DE102011003777A1

DE102011003777A1 - Aufladbare RFID-Sonde und Ladestation zum Aufladen der RFID-Sonde

Info

Publication number: DE102011003777A1
Application number: DE102011003777A
Authority: DE
Inventors: Daniel Evers; Christoph Weiler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2011-02-08
Publication date: 2012-08-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine aufladbare RFID-Sonde sowie eine Ladestation, die zum Aufladen der Sonde ausgebildet ist. Die RFID-Sonde ist als Messwertaufnehmer in einem strömenden Medium vorgesehen und weist beispielsweise eine Sensoreinheit sowie eine RFID-Kommunikationseinheit auf. Beide Einheiten benötigen zum Betrieb elektrische Energie, die von einer Energiespeichereinrichtung geliefert wird. Insbesondere aus Wartungsgründen soll hier keine Batterie verwendet werden, sondern eine wiederaufladbare Energieversorgung. Die Energieversorgung weist eine Induktionsspule auf, die in der RFID-Sonde in einer bestimmten Ausrichtung angeordnet ist. Zum Aufladen wird von einer Spule einer Ladestation ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, welches in der Induktionsspule eine Spannung induziert, welche als elektrische Energie im Energiespeicher der RFID-Sonde zwischengespeichert wird. Um ein effizientes Aufladen zu gewährleisten, verfügt die Sonde über eine Ringmarkierung, die die Position und die Ausrichtung der Induktionsspule in der Sonde signalisiert, so dass die Sonde in optimaler Lage bezüglich der Ladestation positioniert werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine aufladbare RFID-Sonde sowie eine Ladestation, die zum Aufladen der RFID-Sonde ausgebildet ist. Die RFID-Sonde ist als Messwertaufnehmer beispielsweise in einem strömenden Medium vorgesehen.
Bei bestimmten industriellen Anlagen, die mit flüssigen Medien arbeiten, welche durch ein Kanal- bzw. Rohrleitungssystem strömen wie beispielsweise bei Bioreaktoren, Kläranlagen, Fermentationsanlagen etc., müssen zur Prozessüberwachung an verschiedenen Stellen des Kanalsystems unterschiedliche Messungen im Medium vorgenommen werden. Dabei sollten auch Messungen an Stellen im Prozess vorgenommen werden, an denen Messungen mit konventionellen Sensoren gar nicht oder aber nur mit sehr großem Aufwand möglich sind. Je nach Bedarf werden mit entsprechenden Sensoren verschiedene Parameter des Mediums ermittelt, wie beispielsweise Temperatur, Druck, pH-Wert, Sauerstoffgehalt, C02-Gehalt etc. sowie ggf. die Strömungsgeschwindigkeit und -richtung. Die Messwerte werden über eine Kabel- oder Funkverbindung an eine zentrale Stelle übertragen und schließlich in Abhängigkeit vom Ort der jeweiligen Messung ausgewertet.
Bei derartigen Kanalsystemen handelt es sich überwiegend um geschlossene und/oder schwer zugängliche Systeme. Es gestaltet sich daher als sehr aufwändig oder ggf. sogar unmöglich, die Sensoren von außen an den interessierenden Positionen in das zu untersuchende Medium einzubringen. Ein Ansatz zur Lösung dieses Problems besteht darin, schon bei der Installation des Kanalsystems Sensoren an bekannten, voraussichtlich prozessrelevanten Positionen fest einzubauen, um die interessierenden Parameter an den relevanten Punkten messtechnisch erfassen zu können. Bei einer starken räumlichen Verteilung des Kanalsystems ist dies jedoch ebenfalls mit großem Aufwand verbunden. Auch ist eine nachträgliche Installation zusätzlicher Sensoren sehr aufwändig. Darüber hinaus ist der Wartungs- und Reparaturaufwand aufgrund der schweren Erreichbarkeit der Sensoren unverhältnismäßig hoch.
Die Lösung dieser Probleme liegt in der Verwendung von Sensoreinheiten, die im Medium oder an der Oberfläche des Mediums schwimmen. An einem geeigneten Ort wird eine Vielzahl von Sensoreinheiten in das Medium eingebracht und vom strömenden Medium mitgenommen. Die Sensoren ermitteln ihre Messwerte beispielsweise permanent, zu bestimmten Zeitpunkten oder in bestimmten Zeitabständen und übertragen den Messwert oder die Messwerte mittels drahtloser Kommunikation zur Auswertung an die zentrale Stelle. Die zum Sensor- und Kommunikationsbetrieb benötigte Energie beziehen die Sensoren beispielsweise aus einer Batterie. Derartige Sensoreinheiten werden üblicherweise wieder verwendet. Das heißt nach einem Durchlauf durch ein zu untersuchendes Kanalsystem werden die Sensoreinheiten gesammelt, ggf. gereinigt und für eine weitere Verwendung vorbereitet. Die Vorbereitung umfasst auch eine Überprüfung des Ladezustands der Batterie, wobei ein Austausch der Batterie notwendig werden kann. Dies bedeutet in der Summe einen erheblichen Aufwand, da in der Regel eine Vielzahl derartiger Sensoreinheiten verwendet wird.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit anzugeben, die Energieversorgung derartiger Sensoreinheiten zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße RFID-Sonde weist zumindest einen elektrischen Verbraucher, eine Energieversorgung mit einer Energiespeichereinrichtung zur Bereitstellung einer zum Betrieb des elektrischen Verbrauchers benötigten Energie sowie ein Gehäuse auf, in dem der elektrische Verbraucher und die Energieversorgung untergebracht sind. Die Energieversorgung ist derart ausgebildet, dass eine in der Energiespeichereinrichtung zu speichernde Energie von außen zuführbar ist. Dabei weist die RFID-Sonde eine Markierung auf, die signalisiert, in welcher Lage die RFID-Sonde relativ zu einer zum Aufladen der Energiespeichereinrichtung vorgesehenen Ladestation zu positionieren ist, um ein effizientes Aufladen der Energiespeichereinrichtung zu gewährleisten.
Dabei wird unter dem Begriff ”RFID-Sonde” beispielsweise ein RFID-Transponder oder RFID-Tag verstanden, der bzw. das zusätzlich mit einem Sensorelement ausgestattet ist.
Der Begriff ”Lage” umfasst sowohl die Position als auch die Ausrichtung der betroffenen Komponente bezüglich eines äußeren Koordinatensystemes. Im hier vorliegenden Fall wäre das äußere Koordinatensystem beispielsweise ein System, in dem die Ladestation raumfest angeordnet ist.
Der elektrische Verbraucher kann beispielsweise eine Sensorkomponente zur Aufnahme des Messwertes im Medium und/oder eine RFID-Komponente zur Kommunikation mit einem RFID-Lesegerät sein.
Die Markierung ist vorzugsweise eine optische, beispielsweise farbliche Markierung auf dem oder an dem Sondengehäuse. Wesentlich ist lediglich, dass die Markierung von außen sichtbar ist. Weiterhin ist es aufgrund der bevorzugten Anwendung der Sonde in einem strömenden Medium sinnvoll, wenn die Markierung die äußere Form der Sonde nicht beeinflusst.
Die Enegieversorgung weist in einer Ausbildung zumindest eine Induktionsspule auf, die mit der Energiespeichereinrichtung verbunden ist, wobei in der Induktionsspule von einem äußeren magnetischen Wechselfeld eine Spannung induzierbar und die so erzeugte elektrische Energie in der Energiespeichereinrichtung speicherbar ist.
Es ist somit mit einfachen Mitteln möglich, die RFID-Sonde wieder aufzuladen. Im Zusammenspiel mit der Markierung wird sichergestellt, dass die Sonde und mit ihr die Induktionsspule korrekt ausgerichtet werden kann, um so ein effizientes Aufladen zu ermöglichen.
Die RFID-Sonde bzw. das die diversen Komponenten beinhaltende Gehäuse der Sonde ist rotationssymmetrisch um eine Achse. Dabei kann die äußere Form der RFID-Sonde beispielsweise im Wesentlichen der Form eines Ellipsoiden oder eines Zylinders entsprechen.
Die Induktionsspule ist nun derart in der RFID-Sonde angeordnet, dass die Längsachse der Induktionsspule im Wesentlichen parallel, im besten Fall identisch, zur Symmetrie- bzw. Längsachse der RFID-Sonde orientiert ist. Die Induktionsspule ist außerdem im Bereich einer der Stirnseiten der RFID-Sonde angeordnet, das heißt insbesondere dass die Spule in Längsrichtung gesehen nicht in der Mitte der Sonde angeordnet ist. Dadurch ist letztlich erreichbar, dass die Induktionsspule näher an die das Induktionsfeld generierende Spule der Ladestation gebracht werden kann, indem die Sonde geeignet in oder an der Ladestation positioniert wird. Weiterhin ist die Markierung derart angeordnet, dass sie signalisiert, im Bereich welcher Stirnseite der RFID-Sonde sich die Induktionsspule befindet. Vorzugsweise ist die Markierung an der gleichen Stirnseite der Sonde angebracht, wie die Spule.
In einer alternativen Ausführungsform ist die RFID-Sonde kugelförmig.
Die Markierung ist insbesondere bei kugelförmiger Sonde derart angeordnet, dass sie die Ausrichtung der Induktionsspule in der RFID-Sonde signalisiert, das heißt anhand der Markierung ist ableitbar, unter welchem Winkel die Längsachse der Spule bzw. die Querschnittsfläche der Spule relativ zum Sondengehäuse orientiert ist. Somit ist es möglich, die Sonde derart in oder an der Ladestation zu platzieren, dass eine optimale Ausrichtung der Induktionsspule erreicht wird. Zusätzlich kann anhand der Markierung auch die Position der Spule in der Sonde angezeigt werden.
Die Markierung symbolisiert grundsätzlich die Ausrichtung und/oder Position der Induktionsspule in der RFID-Sonde relativ zum Gehäuse der Sonde.
Die Markierung kann beispielsweise eine um den Umfang der RFID-Sonde unterbrochen oder durchgehend umlaufende Ringmarkierung sein, die derart angeordnet ist, dass eine gedachte Schnittebene durch die RFID-Sonde entlang der Ringmarkierung parallel zur Querschnittsfläche bzw. senkrecht zur Längsachse der Induktionsspule (57) orientiert ist. Dabei muss die Ringmarkierung insbesondere bei kugelförmiger Sonde nicht unbedingt am Äquator angeordnet sein. Um sowohl die Position als auch die Ausrichtung der Induktionsspule, das heißt die Lage der Spule, in der RFID-Sonde anzuzeigen, kann die um den Umfang der Sonde umlaufende Ringmarkierung derart angeordnet sein, dass die durch die Markierung definierte Schnittebene durch die Sonde und die Querschnittsfläche der Spule nicht nur parallel zueinander, sondern sogar in einer gemeinsamen Ebene liegen. Damit ist auch die Position der Induktionsspule in einer Richtung bekannt, die senkrecht auf der durch die Ringmarkierung definierten Ebene steht.
Die Enegieversorgung kann in einer alternativen oder zusätzlichen Ausbildung eine Empfangseinrichtung zum Empfang zirkular polarisierter elektromagnetischer Strahlung aufweisen. Die Energieversorgung ist in diesem Fall ausgebildet, eine mit der Empfangseinrichtung empfangene Strahlung in elektrische Energie umzusetzen und diese Energie der Energiespeichereinrichtung zuzuführen. Hiermit wird erreicht, dass die Abhängigkeit von der exakten Ausrichtung der Induktionsspule minimiert wird.
Eine erfindungsgemäße Ladestation zum Aufladen der erfindungsgemäßen RFID-Sonde weist eine Sendeeinrichtung auf, insbesondere eine Spule zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes und/oder einen Sender zum Aussenden eines zirkular polarisierten elektromagnetischen Feldes, mit der ein Feld erzeugbar ist, mit dem die Energiespeichereinrichtung der RFID-Sonde aufladbar ist. Weiterhin ist eine beispielsweise konkav oder konvex ausgestaltete Ablage vorgesehen, in oder an der die aufzuladende RFID-Sonde derart abgelegt werden kann, dass die Sonde ohne das Einwirken äußerer Kräfte ihre Lage, das heißt Position und Ausrichtung, nicht ändert. Dabei ist die Form der Ablage derart an die äußere Form der RFID-Sonde angepasst, dass sich die RFID-Sonde relativ zur Sendeeinrichtung zumindest in einer bestimmten Position, nicht aber zwangsläufig in einer bestimmten Ausrichtung, befindet, wenn die RFID-Sonde in oder an der Ablage platziert ist. Damit wird sichergestellt, dass die Sonde in einer bestimmten Position relativ zur Ladestation und zur Spule zum Liegen kommt.
Die Ladestation weist zusätzlich eine Markierung auf, die die Ausrichtung und/oder Position der Sendeeinrichtung in der Ladestation anzeigt.
Im einfachsten Fall kann die Markierung eine optische Markierung sein, die zeigt, wie die Spule in der Ladestation angeordnet ist, bpsw. ein an geeigneter Stelle und beispielsweise farblich hervorgehobener, auf das Gehäuse der Ladestation aufgebrachter Pfeil, ein oder mehrere Punkte, eine schematische Abbildung der Spule etc.
Die Markierung der Ladestation kann aber auch beispielsweise durch ein bestehendes Gehäusemerkmal der Ladestation realisiert sein, das ggf. zusätzlich farblich o. ä. hervorgehoben sein kann. Beispielsweise für den Fall, dass die Ablage als Mulde im Gehäuse der Ladestation ausgebildet ist, in der die Sonde zum Aufladen abgelegt werden kann, kann die zwangsläufig bestehende Oberkante der Mulde als Markierung angesehen werden. Die Spule kann nun derart in der Ladestation angeordnet sein, dass Ihre Querschnittsfläche parallel zu der Ebene orientiert ist, die durch die beispielsweise kreisförmige Oberkante definiert wird. Das heißt die Oberkante der Mulde gibt Aufschluss über die Ausrichtung der Spule in der Ladestation, so dass bei Kenntnis der Ausrichtung der Induktionsspule in der Sonde diese derart in der Mulde abgelegt werden kann, dass die Spulen zum Aufladen der Energiespeichereinrichtung der Sonde ideal ausgerichtet werden können.
Die Sendeeinrichtung ist in einer Ausführungsform eine Spule, mit der ein magnetisches Wechselfeld erzeugbar ist. Die Markierung der Ladestation und die Markierung der RFID-Sonde sind aufeinander abgestimmt: Wenn die RFID-Sonde derart in oder an der Ablage abgelegt ist, dass die Markierungen weitestgehend übereinstimmen, sind die Spule der Ladestation und die Induktionsspule der RFID-Sonde hinsichtlich des Aufladens der RFID-Sonde weitestgehend ideal zueinander ausgerichtet. Eine ideale Ausrichtung der Spulen hinsichtlich des Aufladens ist dann erreicht, wenn die beiden Spulenlängsachsen auf einer gemeinsamen Geraden liegen und die Spulen, soweit die Dimensionen es zulassen, möglichst nah beieinander angeordnet sind.
Je nachdem, in welcher Lage die Sonde in oder an der Ablage abgelegt ist, sind die Spulen unterschiedlich zueinander ausgerichtet. Die Markierungen ermöglichen eine gezielte Wahl der Lage der Sonde, wobei eine weitestgehende Übereinstimmung erreicht wird, wenn die Markierungen beispielsweise möglichst nah beieinander liegen. Dabei kann der Begriff ”möglichst nah” lediglich den gegenseitigen Abstand beinhalten oder aber, beispielsweise bei aufwändigeren zweidimensionalen Markierungen wie den Ringmarkierungen, auch die gegenseitige Ausrichtung der Markierungen berücksichtigen. Handelt es sich beispielsweise um Ringmarkierungen, so sind diese dann ”möglichst nah” beieinander angeordnet, wenn zum Einen die Mittelpunkte der Ringe einen minimalen Abstand voneinander aufweisen und zum Anderen die Ebenen, die in denen die Ringe liegen, parallel zueinander sind.
Die Ablage der Ladestation kann eine Mulde mit einer Oberkante sein, in der die RFID-Sonde ablegbar ist und deren Form im Wesentlichen der äußeren Form der RFID-Sonde entspricht.
Die Oberkante der Mulde kann dann ihrerseits die Markierung bilden, wobei die Spule der Ladestation derart in der Ladestation angeordnet ist, dass ihre Querschnittsfläche parallel zu einer von der Oberkante der Mulde gebildeten Ebene ist.
Die Abmessungen und die Form Ablage sowie die Lage, das heißt Ausrichtung und Position, der Spule in der Ladestation sind derart an die Abmessungen und die Form der RFID-Sonde angepasst, dass dann, wenn sich die RFID-Sonde in oder an der Ablage befindet,

– bei rotationssymmetrischer, aber nicht kugelförmiger RFID-Sonde die Symmetrie- bzw. Längsachse der RFID-Sonde die Längsachse der Induktionsspule der RFID-Sonde und die Längsachse der Spule der Ladestation parallel zu einander orientiert sind und insbesondere auf einer gemeinsamen Geraden liegen, und
– bei kugelförmiger RFID-Sonde und bei weitestgehender Übereinstimmung der Markierungen der RFID-Sonde und der Ladestation die Längsachse der Induktionsspule der RFID-Sonde und die Längsachse der Spule der Ladestation parallel zu einander orientiert sind und insbesondere auf einer gemeinsamen Geraden liegen.

Zusätzlich oder alternativ ist das von der Sendeeinrichtung erzeugte Feld ein zirkular polarisiertes Feld.
Die Markierung kann beispielsweise sichtbar außen auf das Gehäuse aufgebracht sein. Die Markierung dient dazu, die Sonde verlässlich so in oder an der Ablage der Ladestation platzieren zu können, dass die Induktionsspule der RFID-Sonde gezielt in eine bestimmte Ausrichtung bzgl. der feldgenerierenden Spule der Ladestation gebracht werden kann.
Für die einleitend beschreibene Anwendung, bei der die RFID-Sonde Messwerte in einem strömenden Medium aufnehmen soll, ist die RFID-Sonde zusätzlich ausgebildet, um

– in dem Medium oder auf einer Oberfläche des Mediums zu schwimmen,
– bei Vorliegen einer Strömung des Mediums von dem strömenden Medium mitgenommen zu werden,
– mittels der Sensorkomponente zumindest einen Messwert in dem Medium aufzunehmen und
– mittels der RFID-Komponente einen Datensatz an das RFID-Lesegerät zu übertragen

Letzteres erfolgt idealerweise dann, wenn sich die RFID-Sonde im Empfangsbereich des RFID-Lesegerätes befindet, wobei der Datensatz zumindest den aufgenommenen Messwert beinhaltet.
Neben den bereits genannten Vorteilen ergeben sich aus der Wiederaufladbarkeit der RFID-Sonden weiterhin die Vorteile, dass die RFID-Sonden wieder verwendet werden können und dass ein robusteres Gehäuse einsetzbar ist, da auf einen Austausch der Energiequelle beispielsweise für die RFID-Komponente und für die Sensorkomponente verzichtet werden kann, das heißt das Gehäuse kann als geschlossenes, nicht zu öffnendes Gehäuse ausgebildet sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen.
Dabei zeigt:
1 ein Kanalsystem mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung,
2A einen Schnitt durch eine RFID-Sonde mit Ringmarkierung,
2B eine perspektivische Draufsicht auf eine RFID-Sonde mit Ringmarkierung,
3 eine kugelförmige RFID-Sonde mit Ringmarkierung in einer Ladestation,
4 eine kreiszylindrische RFID-Sonde mit Markierung in einer Ladestation.
In den Figuren sind identische bzw. einander entsprechende Bereiche, Bauteile, Bauteilgruppen oder Verfahrensschritte mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet.
Die 1 zeigt in einer Draufsicht eines einfachen Kanalsystems 1 mit einem Zufluss 10, über den ein flüssiges Medium 2 in das Kanalsystem 1 gelangt, einer Rohrleitung 20 mit Abschnitten 21, 22, 23, über die das flüssige Medium 2 geführt wird, und einem Abfluss 30, über den das Medium 2 das Kanalsystem 1 wieder verlässt. Weiterhin ist eine Öffnung 40 vorgesehen, über die RFID-Sonden 50 in das Medium 2 eingebracht werden können. Die RFID-Sonden 50 schwimmen im Medium 2 oder an dessen Oberfläche und strömen daher mit dem Medium 2 durch das Kanalsystem 1, das heißt die mittlere Dichte der Sonden 50 ist entsprechend an die Eigenschaften des Mediums 2 angepasst.
Die beispielsweise kugelförmigen RFID-Sonden 50 weisen wie in der 2A dargestellt in einem Gehäuse 59 jeweils zumindest eine Sensorkomponente 51 mit einer Medienanbindung 52 und einer Elektronikbaugruppe 53, eine RFID-Komponente 54 sowie eine Energieversorgung 55 mit einer Induktionsspule 57 und einer Energiespeichereinrichtung 56 auf.
Über die Medienanbindung 52 wird eine Verbindung mit dem Medium 2 mit dem Ziel der Aufnahme des interessierenden Messwertes hergestellt. Messwerte können beispielsweise die Temperatur, der Druck, der pH-Wert, der Sauerstoff- und/oder C02-Gehalt des Mediums etc. sowie ggf. Strömungsparameter sein. Die Elektronikbaugruppe 53 kann beispielsweise die Messwertaufnahme steuern, ggf. Messwerte speichern, bei Bedarf eine Vorauswertung der Messwerte vornehmen und/oder die Messwerte an die RFID-Komponente 54 übertragen. Die Ausbildung einer solchen Sensorkomponente 51 ist an sich bekannt.
Mit Hilfe der RFID-Komponente 54 kann ein Datensatz an ein entsprechendes RFID-Lesegerät 60/1 bis 60/5 übertragen werden, welcher zumindest die Messwerte und evtl. weitere Daten beinhaltet. Die RFID-Komponente 54 kann nach Bauart eines bekannten, handelsüblichen RFID-Transponders ausgebildet sein, welcher unter Ausnutzung der RFID-Technologie Daten an ein RFID-Lesegerät übermitteln und ggf. Daten von dem RFID-Lesegerät empfangen kann.
Die Energieversorgung 55 stellt wie unten näher erläutert wird die zum Betrieb der RFID-Sonde 50 benötigte Energie, das heißt insbesondere die zum Betrieb der Sensorkomponente 51 und der RFID-Komponente 54 benötigte Energie, zur Verfügung. Zur Speicherung der Energie ist die Energiespeichereinrichtung 56 vorgesehen. Wie unten näher erläutert wird, ist die Energieversorgung 55 derart ausgebildet, dass Energie von außen zuführbar ist. Hierzu wird die Induktionsspule 57 verwendet, in der mit Hilfe eines externen magnetischen Wechselfeldes eine Spannung induzierbar ist. Die daraus verfügbare elektrische Energie wird in der Energiespeichereinrichtung 56 gespeichert. Natürlich können die einzelnen Komponenten der RFID-Sonde 50, das heißt insbesondere die Sensorkomponente 51 und die RFID-Komponente 54 sowie ggf. die Elektronikbaugruppe 53, auch eigene Energiespeichereinrichtungen aufweisen, anstatt auf die zentrale Energiespeichereinrichtung 56 zurückgreifen zu müssen. Die mit der Induktionsspule 57 empfangene Energie würde auf die einzelnen Speichereinrichtungen aufgeteilt. In einer weiterführenden Ausbildung kann jeder dieser Energiespeichereinrichtungen eine einzelne Induktionsspule zugeordnet sein.
Weiterhin weist die RFID-Sonde 50 eine von außen sichtbare Ringmarkierung 58 auf, deren Zweck im Zusammenhang mit den 3 und 4 erläutert wird. Die 2B zeigt die RFID-Sonde 50 mit Ringmarkierung 58 in perspektivischer Darstellung.
Optional kann die RFID-Sonde 50 mit einem Bewegungssensor ausgestattet werden (nicht dargestellt), der insbesondere Unregelmäßigkeiten, beispielsweise Kollisionen, in der Bewegung der Sonde 50 mit aufzeichnet. Ausgehend von der Startposition, die beispielsweise der Position der Öffnung 40 entspricht, kann anhand der Messwerte des Bewegungssensors und zu jedem Zeitpunkt die Position der Sonde bestimmt werden. Im einfachsten Fall kann der Bewegungssensor beispielsweise durch einen (oder mehrere) Beschleunigungssensor(en) realisiert sein.
Zurück zur 1 ist dort eine Anordnung aus mehreren RFID-Lesegeräten 60/1 bis 60/5 dargestellt. Die RFID-Lesegeräte 60/1 bis 60/5 sind an bestimmten, bekannten Stellen entlang des Kanalsystems 1 angeordnet, wobei die Lesegeräte je nach Dimensionierung der Rohrleitung 20 eine mehr oder weniger große Reichweite bzw. einen mehr oder weniger weit ausgedehnten Empfangsbereich 71, 72 aufweisen. Eine Kommunikation zwischen RFID-Sonde 50 und RFID-Lesegerät 60 ist nur möglich, solange sich die Sonde 50 im Empfangsbereich des Lesegerätes 60 befindet.
Die Rohrleitung 20 weist in den Abschnitten 21, 23 einen vergleichsweise geringen Durchmesser auf, weswegen die dort angeordneten RFID-Lesegeräte 60/1, 60/4, 60/5 lediglich über eine kurze Reichweite 71/1, 71/4, 71/5 verfügen. Der Abschnitt 22 weist dagegen einen wesentlich größeren Durchmesser auf. Um zu gewährleisten, dass sämtliche diesen Abschnitt passierenden RFID-Sonden 50 von zumindest einem Lesegerät registriert werden und dass der von der RFID-Sonde 50 ausgesendete Datensatz vom nächstgelegenen RFID-Lesegerät empfangen wird, weisen die hier angeordneten RFID-Lesegeräte 60/2, 60/3 jeweils einen größeren Empfangsbereich 72/2, 72/3 auf. Zusätzlich sind diese Lesegeräte 60/2, 60/3 so angeordnet, dass sich ihre Empfangsbereiche 72/2, 72/3 zumindest stückweise überlappen.
Weiterhin ist eine zentrale Auswerteeinrichtung 80 vorgesehen, an die die RFID-Lesegeräte 60/1 bis 60/5 ihre Daten per Funk übermitteln. Die so übermittelten Daten werden in der Auswerteeinrichtung 80 hinsichtlich der interessierenden Parameter ausgewertet.
Die Arbeitsweise des in der 1 dargestellten Systems ist nun wie folgt: Nach Einbringung einer RFID-Sonde 50 durch die Öffnung 40 in das fließende Medium 2 beginnt die Sonde 50 bzw. deren Sensorkomponente 51 mit der Aufnahme von Messwerten M. Das heißt während die RFID-Sonde 50 mit dem Medium 2 durch das Kanalsystem 1 strömt, nimmt die Sensorkomponente 51 beispielsweise in regelmäßigen Zeitabständen Messwerte M auf und speichert sie in der Elektronikbaugruppe 53 ab. Gleichzeitig mit der Aufnahme eines Messwertes M kann zu evtl. Lokalisierungszwecken der Zeitpunkt der Messwertaufnahme ebenfalls beispielsweise mit Hilfe eines Zeitstempels T registriert und dem Messwert M in der Speichereinrichtung zugeordnet werden. Die Abspeicherung der Messwerte M und der Zeitstempel T kann alternativ natürlich auch in einer entsprechenden Speichereinrichtung der RFID-Komponente 54 erfolgen.
Sobald die RFID-Sonde 50 in den Empfangsbereich 71/1 des ersten RFID-Lesegerätes 60/1 gelangt, wird mit Hilfe der RFID-Komponente 54 der Sonde 50 ein Datensatz D an das RFID-Lesegerät 60/1 übertragen, der zumindest den oder die bis zu diesem Zeitpunkt aufgenommenen Messwerte M beinhaltet. Zusätzlich kann der Datensatz D die entsprechenden Zeitstempel T und/oder eine Identifikationsnummer ID enthalten, mit der die den Datensatz D übermittelnde RFID-Sonde 50 eindeutig identifizierbar ist. Ggf. kann der Datensatz D zusätzlich oder alternativ zum Zeitstempel T einen Zeitstempel T' aufweisen, der den Zeitpunkt des Aussendens des Datensatzes D angibt, da im Allgemeinen davon auszugehen ist, dass Lesegerät 60 und Sonde 50 keine exakte gemeinsame Zeitbasis besitzen. Gleichbedeutend hiermit kann dieser Zeitstempel bzw. Zeitpunkt T' auch am jeweiligen RFID-Lesegerät 60 bestimmt werden, indem der Zeitpunkt T registriert wird, zu dem ein Datensatz D vom RFID-Lesegerät 60 empfangen wird. Dieser Zeitpunkt T' wird dann dem empfangenen Datensatz D zugeordnet oder hinzugefügt.
Für den Fall, dass die RFID-Sonde 50 einen Bewegungssensor aufweist, enthält der Datensatz D die mit dem Bewegungssensor aufgezeichneten Bewegungsdaten, welche zum Einen Positionsinformationen beinhalten und zum Anderen die den Positionsinformationen zugeordneten Zeitpunkte. Anhand der Bewegungsdaten kann also ohne weiteres für jeden Zeitpunkt nachvollzogen werden, an welcher Position sich die RFID-Sonde 50 jeweils befand.
Nach der Übermittlung des Datensatzes D an das erste RFID-Lesegerät 60/1 wird die Aufnahme von Messwerten und deren Abspeicherung wie oben beschrieben fortgesetzt. Sobald die RFID-Sonde 50 in den Empfangsbereich 72/2 bzw. 72/3 des nächsten RFID-Lesegerätes 60/2 bzw. 60/3 gelangt, wird der entsprechende neue Datensatz D an dieses Lesegerät übertragen. Der neue Datensatz kann dabei nur die nach der Übertragung an das erste Lesegerät 60/1 aufgenommenen Messwerte umfassen oder aber sämtliche Messwerte, die nach dem Einbringen der Sonde 50 in das Medium 2 aufgenommen wurden. Entsprechende Schritte werden ausgeführt, wenn die Sonde 50 die übrigen RFID-Lesegeräte 60/4, 60/5 passiert.
Nach der Passage des letzten Lesegerätes 60/5 verlässt die RFID-Sonde 50 am Abfluss 30 das Kanalsystem 1. Falls eine Wiederverwertung vorgesehen ist, wird die Sonde 50 zunächst gereinigt und anschließend für die Wiederverwertung vorbereitet.
Da die RFID-Sonden 50 zur Messwertaufnahme in unterschiedlichen, teilweise aggressiven Medien 2 geeignet sein sollen, ist eine geschlossene Bauform vorteilhaft, das heißt das beispielsweise kugelförmige Gehäuse 59 kann nicht wieder geöffnet werden, ohne es zerstören. Sollen diese Sonden 50 mehrfach zum Einsatz kommen, muss die Energieversorgung 55 wieder aufladbar sein. Die Energieversorgung 55 ist daher derart ausgebildet, dass zumindest ein Teil der zum Betrieb der RFID-Sonde 50 benötigte Energie von außen zuführbar und speicherbar ist.
Zum Aufladen wird ein induktives Aufladeverfahren angewendet, bei dem mit Hilfe eines äußeren magnetischen Wechselfeldes in der Induktionsspule 57 der Energieversorgung 55 eine Spannung induzierbar ist. Die so erzeugte elektrische Energie kann in der Energiespeichereinrichtung 56, beispielsweise in einem Akku oder in einem Kondensator, zwischengespeichert werden.
Das äußere Feld zum Aufladen der Energiespeichereinrichtung 56 wird von einer feldgenerierenden Spule 91 einer in der 3 dargestellten Ladestation 90 bereit gestellt. Diese ist eingerichtet, um bereits benutzte und dem Kanalsystem 1 wieder entnommene RFID-Sonden 50 neu aufzuladen oder unbenutzte Sonden erstmalig zu laden. Die Ladestation 90 weist eine Mulde 92 auf, in der die aufzuladende RFID-Sonde 50 aufgenommen werden kann.
Um eine schnelle und effiziente Aufladung zu gewährleisten, muss sichergestellt sein, dass die aufzuladende RFID-Sonde 50 bzw. die Induktionsspule 57 der Energieversorgung 55 bezüglich der Ladestation 90 bzw. bezüglich der feldgenerierenden Spule 91 und des von der Spule 91 generierten magnetischen Wechselfeldes korrekt ausgerichtet ist. Bei idealer Ausrichtung der Spulen 57 und 91 zueinander liegen die beiden Spulenlängsachsen A57, A91 auf einer gemeinsamen Geraden.
Um eine bestimmte gegenseitige Lage der Spulen 57, 91 zu erzielen, ist zum Einen die Form der Mulde 92 an die äußere Form der Sonde 50 bzw. des Gehäuses 59 angepasst. Damit wird sichergestellt, dass die Sonde 50 in einer bestimmten Position relativ zur Ladestation 90 und zur Spule 91 zum Liegen kommt. Zum Anderen dient die Markierung 58 dazu, die Sonde 50 so in der Mulde 92 ablegen zu können, dass die Induktionsspule 57 gezielt in eine bestimmte Ausrichtung gebracht werden kann.
Durch die bevorzugte Kugelform der RFID-Sonden 50 und die dementsprechend kugelschalenförmige Mulde 92 ist jedoch prinzipiell zunächst jede beliebige Ausrichtung der Induktionsspule 57 der Sonde 50 bezüglich der feldgenerierenden Spule 91 der Ladestation 90 möglich. Eine weniger gute Kopplung der Spulen 57, 91 und damit eine weniger effiziente Energieübertragung von der Ladestation 90 an die RFID-Sonde 50 kann dadurch entstehen, dass die Spulenlängsachsen A57, A91 gegeneinander verkippt und/oder verschoben sind. Durch die Anpassung der Form der Mulde 92 an die äußere Form der RFID-Sonde 50 kann zwar eine gegenseitige Verschiebung der Spulenlängsachsen weitestgehend vermieden werden. Die Gefahr einer gegenseitigen Verkippung der Längsachsen A57, A91 ist jedoch insbesondere bei einer kugelförmigen Sonde 50 allein durch die Formgebung der Mulde 92 nicht auszuschließen.
Diese Problematik kann sich allgemeiner ausgedrückt je nach Anordnung der Induktionsspule 57 in der Sonde 50 für Sonden 50 ergeben, die die äußere Form eines rotationssymmetrischen Körpers wie beispielsweise eines Ellipsoiden oder eines Zylinders aufweisen, da auch hier eine Verdrehung um die Längsachse des Körpers allein durch die Formgebung der Mulde 92 nicht beeinflussbar ist.
Bei zwar rotationssymmetrischer, jedoch nicht kugelförmiger Sonde 50 kann durch eine Anordnung der Induktionsspule 57 derart, dass deren Längsachse A57 parallel zur Längsachse/Symmetrieachse A50 der Sonde 50 ausgerichtet ist, erreicht werden, dass bei geeigneter Anordnung der Spule 91 der Ladestation 90 die Spulen 57, 91 weitestgehend ideal zueinander ausgerichtet werden können.
Der Idealfall tritt ein, wenn die Längsachse A57 der Induktionsspule 57 und die Längsachse/Symmetrieachse A50 der Sonde 50 bzw. deren Verlängerungen auf einer gemeinsamen Achse liegen. In diesem Fall spielt es für den Aufladevorgang keine Rolle mehr, ob und ggf. um welchen Winkel die RFID-Sonde 50 um ihre Längsachse A50 verdreht in die Mulde 92 eingelegt ist.
Ein Beispiel hierfür ist in der 4 dargestellt. Die RFID-Sonde 50 hat in dieser Darstellung der Einfachheit halber eine kreiszylindrische Außenform und die Induktionsspule 57 ist an einer Stirnseite des Zylinders derart angeordnet, dass die Längsachsen A57, A50 der Spule 57 und des Zylinders 50 in guter Näherung aufeinander liegen. Die weiteren Komponenten der Sonde 50 sind hier nicht dargestellt.
Weiterhin sind die Dimensionierungen der Mulde 92, der Sonde 50 und der feldgenerierenden Spule 91 derart aufeinander abgestimmt, dass die Achsen A50, A57 und A91 in guter Näherung auf einer gemeinsamen Achse liegen, wenn sich die Sonde 50 in der Mulde 92 befindet.
Die Markierung 58 der RFID-Sonde 50 in der 4 deutet an, an welcher Stirnseite der RFID-Sonde 50 sich die Induktionsspule 57 befindet. Die Ladestation 90 weist eine Markierung 94 auf, welche anzeigt, an welcher Seite der Ladestation 90 sich die feldgenerierende Spule 91 befindet. Hiermit wird sichergestellt, dass die Sonde 50 derart in die Mulde 92 eingelegt wird, dass sich die Induktionsspule 57 möglichst nah an der feldgenerierenden Spule 91 befindet.
Für eine kugelförmige RFID-Sonde 50 wie in den 2 und 3 lässt sich das Problem der korrekten Ausrichtung der Spulen 57, 91 der RFID-Sonde 50 und der Ladestation 90 mit einer solchen Maßnahme jedoch nicht lösen. Es ist daher bei kugelförmiger RFID-Sonde 50 allein durch die Bauform der Sonde 50 und der Mulde 92 sowie evtl. durch eine bestimmte Anordnung der Spule 91 der Ladestation 90 nicht zu gewährleisten, dass die Spulen 57, 91 stets ideal zueinander ausgerichtet sind.
Dieses Problem kann jedoch dadurch gelöst werden, dass die RFID-Sonde 50 mit der Markierung 58 versehen wird, über die sichergestellt wird, dass die Spulen 57, 91 der Ladestation 90 und der Sonde 50 optimal gekoppelt sind. Die Markierung 58 kann im Fall der kugelförmigen RFID-Sonde 50 beispielsweise eine um den Umfang der Sonde 50 umlaufende Ringmarkierung sein. Die Ringmarkierung 58 ist beispielsweise derart auf die Sonde 50 aufgebracht, dass eine gedachte Schnittebene durch die Sonde entlang der Ringmarkierung parallel zur Querschnittsfläche der Induktionsspule 57 orientiert ist. Mit anderen Worten symbolisiert also die Markierung 58 im Fall der kugelförmigen RFID-Sonde 50 die Lage bzw. Orientierung der Induktionsspule 57 in der Sonde 50. Während die Markierung 58 bei der kreiszylindrischen Sonde lediglich symbolisiert, an welcher Stirnseite der Sonde 50 sich die Spule 57 befindet, bietet die Markierung 58 bei kugelförmiger Sonde 50 zusätzlich eine Winkelinformation, anhand derer klargestellt wird, unter welchem Winkel die kugelförmige Sonde 50 zum Aufladen in die Mulde 92 der Ladestation 90 zu legen ist, um eine optimale Ausrichtung der Spulen 57, 91 zu erzielen.
Für den Fall, dass die feldgenerierende Spule 91 wie in der 3 dargestellt in der Ladestation 90 angeordnet ist, das heißt mit vertikaler Längsachse A91, und dass wie oben erläutert die Ringmarkierung 58 auf der RFID-Sonde 50 eine Ebene definiert, die parallel zur die Querschnittsfläche der Induktionsspule 57 ist, wird die Sonde 50 derart in die Mulde 92 eingelegt, dass die Ringmarkierung 58 weitestgehend mit der ringförmigen Oberkante 93 der Mulde 92 übereinstimmt. Mit anderen Worten wird die RFID-Sonde 50 derart in die Mulde 92 eingelegt, dass die durch die Ringmarkierung 58 der Sonde 50 und durch die Oberkante 93 der Mulde 92 definierten Ebenen parallel zueinander sind. Die Oberkante 93 stellt hierbei ebenfalls eine Markierung dar, die die Lage der feldgenerierenden Spule 91 der Ladestation anzeigt. Anstelle der Oberkante 93 kann natürlich auch eine andere Art der Markierung gewählt werden, jedoch stellt die Oberkante 93 der Mulde 92 die einfachste Art der Markierung dar, da diese Oberkante 93 ohnehin vorhanden ist, so dass kein zusätzlicher Aufwand betrieben werden muss, um die Lage der Spule 91 anzuzeigen.
Dies zusammenfassend gibt die Markierung 58 der RFID-Sonde 50 also allgemein ausgedrückt die Lage der Induktionsspule 57 relativ zum Gehäuse 59 der RFID-Sonde 50 an, wobei der Begriff ”Lage” je nach Geometrie des Sondengehäuses 59 die Position der Induktionsspule 57 relativ zum Gehäuse 59 oder aber die Ausrichtung der Querschnittsfläche der Spule 57 in der Sonde 50 angibt. An der Ladestation ist ebenfalls eine Markierung 93, 94 vorgesehen, die Rückschlüsse auf die Lage der feldgenerierenden Spule 91 zulässt. Im Fall der in der 4 dargestellten Ladestation 90 reicht beispielsweise eine weitestgehend punktförmige Markierung 94 aus, um darzustellen, an welcher Seite der Ladestation 90 sich die Spule 91 befindet. Weitere Informationen zur Lage der Spule im Raum sind hier nicht notwendig. Im Fall der 3 wird eine zusätzliche Information über die Ausrichtung der Spule 91 benötigt, welche durch die ringförmige Oberkante 93 der Mulde 92 erzielt wird.
Die Markierung 58 kann beispielsweise wie in der 2B angedeutet eine durchgehend oder wie in der 4 eine unterbrochen um den Umfang der RFID-Sonde 50 umlaufende Ringmarkierung 58 sein.
Alternativ kann im Fall der kugelförmigen beispielsweise eine Hälfte der Sonde 50 farblich von der anderen Hälfte abgesetzt sein, wobei der Übergangsbereich zwischen den Hälften wie die Ringmarkierung in der 2A eine Ebene definiert, die parallel zur Ebene der Induktionsspule 57 liegt.
Andere Ausbildungen der Markierung 58 sind denkbar, wobei der wesentliche Punkt darin liegt, dass nach außen hin sichtbar ist, wie die Induktionsspule 57 in der RFID-Sonde orientiert ist.
Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, die Spulen 57, 91 der Sonde 50 und der Ladestation 90 so auszuführen, dass die Abhängigkeit von der gegenseitigen Ausrichtung minimiert wird. Dies kann beispielsweise durch die Erzeugung von zirkular polarisierten Feldern oder eine Feldformung mit möglichst wenig richtungsselektivem Charakter erreicht werden. In diesem Fall ist die Empfangseinrichtung 57 zum Empfang zirkular polarisierter elektromagnetischer Strahlung ausgebildet. Eine mit der Empfangseinrichtung 57 empfangene Strahlung wird in an sich bekannter Weise in elektrische Energie umgesetzt und die so gewonnene elektrische Energie wird schließlich der Energiespeichereinrichtung 56 zugeführt. Dementsprechend weist die Ladestation 90 anstelle der oben beschriebenen Spule 91 eine Sendeeinrichtung 91 zum Aussenden zirkular polarisierter Strahlung auf.
Grundsätzlich lässt sich das Problem der Fehlausrichtung der Spulen 57, 91 auch dadurch lösen, dass die Ladezeit ggf. länger gewählt wird und/oder die Feldstärke des Ladefeldes durch Speisung der Ladespule mit höherer Leistung erhöht wird.
In der Regel wird eine Vielzahl N von RFID-Sonden 50/i mit i = 1, 2, 3, ..., N in das Medium 2 eingebracht. Dabei kann vorgesehen sein, dass die unterschiedlichen Sonden 50/i unterschiedliche Messgrößen des Mediums 2 ermitteln. Alternativ oder zusätzlich können einige oder alle Sonden 50/i auch jeweils mehrere Sensorkomponenten aufweisen, mit denen wiederum unterschiedliche Messgrößen ermittelbar sind. Jede RFID-Sonde 50/i übermittelt an das RFID-Lesegerät 60/1 bis 60/5 einen Datensatz D_i umfassend einen oder mehrere Messwerte M_i, einen Zeitstempel T_i, ggf. einen Zeitstempel T_i' und/oder eine Identifikationsnummer ID_i, sobald sie in den jeweiligen Empfangsbereich 71, 72 gelangt.
Die Lokalisierung der Messwerte, das heißt die Zuordnung eines Messwertes zu einer Position im Kanalsystem, an der dieser Messwert aufgenommen wurde, ist je nach Strömungsverhalten im Kanalsystem 1 nur mehr oder weniger exakt möglich:
Beispielsweise kann die Lokalisierung auf diejenigen Messwerte reduziert werden, die in einem Empfangsbereich eines der RFID-Lesegeräte aufgenommen wurden. In diesem Fall wird dem Messwert eine Position zugeordnet, die sich an der Position des entsprechenden Lesegerätes orientiert. Diese zuzuordnende Position kann beispielsweise der Schwerpunkt oder der Mittelpunkt des jeweiligen Empfangsbereiches 71, 72 oder aber die Position des entsprechenden RFID-Lesegerätes sein.
Auch wäre es denkbar, dass die zuzuordnende Position auf der wahrscheinlichsten Trajektorie der RFID-Sonde durch den Empfangsbereich liegt. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass der Querschnitt des Rohrsystems, der im Empfangsbereich des Lesegerätes liegt, nicht gleichmäßig durchströmt wird, sondern dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Sonde beispielsweise am Rand des Kanals am Lesegerät vorbei strömt, größer ist, als dass sie in der Mitte des Kanals das Lesegerät passiert. Diese Wahrscheinlichkeitsverteilung kann bei Kenntnis der Dimensionen des Rohrsystems beispielsweise modellbasiert ermittelt werden.
Eine Lokalisierung von Messwerten, die außerhalb der Empfangsbereiche aufgenommen wurden, ist bei Kenntnis der Strömungsverhältnisse anhand der Zeitstempel T, T' möglich.
Diese und andere Ansätze zur Lokalisierung werden in der deutschen Patentanmeldung ”Einrichtung und Verfahren zur Ermittlung von Messwerten in einem strömenden Medium” erläutert.
Zur Energieversorung kann die Sonde 50 bzw. deren RFID-Komponente 54 und ggf. auch die Sensorkomponente 51 zusätzlich als zumindest semi-passives System ausgebildet sein, das einen Teil der zum Betrieb benötigten Energie aus dem RFID-Feld des Lesegerätes bezieht. Hierzu kann ebenfalls auf die Induktionsspule 57 zurück gegriffen werden, das heißt das vom Lesegerät abgestrahlte Feld induziert in der Spule 57 eine Spannung, so dass die entsprechende elektrische Energie direkt von der Sensoreinrichtung 51 und/oder der RFID-Komponente 54 genutzt oder in der Energiespeichereinrichtung 56 gespeichert wird.
Eine Erhöhung der Qualität und Zuverlässigkeit der mit dem System aus RFID-Lesegeräten 60 und RFID-Sonden 50 ableitbaren Aussage über den Zustand des Mediums 2 im Kanalsystem 1 kann über eine Erhöhung der Anzahl der über die RFID-Lesegeräte 60 an die Auswerteeinrichtung 80 übermittelten Messwerte erreicht werden. Hierzu kann über die Verkürzung des Messzyklus jeder einzelnen RFID-Sonde 50 die Anzahl der Messwerte erhöht werden. Alternativ oder zusätzlich ist die Anzahl der Messungen auch dadurch erhöhbar, dass eine gröbere Anzahl von RFID-Sonden 50 durch das Kanalsystem 1 geschleust wird. Beide Maßnahmen führen zu einer Erhöhung der pro Volumeneinheit und/oder pro Zeiteinheit zur Verfügung stehenden Messwerte. Hieraus kann über geeignete mathematische Verfahren (z. B. Filterfunktionen) ein qualitativ hochwertiger Messwert ermittelt werden.

Claims

RFID-Sonde (50) aufweisend – zumindest einen elektrischen Verbraucher (51, 53, 54), – eine Energieversorgung (55) mit einer Energiespeichereinrichtung (56) zur Bereitstellung einer zum Betrieb des elektrischen Verbrauchers (51, 53, 54) benötigten Energie, wobei die Energieversorgung (55) derart ausgebildet ist, dass eine in der Energiespeichereinrichtung (56) zu speichernde Energie von außen zuführbar ist, und – ein Gehäuse (59), in dem der elektrische Verbraucher (51, 43, 54) und die Energieversorgung (55) untergebracht sind, wobei die RFID-Sonde (50) eine Markierung (58) aufweist, die signalisiert, in welcher Lage die RFID-Sonde relativ zu einer zum Aufladen der Energiespeichereinrichtung vorgesehenen Ladestation zu positionieren ist, um ein effizientes Aufladen der Energiespeichereinrichtung zu gewährleisten.
RFID-Sonde (50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Enegieversorgung (55) zumindest eine Induktionsspule (57) aufweist, die mit der Energiespeichereinrichtung (56) verbunden ist, wobei in der Induktionsspule (57) von einem äußeren magnetischen Wechselfeld eine Spannung induzierbar und die so erzeugte elektrische Energie in der Energiespeichereinrichtung (56) speicherbar ist.
RFID-Sonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die RFID-Sonde (50) rotationssymmetrisch um eine Achse ist, wobei die äußere Form der RFID-Sonde insbesondere die Form eines Ellipsoiden oder eines Zylinders aufweist.
RFID-Sonde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Längsachse (A57) der Induktionsspule (57) im Wesentlichen parallel, insbesondere identisch, zur Längsachse (A50) der RFID-Sonde (50) orientiert ist, – die Induktionsspule (57) im Bereich einer der Stirnseiten der RFID-Sonde (50) angeordnet ist und – die Markierung (58) derart angeordnet ist, dass sie signalisiert, im Bereich welcher Stirnseite der RFID-Sonde (50) sich die Induktionsspule (57) befindet.
RFID-Sonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die RFID-Sonde (50) kugelförmig ist.
RFID-Sonde nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (58) derart angeordnet ist, dass sie die Ausrichtung der Induktionsspule (57) in der RFID-Sonde (50) signalisiert.
RFID-Sonde nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (58) eine um den Umfang der RFID-Sonde (50) umlaufende Ringmarkierung ist, derart, dass eine gedachte Schnittebene durch die RFID-Sonde (50) entlang der Ringmarkierung (58) senkrecht zur Längsachse (A57) der Induktionsspule (57) orientiert ist.
RFID-Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Enegieversorgung (55) zumindest eine Empfangseinrichtung (57) zum Empfang zirkular polarisierter elektromagnetischer Strahlung aufweist, wobei die Energieversorgung (55) ausgebildet ist, eine mit der Empfangseinrichtung (57) empfangene Strahlung in elektrische Energie umzusetzen und diese Energie der Energiespeichereinrichtung (56) zuzuführen.
Ladestation zum Aufladen einer RFID-Sonde (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend – eine Sendeeinrichtung (91), mit der ein magnetisches oder elektromagnetisches Feld erzeugbar ist, mit dem die Energiespeichereinrichtung (56) der RFID-Sonde (50) aufladbar ist, – eine Ablage (92), in oder an der die aufzuladende RFID-Sonde (50) abgelegt werden kann, wobei – die Form der Ablage (92) derart an die äußere Form der RFID-Sonde (50) angepasst ist, dass sich die RFID-Sonde (50) relativ zur Sendeeinrichtung (91) in einer bestimmten Position befindet, wenn die RFID-Sonde (50) in oder an der Ablage (92) platziert ist.
Ladestation nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation eine Markierung (94) aufweist, die die Ausrichtung und/oder Position der Sendeeinrichtung (91) in der Ladestation (90) anzeigt.
Ladestation nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (91) eine Spule (91) ist, mit der ein magnetisches Wechselfeld erzeugbar ist, wobei die Markierung (93) der Ladestation (90) und die Markierung (58) der RFID-Sonde (50) derart aufeinander abgestimmt sind, dass bei derart in oder an der Ablage (92) abgelegter RFID-Sonde (50), dass die Markierungen (58, 94) weitestgehend übereinstimmen, die Spule (91) der Ladestation (90) und die Induktionsspule (57) der RFID-Sonde (50) hinsichtlich des Aufladens der RFID-Sonde (50) weitestgehend ideal zueinander ausgerichtet sind.
Ladestation nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablage (92) der Ladestation (90) eine Mulde (92) mit einer Oberkante (93) ist, in der die RFID-Sonde (50) ablegbar ist und deren Form im Wesentlichen der äußeren Form der RFID-Sonde (50) entspricht.
Ladestation nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberkante (93) der Mulde (92) die Markierung (94) bildet, wobei die Spule (91) der Ladestation (90) derart in der Ladestation (90) angeordnet ist, dass ihre Querschnittsfläche parallel zu einer von der Oberkante (93) der Mulde (92) gebildeten Ebene ist.
Ladestation nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen und die Form Ablage (92) sowie die Lage der Spule (91) in der Ladestation (90) derart an die Abmessungen und die Form der RFID-Sonde (50) abgestimmt sind, dass wenn sich die RFID-Sonde (50) in oder an der Ablage (92) befindet – bei rotationssymmetrischer, aber nicht kugelförmiger RFID-Sonde (50) die Längsachse (A50) der RFID-Sonde (50), die Längsachse (A57) der Induktionsspule (57) der RFID-Sonde (50) und die Längsachse (A91) der Spule (91) der Ladestation (90) parallel zu einander orientiert sind und insbesondere auf einer gemeinsamen Geraden liegen, und – bei kugelförmiger RFID-Sonde (50) und bei weitestgehender Übereinstimmung der Markierungen (58, 94) der RFID-Sonde (50) und der Ladestation (90) die Längsachse (A57) der Induktionsspule (57) der RFID-Sonde (50) und die Längsachse (A91) der Spule (91) der Ladestation (90) parallel zu einander orientiert sind und insbesondere auf einer gemeinsamen Geraden liegen.
Ladestation nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Sendeeinrichtung (91) erzeugte Feld ein zirkular polarisiertes Feld ist.