalls kann auf diese Weise auch das Sensorsignal digital bereitgestellt werden.In a further embodiment the signal processing unit has an analog / digital converter, which can also be integrated in the sensor itself, and a digital Signal processing section for processing the output from the sensor element Signal on. This can be used to efficiently implement software-based signal processing processes, so a big one modularity can be achieved because the circuit configuration of the signal processing unit for one Variety of different sensor elements and thus for measuring and / or monitoring and / or control tasks can be used, since the adaptation by Software can be done. If necessary, this way too the sensor signal can be provided digitally.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Sensormodul einen miniaturisierten Aufbau auf, der mittels Mikrossystemtechnologie und Mikroelektroniktechnologie verwirklicht ist. Durch Einsatz dieser modernen Herstellungsverfahren lässt sich eine äußerst kompakte Bauweise des Sensormoduls verwirklichen, so dass für eine große Bandbreite von Anwendungen eine Anbringung an dem Messobjekt möglich ist, wobei keine nennenswerte Funktionsbeeinträchtigung des Messobjekts hervorgerufen wird. Die durch die technische Umsetzung des erfindungsgemäßen Sensormoduls erreichte Miniaturisierung auf kleinsten Raum, in der somit der Sensor, die Funkschnittstelle, der Signalprozessor sowie passive Komponenten untergebracht sind, ermöglicht es, dass das Sensormodul in nahezu beliebigen Gegenständen und Objekten anzubringen oder unterzubringen ist, wobei eben die Bauform auch in eine geeignete Form gebracht werden kann, so dass eine Funktionsbeeinträchtigung wirksam unterdrückt werden kann. D. h., durch die Herstellungsweise kann das kompakte miniaturisierte Modul je nach Anwendung und Anforderung in seiner Bauform, beispielsweise als Kugel, Würfel, flexibles Band, und dergleichen geeignet angepasst werden. Des weiteren wird durch die Ausführung des Sensormoduls in modularer Bauform, die sich durch die oben genannten Techniken besonders vorteilhaft verwirklichen lässt, die Möglichkeit geschaffen, gewisse Funktionselemente entsprechend den Anforderungen der Anwendung auszutauschen oder zu ersetzen, so dass beispielsweise das Sensorelement durch ein anderes ersetzt werden kann oder dass die Energiequelle in effizienter und kostengünstiger Weise ausgetauscht werden kann. Die für die Herstellung des miniaturisierten Moduls eingesetzten Verfahren und Technologien der Mikrosystemtechnik, der Mikroelektronik und der Mikromechanik können in unterschiedlichster Weise kombiniert und entsprechend den Erfordernissen der Ausführungsform des Moduls bzw. der entsprechenden verfügbaren Technologie angepasst werden. Beispielsweise kann das Sensormodul unter Ausnutzung der obigen Technologien so aufgebaut sein, dass sich neu entwickelte Komponenten beispielsweise Energiesysteme ohne großen Aufwand integrieren lassen. Beispielsweise können Mikrobrennstoffzellen, sobald sie in kostengünstiger Weise verfügbar sind, anstelle von konventionelleren Energieträgern, etwa Batterien, Akkumulatoren, und dergleichen eingesetzt werden.In a further advantageous embodiment, the sensor module a miniaturized structure based on micro-system technology and microelectronics technology is realized. By using this modern manufacturing process can be an extremely compact Realize the design of the sensor module, allowing for a large bandwidth of applications an attachment to the test object is possible, wherein caused no significant functional impairment of the test object becomes. The through the technical implementation of the sensor module according to the invention achieved miniaturization in the smallest space, in which the sensor, the radio interface, the signal processor and passive components are accommodated it that the sensor module in almost any objects and Objects to install or accommodate is, with just the design can also be brought into a suitable shape, so that a functional impairment effectively suppressed can. That is, by the manufacturing method, the compact miniaturized Module depending on the application and requirement in its design, for example as a sphere, a cube, flexible band, and the like are suitably adapted. Furthermore is through the execution the sensor module in a modular design, which is different from the above Making techniques particularly advantageous, the possibility created certain Replacing functional elements according to the requirements of the application or replace, so that, for example, the sensor element by another can be replaced or that the energy source in more efficient and cheaper Way can be exchanged. The for the production of the miniaturized Module used methods and technologies of microsystems technology, Microelectronics and micromechanics can vary widely Way combined and according to the requirements of the embodiment adapted to the module or the corresponding available technology become. For example, the sensor module can be made using the The above technologies should be designed to be newly developed Components such as energy systems without much effort integrate. For example, micro fuel cells, once they are in a cost effective manner available are, instead of more conventional energy sources, such as batteries, accumulators, and the like can be used.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens ein zweites Sensorelement vorgesehen, das mit der Signalverarbeitungseinheit zur Ausgabe eines elektrischen Signals in Abhängigkeit einer zweiten spezifizierten Messgröße verbunden ist. Durch das Vorsehen mehrerer Sensorelemente in dem Sensormodul kann in Kombination eine komplexere Gesamtfunktion erfüllt werden, so dass beispielsweise bei speziellen in Überwachungsaufgaben bei Temperatur- und/oder Rauchgrenzwerten und/oder auftretenden Erschütterungen eine Alarmauslösung erfolgen kann.In a further advantageous embodiment is at least one second sensor element provided with the signal processing unit for outputting an electrical signal in response to a second specified one Measured variable is connected. By providing a plurality of sensor elements in the sensor module can in combination a more complex overall function can be met, so that, for example, in special monitoring tasks at temperature and / or smoke limits and / or shocks an alarm trigger can be done.
In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen sind zumindest einige der elektronischen Komponenten als integrierte Schaltung ausgebildet. Somit lässt sich ein hohes Maß an Kompaktheit in Verbindung mit einer hohen Zuverlässigkeit erreichen. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Signalverarbeitungseinheit sowie zumindest ein Teil der Sende- und Empfangseinheit in einer gemeinsamen integrierten Schaltung vorgesehen. Auf diese Weise lässt sich der Anteil der bei der Montage des Sensorelements anfallenden Arbeiten hinsichtlich der Verbindung elektronischer Komponenten und Bereitstellung von Verbindungsleitungen deutlich reduzieren, wobei gleichzeitig eine hohe Funktionalität und Zuverlässigkeit auf engstem Raume bereitgestellt wird. Dabei kann es besonders vorteilhaft sein, die Signalverarbeitung bzw. Signalvorverarbeitung in dem Sensormodul im Wesentlichen softwaregestützt durchzuführen, so dass auf der Grundlage einer gegebenen Schaltungskonfiguration eine große Bandbreite an Anwendungen abgedeckt werden kann, ohne dass eine Umgestaltung der integrierten Schaltung erforderlich ist.In further advantageous embodiments At least some of the electronic components are designed as an integrated circuit. Thus, a high degree of compactness can be achieved in conjunction with a high reliability. In an advantageous embodiment, the signal processing unit and at least part of the transmitting and receiving unit are provided in a common integrated circuit. In this way, the proportion of work involved in the assembly of the sensor element can be significantly reduced with regard to the connection of electronic components and the provision of connecting lines, while at the same time providing high functionality and reliability in the smallest possible space. In this case, it may be particularly advantageous to carry out the signal processing or signal preprocessing in the sensor module in a substantially software-supported manner, so that a wide range of applications can be covered on the basis of a given circuit configuration, without the need for redesigning the integrated circuit.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die integrierte Schaltung ferner das Sensorelement auf. Auf diese Weise lässt sich das Maß an Kompaktheit weiter steigern, wobei auch gleichzeitig die Zuverlässigkeit des Sensormoduls erhöht werden kann. Beispielsweise sind für messtechnisch zu erfassende Messgrößen, etwa Druck, Temperatur, Beschleunigung, elektrische Felder, optische Messgrößen, und dergleichen mikroelektronische bzw. mikromechanische Sensorelemente verfügbar, die damit in effizienter Weise in das Schaltungskonzept mit einbezogen werden können, so dass ein geringes Bauvolumen mit gleichzeitig hoher Zuverlässigkeit erreicht werden kann.In a further advantageous embodiment, the integrated Circuit further on the sensor element. That way you can the measure Compactness further increase, while also the reliability of the sensor module can be increased can. For example, are for metrologically measured quantities, such as pressure, temperature, acceleration, electric fields, optical measurements, and the like microelectronic or micromechanical sensor elements available, thus making them more efficient Can be included in the circuit concept, so that achieves a low construction volume with simultaneously high reliability can be.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das autarke Sensormodul einen Träger zur Aufnahme aller Funktionskomponenten auf, wobei der Träger zur mechanischen stabilen Anbringung an oder in einem Messobjekt ausgebildet ist. Das Vorsehen eines geeignet gestalteten Trägers für die Aufnahme der einzelnen Komponenten des Sensormoduls erhöht die Flexibilität bei der Anwendung des Sensormoduls, da der Träger entsprechend der Anwendung gestaltet werden kann, um damit das erforderliche Maß an mechanischer Stabilität und damit Unversehrtheit des Moduls während der Installation und auch während der Messphase bereitzustellen. Durch die Miniaturisierung beeinflusst das Sensormodul kaum oder wenig die Funktion des Trägers. Insbesondere kann der Träger zur Anbringung an einem bewegten Messobjekt ausgebildet sein. Damit lässt sich eine große Vielfalt an Anwendungen erschließen, in denen der kompakte Aufbau des Sensormoduls in Verbindung mit dem Vorsehen eines geeigneten Trägers Messungen auch an kleinen bewegten Objekten ermöglicht, ohne deren Funktion wesentlich zu beeinträchtigen. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Sensormodul ausgebildet, dass es an einem bewegten Sportgerät und insbesondere in oder an einem Ball eines Ballspiels anbringbar ist. Somit lassen sich geeignete Daten während der Anwendung des Sportgerätes in effizienter Weise ermitteln und auswerten, wobei eben ein hohes Maß an Flexibilität und ein geringer Aufwand hinsichtlich peripherer Komponenten erforderlich sind.In a further advantageous embodiment, the self-sufficient Sensor module a carrier for Recording of all functional components, wherein the carrier to mechanical stable attachment to or formed in a measurement object is. The provision of a suitably designed support for receiving the individual Components of the sensor module increased the flexibility in the application of the sensor module, since the carrier according to the application can be designed to provide the required level of mechanical stability and thus integrity of the module during installation and even while to provide the measurement phase. Influenced by the miniaturization the sensor module hardly or little the function of the wearer. Especially can the carrier be designed for attachment to a moving object to be measured. This can be a big Open up a variety of applications in which the compact Structure of the sensor module in conjunction with the provision of a suitable carrier Measurements are also possible on small moving objects, without their function essential to impair. In an advantageous embodiment the sensor module is designed to be attached to a moving sports device and in particular in or on a ball of a ball game attachable. Thus let suitable data during the use of sports equipment determine and evaluate in an efficient way, which is a high Measure flexibility and a little effort in terms of peripheral components required are.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Sensorelement zumindest einen Beschleunigungssensor. Zur Ermittlung von ausagekräftigen Beschleunigungswerten ist in der Regel eine relativ unbeeinflusste Bewegung eines Messobjekts erforderlich, wodurch auf Grund des autarken Sensormoduls der vorliegenden Erfindung ein hohes Maß an Authentizität der gewonnenen Messdaten gewährleistet ist, wobei eben ein geringer Aufwand hinsichtlich peripherer Komponenten erforderlich ist.In In a further advantageous embodiment, the sensor element comprises at least one acceleration sensor. For determining significant acceleration values is usually a relatively uninfluenced movement of a DUT required, which due to the self-sufficient sensor module of the present Invention a high degree authenticity ensures the obtained measurement data is, with just a little effort in terms of peripheral components is required.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Energiequelle einen Generator, der auf das Sensormodul einwirkende mechanische Energie und/oder elektromagnetische Energie in elektrische Energie zum Betrieb des Sensormoduls umwandelt. Auf diese Weise lässt sich effizient die Betriebsdauer des Sensormoduls und damit dessen Maß an Autarkie erhöhen, indem von außen bereitgestellte Energie direkt in dem Sensormodul umgewandelt werden kann, ohne dass ggf. ein Austausch von Energiekomponenten erforderlich ist. Dabei kann ein entsprechender Generator in Form eines entsprechend miniaturisierten federgetriebenen Werkes oder Piezo-Wandlers vorgesehen sein, um mechanische Bewegungsenergie zu speichern oder diese Energie unmittelbar in elektrische Energie umzuwandeln, während in anderen Ausführungsformen zusätzlich oder alternativ in dem Generator Mittel oder Komponenten vorgesehen sind, um elektrische, magnetische oder elektromagnetische Energie in geeigneter Weise umzuformen und so dann in einer Energiequelle zu speichern. Beispielsweise kann in dem Generator eine induktive Komponente vorgesehen sein, um in effizienter Weise induktiv eingekoppelte Energie in elektrische Energie umzuwandeln. In anderen Ausführungsformen kann eine für die Signalübertragung verwendete Trägerwelle ausgenutzt werden, um einen entsprechenden Anteil an elektrischer Energie für die Versorgung des Sensormoduls bereitzustellen. Eine entsprechende Umwandlung mechanischer und/oder elektromagnetischer Energie kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn das Sensormodul mehr oder minder vollständig in dem entsprechenden Messobjekt integriert ist, so dass ein direkter Zugriff auf das Sensormodul mit entsprechendem Aufwand verbunden wäre.In A further advantageous embodiment comprises the energy source a generator, which acts on the sensor module mechanical Energy and / or electromagnetic energy into electrical energy converts to the operation of the sensor module. That way you can efficient the operating time of the sensor module and thus its level of self-sufficiency increase, by from the outside provided energy can be converted directly in the sensor module can, without possibly requiring an exchange of energy components is. In this case, a corresponding generator in the form of a corresponding miniaturized spring-driven factory or piezoelectric transducer provided be to store mechanical kinetic energy or this energy convert directly into electrical energy while in other embodiments additionally or alternatively, means or components are provided in the generator are to electrical, magnetic or electromagnetic energy in a suitable manner and then in an energy source save. For example, in the generator an inductive Component be provided to efficiently inductively coupled energy convert into electrical energy. In other embodiments can one for the signal transmission used carrier wave be exploited to a corresponding proportion of electrical energy for the Provide supply to the sensor module. A corresponding Conversion of mechanical and / or electromagnetic energy can in particular be advantageous if the sensor module more or less completely in integrated with the corresponding measurement object, so that a direct Access to the sensor module associated with corresponding effort would.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst mittels eines Sensormodulsystems, das zwei oder mehr autarke Sensormodule aufweist, wie sie in den vorhergehenden Ausführungsformen oder in den noch zu beschreibenden Ausführungsformen dargestellt sind, wobei jedes autarke Sensormodul ferner ausgebildet ist, mit den weiteren Sensormodulen des Sensormodulsystems ein selbst organisierendes Netzwerk zu bilden.According to another aspect of the present invention is based on the invention This object is achieved by means of a sensor module system having two or more autonomous sensor modules, as shown in the preceding embodiments or in the embodiments to be described, each self-sufficient sensor module is further formed with the other sensor modules of the sensor module system to a self-organizing network form.
Das selbst organisierende Netzwerk, das beispielsweise auf der Grundlage von Verfahren aus dem Bereich der Funknetzwerke eingerichtet werden kann, dient damit zum Austauschen von Daten zwischen den einzelnen Modulen und kann auch zur Herstellung eines Kommunikationsweges zu einer externen Komponente verwendet werden. Auf Grund des selbst organisierenden Netzwerkes bietet sich ein hohes Maß an Flexibilität bei dem Aufbau des Sensormodulssystems, da eine variierende Anzahl an Sensormodulen eingesetzt werden kann, wodurch sich ein breites Anwendungsfeld, beispielsweise im Umweltbereich, im Gebäudemanagement, in der Qualitätskontrolle in Produktionsprozessen und in der Nahrungsmittelindustrie, in der Maschinen- und Anlagenüberwachung, in der medizinischen Überwachung, im Freizeitbereich und dergleichen erschließen lässt. Dabei kann auf Grund der Netzwerkstruktur des Modulsystems die Datenübermittlung von und zu einzelnen Sensormodulen in effizienter Weise bewerkstelligt werden, ohne dass große und aufwendige periphere Komponenten erforderlich sind.The self-organizing network, for example, based on can be set up in the field of radio networks, serves to exchange data between the individual modules and may also be used to establish a communication path to an external Component to be used. Due to the self-organizing Network offers a high degree of flexibility in the Structure of the sensor module system, as a varying number of sensor modules can be used, resulting in a broad field of application, for example in the environmental sector, in building management, in quality control in production processes and in the food industry, in the Machine and system monitoring, in medical supervision, in the leisure area and the like. It can be due to the Network structure of the module system, the data transmission from and to individual Sensor modules can be accomplished in an efficient manner without that size and expensive peripheral components are required.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in dem Sensormodulsystem ferner eine Datenempfangseinheit vorgesehen, die mit mindestens einem der autarken Sensormodulen bei Betrieb des Systems zumindest zeitweilig in Verbindung steht. Damit lassen sich gewünschte Sensordaten in effizienter Weise aus dem Netzwerk auslesen und für eine weitere Datenverarbeitung verwenden.In A further advantageous embodiment is in the sensor module system Furthermore, a data receiving unit provided with at least one the self-sufficient sensor modules during operation of the system, at least temporarily communicates. This allows desired sensor data to become more efficient Way of reading from the network and for further data processing use.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Sende- und Empfangseinheiten der einzelnen autarken Sensormodule zur Signalübertragung über elektromagnetische Signalübertragungskanäle ausgebildet, wobei mindestens zwei unterschiedliche Frequenzbereiche vorgesehen sind. Durch die Verwendung unterschiedlicher Frequenzbereiche innerhalb des Systems, wobei die Übertragungskanäle beispielsweise zur Initialisierung der Sensormodule sowie zur Datenübertragung verwendet werden können, wird eine bedarfsgerechte und somit auch wählbare zeitliche Gestaltung bei der Sensordatenerfassung und Übertragung möglich, da bei Bedarf eben verschiedene Frequenzbereiche verwendet werden können, um eine zuverlässige Datenübertragung sicherzustellen. Ferner kann durch das Bereitstellen verschiedener Frequenzbereiche auch eine Auswahl hinsichtlich der für die Übertragung erforderlichen Energie erreicht werden, so dass für die Datenübermittlung der Sensormodule energieeffiziente Übertragungskanäle gewählt werden können. So kann beispielsweise die Übertragung von Daten zwischen einzelnen Sensormodulen mit sehr geringer Intensität in einem geeigneten Frequenzbereich erfolgen, während beispielsweise das Übermitteln eines Initialisierungssignals von außen, beispielsweise von der Datenempfangseinheit in einem Frequenzbereich erfolgen kann, der eine große Reichweite gewährleistet, so dass jedes autarke Sensormodul von außerhalb bei Bedarf initialisiert werden kann.In In another advantageous embodiment, the transmission and receiving units of the individual self-sufficient sensor modules for signal transmission via electromagnetic Signal transmission channels formed, wherein at least two different frequency ranges provided are. By using different frequency ranges within of the system, where the transmission channels, for example for initialization of the sensor modules as well as for data transmission can be used becomes a needs-based and thus also selectable temporal design in the sensor data acquisition and transmission possible because at Just need different frequency ranges can be used to a reliable one data transfer sure. Furthermore, by providing various Frequency ranges also have a choice in terms of transmission required energy is achieved, allowing for data transmission the sensor modules energy-efficient transmission channels can be selected. So For example, the transmission of data between individual sensor modules with very low intensity in one suitable frequency range, while, for example, the transmission an initialization signal from the outside, for example from the Data receiving unit can be performed in a frequency range, the a long range guaranteed so that each self-sufficient sensor module can be initialized from outside if required can.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in den autarken Sensormodulen ein Algorithmus zur Ermittlung eines Kommunikationsweges in dem System nach einem vorgegebenen Kriterium eingerichtet. Auf Grund des implementierten Algorithmus lässt sich somit ein geeigneter Kommunikationsweg finden, in welchem Daten von einem Modul zum nächsten übertragen und schließlich zu einer externen Quelle, beispielsweise einer externen Datenempfangseinheit übermittelt werden. Auf diese Weise lässt sich eine zuverlässige Datenübermittlung ohne großen Aufwand an Peripherkomponenten verwirklichen, da beispielsweise die zuverlässige Verbindung nur eines Sensormoduls in dem System zu der peripheren Komponente, beispielsweise einer Datenempfangseinheit erforderlich ist. So kann auch die Kommunikation mit der externen Quelle unter speziell gewählten Gesichtspunkten erfolgen, etwa im Hinblick auf eine energiesparende und sichere Datenübertragung.In a further advantageous embodiment is in the self-sufficient Sensor modules an algorithm for determining a communication path set up in the system according to a predetermined criterion. On The reason of the implemented algorithm can thus be a suitable Find communication path in which to transfer data from one module to the next and finally transmitted to an external source, such as an external data receiving unit become. That way a reliable one data transmission without big ones Realize complexity of peripheral components, for example the reliable one Connecting only one sensor module in the system to the peripheral Component, such as a data receiving unit required is. So can communication with the external source under specially chosen Considered, for example, in terms of energy-saving and secure data transfer.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform gibt das vorgegebene Kriterium einen kürzesten oder einen energieoptimierten Kommunikationsweg an.In a further advantageous embodiment gives the predetermined Criterion a shortest or an energy-optimized communication path.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Datenerfassungssystem ein oder mehrere autarke Sensormodule, wie sie in den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben sind oder noch in den nachfolgenden Ausführungsformen beschrieben werden, wobei das Datenerfassungssystem ferner eine Datenempfangseinheit aufweist, die ausgebildet ist, von dem einen oder den mehreren autarken Sensormodulen drahtlos Daten zu empfangen, die mit der spezifizierten Messgröße verknüpft sind. Wie zuvor bereits dargelegt ist, kann durch die miniaturisierte modulare Bauform das eine oder die mehreren autarken Sensormodule in andere Gegenstände und Objekte, die eine spezifische Funktion erfüllen, integriert werden, ohne dass deren ursprüngliche Funktion wesentlich beeinträchtigt wird. Dadurch erhalten die Gegenstände und Objekte eine erweiterte Funktion und deren Gebrauchseigenschaft erhöht sich, da mittels des Datenerfassungssystem in effiziente Weise entsprechende Daten erfasst und somit für eine weitere Verarbeitung außerhalb der Objekte und Gegenstände mittels der Datenempfangseinheit zur Verfügung stehen. Dies gilt insbesondere, wenn bewegte Objekte, beispielsweise Golfbälle, Tischtennisbälle, Tennisbälle oder andere Spielbälle betrachtet werden, da der Zustand der bewegten Gegenstände im Hinblick auf eine oder mehrere spezifizierte Messgrößen überwacht werden kann, wobei die entsprechenden Messdaten ein hohes Maß an Authentizität hinsichtlich der Funktion der Gegenstände aufweisen.According to another aspect of the present invention, a data acquisition system includes one or more standalone sensor modules as described in the preceding embodiments or as described in the following embodiments, the data acquisition system further comprising a data receiving unit configured to receive one or more of the data wirelessly receive data from several self-sufficient sensor modules that are linked to the specified measurand. As previously stated, the miniaturized modular design allows the one or more self-sufficient sensor modules to be integrated with other objects and objects that perform a specific function without significantly affecting their original function. As a result, the objects and objects are given an enhanced function and their performance is increased, since the data acquisition system efficiently detects the corresponding data and thus for another Ver outside the objects and objects are available by means of the data receiving unit. This is especially true when moving objects, such as golf balls, ping-pong balls, tennis balls or other balls are considered, since the state of the moving objects can be monitored with respect to one or more specified measures, the corresponding measurement data having a high degree of authenticity in function have the objects.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ferner eine Datensendeeinrichtung oder eine Datensende- und -Empfangseinrichtung vorgesehen, die ausgebildet ist, zu mindestens einem des einen oder der mehreren Sensormodule drahtlos Daten zu übertragen. Auf diese Weise kann beispielsweise die Steuerung des Sensormoduls und, ggf. auch damit auch eine Beeinflussung des Gegenstands, in effizienter Weise erfolgen, so dass sich ein hohes Maß an Flexibilität beim Betrieb des Datenerfassungssystems ergibt. Beispielsweise können Initialisierungssignale zur Initialisierung eines Betriebszustandes und/oder zur Initialisierung eines Energiesparzustandes mittels der Datensendeeinrichtung übertragen werden, so dass das Datenerfassungssystem in hohem Maße von außen steuerbar ist. In anderen Ausführungsbeispielen kann ggf. die Konfiguration und damit das Funktionsverhalten des autarken Sensormoduls von außen gesteuert werden, indem beispielsweise entsprechende Konfigurations- oder Steuerdaten übertragen werden, die dann eine entsprechende Arbeitsweise des Sensormoduls zur Folge haben. Ggf. kann auch eine Softwareaktualisierung oder generell eine Änderung der Software über die Datensendeeinheit erfolgen, so dass ohne direkten Zugriff von außen eine entsprechende Aktualisierung des Betriebsverhaltens der Sensormodule erfolgen kann.In a further advantageous embodiment is also a Data transmission device or a data transmission and reception device provided, which is adapted to at least one of the one or wirelessly transmit data to the multiple sensor modules. In this way For example, the control of the sensor module and, possibly also thus influencing the object in an efficient way done so that a high degree of flexibility in operation of the data acquisition system. For example, initialization signals for initializing an operating state and / or for initialization an energy-saving state are transmitted by the data transmitting device, so that the data acquisition system is highly controllable from the outside. In other embodiments If necessary, the configuration and thus the functional behavior of the self-sufficient sensor module from the outside controlled by, for example, corresponding configuration or transmit control data which will then be a corresponding operation of the sensor module have as a consequence. Possibly. can also be a software update or generally a change the software over the Data transmission unit, so that without direct access from the outside a corresponding updating of the operating behavior of the sensor modules can be done.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Datensendeeinrichtung zur Datenübertragung für einen anderen drahtlosen Übertragungskanal wie die Datenempfangseinheit ausgebildet. Auf diese Weise kann beispielsweise die Datenübertragung zu den einzelnen Sensormodulen im Hinblick darauf erfolgen, dass eine zuverlässige Datenübermittlung für alle Sensormodule gleichzeitig stattfindet, während bei der Datenübermittlung von den Sensormodulen zu der Datenempfangseinheit das Kriterium einer möglichst effizienten und damit energiesparenden Datenübertragung angewendet werden kann.In an advantageous embodiment is the data transmitting device for data transmission for a other wireless transmission channel as the data receiving unit formed. In this way, for example the data transmission to the individual sensor modules with regard to that a reliable one data transmission for all Sensor modules simultaneously takes place while data transmission from the sensor modules to the data receiving unit, the criterion one possible efficient and thus energy-saving data transmission can.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Datenverarbeitungseinheit vorgesehen, die mit der Datenempfangseinheit in Verbindung steht, um in der Datenempfangseinheit empfangene Daten zu verarbeiten. Auf diese Weise lassen sich in den Sensormodulen gewonnene Messdaten, die einer Signalverarbeitung unterzogen wurden, die jedoch im Hinblick auf die eigentliche Verwendung der Messdaten eine Vorverarbeitung sein kann, in energiesparender und dennoch effizienter Weise zu der Datenverarbeitungseinheit übertragen werden, die dann entsprechend ihren rechnerischen Ressourcen eine entsprechende Aufbereitung bzw. Darstellung der erfassten Messdaten ausführen kann. Beispielsweise können dazu tragbare oder stationäre Rechnereinrichtungen und dergleichen verwendet werden. Vorzugsweise steht dabei die Datenverarbeitungseinheit über einen drahtlosen Übertragungskanal mit der Datenempfangseinheit in Verbindung. Damit lässt sich ein hohes Maß an Flexibilität und auch Kompatibilität zu bestehenden Netzwerktechnologien herstellen, indem beispielsweise mit dem drahtlosen Übertragungskanal zwischen der Datenverarbeitungseinheit und der Datenempfangseinheit vorhandene Standards, etwa der „Bluetooth-Standard verwendet werden.In a further embodiment a data processing unit is provided with the data receiving unit communicates to data received in the data receiving unit to process. This can be done in the sensor modules obtained measurement data which have been subjected to signal processing, However, with regard to the actual use of the measured data one Preprocessing can be in energy-saving yet more efficient Way are transmitted to the data processing unit, which then according to their computational resources, a corresponding preparation or display the acquired measurement data can perform. For example, you can do that portable or stationary Computer equipment and the like can be used. Preferably stands while the data processing unit via a wireless transmission channel with the data receiving unit in connection. This can be a high level of flexibility and also compatibility to establish existing network technologies, for example with the wireless transmission channel between the data processing unit and the data receiving unit existing standards, such as the "Bluetooth standard used become.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Datenempfangseinheit ausgelegt, Energie in das eine oder die mehreren Sensormodule einzuspeisen. Auf diese Weise kann die Unabhängigkeit der Sensormodule bzw. auch deren Kompaktheit verbessert werden, da die in den einzelnen Sensormodulen vorhandene Energiequelle entsprechend klein gewählt werden kann. Beispielsweise kann die Sende- und Empfangseinheit so ausgelegt sein, dass zumindest ein Teil der zur Datenübertragung benötigten Energie aus der eingespeisten Energie bezogen wird. Dies lässt sich beispielsweise durch Umwandeln der Trägerwellenenergie bei der Datenübermittlung oder durch das induktive Einkoppeln von Energie oder durch das Bereitstellen eines optischen Strahls, der auch gleichzeitig zur Energieversorgung dienen kann, bewerkstelligen.In A further advantageous embodiment is the data receiving unit designed to feed energy into the one or more sensor modules. In this way, the independence of the Sensor modules or their compactness can be improved because the in the individual sensor modules existing energy source accordingly chosen small can be. For example, the transmitting and receiving unit be designed so that at least part of the data transmission needed energy is obtained from the energy supplied. This is possible for example by converting the carrier wave energy during data transmission or by inductive coupling of energy or by providing an optical beam, which also serve simultaneously for energy supply can accomplish.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Datenerfassung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Fixieren eines Messmoduls an einem Messobjekt, wobei das Messmodul an das Messobjekt angepasst ist und im Wesentlichen keine Funktionsbeschränkung des Messobjekts hervorruft. Ferner werden mit dem Messobjekt verknüpfte Messdaten in dem Messmodul gewonnen und die gewonnenen Messdaten in dem Messmodul verarbeitet und sodann drahtlos übermittelt.According to one Another aspect of the present invention is a method for Data collection provided. The method includes fixation a measuring module on a measuring object, wherein the measuring module to the DUT is adjusted and essentially no functional limitation of the DUT causes. Furthermore, measurement data associated with the measurement object obtained in the measurement module and the obtained measurement data in the measurement module processed and then transmitted wirelessly.
Wie zuvor bereits erläutert, ergibt sich durch das Vorsehen des Messmoduls in einem speziellen Messobjekt ohne wesentliche Beschränkung von dessen Funktion durch die lokale Gewinnung, Verarbeitung sowie drahtlose Übermittlung der entsprechenden Messdaten ein hohes Maß an Flexibilität bei der Datenerfassung, insbesondere bei bewegten Objekten.As previously explained, results from the provision of the measuring module in a special measuring object without significant restriction from its function through local extraction, processing as well as wireless transmission the corresponding measurement data a high degree of flexibility in the Data acquisition, especially for moving objects.
In vorteilhaften Ausführungsformen beinhaltet das Gewinnen von Messdaten das Ermitteln von Messwerten für eine oder mehrere spezifizierte Messgrößen mittels eines oder mehrerer Sensorelemente. Somit kann mit der Datenerfassung durch Auswahl eines oder mehrerer geeigneter Sensorelemente eine entsprechende Aufgabe erfüllt werden, d. h. beispielsweise eine Alarmauslösung oder eine entsprechende Anzeige bei Nichteinhaltung eines oder mehrerer spezifizierter Wertebereich für eine oder mehrere spezifizierte Messgrößen.In advantageous embodiments, obtaining measurement data includes determining Measured values for one or more specified measured variables by means of one or more sensor elements. Thus, with data acquisition by selecting one or more suitable sensor elements, a corresponding task can be fulfilled, ie, for example, an alarm triggering or a corresponding indication in the event of non-compliance with one or more specified value ranges for one or more specified measured variables.
In weiteren Ausführungsformen kann das Verarbeiten der gewonnenen Messdaten eine Datenspeicherung über einen längeren Zeitraum und/oder eine Datenfilterung und/oder eine Schwellwertermittlung und/oder eine rechnerische Auswertung umfassen. Auf diese Weise ist eine hohe Flexibilität bei der Aufbereitung der gewonnenen Messdaten bereits vor Ort möglich, so dass gegebenenfalls die Datenmenge bei der Übermittlung stark reduziert und damit sehr energiesparend ausgelegt sein kann, da bei Bedarf nur entsprechende Ergebnisse der Datenverarbeitung, die beispielsweise als entsprechende Ergebnisse abgelegt sind, übertragen werden müssen. Zum Beispiel wird bei typischen Anwendungen in einer Überwachungssituation, in der eine oder mehrere messtechnisch zu erfassende Größen das Über- bzw. Unterschreiten entsprechender Schwellwerte zu überwachen sind, eine entsprechende Signalübermittlung erst dann stattfinden, wenn ein entsprechendes Ereignis tatsächlich eintritt, so dass der in der Regel energiesparendere Vorgang der Datenverarbeitung aufrecht erhalten wird, während die Datenübertragung nur bei Bedarf stattfindet. Ferner kann die Übertragung unter Einsatz energiesparender Maßnahmen erfolgen, da ggf. wenig oder gar keine Redundanz den Daten hinzuzufügen ist oder größere Datenmengen zu übertragen sind, da ggf. bereits die erforderliche Auswertung vollständig in dem Sensormodul stattgefunden haben kann.In further embodiments the processing of the acquired measurement data can be a data storage via a longer Period and / or data filtering and / or a threshold value determination and / or include a computational evaluation. In this way is a high flexibility in the processing of the obtained measurement data already locally possible, so that possibly the amount of data is greatly reduced during transmission and thus can be designed very energy efficient, as needed only corresponding results of data processing, for example as appropriate results are stored, must be transferred. To the Example, in typical applications in a surveillance situation, in one or more metrologically to be detected sizes the over- or Below corresponding thresholds are to be monitored, a corresponding signaling take place only when a corresponding event actually occurs, so that the usually more energy-efficient process of data processing is maintained while the data transmission only takes place when needed. Furthermore, the transmission can be done using energy-saving activities be done because little or no redundancy may need to be added to the data or larger amounts of data transferred to are, as already possibly the required evaluation completely in The sensor module may have taken place.
Vorteilhafterweise erfolgt die Verarbeitung der gewonnenen Messdaten durch eine Analog-Digital-Wandlung, die auch im Sensor bereits integriert sein kann, mit einer darauffolgenden digitalen Signalverarbeitung, die in vorteilhaften Ausführungsformen in Form von Software in einer Rechnereinrichtung hinterlegt ist. Auf diese Weise gibt sich ein hohes Maß an Flexibilität, da gleichartige Hardwarestrukturen für sehr unterschiedliche Datenerfassungsaufgaben verwendet werden können.advantageously, the processing of the acquired measurement data is performed by an analog-to-digital conversion, which may already be integrated in the sensor, with a following digital signal processing, which in advantageous embodiments in Form of software is stored in a computer device. On This way, there is a high degree of flexibility, because similar Hardware structures for very different data acquisition tasks can be used.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines autarken Sensormoduls bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bestimmen einer Größe und einer Bauform des Sensormoduls für ein ausgewähltes Messobjekt, wobei die Größe und die Bauform im Wesentlichen keine Funktionsbeschränkung des Messobjekts nach Anbringen des Sensormoduls verursachen. Des weiteren werden unter Anwendung von Technologien der Mikrosystemtechnik und der Fertigung von Mikrostrukturen ein oder mehrere Sensormodule hergestellt, wobei jedes Sensormodul mehrere Komponenten aufweist, die ein Sensorelement, eine mit dem Sensorelement verbundene Signalverarbeitungseinheit, eine mit der Signalverarbeitungseinheit verbundene Sende- und Empfangseinheit zur drahtlosen Übermittlung von Daten und eine Energiequelle zum zumindest zeitweiligen autarken Betrieb der Sensoren gehören.According to one Another aspect of the present invention is a method for Provision of a self-sufficient sensor module provided. The procedure includes determining a size and a Type of sensor module for a selected one DUT, the size and the Type essentially no functional restriction of the DUT Attach the sensor module. Furthermore, be under Application of technologies of microsystems technology and manufacturing made of microstructures one or more sensor modules, wherein each sensor module comprises a plurality of components comprising a sensor element, a signal processing unit connected to the sensor element, a transmitting and receiving unit connected to the signal processing unit for wireless transmission of data and an energy source for at least temporary self-sufficient operation belong to the sensors.
Durch dieses Verfahren lässt sich in zielgerichteter Weise eine autarke Sensorvorrichtung herstellen, so dass authentische Messdaten von dem Messobjekt gewonnen werden können. Diese Messdaten können so zur Überwachung und/oder zur Steuerung und/oder zur Funktionserweiterung des entsprechenden Messobjekts weiter verwertet werden.By this procedure leaves create a self-sufficient sensor device in a targeted manner, so that authentic measurement data are obtained from the measurement object can. These measurement data can so for monitoring and / or for the control and / or the functional extension of the corresponding Be further utilized.
Die zur Herstellung des einen oder der mehreren Sensormodule angewendeten Technologien umfassen vorteilhafterweise die Integration zweier oder mehrerer der Komponenten auf oder in einem gemeinsamen Schaltungsträger, so dass ein hohes Maß an Komplexität und Kompaktheit bei reduzierten Fertigungskosten erreicht werden kann. Somit lassen sich in kostengünstiger Weise beliebige Messobjekte mit entsprechend zugeschnittenen Sensormodulen versehen, wobei auf Grund der kompakten, modularen und autarken Bauweise bzw. Funktionsart der Aufwand an peripheren Einrichtungen gering bleibt.The used to manufacture the one or more sensor modules Technologies advantageously include the integration of two or three more of the components on or in a common circuit carrier, so that a high level of complexity and compactness at reduced manufacturing costs can. Thus, any measurement objects can be included in a cost-effective manner provided tailored sensor modules, based on the compact, modular and self-sufficient construction or type of function the cost of peripheral equipment remains low.
Vorteilhafterweise werden auch zur Herstellung der Sensormodule flexible Schaltungsträger verwendet. Auf diese Weise lassen sich die Formgebung sowie die mechanische Unversehrtheit während der Anwendung des Sensormoduls verbessern und die Baugröße weiter verkleinern. Hiermit lassen sich Baugrößen für das gesamte Modul von kleiner 5 mm × 5 mm × 2,5 mm (ohne Energiequelle) realisieren.advantageously, also flexible circuit carriers are used for the production of the sensor modules. In this way, the shape and the mechanical Integrity during improve the application of the sensor module and the size further out. This allows sizes for the entire module of smaller 5 mm × 5 mm × 2.5 mm (without energy source).
Vorteilhafterweise werden zur Herstellung der Sensormodule passive Schaltungskomponenten und/oder – bei Bedarf – optische Komponenten und/oder mikromechanische Komponenten in ein einzelnes Schaltungsträgersubstrat integriert. Diese Art der Herstellung gewährleistet einen kostengünstigen Fertigungsprozess bei gleichzeitig großer Kompaktheit sowie Störungsunanfälligkeit.advantageously, For the manufacture of the sensor modules passive circuit components and / or - if necessary - optical Components and / or micromechanical components in a single Circuit substrate integrated. This type of production ensures a cost-effective Manufacturing process at the same time great compactness and susceptibility to interference.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den angefügten Patenansprüchen definiert und gehen auch aus der folgenden detaillierten Beschreibung weiterer spezieller Ausführungsbeispiele hervor. Dabei wird auf die folgenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen:Further advantageous embodiments are in the attached patent claims defined and also go from the following detailed description further specific embodiments out. Reference is made to the following drawings, in which:
Die
Montage der elektronischen Komponente für das Sensormodul
Während des
Betriebs des Moduls
Beim
Betrieb des Systems
In
dem Datenerfassungssystem
Claims (59)
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