DE102007009545A1 - Electrical potential difference's measured value recording and wireless retrieval device, has reflection modulation device modulating reflection characteristics of antenna such that value of difference is interrogated by interrogator - Google Patents

Electrical potential difference's measured value recording and wireless retrieval device, has reflection modulation device modulating reflection characteristics of antenna such that value of difference is interrogated by interrogator Download PDF

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Abstract

The device has a modulation producing device (2) recording an electrical potential difference (1) that controls a reflection modulation device (3) by a modulation signal. The reflection modulation device modulates reflection characteristics of a sensor antenna (4) such that a measured value of the potential difference is interrogated by an interrogator. The interrogator radiates and receives high frequency signals of the sensor antenna along a transmission path (6), where the potential difference is static. An independent claim is also included for a method for recording a measured value of an electrical potential difference and for wireless retrieval of the measured value.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und eine Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Nebenanspruchs.The The present invention relates to a device according to the preamble of the main claim and a method according to the preamble of the independent claim.

Es sollen elektrische Potentialunterschiede gemessen werden. Das Ergebnis dieser Messung soll drahtlos fernabfragbar sein. Die dazu notwendige herkömmliche Energieversorgung eines Sensors ist entweder aufwändig oder wartungsabhängig.It electrical potential differences should be measured. The result This measurement should be remotely interrogated wirelessly. The necessary conventional Energy supply of a sensor is either expensive or maintenance-dependent.

Zur Messung von elektrischen Potentialunterschieden existieren grundsätzlich zwei Möglichkeiten:

  • 1.) Das Messgerät wird von der zu messenden Spannung selbst versorgt und belastet auf diese Weise die Messstelle;
  • 2.) Das Messgerät weist eine zusätzliche Energieversorgung auf und kann auf diese Weise ohne Belastung der Messstelle den Messwert erfassen.
There are basically two options for measuring electrical potential differences:
  • 1.) The meter is powered by the voltage to be measured and thus loads the measuring point;
  • 2.) The measuring device has an additional power supply and can thus acquire the measured value without loading the measuring point.

Ein herkömmliches Beispiel für die erste Möglichkeit ist ein Drehspulinstrument, das eine Spannung in eine Zeigerbewegung umwandelt. Für die zweite Möglichkeit ist ein herkömmliches Beispiel ein batteriebetriebenes Handmultimeter, bei dem die Spannung extrem hochohmig gemessen und zur Anzeige gebracht wird. Gemäß beiden Möglichkeiten kann das Messergebnis ebenso drahtgebunden an einen anderen Ort übertragen werden, wo das Messergebnis zur Anzeige gebracht wird. Falls eine Übertragung drahtlos erfolgen soll, ist in der Regel ein aktiver Sender erforderlich. Ein derartiger aktiver Sender muss an eine Energieversorgung angeschlossen sein, die gemäß der ersten Möglichkeit lediglich selten bereit gestellt ist, da eine Energieentnahme aus der zu messenden Spannung herkömmlicher Weise lediglich sehr beschränkt möglich ist und nicht ausreicht, um einen derartigen aktiven Sender zu verwenden.One conventional example for the first possibility is a spinner tool that puts a tension in a pointer movement transforms. For the second option is a conventional one Example a battery-powered handheld multimeter in which the voltage extremely high impedance measured and displayed. According to both Possibilities can transfer the result of the measurement to another location by wire where the measurement result is displayed. If a transfer wirelessly, an active transmitter is usually required. Such an active transmitter must be connected to a power supply, according to the first possibility is rarely provided, as a withdrawal of energy from the voltage to be measured conventional Way only very limited possible is and is not sufficient to use such an active transmitter.

Eine notwendige Energieversorgung wird im Allgemeinen entweder durch Batterien geschaffen, die lediglich eine begrenzte Lebensdauer aufweisen, oder alternative über drahtgebundene und unter Umständen potential trennend aufgebaute Stromversorgungen. Für die Energieversorgung notwendige Drahtverbindungen machen die Vorteile einer drahtlosen Kommunikation zumindest teilweise zu Nichte. Insbesondere bei Messstellen, die entweder selbst auf hohem Potential oder von vorhandenen Stromversorgungen weit entfernt angeordnet sind, eignet sich lediglich die zweite Möglichkeit, die eine externe Energieversorgung beispielsweise eine Batterieversorgung verwendet. Auf herkömmliche Weise kann zur Messung von rein dynamisch sich verändernden Spannungen ein herkömmlicher Sensor verwendet werden, der keine eigene Energieversorgung benötigt. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise energieautarke Mikrowellen Backscatter Transponder (EAMBT). Mit diesen herkömmlichen Vorrichtungen ist eine Messung von statischen Spannungen nicht möglich.A necessary energy supply is generally either by Created batteries that have only a limited life, or alternative over Wired and under circumstances potential separated power supplies. For the energy supply necessary wire connections make the benefits of a wireless Communication at least partly to niece. Especially at measuring points, either themselves at high potential or from existing power supplies are located far away, only the second is suitable Possibility, the one external power supply, for example a battery supply used. On conventional Way can be used to measure purely dynamically changing voltages a conventional one Sensor can be used, which does not require its own power supply. such Devices are, for example, energy self-sufficient microwave backscatter Transponder (EAMBT). With these conventional devices is a measurement of static voltages is not possible.

Herkömmlicherweise muss bei drahtlos fernabfragbaren Spannungsmessungen eine eigene Energieversorgung bereitgestellt sein oder bei einer herkömmlichen drahtlos fernabfragbaren Spannungsmessung können lediglich sich dynamisch verändernde Spannungen, beispielsweise unter Verwendung eines EAMBTs, erfasst werden.traditionally, must have its own wireless remote-sensing voltage measurements Be provided with energy supply or conventional Wireless remote sensing voltage measurement can only be dynamic changing Voltages, for example using an EAMBT become.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine physikalische Größe, insbesondere eine statische und/oder dynamisch elektrische Potentialdifferenz, mittels einer eine kleine elektrische Leistung aufnehmenden Erfassungsvorrichtung zu erfassen und fernabfragbar bereit zu stellen.It Object of the present invention is a physical size, in particular a static and / or dynamic electrical potential difference, by means of a small electrical power receiving detection device to capture and provide querabfragbar.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch und ein Verfahren gemäß dem Nebenanspruch gelöst.The The object is achieved by a device according to the main claim and a Method according to the independent claim solved.

Eine erfindungsgemäße drahtlose Vorrichtung zur Erfassung eines Messwertes einer elektrischen Potentialdifferenz, die ebenso als drahtloser Spannungssensor bezeichnet werden kann, verwendet zur Übertragung von Messwerten keinen eigenen Sender, sondern moduliert stattdessen die Reflektionseigenschaften einer Sensorantenne. Eine Abfrageeinrichtung sendet Hochfrequenz-(HF-)Energie oder Signale zur Sensorantenne und empfängt die von dort reflektierte Hochfrequenz-(HF-)Energie oder Signale über eine Funkstrecke. Dieses herkömmliche als Backscatter (energieautarker Mikrowellen Backscatter Transponder EAMBT) bezeichnete Übertragungsprinzip wird dahingehend erweitert, dass nicht die zu messende Potentialdifferenz selbst die Reflektion an der Sensorantenne moduliert, sondern in der Vorrichtung zur Erfassung des Messwertes, die ebenso als Sensor bezeichnet werden kann, ein von der zur erfassenden elektrischen Potentialdifferenz abhängige Modulationserzeugungseinrichtung betrieben wird, deren Ausgangssignal wiederum eine Reflektionsmodulationseinrichtung moduliert. Auf diese Weise wird der Messwert nicht unmittelbar durch die Reflektionseigenschaften der Sensorantenne repräsentiert, sondern durch die Eigenschaften der Reflektionsmodulation. Es ist also eine Reflektionsmodulationseinrichtung bereitgestellt, deren Ausgangssignal die Reflektionseigenschaften der Sensorantenne bestimmt. Besonders vorteilhaft wird die Modulationserzeugungseinrichtung mittels der zu messenden elektrischen Potentialdifferenz selbst mit Energie versorgt.A wireless according to the invention Device for detecting a measured value of an electrical potential difference, which can also be called a wireless voltage sensor, used for transmission of measured values does not have its own transmitter, but modulates instead the reflection properties of a sensor antenna. An interrogator sends high frequency (RF) energy or signals to the sensor antenna and receives the reflected from there high frequency (RF) energy or signals over a Radio link. This conventional as backscatter (energy self-sufficient microwave backscatter transponder EAMBT) designated transmission principle is extended to the effect that not the potential difference to be measured itself modulates the reflection at the sensor antenna, but in the device for detecting the measured value, which also serves as a sensor can be designated, one of the to be detected electrical Potential difference dependent Modulation generating device is operated, the output signal in turn modulates a reflection modulation device. To this Way, the reading will not be instantaneous by the reflection properties represents the sensor antenna, but by the properties of the reflection modulation. It is Thus, a reflection modulation device provided whose Output signal determines the reflection properties of the sensor antenna. Particularly advantageous is the modulation generating device by means of the electrical potential difference to be measured itself energized.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Reflektionsmodulationseinrichtung eine Modulationserzeugungseinrichtung vorgeschaltet ist, die insbesondere bei einer zeitlich unveränderten elektrischen Potentialdifferenz, diese in ein Wechselspannungssignal umwandelt, dass von der Abfrageeinrichtung gemäß dem EAMBT-Prinzip ohne zusätzliche Energie des Spannungssensors fern abgefragt werden kann.The present invention is characterized in that the reflection modulation device tion is preceded by a modulation generating device, which converts in particular at a time constant electrical potential difference, this into an AC signal that can be queried by the interrogator according to the EAMBT principle without additional energy of the voltage sensor remote.

In den meisten Fällen sind zur Realisation einer Modulationserzeugungseinrichtung nur wenige und sehr preiswerte Bauelemente erforderlich, so dass eine einfache und robuste erfindungsgemäße Vorrichtung beziehungsweise Spannungssensor bereitgestellt werden kann. Mit dem Sensor kann ebenso eine statische Spannung drahtlos fern abgefragt werden, ohne eine eigene Energieversorgung für den Sensor zu benötigen.In most cases are for the realization of a modulation generation device only few and very inexpensive components required, so that one simple and robust device according to the invention or Voltage sensor can be provided. With the sensor can Similarly, a static voltage wirelessly be queried remotely, without an own energy supply for to need the sensor.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen. Zu jedem Vorrichtungsanspruch ist ein entsprechender Verfahrensanspruch formuliert worden.Further advantageous embodiments can be found in the subclaims. To Each device claim is formulated a corresponding method claim Service.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die zu erfassende elektrische Potentialdifferenz statisch, das heißt, sie ist zeitlich konstant. Das heißt, neben dynamischen Messwerten können ebenso statische Messwerte zur Abfrageeinrichtung übertragen werden.According to one Particularly advantageous embodiment is the electrical to be detected Potential difference static, that is, it is temporally constant. The is called, in addition to dynamic readings can as well static readings are transmitted to the interrogator.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Modulationssignal der Modulationserzeugungseinrichtung mittels Frequenz und/oder mittels Pulsbreite moduliert. Das heißt, entsprechend der zu erfassenden elektrischen Potentialdifferenz werden entsprechende Frequenzen und/oder Pulsbreiten erzeugt.According to one In another advantageous embodiment, the modulation signal is the Modulation generating means by means of frequency and / or by means Pulse width modulated. This means, be corresponding to the electrical potential difference to be detected generates corresponding frequencies and / or pulse widths.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die mittels der Modulationserzeugungseinrichtung erzeugte Frequenz typischerweise im Bereich bis einige 100 kHz bereitgestellt. Da die Modulationserzeugungseinrichtung lediglich also relativ niedrige Modulationsfrequenzen erzeugt, und da von der Vorrichtung zur Erfassung eines Messwertes einer elektrischen Potentialdifferenz (Spannungssensor) aktiv keine Hochfrequenz(HF)-Energie abgestrahlt werden muss, ist der Energieverbrauch des Spannungssensors wesentlich kleiner als bei herkömmlichen Lösungen. Auf diese Weise ist die Energieversorgung der Vorrichtung zur Erfassung eines Messwertes einer elektrischen Potentialdifferenz und zur drahtlosen Abfrage des Messwertes wesentlich vereinfacht.According to one Another advantageous embodiment is the means of the modulation generating device generated frequency typically in the range up to several 100 kHz. Since the modulation generating means only so relatively low Modulation frequencies generated, and because of the device for detection a measured value of an electrical potential difference (voltage sensor) active no radio frequency (RF) energy needs to be radiated is the power consumption of the voltage sensor is much smaller than at conventional Solutions. In this way, the power supply of the device for detection a reading of an electrical potential difference and wireless Query of the measured value considerably simplified.

Gemäß dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel kann eine separate Energieversorgungseinrichtung vermieden werden. Diese minimale benötigte Energie kann in vielen Fällen von der zu messenden Potentialdifferenz selbst bereitgestellt werden.According to the above said embodiment a separate power supply device can be avoided. This minimum needed Energy can in many cases be provided by the potential difference to be measured itself.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine zur Energieversorgung der Modulationserzeugungseinrichtung dienende separate Energieversorgungseinrichtung bereitgestellt, die von der zu erfassenden Potentialdifferenz mit elektrischer Energie versorgt ist. Das heißt, die von der zu messenden Potentialdifferenz bereitgestellte elektrische Energie versorgt die separate Energieversorgungseinrichtung und die Vorrichtung beziehungsweise den Spannungssenor ausreichend mit Energie.According to one Another advantageous embodiment is one for power supply the separate power supply device serving the modulation generating means provided by the potential difference to be detected with electrical energy is supplied. That is, the one to be measured by the Provided potential difference supplied electrical energy the separate power supply device and the device or the Tension sensor sufficient with energy.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der separaten Energieversorgungseinrichtung, alternativ oder kumulativ zum Anlegen der Potentialdifferenz, mittels einer separaten Energiequelle, insbesondere einer elektrischen Batterie, Solarzelle, Thermogenerator und/oder Erschüttungsgenerator, elektrische Energie zugeführt. Es ist beispielsweise bei Verwendung einer elektrischen Batterie einfach, eine ausreichende Lebensdauer zu schaffen. Durch die geringe elektrische Leistungsaufnahme der Vorrichtung beziehungsweise des Spannungssensors wird eine Energieversorgung aus beliebigen Energiequellen wirksam vereinfacht.According to one Another advantageous embodiment of the separate power supply device, alternatively or cumulatively for applying the potential difference, by means of a separate energy source, in particular an electric battery, Solar cell, thermogenerator and / or vibration generator, electrical Energy supplied. It is for example when using an electric battery easy to create a sufficient life. By the low electrical power consumption of the device or the Voltage sensor becomes a power supply from any source of energy effectively simplified.

Im Falle der kumulativen Bereitstellung einer separaten Energiequelle, kann die Energieversorgungseinrichtung zusätzlich zur Potentialdifferenz elektrische Energie bereitstellen. Das heißt, die von der zu messenden Potentialdifferenz bereitgestellte elektrische Energie versorgt, gegebenenfalls ebenso lediglich zeitweise, eine separate Energieversorgungseinrichtung, die die Vorrichtung beziehungsweise den Spannungssensor kontinuierlich ausreichend mit Energie versorgt. Auf diese Weise sind vorteilhaft ebenso geringe Spannungen messbar, die zur Versorgung des Sensors nicht ausreichen und daher nicht verwendet werden könnten.in the Case of the cumulative provision of a separate source of energy, can the power supply device in addition to the potential difference electrical Provide energy. This means, the provided by the measured potential difference electrical Energy supplied, if necessary, also only temporarily, a separate power supply device, the device or the voltage sensor continuously supplied with sufficient energy. In this way, equally low voltages can be measured, which are insufficient to supply the sensor and therefore not could be used.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zum Abfragen der Identität beziehungsweise zur Identifizierung der Vorrichtung beziehungsweise des Spannungssensors die Sensor antenne elektrisch mit einem Radio Frequency Identification(RFID)-Tag, das ebenso als Marke oder Markierung bezeichnet werden kann, verbunden. Auf diese Weise kann zusätzlich eine Identifizierung einer Messstelle ausgeführt werden. Beispielsweise kann dazu ein herkömmliches Oberflächenwellenidentifikationssystem verwendet werden.According to one Another advantageous embodiment is to query the identity or for identifying the device or the voltage sensor the sensor antenna electrically with a Radio Frequency Identification (RFID) tag, which may also be referred to as a mark or mark. This way, in addition an identification of a measuring point are executed. For example can be a conventional one Surface wave identification system be used.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das elektrisch an die Sensorantenne angeschlossene RFID-Tag zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Funkstrecke verwendet. Das heißt, es kann ebenso zusätzlich eine Überwachung der Funktionsfähigkeit der Funkstreckte erfolgen, so dass ein Sensorausfall von einem Ausfall der Funkstrecke unterschieden werden kann.According to a further advantageous embodiment, the RFID tag electrically connected to the sensor antenna is used to check the functionality of the radio link. That is, it can also be done in addition to monitor the functionality of the radio stretch, so that a sensor failure of a failure of the radio can be distinguished.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zum Abfragen mittels mobilen und/oder sich bewegenden Abfrageeinrichtungen, diese derart bereitgestellt, dass eine sehr schnelle Messwertübertragung geschaffen werden kann. Dies kann beispielsweise durch Verwendung einer großen Hochfrequenzbandbreite der von der Abfrageeinrichtung abgestrahlten Hochfrequenz-(HF-)Signale erfolgen. Das heißt, bei einer geeigneten Auslegung der Abfrageeinrichtung kann eine sehr schnelle Messwertübertragung erfolgen. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, die Messstellen von einer mobilen und/oder sich relativ zu den Messstellen bewegenden Abfrageeinrichtung aus abzufragen.According to one Another advantageous embodiment is for queries using mobile and / or moving interrogators provided in such a manner, that a very fast measured value transmission can be created. This can be done, for example, by using a big one High frequency bandwidth of the emitted by the interrogator Radio frequency (RF) signals occur. That is, with a suitable design The interrogator can be a very fast measured value transmission respectively. In this way it is possible, for example, the Measuring points from a mobile and / or relative to the measuring points query interrogating device.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden weitere physikalische Größen erfasst, die ohne oder mit geringer zusätzlicher Energieversorgung in die elektrische Potentialdifferenz umgewandelt werden können. Das heißt, die erfindungsgemäße Vorrichtung beziehungsweise der Spannungssensor kann auch zur Messung von anderen physikalischen Größen verwendet werden, falls diese Größen ohne zusätzliche Energieversorgung in eine elektrische Spannung umgewandelt werden können oder im Falle einer Batterieversorgung die Umwandlung entsprechend wenig Leistung aufnimmt, wie es bei dem Spannungssensor selbst gegeben ist.According to one Further advantageous embodiment, further physical Sizes recorded, those with little or no additional Energy supply converted into the electrical potential difference can be. This means, the device according to the invention or the voltage sensor can also be used to measure others physical sizes used if these sizes are without additional Power supply to be converted into an electrical voltage can or in the case of a battery supply, the conversion accordingly takes little power, as it is given by the voltage sensor itself is.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind diese weiteren physikalischen Größen Beleuchtungsstärke und/oder Drehzahl. Diese Größen können ohne zusätzliche Energieversorgung in eine elektrische Potentialdifferenz beziehungsweise in eine elektrische Spannung, beispielsweise Drehzahl nach dem Dynamoprinzip beziehungsweise Beleuchtungsstärke durch den Photoeffekt, umgewandelt werden. Weiterhin können physikalische Größen beispielsweise Drehwinkel beispielsweise mittels Potentiometerwiderstand oder Drehkondensator umgewandelt sein. Diese physikalischen Größen erfordern eine kleine Leistungsversorgung, die beispielsweise mittels einer elektrischen Batterie geschaffen werden kann.According to one further advantageous embodiment, these are further physical Sizes illuminance and / or Rotation speed. These sizes can be without additional Energy supply in an electrical potential difference or in an electrical voltage, for example, speed according to the dynamo principle or illuminance be converted by the photoelectric effect. Furthermore, physical Sizes, for example Angle of rotation for example by means of potentiometer resistor or variable capacitor be transformed. These physical quantities require a small power supply, created for example by means of an electric battery can be.

Die vorliegende Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit dem Figuren näher beschrieben. Es zeigen:The The present invention will be described with reference to exemplary embodiments closer to the figures described. Show it:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung eines Messwertes einer elektrischen Potentialdifferenz und zur drahtlosen Abfrage des Messwertes. 1 a first embodiment of a device according to the invention for detecting a measured value of an electrical potential difference and for wireless query of the measured value.

2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung eines Messwertes einer elektrischen Potentialdifferenz und zur drahtlosen Abfrage des Messwertes. 2 A second embodiment of a device according to the invention for detecting a measured value of an electrical potential difference and for wireless query of the measured value.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Spannungssensors S beziehungsweise einer Vorrichtung S zur Erfassung eines Messwertes einer elektrischen Potentialdifferenz 1 und zur drahtlosen Abfrage des Messwertes. Die Vorrichtung S weist eine Modulationserzeugungseinrichtung 2, eine Reflektionsmodulationseinrichtung 3 und eine Sensorantenne 4 auf. Diese Einrichtungen müssen mindestens für einen funktionsfähigen Spannungssensor S bereitgestellt sein. Zusätzliche Elemente sind eine separate Energieversorgungseinrichtung 8 und ein RFID(Radio Frequency Identification)-Tag 7. Eine Abfrageeinrichtung 5 ist zusätzlich geschaffen. Zwischen Sensorantenne 4 und der Abfrageeinrichtung 5 ist eine Funkstrecke 6 vorgesehen. Der Spannungssensor S gemäß dem Ausführungsbeispiel weist damit fünf separate Einrichtungen auf. Bezugszeichen 1 bezeichnet die elektrische Potentialdifferenz, deren Messwert erfasst werden soll. 1 shows an embodiment of a voltage sensor S and a device S for detecting a measured value of an electrical potential difference 1 and for wireless polling of the measured value. The device S has a modulation generating device 2 , a reflection modulation device 3 and a sensor antenna 4 on. These devices must be provided at least for a functional voltage sensor S. Additional elements are a separate power supply device 8th and an RFID (Radio Frequency Identification) tag 7 , An interrogator 5 is created in addition. Between sensor antenna 4 and the interrogator 5 is a radio link 6 intended. The voltage sensor S according to the embodiment thus has five separate devices. reference numeral 1 denotes the electrical potential difference whose measured value is to be detected.

Die Potentialdifferenz 1 ist eine elektrische Spannung. Diese Spannung soll durch die Vorrichtung S beziehungsweise durch den Spannungssensor S erfasst und an die Abfrageeinrichtung 5 übertragen werden. Dabei ist die Leistungsaufnahme des Spannungssensors S gering und der Messwert der elektrischen Potentialdifferenz 1 drahtlos abfragbar. Dies wird folgendermaßen ausgeführt:
Die elektrische Potentialdifferenz 1 beziehungsweise die elektrische Spannung 1 wird der Modulationserzeugungseinrichtung 2 zugeführt. Ebenso wird die elektrische Potentialdifferenz 1 an einer Energieversorgungseinrichtung 8 angelegt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Energieversorgungseinrichtung 8 separat erzeugt. Die Energieversorgung der Modulationserzeugungseinrichtung 2 kann ebenso direkt durch das Abgreifen der elektrischen Potentialdifferenz 1 durch die Modulationserzeugungseinrichtung 2 geschaffen sein. Gemäß dem Ausführungsbeispiel versorgt die Energieversorgungseinrichtung 8 die Modulationserzeugungseinrichtung 2 mit elektrischer Energie oder elektrischer Leistung. Die Modulationserzeugungseinrichtung 2 erzeugt ein Modulationssignal, dass an die Reflektionsmodulationseinrichtung 3 ausgegeben wird. In diesem Modulationssignal ist der Messwert der elektrischen Potentialdifferenz 1 in Form einer Frequenz und/oder Pulsbreite enthalten. Die Reflektionsmodulationseinrichtung 3 nimmt dieses Modulationssignal auf und moduliert auf dessen Grundlage die Reflektionseigenschaften der Sensorantenne 4. Die Sensorantenne 4 wird dadurch derart moduliert, dass sich die Reflektionseigenschaften der Sensorantenne 4 entsprechend dem Wert der elektrischen Potentialdifferenz 1 ändern. Der Messwert der Potentialdifferenz 1 wird mittels der Hochfrequenz-Energie abstrahlenden und wieder empfangenden Abfrageeinrichtung 5 von der Sensorantenne 4 entlang der Funkstrecke 6 abgefragt. Der Spannungssensor S gemäß der vorliegenden Erfindung eignet sich besonders vorteilhaft zur Erfassung statischer elektrischer Potentialdifferenzen 1. Die Modulationserzeugungseinrichtung 2 wandelt dazu den statischen Potentialdifferenziert 1 in ein dynamisches, das heißt in ein sich zeitlich änderndes, Signal um. Auf diese Weise kann ein statischer elektrischer Potentialdifferenzwert 1 in ein Frequenzsignal umgewandelt und mit der hier verwendeten Abfrageeinrichtung 5, insbesondere nach dem EAMBT-Prinzip, abgefragt werden. Ein Radiofrequencyidentifikation(RFID-)Tag 7 ist an die Reflektionseinrichtung 3 und an die Sensorantenne 4 elektrisch angeschlossen. Ebenso wie die Reflektionsmodulationseinrichtung 3 beeinflusst das RFID-Tag 7 die Reflexionseigenschaften der Sensorantenne (4), jedoch nicht abhängig von einer Spannung, sondern beispielsweise von einer bei der Herstellung des RFID-Tags festgelegten Identifikationsnummer. Hierzu sei auf herkömmliche Oberflächenwellen-(OFW-)RFID Systeme Bezug genommen. Mittels des RFID-Tags 7 kann die Messstelle beziehungsweise der Spannungssensor S beziehungsweise die Vorrichtung identifiziert werden. Dazu sind in dem Tag 7 die entsprechenden Angaben hinterlegt und mittels der Abfrageeinrichtung 5 abrufbar. Des Weiteren kann mittels des RFID-Tags 7 die Funktionsfähigkeit der Funkstrecke 6 mittels Abfragen durch die Abfrageeinrichtung 5 überprüft werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die zur Energieversorgung der Modulationserzeugungseinrichtung dienende Energieversorgungseinrichtung 8 von der zu erfassenden Potentialdifferenz 1 mit elektrischer Energie versorgt. Alternativ oder kumulativ ist die Energieversorgungseinrichtung 8 mittels Batterie, Solarzelle und/oder Erschütterungsgenerator und/oder weiteren herkömmlichen Energiequellen bereitgestellt. Die elektrische Potentialdifferenz 1 kann ebenso als Spannungsquelle 1 angesehen werden. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist diese Spannungsquelle 1 Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung S beziehungsweise des erfindungsgemäßen Spannungssensors S. Das heißt, die Spannungsquelle 1 ist in dem Spannungssensor S enthalten. Gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist die Spannungsquelle 1 außerhalb des Spannungssensors S angeordnet. Es sind elektrische Verbindungen oder Leitungen von der Spannungsquelle 1 zu der Modulationserzeugungseinrichtung 2 und zu der Energieversorgungseinrichtung 8 geschaffen.The potential difference 1 is an electrical voltage. This voltage is to be detected by the device S or by the voltage sensor S and to the interrogator 5 be transmitted. The power consumption of the voltage sensor S is low and the measured value of the electrical potential difference 1 wirelessly interrogated. This is done as follows:
The electrical potential difference 1 or the electrical voltage 1 becomes the modulation generation device 2 fed. Likewise, the electric potential difference 1 at a power supply device 8th created. According to this embodiment, the power supply device 8th generated separately. The power supply of the modulation generating device 2 can also directly by tapping the electrical potential difference 1 by the modulation generating means 2 be created. According to the embodiment, the power supply device supplies 8th the modulation generation device 2 with electrical energy or electrical power. The modulation generation device 2 generates a modulation signal to the reflection modulation device 3 is issued. In this modulation signal, the measured value of the electrical potential difference 1 in the form of a frequency and / or pulse width. The reflection modulation device 3 picks up this modulation signal and modulates the reflection characteristics of the sensor antenna based thereon 4 , The sensor antenna 4 is thereby modulated such that the reflection properties of the sensor antenna 4 corresponding to the value of the electric potential difference 1 to change. The measured value of the potential difference 1 is emitted by means of the high frequency energy radiating and resuming interrogator 5 from the sensor antenna 4 along the radio link 6 abge asks. The voltage sensor S according to the present invention is particularly advantageous for detecting static electrical potential differences 1 , The modulation generation device 2 converts it to the static potential differentiated 1 into a dynamic, that is to say in a time-changing signal. In this way, a static electrical potential difference value 1 converted into a frequency signal and with the interrogator used here 5 , in particular according to the EAMBT principle. A Radio Frequency Identification (RFID) tag 7 is to the reflection device 3 and to the sensor antenna 4 electrically connected. As well as the reflection modulation device 3 influences the RFID tag 7 the reflection properties of the sensor antenna ( 4 ), but not dependent on a voltage, but, for example, of an identification number specified in the production of the RFID tag. For this purpose reference is made to conventional surface acoustic wave (SAW) RFID systems. By means of the RFID tag 7 the measuring point or the voltage sensor S or the device can be identified. These are in the day 7 the corresponding information deposited and by means of the interrogator 5 available. Furthermore, by means of the RFID tag 7 the functionality of the radio link 6 by means of queries by the interrogator 5 be checked. According to the embodiment, the power supply device serving to energize the modulation generating means 8th from the potential difference to be detected 1 supplied with electrical energy. Alternatively or cumulatively, the energy supply device 8th provided by battery, solar cell and / or vibration generator and / or other conventional energy sources. The electrical potential difference 1 can also be used as a voltage source 1 be considered. According to an alternative embodiment, this voltage source 1 Part of the device S according to the invention or of the voltage sensor S according to the invention. That is, the voltage source 1 is included in the voltage sensor S. According to the embodiment according to 1 is the voltage source 1 arranged outside of the voltage sensor S. They are electrical connections or lines from the voltage source 1 to the modulation generation device 2 and to the power supply device 8th created.

Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel schränkt den Schutzbereich dieser Anmeldung nicht ein. Beispielsweise können verschiedene Einrichtungen zusammengefasst sein und als kompakte Module erzeugt sein.This in 1 illustrated embodiment does not limit the scope of this application. For example, various devices can be combined and produced as compact modules.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Spannungssensors S beziehungsweise einer Vorrichtung S zur Erfassung eines Messwertes einer elektrischen Potentialdifferenz 1 und zur drahtlosen Abfrage des Messwertes. Die Vorrichtung S weist eine Modulationserzeugungseinrichtung 2, eine Reflektionsmodulationseinrichtung 3 und eine Sensorantenne 4 auf. Diese Einrichtungen müssen mindestens für einen funktionsfähigen Spannungssensor S bereitgestellt sein. Zusätzliche Elemente wie eine separate Energieversorgungseinrichtung 8 und ein RFID(Radio Frequency Identification)-Tag 7 fehlen. Eine Abfrageeinrichtung 5 ist geschaffen. Zwischen Sensorantenne 4 und der Abfrageeinrichtung 5 ist die Funkstrecke 6 vorgesehen. Der Spannungssensor S gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist damit drei separate Einrichtungen auf. Bezugszeichen 1 bezeichnet die elektrische Potentialdifferenz, deren Messwert erfasst werden soll. In 2 bezeichnen gleiche Bezugszeichen zu der 1 gleiche Vor- beziehungsweise Einrichtungen. 2 shows a second embodiment of a voltage sensor S and a device S for detecting a measured value of an electrical potential difference 1 and for wireless polling of the measured value. The device S has a modulation generating device 2 , a reflection modulation device 3 and a sensor antenna 4 on. These devices must be provided at least for a functional voltage sensor S. Additional elements such as a separate power supply 8th and an RFID (Radio Frequency Identification) tag 7 absence. An interrogator 5 is created. Between sensor antenna 4 and the interrogator 5 is the radio link 6 intended. The voltage sensor S according to this embodiment thus has three separate devices. reference numeral 1 denotes the electrical potential difference whose measured value is to be detected. In 2 Like reference numerals refer to the 1 same facilities or facilities.

Claims (22)

Vorrichtung (S) zur Erfassung eines Messwertes einer elektrischen Potentialdifferenz (1) und zur drahtlosen Abfrage des Messwertes, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Potentialdifferenz (1) erfassende Modulationserzeugungseinrichtung (2) mit einem Modulationssignal eine Reflektionsmodulationseinrichtung (3) ansteuert, die die Reflektionseigenschaften einer Sensorantenne (4) derart moduliert, dass der Messwert der Potentialdifferenz (1) mittels einer Hochfrequenz-(HF-)Signale abstrahlenden und wieder empfangenden Abfrageeinrichtung (5) von der Sensorantenne (4) entlang einer Funkstrecke (6) abfragbar ist.Device (S) for detecting a measured value of an electrical potential difference ( 1 ) and for wireless retrieval of the measured value, characterized in that a the potential difference ( 1 ) detecting modulation generating means ( 2 ) with a modulation signal a reflection modulation device ( 3 ), which controls the reflection properties of a sensor antenna ( 4 ) is modulated such that the measured value of the potential difference ( 1 ) by means of a high-frequency (RF) signals radiating and resuming interrogator ( 5 ) from the sensor antenna ( 4 ) along a radio link ( 6 ) is queriable. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu erfassende elektrische Potentialdifferenz (1) statisch ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the electrical potential difference to be detected ( 1 ) is static. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulationssignal der Modulationserzeugungseinrichtung (2) mittels Frequenz und/oder Pulsbreite moduliert ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the modulation signal of the modulation generating means ( 2 ) is modulated by frequency and / or pulse width. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels der Modulationserzeugungseinrichtung (2) erzeugte Frequenz im Bereich bis einige 100 KHz bereitgestellt ist.Apparatus according to claim 3, characterized in that the means of the modulation generating means ( 2 ) is provided in the range up to several 100 KHz. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Energieversorgung der Modulationserzeugungseinrichtung (2) dienende Energieversorgungseinrichtung (8) von der zu erfassenden Potentialdifferenz (1) mit elektrischer Energie versorgt ist.Device according to one or more of the preceding claims 1 to 4, characterized in that a power supply for the modulation generating device ( 2 ) serving energy supply device ( 8th ) of the potential difference to be detected ( 1 ) is supplied with electrical energy. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinrichtung (8) alternativ oder kumulativ mittels einer separaten Energiequelle, insbesondere elektrischer Batterie, Solarzelle, Erschütterungsgenerator und/oder Thermogenerator, mit elektrischer Energie versorgt ist.Apparatus according to claim 5, characterized in that the energy supply device ( 8th ) alternatively or cumulatively by means of a sepa energy source, in particular electric battery, solar cell, vibration generator and / or thermal generator, is supplied with electrical energy. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abfragen der Identität der Vorrichtung die Sensorantenne (4) elektrisch mit einem RFID-Tag (7) verbunden ist.Device according to one or more of the preceding claims 1 to 6, characterized in that for querying the identity of the device the sensor antenna ( 4 ) electrically with an RFID tag ( 7 ) connected is. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abfragen der Funktionsfähigkeit der Funkstrecke (6) die Sensorantenne (4) elektrisch mit einem RFID-Tag (7) verbunden ist.Device according to one or more of the preceding claims 1 to 7, characterized in that for interrogating the functionality of the radio link ( 6 ) the sensor antenna ( 4 ) electrically with an RFID tag ( 7 ) connected is. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abfragen mittels einer mobilen und/oder sich bewegenden Abfrageeinrichtung (5), diese derart bereitgestellt ist, dass eine sehr schnelle Messwertübertragung, beispielsweise mittels einer großen Bandbreite der von der Abfrageeinrichtung (5) abgestrahlten Hochfrequenz-(HF-)Signale, erzeugt ist.Device according to one or more of the preceding claims 1 to 8, characterized in that for polling by means of a mobile and / or moving interrogator ( 5 ), which is provided in such a way that a very fast measured value transmission, for example by means of a large bandwidth that of the interrogator ( 5 ) radiated radio frequency (RF) signals is generated. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass weitere physikalische Größen erfasst werden, die ohne oder mit geringer zusätzliche Energieversorgung in die elektrische Potentialdifferenz (1) umgewandelt werden können.Device according to one or more of the preceding claims 1 to 9, characterized in that further physical quantities are detected which, with little or no additional energy supply into the electrical potential difference ( 1 ) can be converted. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren physikalischen Größen Beleuchtungsstärke, Drehzahl und/oder Drehwinkel sind.Device according to claim 10, characterized in that that the other physical quantities illuminance, speed and / or rotation angle. Verfahren zum Erfassen eines Messwertes einer elektrischen Potentialdifferenz (1) und zum drahtlosen Abfragen des Messwertes, gekennzeichnet durch – mittels einer Modulationserzeugungseinrichtung (2) erfolgendes Umwandeln der Potentialdifferenz (1) in ein Modulationssignal zum Ansteuern einer Reflektionsmodulationseinrichtung (3), die die Reflektionseigenschaften einer Sensorantenne (4) beeinflusst, – mittels einer Hochfrequenz-(HF-)Signale abstrahlenden und wieder empfangenden Abfrageeinrichtung (5) erfolgendes Abfragen des Messwertes der Potentialdifferenz (1) von der Sensorantenne (4) entlang einer Funkstrecke (6).Method for detecting a measured value of an electrical potential difference ( 1 ) and for wirelessly interrogating the measured value, characterized by - by means of a modulation generating device ( 2 ) converting the potential difference ( 1 ) into a modulation signal for driving a reflection modulation device ( 3 ) reflecting the reflection characteristics of a sensor antenna ( 4 ), - by means of a high-frequency (RF) signals radiating and resuming interrogator ( 5 ) querying the measured value of the potential difference ( 1 ) from the sensor antenna ( 4 ) along a radio link ( 6 ). Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zu erfassende elektrische Potentialdifferenz (1) statisch ist.A method according to claim 12, characterized in that the electrical potential difference to be detected ( 1 ) is static. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulationssignal der Modulationserzeugungseinrichtung (2) mittels Frequenz und/oder Pulsbreite moduliert wird.Method according to claim 12 or 13, characterized in that the modulation signal of the modulation generating device ( 2 ) is modulated by frequency and / or pulse width. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels der Modulationserzeugungseinrichtung (2) erzeugte Frequenz im Bereich bis einige 100 kHz bereitgestellt wird.A method according to claim 14, characterized in that the means of the modulation generating means ( 2 ) is provided in the range up to several 100 kHz. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Energieversorgung der Modulationserzeugungseinrichtung (2) dienende Energieversorgungseinrichtung (8) von der zu erfassenden Potentialdifferenz (1) mit elektrischer Energie versorgt wird.Method according to one or more of the preceding claims 12 to 15, characterized in that a power supply for the modulation generating device ( 2 ) serving energy supply device ( 8th ) of the potential difference to be detected ( 1 ) is supplied with electrical energy. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinrichtung (8) alternativ oder kumulativ mittels einer separaten Energiequelle, insbesondere elektrischer Batterie, Solarzelle, Erschütterungsgenerator und/oder Thermogenerator, mit elektrischer Energie versorgt wird.Method according to claim 16, characterized in that the energy supply device ( 8th ) is alternatively or cumulatively supplied with electrical energy by means of a separate energy source, in particular electric battery, solar cell, vibration generator and / or thermogenerator. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 12 bis 17, gekennzeichnet durch Abfragen der Identität der Vorrichtung mittels eines an die Sensorantenne (4) elektrisch angeschlossenen RFID-Tags (7).Method according to one or more of the preceding claims 12 to 17, characterized by querying the identity of the device by means of a to the sensor antenna ( 4 ) electrically connected RFID tags ( 7 ). Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 12 bis 18, gekennzeichnet durch Abfragen der Funktionsfähigkeit der Funkstrecke (6) mittels eines an die Sensorantenne (4) elektrisch angeschlossenen RFID-Tags (7).Method according to one or more of the preceding claims 12 to 18, characterized by querying the functionality of the radio link ( 6 ) by means of a to the sensor antenna ( 4 ) electrically connected RFID tags ( 7 ). Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abfragen mittels einer mobilen und/oder sich bewegenden Abfrageeinrichtung (5), diese derart bereitgestellt ist, dass eine sehr schnelle Messwertübertragung, beispielsweise mittels einer großen Bandbreite der von der Abfrageeinrichtung (5) abgestrahlten Hochfrequenz-(HF-)Signale, erzeugt ist.Method according to one or more of the preceding claims 12 to 19, characterized in that for polling by means of a mobile and / or moving interrogator ( 5 ), which is provided in such a way that a very fast measured value transmission, for example by means of a large bandwidth that of the interrogator ( 5 ) radiated radio frequency (RF) signals is generated. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 12 bis 20, gekennzeichnet durch Erfassen weiterer physikalischer Größen mittels deren ohne oder mit geringer zusätzlicher Energieversorgung erfolgendes Umwandeln in die elektrische Potentialdifferenz (1).Method according to one or more of the preceding claims 12 to 20, characterized by detecting further physical quantities by means of their converting into the electrical potential difference with little or no additional energy supply ( 1 ). Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren physikalischen Größen Beleuchtungsstärke, Drehzahl und/oder Drehwinkel sind.Method according to claim 21, characterized that the other physical quantities illuminance, speed and / or rotation angle.
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