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Die
Erfindung betrifft eine Kommunikationseinheit wie bspw. einen Funksensor,
einen Funkaktor oder eine Meldeeinrichtung, die mit einem Generator ausgestattet
ist, der die Strömungsenergie einer Fluidströmung
in die zum Betreiben der Kommunikationseinheit benötigte
elektrische Energie umwandelt.
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Im
Bereich der Gebäudetechnik sind Sensoren bspw. zur Erkennung
der Belegung von Räumen, Gängen und Bereichen
von Großraumbüros von besonderem Interesse, da
anhand solcher Informationen zusätzliche Komfort- und Sicherheitsmerkmale in
Anlagen der Gebäudetechnik integriert werden können.
Bspw. kann das Licht in einem Raum automatisch eingeschaltet werden,
wenn der Raum von Personen betreten wird, oder es kann die Raumtemperatur
abgesenkt werden, wenn sich niemand im Raum aufhält. Auch
in Verbindung mit Brandmeldeanlagen können derartige Sensoren
eine Rolle spielen, um im Brandfall Informationen darüber
zu erhalten, in welchen Räumen sich Personen aufhalten. Ebenso
könnten Sensoren auch Informationen für Alarmanlagen
liefern oder über eine Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit
Daten zur Steuerung bzw. Regelung einer Klimaanlage liefern.
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Weiterhin
werden im Bereich der Gebäudetechnik auch Funkaktoren eingesetzt.
Bspw. können Klappen an einem Auslass eines Kanals einer
zentralen Lüftungs- oder Klimaanlage vorgesehen sein, die durch
einen elektrischen Aktor betätigt werden. Ein derartiger
Funkaktor würde bspw. von einer zentralen Stelle per Funk
einen Befehl erhalten, die Klappen weiter zu öffnen oder
zu schließen, wobei der Aktor zur Betätigung der
Klappen elektrische Energie benötigt.
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Alternativ
oder zusätzlich zu derartigen Sensoren und Aktoren werden
in der Gebäudetechnik auch Meldeeinrichtungen verwendet,
die mit Hilfe optischer und/oder akustischer Signalisierung auf
bestimmte Zustände wie bspw. auf einen Feueralarm hinweisen
können.
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Die
Sensoren, Aktoren und/oder Meldeeinrichtungen werden im Folgenden
unter dem Begriff „Kommunikationseinheiten” zusammengefasst,
da sie z. B. mit einer Basisstation kommunizieren, welche bspw.
vom Sensor gemessene Sensordaten empfängt und evtl. auswertet
und/oder welche an den Aktor einen bestimmten auszuführenden
Befehl sendet, der bewirken kann, dass der Aktor die von ihm auszuführende
Aktion durchführt. Die Meldeeinrichtung kann zumindest
insofern als Kommunikationseinheit verstanden werden, als dass sie
für den Fall, in dem eine Meldung abzusetzen ist, diese
Meldung bspw. in Form eines Alarmsignals nach außen kommuniziert.
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Zum
Betreiben der Sensoren, Aktoren und/oder Meldeeinrichtungen wird
elektrische Energie benötigt, bspw. wenn ein Sensor eine
Vorspannung o. ä. zur Messung einer Messgröße
benötigt oder wenn eine Meldeeinrichtung ein akustisches
Signal über einen Lautsprecher abgeben soll. Im Falle des
Aktors kann die Energie bspw. dazu benötigt werden, um
die vom Aktor auszuführende Aktion zu realisieren. Speziell
im Falle eines Funksensors wird elektrische Energie verwendet, um
bspw. über eine Antenne Nutzinformationen oder andere Daten
zu senden und/oder um empfangene Signale weiter zu verarbeiten.
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Üblicherweise
werden derartige Kommunikationseinheiten über Installationsleitungen
bzw. Kabelverbindungen fest angeschlossen. Bei der fest angeschlossenen
Variante wird in der Regel die Stromversorgung über die
Installationsleitung zur Verfügung gestellt, während
die Übertragung von Daten bzw. die Übertragung
der Nutzinformationen entweder kabelgebunden oder per Funk stattfinden
kann. Aufgrund der benötigten Leitungen sind die Installationskosten
für die Kommunikationseinheit verhältnismäßig
hoch und die Möglichkeiten der Platzierung der Kommunikationseinheit
sind eingeschränkt.
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Alternativ
werden energieautarke Kommunikationseinheiten verwendet, die nicht über
eine Kabelverbindung an eine Energiequelle angebunden sind. Die
energieautarken Kommunikationseinheiten beziehen die zum Betrieb
der Kommunikationseinheit notwendige Energie entweder aus internen
Energiespeichern, bspw. Batterien oder Akkus, oder mit Hilfe geeigneter
Energiewandler aus der Umgebung der Kommunikationseinheit. Besonders
attraktiv ist eine noch weitergehende Ausgestaltung der energieautarken
Kommunikationseinheit, bei der die Nutzinformationen, d. h. bspw.
Daten in Form Sensormesswerten o. ä., auszuführende
Befehle für einen Aktor oder die von der Meldeeinrichtung
abzusetzende Meldung, nicht über eine Kabelverbindung sondern über
eine Funkverbindung von der bzw. an die Kommunikationseinheit übertragen
wird. Derartige energieautarke Funk-Kommunikationseinheiten können
an den verschiedensten Orten angebracht werden und sind daher auch
für die Bereiche Anlagenautomatisierung, Gebäudetechnik
usw. von großem Interesse, da auf eine Installation von
Leitungen oder Kabeln gänzlich verzichtet werden kann.
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Standardmäßig
werden energieautarke Funk-Kommunikationseinheiten mit Batterien
ausgestattet. Dies bringt jedoch aufgrund der beschränkten Lebensdauer
der Batterien einen erhöhten Wartungsaufwand mit sich.
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Alternativ
sind energieautarke Kommunikationseinheiten bekannt, die die zum
Betreiben der Kommunikationseinheit notwendige Enegie nicht aus internen
Energiespeichern beziehen sondern mit Hilfe von geeigneten Energiewandlern
wie bspw. Solarzellen aus ihrer Umgebung. Die Verwendung von Solarzellen
ist jedoch zum Einen aus Kostengründen nicht ideal. Zum
Anderen setzt die Verwendung von Solarzellen voraus, dass die Kommunikationseinheit in
einem Bereich eingesetzt wird, in dem zumindest eine minimale Lichtstärke
vorhanden ist. Gerade für den Einsatz in Gebäuden
kann dies jedoch nicht immer garantiert werden.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kompakte
Kommunikationseinheit anzugeben, die preiswert und mit geringem
Aufwand herzustellen, zu installieren und zu warten ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen
angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die
erfindungsgemäße energieautarke Kommunikationseinheit
umfasst einen Generator, der die zum Betreiben der Kommunikationseinheit
benötigte elektrische Energie zur Verfügung stellt.
Die Kommunikationseinheit ist in einer Fluidströmung in
einem Strömungskanal angeordnet. Der Generator weist eine
Energiewandlereinheit auf, die mit der Fluidströmung in
Wechselwirkung steht und die ausgebildet ist, um die Strömungsenergie
der Fluidströmung in die benötigte elektrische
Energie umzuwandeln. Das strömende Fluid kann dabei ein
Gas oder eine Flüssigkeit sein oder sogar aus einem festen
Medium bestehen wie bspw. aus einem Granulat. Bspw. kann sich die
Kommunikationseinheit und/oder die Energiewandlereinheit in einem
Kanal einer Klima- oder Belüftungsanlage oder an dessen
Einlass- oder Auslassöffnung befinden, wobei die die Energiewandlereinheit
antreibende Fluidströmung der Luftstrom der Klima- oder
Belüftungsanlage ist.
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In
einer ersten vorteilhaften Ausführungsform weist die Energiewandlereinheit
eine flexible Fahne bestehend aus strukturiertem und/oder geschichtetem
piezoelektrischem Material oder mit einer Beschichtung aus piezoelektrischem
Material auf. Derartige piezoelektrische Materialien sind an sich
bekannt, bspw. können Folien aus Folien aus Polyvinylidenfluorid
(Abkürzung: PVDF-Folien) verwendet werden. Die Fahne befindet
sich in der Fluidströmung und wird aufgrund von Druckdifferenzen und/oder
Verwirbelungen in der Strömung in eine flatternde oder
schwingende Bewegung versetzt. Das Flattern und die damit verbundene
Verformung des piezoelektrischen Materials bewirkt, dass mit Hilfe von
Kontakten, die auf das piezoelektrische Material aufgebracht sind,
eine Spannung abgegriffen werden kann, die zum Betreiben der Kommunikationseinheit verwendet
wird. Die prinzipielle Funktionsweise einer mit piezoelektrischem
Material beschichteten Fahne wird bspw. in
US 6 424 079 B1 beschrieben.
Alternativ kann an Stelle der Fahne auch eine flexible Membran aus
strukturiertem und/oder geschichtetem piezoelektrischem Material
oder mit einer Beschichtung aus piezoelektrischem Material verwendet
werden. Auch diese befindet sich in der Fluidströmung und wird
aufgrund von Druckdifferenzen und/oder Verwirbelungen in der Strömung
in eine flatternde oder schwingende Bewegung versetzt.
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In
einer alternativen Ausführungsform weist die Energiewandlereinheit
eine flexible, halbstarre oder starre Fahne auf, die derart in der
Fluidströmung angeordnet ist, dass sie von der Fluidströmung
in eine flatternde oder schwingende Bewegung versetzt wird, wobei
die Fahne derart an einem Bauelement der Energiewandlereinheit aus
piezoelektrischem Material befestigt ist, dass das Bauelement durch
die flatternde oder schwingende Bewegung der Fahne in der Fluidströmung
in Bewegung versetzt wird. Auch hier wird aufgrund des piezoelektrischen
Effekts im Bauelement eine elektrische Spannung erzeugt.
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Vorteilhafterweise
ist das Bauelement ein piezoelektrischer Wandler, insbesondere ein
Biegewandler oder ein Torsionswandler. Dieser wird durch die flatternde
oder schwingende Bewegung der Fahne in der Fluidströmung
verformt, insbesondere verbogen oder verdreht.
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Durch
das Vorsehen mechnischer Anschläge wird erreicht, dass
die Amplitude der Bewegung der Fahne begrenzt und damit die Gefahr
einer Beschädigung der Bauelemente reduziert wird.
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Vorteilhafterweise
wird zwischen Fahne und Bauelement eine mechanische Verlängerung
mit Wirkung eines Hebels eingesetzt. Dies bewirkt, dass die Resonsnzfrequenz
des Systems einstellbar wird und dass eine größere
Energieausbeute erreichbar ist.
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In
einer weiteren alternativen Ausgestaltung weist die Energiewandlereinheit
eine flexible, halbstarre oder starre Fahne oder Membran auf, die
derart in der Fluidströmung angeordnet ist, dass sie von der
Fluidströmung in eine flatternde oder schwingende Bewegung
versetzt wird, wobei die Energiewandlereinheit außerdem
einen Permanentmagneten und eine Spule aufweist. Dabei ist die Spule
fest stehend an der Kommunikationseinheit und der Permanentmagnet
an der Fahne oder an der Membran befestigt oder umgekehrt. Die Spule
und der Permanentmagnet sind derart zueinander angeordnet, dass
sich der den Spulenquerschnitt der Spule durchsetzende magnetische
Fluss des Permanentmagneten bei Bewegung der Fahne oder der Membran
zeitlich ändert. In der Spule wird so eine Spannung induziert,
die zum Betreiben der Kommunikationseinheit genutzt werden kann.
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Vorteilhafterweise
ist ein Störkörper vorgesehen, der von der Fahne
oder dem Membran aus gesehen stromaufwärts in der Fluidströmung
angeordnet ist und zumindest im Bereich der Fahne oder der Membran
Verwirbelungen und/oder Druckdifferenzen in der Fluidströmung
erzeugt oder verstärkt. Die Effizienz der Energieumwandlung
kann gesteigert werden.
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Dadurch,
dass in einer speziellen Weiterbildung die Fahne oder die Membran
mit dem Störkörper verbunden ist, wird erreicht,
dass die Kommunikationseinheit kompakter ausgeführt werden
kann, da weniger einzelne Bauteile benötigt werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung weist die Kommunikationseinheit zumindest
eine Antenne zur Kommunikation mit einer Basisstation oder einer
weiteren Kommunikationseinheit auf, wobei die Antenne zumindest
zum Teil in die Fahne oder in die Membran integriert ist. Insbesondere
kann ein ein Strahler der Antenne in den Störkörper
integriert sein oder der Störkörper selbst kann
ein Teil der Antenne sein.
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Vorteilhafterweise
sind mehrere Fahnen oder Membranen zur Ergeuzung elektrischer Energie vorgesehen,
wobei in einige oder alle Fahnen oder Membranen Antennen integriert
sind. Die Antennen bilden dabei ein verteiltes Antennensystem, insbesondere
nach Bauart einer Phased-Array-Antenne.
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In
einer weiteren alternativen Ausführungsform weist die Energiewandlereinheit
einen Propeller mit einem Flügelrad auf. Der Propeller
ist derart in der Fluidströmung angeordnet, dass das Flügelrad
von der Fluidströmung in Rotation versetzt wird. Unter Ausnutzung
dieser Rotationsenergie kann schließlich die zum Bereiben
der Kommunikationseinheit benötigte Energie gewonnen werden.
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Das
Flügelrad des Propellers ist mechanisch mit dem Generator
gekoppelt, wobei der Generator ausgebildet ist, um die Rotation
des Flügelrads in elektrische Energie umzuwandeln.
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Vorteilhafterweise
weist die Kommunikationseinheit zumindest eine Antenne zur Kommunikation
mit einer Basisstation oder einer weiteren Kommunikationseinheit
aufweist, wobei ein Strahler der Antenne in eine Stütze
des Propellers integriert ist oder wobei die Stütze selbst
ein Teil der Antenne ist.
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Die
Energiewandlereinheit ist bspw. in einem von der Fluidströmung
durchströmten Strömungskanal oder an einer Einlass-
oder Auslassöffnung des Strömungskanals einer
Klima- oder Belüftungsanlage oder an einem Filterelement
der Klima- oder Belüftungsanlage angeordnet ist. Die Kommunikationseinheit
umfasst bspw. eine Funksensoreinheit, eine Funkaktoreinheit und/oder
eine Meldeeinrichtung.
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Der
Vollständigkeit halber wird erwähnt, dass den
Kommunikationseinheiten auch Lesegeräte, z. B. RFID-Lesegeräte,
zuzurechnen sind, die bspw. verwendet werden, um per Funk abfragbare
Identmarken zu orten und/oder auszulesen. Werden auf Inventar, Lagerware
oder anderen geeigneten Objekten aufgebrachte Identmarken im Umfeld
eines solchen Lesegerätes bzw. einer derartigen Kommunikationseinheit
erkannt, so kann das Lesegerät diese Information per Funk
an eine Basisstation melden, intern abspeichern und/oder an ein
anderes geeignetes Gerät weiterleiten.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie
anhand der Zeichnungen.
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1 eine
Funksensoreinheit in einem fluiddurchströmten Kanal mit
einer piezobeschichteten, flexiblen Fahne, in die eine Antenne integriert
ist,
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2 eine
Funksensoreinheit mit einer Monopolantenne,
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3 eine
Funksensoreinheit mit platzsparender, niedriger Bauhöhe,
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4 eine
Funksensoreinheit mit in die Fahne integrierter Antenne und Elektronikbaugruppe,
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5 eine
in eine Klimaanlage integrierte Funksensoreinheit,
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6 eine
Funksensoreinheit in einem fluiddurchströmten Kanal mit
einer piezobeschichteten, flexiblen Membran,
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7 eine
Funksensoreinheit mit einem Permanentmagneten und einer im magnetischen Feld
des Magneten angeordneten Spule und
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8 eine
Funksensoreinheit mit einem Propeller zur Erzeugung elektrischer
Energie,
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9 eine
Funksensoreinheit mit einer über piezoelektrische Biegewandler
angebundenen starren Fahne,
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10 eine
Funksensoreinheit mit einer über piezoelektrische Torsionswandler
angebundenen starren Fahne,
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11 eine
Funksensoreinheit mit einer über piezoelektrische Biegewandler
und über eine mechanische Verlängerung angebundenen
starren Fahne.
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In
den Figuren sind identische bzw. einander entsprechende Bereiche,
Bauteile, Bauteilgruppen oder Verfahrensschritte mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet.
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Die 1 zeigt
eine Kommunikationseinheit 10, die im Ausführungsbeispiel
als Funksensoreinheit 10 ausgebildet ist. Die Funksensoreinheit 10 befindet
sich in einem von einer Fluidströmung 2 durchströmten
Kanal, wobei der Kanal im konkreten Ausführungsbeispiel
der Strömungskanal 1 einer Klima- oder Belüftungsanlage
eines Gebäudes ist. Der Strömungskanal 1 wird
von einem Luftstrom 2 durchströmt, wobei der Luftstrom 2 in
der 1 von links nach rechts strömt.
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Die
Funksensoreinheit 10 beinhaltet einen Generator 20 mit
einer Energiewandlereinheit 30, die ausgebildet ist, um
die Strömungsenergie des Luftstroms 2 in die elektrische
Energie für die energieautarke Funksensoreinheit 10 umzuwandeln.
Die Energiewandlereinheit ist eine flexible Fahne 30, die
eine Beschichtung 40 aus piezoelektrischem Material, bspw.
Polyvinylidenfluorid (PVDF), aufweist. Alternativ kann auch die
komplette Fahne 30 aus piezoelektrischem Material bestehen.
An der Beschichtung 40 sind elektrische Kontakte 41, 42 vorgesehen,
an denen eine im piezoelektrischen Material erzeugte elektrische
Spannung abgegriffen werden kann. In die Fahne 30 ist in
planarer Bauweise die Struktur einer Schleifenantenne 50 integriert,
die über Antennenanschlüsse 51, 52 kontaktiert
ist. Allgemein kann die Antenne 50 als flexible, planare
und/oder geschichtete Antennenstruktur ausgebildet sein.
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Alternativ
kann die Antenne auch aus einem Stück Draht bestehen. Um
bestimmte Eigenschaften zu erzielen, gibt es aber auch eine Vielzahl
weiterer Möglichkeiten, eine Antenne mit den gewünschten Eigenschaften
zu realisieren. Vorteilhaft sind jedoch die erwähnten planaren
Strukturen.
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Die
Integration der Antenne in die Fahne stellt nur einen unwesentlich
höheren Aufwand für Material und Fertigung der
Fahne dar, während insbesondere externe Antennen separat
gefertigt oder von anderen Herstellern bezogen werden müssen. Durch
die Integration in die Fahne lassen sich demnach Vorteile hinsichtlich
der Herstellungskosten der Kommunikationseinheiten erzielen.
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Weiterhin
ist es denkbar, eine geschichtete planare Antennenstruktur zu verwenden,
bei der die Antenne aus mehreren leitenden und isolierenden Schichten
aufgebaut ist, wobei die einzelnen Schichten für sich planare
Strukturen enthalten können. Diese Schichten lassen sich
wie bei der Leiterplattenherstellung ebenfalls aufeinander laminieren
und bilden so eine robuste Einheit. Diese Methode der Realisierung
wäre trotz des hoch erscheinenden Aufwandes immer noch
als verhältnismäßig kostengünstig
anzusehen.
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Die
Fahne 30 wird an einem Störkörper 60 befestigt,
indem sie bspw. in den Störkörper 60 eingeklemmt
wird. Der Störkörper 60 ist seinerseits
an einem Gehäuse 70 der Funksensoreinheit 10 befestigt,
während das Gehäuse 70 mit Hilfe von
Befestigungseinrichtungen 72 fest mit dem Strömungskanal 1 verbunden
ist. Das Gehäuse 70 weist außerdem einen
Temperatursensor 80 zur Messung der Temperatur der Luftstroms 2 auf.
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Im
Gehäuse 70 ist eine Elektronikbaugruppe 90 untergebracht,
die über nicht dargestellte elektrische Leitungen mit dem
Temperatursensor 80, der Antenne 50 und den elektrischen
Kontakten 41, 42 der Beschichtung 40 verbunden
ist.
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Aufgrund
des in den Luftstrom 2 eingebrachten Störkörpers 60 entstehen
in Strömungsrichtung des Luftstroms 2 gesehen
hinter dem Störkörper 60, d. h. idealerweise
am Ort der Fahne 30, Verwirbelungen, die dazu führen,
dass die Fahne 30 zu flattern beginnt. Durch die mechanische
Bewegung bzw. Verformung der piezoelektrischen Beschichtung 40 wird
eine elektrische Spannung erzeugt, die an den Kontakten 41, 42 abgegriffen
und der Elektronikbaugruppe 90 zur Verfügung gestellt
wird.
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Die
Elektronikbaugruppe 90 nutzt die somit verfügbare
elektrische Energie, bspw. um den Temperatursensor 80 zu
betreiben, um über die Antenne 50 Nutzinformationen
oder andere Daten zu senden und/oder um empfangene Daten weiter
zu verarbeiten. Je nach Funktion des Funksensors kann die elektrische
Energie natürlich auch zu anderen Zwecken verwendet werden.
Vorteilhafterweise beinhaltet die Elektronikbaugruppe 90 einen
Energiespeicher 91, wie bspw. einen Kondensator, einen
Akku oder eine (Mikro-)Brennstoffzelle, in dem ggf. überschüssige
elektrische Energie gespeichert werden kann. Dies ist bspw. dann
von Vorteil, wenn die vom Generator 20 gelieferte elektrische
Energie nicht ausreicht, um die Funksensoreinheit 10 während
eines Mess- und/oder Sendevorgangs ausreichend zu versorgen.
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Grundsätzlich
ist es auch denkbar, nur einen Teil der Antenne 50 in die
Fahne 30 zu integrieren und den restlichen Teil der Antenne 50 bspw.
durch Teile des Gehäuses 70 und/oder durch zusätzliche Bauteile
zu realisieren. In der 2 ist eine Ausführungsform
dargestellt, bei der die Antenne 50 nicht mehr vollständig
in die Fahne 30 integriert ist. Die Antenne 50 ist
als Monopolantenne 50 ausgebildet. Diese umfasst einen
planaren Strahler 53 und eine Massefläche 54.
Der Teil der Fahne 30, in den der Strahler 53 integriert
ist, ist in den Störkörper eingeklemmt. Hierdurch
ergibt sich ein besonderer mechanischer Schutz für die
Antenne 50 bzw. für den Strahler 53. Die
Massefläche 54 wird durch den Deckel 71 des Gehäuses 70 realisiert,
der in diesem Fall elektrisch leitend sein muss. Der Anschluss des
Strahlers 53 an die Elektronikbaugruppe 90 erfolgt über
eine Kontaktstelle 55. Die Vorteile dieser Ausführungsform
liegen in der besonders hohen mechanischen Robustheit und in den
günstigeren funktechnischen Eigenschaften der Antenne 50.
Grundsätzlich kann auch der Störkörper 60 selbst
die Rolle der Antenne 50 übernehmen.
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Die 3 zeigt
eine Ausführungsform, bei der eine niedrigere Bauhöhe
realisiert ist, indem die Fahne 30 horizontal ausgerichtet
wird. Der hier dargestellte Längsschnitt durch die Fahne 30 zeigt
eine Momentaufnahme der Verformung der Fahne 30 im Luftstrom 2.
Bspw. am Punkt 31 wird die piezoelektrische Beschichtung
gedehnt, während die Beschichtung an der gegenüberliegenden
Seite im Punkt 32 gestaucht wird, so dass gemäß dem
piezoelektrischen Effekt eine elektrische Spannung abgegriffen werden
kann.
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Die
Funktionsweise der Ausführungsform der 3 entspricht
derjenigen der oben beschriebenen Ausführungen, wobei die
Antenne 50 wieder als Schleifenantenne oder als Monopolantenne
ausgebildet sein kann.
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Vorteilhafterweise
kann der Strömungskanal 1 als Funkkanal genutzt
werden, um so von besonders günstigen Ausbreitungsbedingungen
zu profitieren und/oder zusätzliche Ausbreitungswege für
die von der Antenne 50 abgestrahlten Signale zu schaffen.
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Ist
der Funksensor in einem metallischen Strömungskanal 1 untergebracht,
so kann es günstig sein, eine zusätzliche Antenne
vorzusehen, die zum Aussenden und/oder Empfangen von Signalen außerhalb
des Strömungskanals 1 platziert und mit der Elektronikbaugruppe 90 verbunden
ist.
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Es
ist denkbar, mehrere Antennen in die Fahne 30 zu integrieren.
Darüber hinaus können für den Fall, dass
mehrere Fahnen 30 zur Erzeugung elektrischer Energie vorgesehen
sind, mehrere Antennen in einige oder sogar alle Fahnen integriert
werden, so dass ein verteiltes Antennensystem entsteht, bspw. nach
Art eines Phased Array Antennensytems.
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Zusätzlich
zur Integration der Antenne 50 in die Fahne 30 und/oder
den Störkörper 60 können auch
die Elektronikbaugruppe 90 oder Teile von dieser und/oder
der Sensor 80 auf die Fahne 30 integriert werden
wie in der 4 angedeutet. Dies wird durch
moderne Aufbau- und Verbindungstechniken möglich wie bspw.
durch die Kontaktierung von Bauteilen mit Hilfe von Leitklebern.
Der mit elektronischen Bauteilen bestückte Teil der Fahne 30 kann mechanisch
verstärkt oder in den Störkörper 60 geklemmt
werden, um die Zuverlässigkeit der Funksensoreinheit 10 zu
erhöhen. Die sich hieraus ergebenden Vorteile sind die
niedrigeren Herstellungskosten, der einfache, kompakte Aufbau ohne
separate Elektronikbaugruppe und der resultierende hohe Grad der
Miniaturisierung. Die Funksensoreinheit 10 besteht in diesem
Fall nur noch aus dem Störkörper 60, der
Fahne 30, der Antenne 50, die in der 4 wieder
als Monopolantenne ausgebildet ist, und Vorrichtungen zur Befestigung
am Strömungskanal 1. Der Vollständigkeit
halber sind elektrische Anschlüsse 92, 93 der
Elektronikbaugruppe dargestellt, die mit der Antenne 50,
dem Sensor 80 und/oder der piezoelektrischen Beschichtung 40 verbunden
sind (nicht im Detail dargestellt).
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Die 5 zeigt
eine erfindungsgemäße Funksensoreinheit 10,
die in diesem Anwendungsbeispiel zur Erkennung der Belegung eines
Raumes verwendet wird. Die Funksensoreinheit 10 befindet sich
an der Auslassöffnung 100 einer Klimaanlage. Die
Fluidströmung ist auch in diesem Fall ein durch die Pfeile
symbolisierter Luftstrom 2, der von der eigentlichen, hier
nicht dargestellten Klimaanlage erzeugt wird. Der Luftstrom 2 wird über
ebenfalls nicht dargestellte Kanäle zur Auslassöffnung 100 geleitet. An
der Auslassöffnung 100 befindet sich ein Filter 110,
an dem die Funksensoreinheit 10 mit Hilfe von Befestigungseinrichtungen 72 befestigt
ist. Zumindest ein Teil des den Filter durchsetzenden Luftstroms 2 durchströmt
ein offenes Gehäuseteil 120 der Funksensoreinheit 10.
In dem Gehäuseteil 120 befinden sich die in den
Ausführungsbeispielen der 1 bis 4 beschriebene
Fahne 30 und der Störkörper 60,
wobei der Störkörper 60 Verwirbelungen
erzeugt, die die Fahne 30 zum Flattern anregen, so dass über
die auf die Fahne 30 aufgebrachte piezoelektrische Beschichtung 40 eine
elektrische Spannung erzeugt wird. Die Funksensoreinheit 10 umfasst
darüber hinaus einen Infrarotsensor 80 wie er
bspw. in handelsüblichen Bewegungsmeldern verwendet wird,
mit dem die Anwesenheit von Personen festgestellt werden kann, und
eine Elektronikbaugruppe 90 mit einer Antenne 50 (nicht
im Einzelnen dargestellt) zum Senden und/oder Empfangen von Daten.
Fahne 30, Störkörper 60 und
Elektronikbaugruppe 90 sind hier nicht im Detail dargestellt,
sind aber analog zur Ausführung der 1, 2, 3 oder 4 ausgebildet.
Ebenso erfolgt die Erzeugung der elektrischen Energie zur Betreiben
des Infrarotsensors 80 und der Elektronikbaugruppe 90 wie im
Zusammenhang mit 1, 2, 3 oder 4 beschrieben.
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Zusätzlich
zur Überwachung des Raumes kann die Funksensoreinheit 10 der 5 auch
die Funktion der Überwachung von Austausch-Intervallen
der Filterelemente des Filters 110 übernehmen.
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Anstelle
eines Temperatursensors 80 oder zusätzlich zu
diesem können auch andere Sensoren 80 zur Erfassung
physikalischer und/oder chemischer Messgrößen
verwendet werden. Bspw. kann die Funksensoreinheit 10 umfassen:
- – einen Sensor zur Erkennung der Belegung
von Räumen,
- – einen Bewegungsmelder,
- – einen Rauchmeldesensor,
- – einen Sensor zur Messung der Luftfeuchtigkeit und/oder
des Luftdrucks,
- – einen Sensor zur Bestimmung der Fließgeschwindigkeit,
der Viskosität des Fluids,
- – einen Sensor zur (chemischen) Analyse des Fluids,
- – eine per Funk abfragbare Identmarke und/oder
- – ein Mikrophon.
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Besonders
vorteilhaft ist die Kombination eines Rauchmelders mit einem Sensor
zur Erkennung der Belegung von Räumen. Weitere Anwendungen und
entsprechende Sensortypen sind natürlich ebenso denkbar
und einem Fachmann geläufig.
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Darüber
hinaus ist es denkbar, die Kommunikationseinheit 10 mit
weiteren, zusätzlichen Energiewandlern auszustatten, die
andere Effekte in der Umgebung der Kommunikationseinheit 10 zur
Erzeugung elektrischer Energie nutzen. Beispiele hierfür sind
pyroelektrische Materialien, thermoelektrische Generatoren bzw.
Peltierelemente und Solarzellen, wobei diese Energiewandler prinzipiell
auch in die Fahne integriert werden können. Ein typischer
Anwendungsfall wäre eine Funksensoreinheit für
den Außenbereich, die die zum Betrieb benötigte
Energie aus einer (oder mehreren) in einer Luftströmung
flatternden Fahne bezieht und zusätzlich – zumindest bei
Tageslicht – aus Solarzellen. Moderne Fertigungsverfahren
erlauben die Aufbringung der Solarzellen als strukturierte Beschichtung
auf die Fahne.
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An
Stelle der Fahne 30 kann die Energiewandlereinheit des
Generators 20 wie in der 6 schematisch
angedeutet auch eine Membran 130 sein. Diese weist wie
die Fahne 30 eine Beschichtung 40 mit piezoelektrischem
Material auf oder besteht aus einem solchen Material. Im Unterschied
zur Fahne 30 ist die Membran 130 nicht nur am
Störkörper 60 befestigt, sondern auch
noch an einer weiteren Befestigungsstelle 140. Die Funktionsweise
der Membran 130 zur Erzeugung elektrischer Energie entspricht
jedoch der Funktionsweise der Fahne 30: Die Membran 130 wird
durch Verwirbelungen in der Fluidströmung 2 in
Schwingungen versetzt, so dass die piezoelektrische Beschichtung 40 verformt
und eine elektrische Spannung erzeugt wird.
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In
einer alternativen Ausführungsform, die in der 7 dargestellt
ist, wobei die Bauweise der Kommunikationseinheit bzw. der Funksensoreinheit 10 im
Wesentlichen derjenigen der 4 entspricht, kann
bspw. kann am freien Ende der Fahne 30 eine Spule 44 angebracht
sein, während an der Kommunikationseinheit 10 ein
fest stehender Permanentmagnet 43 befestigt ist. Beginnt
die Fahne 30 in der Luftströmung 2 zu
flattern, so wird die Spule 44 derart mitbewegt, dass sich
der den Spulenquerschnitt durchsetzende magnetische Fluss des Permanentmagneten 43 zeitlich ändert,
so dass in der Spule 44 eine Spannung induziert wird. Diese
kann wiederum über entsprechende, nicht dargestellt Kontakte
abgegriffen und wie bereits beschrieben einer hier nicht dargestellten
Elektronikbaugruppe zugeführt werden. Umgekehrt kann auch
der Permanentmagnet an der Fahne befestigt sein und sich mit dieser
bewegen, während die Spule fest stehend mit der Kommunikationseinheit
verbunden ist. Voraussetzung ist lediglich, dass sich der den Spulenquerschnitt
durchsetzende magnetische Fluss des Permanentmagneten zeitlich ändert.
Die Fahne 30 kann hier entweder wieder direkt mit dem Störkörper 60 verbunden
sein, bspw. in diesen eingeklemmt, oder es sind zusätzlich (nicht
dargestellt) Federn vorhanden, über die die Fahne 30 mit
dem Störkörper 60 verbunden ist. Hierdurch
würde bspw. erreicht, dass eine größere Schwingungsamplitude
möglich ist.
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Entsprechendes
ist natürlich auch möglich, wenn wie bereits beschrieben
die Fahne durch eine Membran ersetzt würde und an dieser
ein Permanentmagnet oder eine Spule befestigt ist.
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Die 8 zeigt
eine Kommunikationseinheit 10, insbesondere eine Funksensoreinheit 10,
mit einem Generator 20, der als Energiewandlereinheit 30 einen
Propeller 140 mit einem Flügelrad 150 aufweist.
Die Fluidströmung 2 versetzt das Flügelrad 150 des
Propellers 140 in Rotation. Die Drehachse des Propellers 140 ist
mechanisch mit dem elektrischen Generator 20 gekoppelt
(nicht dargestellt), so dass dieser in bekannter Weise bei Rotation
des Flügelrads 150 und der Drehachse elektrische
Energie erzeugt, die zum Betreiben der Funksensoreinheit 10 verwendet
werden kann. Wie in den oben beschriebenen Beispielen weist die
Funksensoreinheit 10 einen Elektronikbaugruppe 90 auf,
die mit der erzeugten elektrischen Energie versorgt wird und diese nutzt,
um den Sensor 80 zu betreiben, um über die Antenne 50 Signale
zu versenden und/oder um empfangene Signale ggf. weiter zu verarbeiten.
Die Antenne 50 ist in der 7 wieder
als Monopolantenne 50 mit einem Strahler 53 und
einer Massefläche 54 ausgebildet, wobei der Strahler 53 in
eine Stütze 160 des Propellers 140 integriert
ist.
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Alternativ
besteht nicht die Fahne selbst aus piezoelektrischem Material bzw.
ist mit einem solchen beschichtet. Die Fahne besteht allgemein aus einem
flexiblen, halbstarrren oder starren Material und ist an einem oder
mehreren Bauelementen angebracht, die aus piezoelektrischem Material
bestehen oder elektromagnetisch eine Bewegung in elektrische Energie
umwandeln. Die Fahne ist wieder in einer Fluidströmung
positioniert und wird durch die Strömung in Bewegung versetzt.
Die Bewegung der Fahne wird auf das Bauelement übertragen,
dessen Bewegung schließlich unter Ausnutzung des piezoelektrischen
Effekts die Erzeugung elektrischer Energie ermöglicht.
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Konkret
ist dies in den 9 bis 11 dargestellt.
Die Fahne 230 besteht hier besonders vorteilhaft aus einem
starren, aber leichten Material. Ein leicht flexibles Material,
ist ebenfalls denkbar. Die in den 9 bis 11 dargestellte
Funksensoreinheit 10 stimmt im Wesentlichen, insbesondere
bezüglich der Bauteile Störkörper 60,
Gehäuse 70, Befestigungseinrichtung 72,
Sensor 80, Elektronikbaugruppe 90 und Energiespeicher 91,
mit der Funksensoreinheit 10 überein, die im Zusammenhang
mit den 1, 2, 3 beschrieben
wurde. Auf die Funktionen dieser Bauteile wird daher im Folgenden nicht
mehr näher eingegangen sondern auf obige Beschreibung verwiesen.
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Die
Energiewandlereinheit 30 der 9, die auch
hier wieder zumindest einen Teil der Strömungsenergie der
Luftströmung 2 in elektrische Energie zum Betreiben
der Funksensoreinheit 10 umwandelt, umfasst in der 9 die
starre Fahne 230 und zwei piezoelektrische Biegewandler 240.
Diese erzeugen eine elektrische Spannung in Abhängigkeit von
einer Verformung, insbesondere einer Verbiegung, des Wandlers. Die
Fahne 230 ist mit den piezoelektrischen Biegewandlern 240 verbunden,
während die piezoelektrischen Biegewandler 240 ihrerseits
mit einer Befestigungseinrichtung 60 der Funksensoreinheit 10 verbunden
sind.
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Die
Fahne 230 ist derart in der Luftströmung 2 angeordnet,
dass sie von der Luftströmung 2 in eine flatternde
oder schwingende Bewegung versetzt wird. Aufgrund dessen werden
die piezoelektrischen Biegewandler 240 verbogen, so dass
an elektrischen Kontakten 241 der Biegewandler 240 eine
elektrische Spannung abgreifbar ist. Die Elektronikbaugruppe 90 der
Funksensoreinheit 10 ist über nicht dargestellte
elektrische Leitungen mit den elektrischen Kontakten 241 der
piezoelektrischen Biegewandler 240 verbunden, so dass der
Elektronikbaugruppe 90 und/oder der Energiespeichereinrichtung 91 die
aufgrund der Verformung der Biegewandler 240 an den Kontakten 241 abgreifbare
elektrische Spannung zur Verfügung steht.
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Die
Energiewandlereinheit 30 der 10 umfasst
wieder die starre Fahne 230 und zwei piezoelektrische Torsionswandler 340.
Diese erzeugen eine elektrische Spannung in Abhängigkeit
von einer Verdrehung des Wandlers. Die Fahne 230 ist mit
den piezoelektrischen Torsionswandlern 340 verbunden, während
die piezoelektrischen Torsionswandler 340 ihrerseits mit
der Befestigungseinrichtung 60 der Funksensoreinheit 10 verbunden sind.
In Ausführungsform der 10 weist
die Befestigungseinheit 60 einen Tragarm 61 auf,
mit dem der in der 10 obere Torsionswandler 340 verbunden
ist. Der untere Torsionswandler 340 ist im dargestellten
Beispiel direkt an das Gehäuse 70 der Funksensoreinheit 10 angeschlossen.
Alternativ kann die Befestigungseinrichtung 60 einen weiteren
Tragarm bzw. Steg (nicht dargestellt) aufweisen, der dem Tragarm 61 gegenüberliegend
angeordnet ist und an dem der untere Torsionswandler 340 befestigt
ist.
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Die
Fahne 230 ist auch hier derart in der Luftströmung 2 angeordnet,
dass sie von der Luftströmung 2 in eine flatternde
oder schwingende Bewegung versetzt wird. Aufgrund dessen werden
die piezoelektrischen Torsionswandler 340 verdreht, so dass
an elektrischen Kontakten 341 der Torsionswandler 240 eine
elektrische Spannung abgreifbar ist, welche wie oben beschrieben
genutzt werden kann, um z. B. die Funksensoreinheit 10 mit
elektrischer Energie zu versorgen.
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In
sämtlichen oben beschriebenen Ausführungsformen
wird das mechanische schwingungsfähige System, d. h. insbesondere
entweder die Fahne 30 bzw. Membran 130 allein
oder die Fahne 230 in Kombination mit dem Biege- oder Torsionswandler 240, 340,
so ausgelegt, dass die mechanische Eigenresonanzfrequenz des Systems
zu den Frequenzen der in der Luftströmung 2 mit
Hilfe des Störkörpers 60 erzeugten Verwirbelungen
passt. Dabei wird die Resonanzfrequenz insbesondere durch die Steifigkeit der
Fahne 30 bzw. Membran 130 und/oder der Biege- oder
Torsionswandler 240, 340 beeinflusst werden. Auch
falls kein Störkörper 60 vorgesehen ist,
können die Frequenzen in der Luftströmung 2 abgeschätzt werden,
so dass auch dann eine Anpassung der Resonanzfrequenz des Systems
möglich ist.
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Die 11 zeigt
eine vorteilhafte Ausgestaltung der in der 9 dargestellten
Ausführungsform. Wie in der 9 sind auch
hier Biegewandler 240 vorgesehen, die zum Einen mit der
Befestigungseinrichtung bzw. dem Störkörper 60 der
Funksensoreinheit 10 und zum Anderen mit der starren Fahne 230 verbunden
sind. Hier sind jedoch die Biegewandler 240 nicht direkt
mit der Fahne 230 verbunden. Die Verbindung zwischen Fahne 230 und
Biegewandler 240 erfolgt hier vielmehr mit Hilfe von starren
Edelstahldrähten 250, wobei die Drähte 250 bspw.
an die Biegewandler 240 und an die Fahne 230 geklebt
sind (auch hier sind natürlich andere Befestigungsmöglichkeiten
wie Klemmen oder Schrauben denkbar). Der restliche Aufbau der Funksensoreinheit 10 kann wie
oben beschrieben ausgeführt sein.
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Die
Fahne 230 wird im Ausführungsbeispiel der 11 von
der Luftströmung 2 in schwingende oder flatternde
Bewegung versetzt. Aufgrund der durch die Edelstahldrähte 250 erreichten
mechanischen Verlängerung zwischen Biegewandlern 240 und
Fahne 230 wird eine größere Hebelwirkung
am Wandler 240 erzeugt. Über die Länge
der Edelstahldrähte 250 lässt sich die
mechanische Eigenresonanzfrequenz des Systems bestehend aus Fahne 230 (entsprechend
einer Masse) und Wandler 240 oder 340 (entsprechend
einer Feder) beeinflussen und an die vorherrschenden Randbedingungen
anpassen, welche bspw. durch die Strömungsgeschwindigkeit
der Luftströmung 2 und durch die Geometrie und
Platzierung des Störkörpers 60 gegeben sind.
Idealerweise ist die Fahne 230 in Längsrichtung der
Edelstahldrähte 250 verschiebbar, d. h. die Fahne 230 ist
lösbar an den Drähten 250 befestigt,
bspw. angeschraubt oder geklemmt. So kann bei Bedarf mit einfachen
Mitteln eine Feinabstimmung des Systems durchgeführt werden,
bei der vorzugsweise die Resonanzfrequenz des Systems angepasst
wird.
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Die
mechanischen Verlängerungen bzw. Edelstahldrähte 250 können
insbesondere als Bestandteil einer Antenne und/oder als Träger
von evtl. benötigten Elektronikbauteilen dienen.
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Die
im Zusammenhang mit der 11 beschriebene
Ausführungsform mit verlängernden Edelstahldrähten 250 in
Kombination mit piezoelektrischen Biegewandlern 240 ist
in analoger Form natürlich ohne weiteres auf die in der 10 dargestellte
Ausführung mit piezoelektrischen Torsionswandlern 340 übertragbar.
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Die
Verbindungen zwischen Fahne 230 und Biege- bzw. Torsionswandlern 240, 340 können bspw.
durch Kleben oder aber durch Verschrauben, Nieten, Klemmen etc.
realisiert sein. Zur Verbindung der Wandler 240, 340 stehen
ebenfalls diverse Möglichkeiten zur Verfügung.
Bspw. können die Wandler 240, 340 duch
Einklemmen der Wandler 240, 340 befestigt werden.
Für den Fall, dass die Wandler 240, 340 zwischen
zwei gegenüberliegenden Leiterplatten eingeklemmt werden,
realisiert diese Befestigung gleichzeitig die elektrischen Kontakte 241, 341.
Ansonsten würden entsprechende Lötstellen benötigt. Ein
einfaches Festschrauben oder Ankleben der Wandler 240, 340 an
der Befestigungseinrichtung 60 ist natürlich ebenfalls
möglich.
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Die
Befestigungseinrichtung 60 ist vorteilhafterweise wieder
als Störkörper 60 ausgebildet, der am
Gehäuse 70 der Funksensoreinheit 10 befestigt ist
und der bewirkt, dass in Strömungsrichtung des Luftstroms 2 gesehen
hinter dem Störkörper 60, d. h. idealerweise
am Ort der Fahne 230, Verwirbelungen entstehen, die dazu
führen, dass die Fahne 230 zu flattern bzw. zu
schwingen beginnt.
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Grundsätzlich
ist es natürlich denkbar nur einen piezoelektrischen Biegewandler 240 oder,
bspw. aus Stabilitätsgründen, auch mehr als zwei
Biegewandler 240 vorzusehen. Über die Anzahl der
Wandler 240 kann auch die erzeugbare elektrische Energiemenge
beeinflusst werden. Im Falle der Ausführungsform mit Torsionswandlern 340 ist
es ebenfalls denkbar, die Fahne 230 an nur einem Torsionswandler 340 zu
befestigen. Bspw. würde es ausreichen, nur den oberen,
am Tragarm 61 befestigten Torsionswandler vorzusehen und
die Fahne 230 nur über eine einfache Befestigung
am Gehäuse 70 drehbar zu fixieren. Im einfachsten
Fall könnte die Befestigung ein Faden o. ä. sein,
der lediglich für eine gewisse Stabilität der
Ausrichtung der Fahne 230 sorgt, dabei aber eine Torsion
zulässt.
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Weiterhin
kann es sich als sinnvoll erweisen, mechanische Anschläge
vorzusehen, die die Schwingungsamplitude der Fahne 230 beschränken und
somit eine Überbelastung, bspw. eine Überdehnung,
der Biege- oder Torsionswandler 240, 340 verhindern.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anschläge weiche
Aufprallstellen, bspw. in Form von Gummipuffern, aufweisen, an denen
die Fahne 230 im Falle einer großen Schwingungsamplitude
anschlägt. So kann die Gefahr einer Beschädigung
der Fahne 230 minimiert werden.
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Wie
oben im Zusammenhang mit der aus piezoelektrischem Material bestehenden
bzw. mit der mit einem piezoelektrischen Material beschichteten Fahne
beschrieben, können natürlich auch auf der starren
Fahne 230 Antennenstrukturen und/oder Elektronikbaugruppen
untergebracht werden.
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Im
Zusammenhang mit den Figuren wurden lediglich Ausführungsbeispiele
erläutert, in denen jeweils nur eine einzelne Fahne/Membran
bzw. ein einzelner Propeller zur Umwandlung der Strömungsenergie
in elektrische Energie verwendet wurde. Denkbar ist es natürlich,
mehrere derartige Generatoren gleichzeitig einzusetzen, wobei evtl.
je nach Phasenbeziehung der erzeugten elektrischen Spannungen in
einer zentralen elektronischen Baugruppe eine entsprechende Verschaltung
erfolgen müsste. Dabei ist es ebenfalls denkbar, in einige
oder alle Fahnen oder Membranen Antennen zu integrieren.
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Die
Kommunikationseinheit 10 kann alternativ als energieautarkes
Funksystem ausgebildet sein und bspw. die Funktion eines Routers
für die Daten anderer Funksensoreinheiten übernehmen.
In einer anderen denkbaren Anwendung ist die Kommunikationseinheit 10 ein
Lesegerät für funkabfragbare Identmarken bspw.
in einem RFID-System.
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Ebenso
können die Kommunikationseinheiten ihrerseits als Identmarken
dienen und bspw. bei einer Abfrage mit einem geeigneten Lesegerät
per Funk eine eindeutige Identnummer ausgeben, die Rückschlüsse
auf ihre Position, z. B. auf eine Raumnummer, zulässt.
Mit solchen Systemen kann z. B. die Erfassung von Dienstleistungen
im Bereich der Gebäudetechnik unterstützt werden:
Bspw. werden nach Durchführung der Arbeiten einer Reinigungsfachkraft
in einem bestimmten Raum mit einem Bedienterminal die Identnummer
des Funksensors an der Decke und somit die zugehörige Raumnummer un
Verbindung mit der Uhrzeit erfasst. Dies kann als Nachweis zur korrekten
Durchführung der Reinigungsarbeiten herangezogen werden.
Auch könnten mit ähnlichen Verfahren bspw. vom
Hausmeister erkannte Besonderheiten wie etwaige Schäden
gleich mit Bezug auf die betreffende Raumnummer in einem kleinen
portablen Computer erfasst werden.
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Für
den Fall eines Systems aus mehreren energieautarken Kommunikationseinheiten
können diese so ausgelegt sein, dass sie sich einem genormten
oder einem selbst entworfenen Protokollstandard entsprechend selbst
in einem Funknetzwerk organisieren und verwalten.
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Im
Rahmen einer weiteren Anwendung arbeitet die erfindungsgemäße
energieautarke Kommunikationseinheit als Meldeeinrichtung: Die Kommunikationseinheit
beinhaltet in diesem Fall an Stelle eines Sensors optische und/oder
akustische Signalgeber wie Leuchtdioden, Lampen, Lautsprecher o. ä.,
mit denen die Kommunikationseinheit bei Bedarf auf einen bestimmten
Zustand wie bspw. einen Alarmzustand im Brandfall aufmerksam macht.
Die Meldeeinrichtung weist wie die oben beschriebene Funksensoreinheit
eine Antenne auf, mit der sie bspw. von einer Basisstation per Funk
ein Signal empfangen kann, das in einer Elektronikbaugruppe analysiert
wird. Ergibt die Analyse, dass ein Zustand vorliegt, der weiter
gemeldet werden muss, bspw. der bereits erwähnte Alarmzustand
im Brandfall, wird ein Lautsprecher und/oder ein optisches Signal
aktiviert. Die elektrische Energie für die Elektronikbaugruppe und/oder
für das optische und/oder akustische Signal wird wie oben
im Zusammenhang mit der Funksensoreinheit beschrieben von einem
Generator zur Verfügung gestellt, der eine Energiewandlereinheit 30 aufweist,
die ausgebildet ist, um die Strömungsenergie einer Fluidströmung,
bspw. eines Luftstroms, in die elektrische Energie für
die energieautarke Meldeeinrichtung umzuwandeln. Die Energiewandlereinheit
kann wiederum eine flexible Fahne, eine flexible Membran, ein Propeller
oder eine mit Biege- oder Torsionswandlern angebundene starre Fahne
sein, wie sie bereits beschrieben wurden.
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Auch
kann die Kommunikationseinheit als Funkaktor ausgebildet sein. Bei
diesem wäre an Stelle des Sensors 80 bspw. ein
Elektromotor vorgesehen, der wie einleitend erwähnt Klappen
an einem Auslass eines Kanals einer zentralen Lüftungs-
oder Klimaanlage betätigt und damit bspw. die Luftzufuhr zu
einem Raum beeinflussen kann.
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Weitere
Einsatzgebiete der Kommunikationseinheit sind allgemein Leitungen
für fließende Medien, bspw. in Anlagen aus dem
Bereich Verfahrenstechnik, in die Sensoren zur Erfassung des Zustands
des Mediums eingebracht und die Messergebnisse per Funk an eine
Basisstation übermittelt werden sollen. Speziell durch
die Integration der Antenne in die Fahne ergibt sich eine vergleichsweise geringe
Baugröße, so dass die Kommunikationseinheit auch
in sehr dünnen Leitungen untergebracht werden kann. Weiterhin
ist es denkbar, die Kommunikationseinheit in medizintechnische Geräte,
bspw. in Endoskopiekapseln, zu integrieren. Auch die Erkennung der
Belegung von weiten Bereichen wie Parkplätzen, Fluren,
Großraumbüros, Lagerräumen etc. ist natürlich
möglich.
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Einer
Kombination verschiedener Merkmale der in den Figuren dargestellen
Ausführungsformen steht grundsätzlich nichts im
Wege. So kann – rein exemplarisch – auch die starre
Fahne der 9 wie in der 3 horizontal
ausgerichtet sein und es können gleichzeitig eine Antenne
und/oder eine elektronische Baugruppe auf der starren Fahne platziert sein.
Andere Kombinationen sind selbstverständlich ebenfalls
denkbar und an die am Montageort der Kommunikationseinheit vorherrschenden
räumlichen Gegebenheiten anpassbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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