DE102012016266A1 - Sensor device of automation and/or industrial equipment, has memory device having nonvolatile memory from which data of master-slave bus system of microprocessor is readable and is serially transmitted to display device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Sensorgerät der Automatisierungs- und/oder industriellen Technik, dass nur Prozeßdaten in Form von be- bzw. verarbeiteten Messwerten und/oder daraus abgeleiteten Signalen, insbesondere Schaltsignalen, seines Sensors kabelgebunden elektrisch oder optisch an ein externes Steuergerät wie SPS oder Ähnliches übermitteln kann. In automatisierten Produktionsabläufen ist der Einsatz von Sensoren als Informationsgeber Voraussetzung. Sie senden die notwendigen Signale über Positionen, Endlagen, Füllstände, oder dienen als Impulsgeber. Ohne zuverlässig arbeitende Sensoren ist die beste Steuerung nicht in der Lage, Prozesse zu kontrollieren. Generell bestehen all diese Sensoren bzw. Sensorgeräte mindestens aus zwei Komponenten: Die erste registriert die Änderung physikalischer Zustände (Elementarsensor), die zweite setzt die Signale des Elementarsensors in elektrische Ausgangssignale um (Signalverarbeitung). Man unterscheidet allgemein zwischen so genannten binären Sensoren, die ein eindeutiges Hoch-Niedrig-Signal schalten, und sogenannten analogen Sensoren, die vorzugsweise in der Messtechnik zur Temperatur-, Weg-, Druck-, Kraftmessung usw. eingesetzt werden. Hierbei gibt der Sensor ein analoges Signal ab, welches zur Messung und Regelung weiter ausgewertet wird. Im Bereich der Prozessmesstechnik ist es auch üblich, dass das Sensorgerät ein analoges und ein Schalt-Ausgangssignal abgibt. Derartige Sensorgeräte sind durch den Benutzer mittels Tasten und/oder Potentiometern bedienbar, d. h. es können Gerätdaten, wie Parametrierdaten, in das Gerät eingegeben oder aus dem Gerät visuell ausgelesen, falls es über eine entsprechende Anzeige verfügt, siehe z. B.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein vergleichsweise einfaches elektronisches Sensorgerät anzugeben, das zwar Nichtprozeßdaten nicht über ein Verbindungskabel für Prozeßdaten an ein Steuergerät ausgeben kann, aber das Ein- und/oder Auslesen von Nichtprozeßdaten auf verschiedenen Wegen ermöglicht.The object of the invention is to provide a comparatively simple electronic sensor device that can not output non-process data via a connection cable for process data to a controller, but allows the input and / or readout of non-process data in different ways.
Diese Aufgabe wird vorteilhaft durch die unabhängigen Ansprüche gelöst.This object is solved by the independent claims.
Das Sensorgerät ist eines der Automatisierungs- und/oder industriellen Technik. Es kann nur Prozeßdaten in Form von be- bzw. verarbeiteten Messwerten und/oder daraus abgeleiteten Signalen, insbesondere Schaltsignalen, seines Sensors kabelgebunden elektrisch oder optisch an ein externes Steuergerät wie SPS oder Ähnliches übermitteln. Das Sensorgerät weist auf:
- a) mindestens einen Sensorgerät-internen Sensor als Meßschnittstelle zu einem Automatisierungs- und/oder industriellen Prozeß, der Prozeßdaten in Form von Messwerten dieses Prozesses liefern kann,
- b) mindestens eine Leiterplatte mit auf der Leiterplatte befestigten und gelöteten elektronischen, eletromechanischen, elektrooptischen und/oder elektrischen Komponenten, wobei die Leiterplatte (die Leiterplatten) mindestens aufweist (aufweisen):
- b1) eine elektronische Bearbeitungseinheit zur Bearbeitung und/oder Umformung der Meßsignale und/oder zur Ableitung von Sekundärsignalen, insbesondere Schaltsignalen, dieses Sensors und zur Übergabe solcher Signale an
- b2) eine elektronische oder elektrische Ausgabeeinheit, ggf. mit einer elektronischen oder elektrischen Endstufe, mit Anschlüssen für die binäre, digitale oder analoge Ausgabe der be-/verarbeiteten Sensorsignale bzw. der daraus erzeugten Signale und/oder Schaltsignale als transformierte Prozeßdaten an das Steuergerät,
- sb3) Anschlüsse für die elektrische Verbindung der Leiterplatte mit externen Komponenten bzw. Bauteilen des Sensorgerätes, die am oder im Sensorgerät befestigt sind, wie z. B. LED bzw. Anzeigebauelement, Einstellbauelement, Taster, Potentiometer u. Ä.,
- b4) elektrische Anschlüsse oder Komponenten für die Hauptspannungsversorgung der Leiterplatte bzw. seiner Komponenten,
- b5) Anschlüsse für die kabelgebundene datenserielle Ausgabe (elektrisch und/oder optisch) dieser transformierte Prozeßdaten an das Steuergerät,
- b6) einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller oder ein ICs in Form eines Mikroprozessors oder Mikrocontrollers. Wesentlich ist ein auf der Leiterplatte befestigtes und kontaktiertes Speicherbauelement als ASIC mit einem nichtflüchtigen Speicher, der über eine drahtgebundene Speicherzugriffsschnittstelle (Drahtschnittstelle) mit dem IC bzw. dem Mikroprozessor bzw. dem Mikrocontroller elektrisch verbunden ist. Das IC bzw. der Mikroprozessor bzw. der Mikrocontroller der Master und das Speicherbauelement der Slave eines drahtgebundenen Master-Slave-Datenbusses ist. Ddieses Speicherbauelement hat neben dem Drahtslave eine weitere, funk- und antennebasierte Speicherzugriffsschnittstelle (Funkschnittstelle) für einen Sendefrequenzbereich eines speicherschreibfähigen Funkmasters von 0,5 bis 2000 GHz als Eingang für den in das Speicherbauelement integrierten Transponder. Dieser bildet einen Funkslave. Ausschließlich Nichtprozeßdaten, vorzugsweise Produktions- und/oder Identifizierungs-Daten der Leiterplatte und/oder Ihrer Bestandteile/Komponenten, elektronische Typschilddaten, Konfigurations- und/oder Parametrierungs-Software und/oder -Daten, können vom Funkmaster über eine Luftstrecke und diese Funkschnittstelle datenseriell in diesen nichtflüchtigen Speicher geschrieben werden bzw. dort eingeschrieben sein. Das Speicherbauelement (ASIC) hat neben dem Transponder und einem Arbiter eine idR. nur temporar verfügbare Hilfsspannungsversorgung, die es dem Speicherbauelement im Zusammenspiel mit der Antenne als Eingang des Transponders ermöglicht, über die Luftstrecke der Funkschnittstelle das Speicherbauelement mit soviel elektrischer Antenne-Energie aus der Sendeenergie des in der Nähe des Slaves befindlichen Funkmasters versorgt zu werden bzw. versorgt zu sein, um diese Nichtmeßwertdaten in den nichtflüchtigen Speicher allein mit dieser Hilfsenergie zu schreiben. Im oder am Sensorgerät oder auf dessen Leiterplatte (
1 ) ist auch ein optisches Anzeigebauelement (12a ) zur Darstellung von Nichtprozeßdaten und/oder aus diesen abgeleiteten Informationen vorhanden. Diese Daten sind vom Master-Slave-Bussystem des ICs bzw. Mikroprozessors bzw. Mikrocontrollers datenseriell aus dem nichtflüchtigen Speicher des Speicherbauelement (20 ) ausgelesbar und dem Anzeigeelement (12a ) datenseriell zur Anzeige übermittelbar.
- a) at least one sensor device-internal sensor as a measuring interface to an automation and / or industrial process, which can provide process data in the form of measured values of this process,
- b) at least one printed circuit board with electronic, electro-mechanical, electro-optical and / or electrical components fastened and soldered to the printed circuit board, the printed circuit board (s) having at least:
- b1) an electronic processing unit for processing and / or reshaping of the measuring signals and / or for the derivation of secondary signals, in particular switching signals, this sensor and for the transfer of such signals
- b2) an electronic or electrical output unit, optionally with an electronic or electrical output stage, with connections for the binary, digital or analog output of processed / processed sensor signals or the signals generated therefrom and / or switching signals as transformed process data to the control unit,
- sb3) connections for the electrical connection of the circuit board with external components or components of the sensor device, which are attached to or in the sensor device, such. B. LED or display component, Einstellbauelement, buttons, potentiometers u. Ä.,
- b4) electrical connections or components for the main power supply of the printed circuit board or its components,
- b5) connections for the wired data serial output (electrical and / or optical) of this transformed process data to the control unit,
- b6) a microprocessor or microcontroller or an IC in the form of a microprocessor or Microcontroller. What is essential is a memory component mounted and contacted on the printed circuit board as an ASIC with a nonvolatile memory which is electrically connected to the IC or the microprocessor or the microcontroller via a wired memory access interface (wire interface). The IC or the microprocessor or the microcontroller, the master and the memory device is the slave of a wired master-slave data bus. This memory component has, in addition to the wire slave, a further radio-based and antenna-based memory access interface (radio interface) for a transmission frequency range of a memory-writable radio master from 0.5 to 2000 GHz as an input for the transponder integrated in the memory component. This forms a radio slave. Exclusively non-process data, preferably production and / or identification data of the printed circuit board and / or its constituents / components, electronic nameplate data, configuration and / or parameterization software and / or data, can be provided by the radio master via an air gap and this radio interface data-serially be written to this non-volatile memory or be written there. The memory device (ASIC) has an idR in addition to the transponder and an arbiter. only temporarily available auxiliary voltage supply, which allows the memory device in conjunction with the antenna as an input of the transponder to be supplied via the air gap of the radio interface, the memory device with so much electrical antenna energy from the transmission energy of the located near the slaves Funkmasters or supplies to write this non-measurement value data into the nonvolatile memory with only this auxiliary power. In or on the sensor device or on its printed circuit board (
1 ) is also an optical display device (12a ) for displaying non-process data and / or information derived therefrom. These data are from the master-slave bus system of the IC or microprocessor or microcontroller data-serial from the non-volatile memory of the memory device (20 ) and the display element (12a ) can be transmitted to the viewer for display.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments. Show it:
Die
Die Erfindung wird nachfolgend näher erläutert:
Das Sensorgerät
- a) mindestens einen Sensorgerät-
10 -internen Sensor als Meßschnittstelle zu einem Automatisierungs- und/oder industriellen Prozeß, der Prozeßdaten in Form von Messwerten dieses Prozesses liefern kann, - b) mindestens eine Leiterplatte
1 mit auf der Leiterplatte1 befestigten und gelöteten elektronischen, eletromechanischen, elektrooptischen und/oder elektrischen Komponenten12 , wobei die Leiterplatte1 bzw. mehrere die Leiterplatten1 mindestens aufweist/aufweisen: - b1) eine elektronische Bearbeitungseinheit
1t zur Bearbeitung und/oder Umformung der Meßsignale und/oder zur Ableitung von Sekundärsignalen, insbesondere Schaltsignalen, dieses Sensors und zur Übergabe solcher Signale an - b2) eine elektronische oder elektrische Ausgabeeinheit
1ta , ggf. mit einer elektronischen oder elektrischen Endstufe, mit Anschlüssen für die binäre, digitale oder analoge Ausgabe der be-/verarbeiteten Sensorsignale bzw. der daraus erzeugten Signale und/oder Schaltsignale als transformierte Prozeßdaten kabelgebunden an das Steuergerät, - b3) Anschlüsse für die elektrische Verbindung der Leiterplatte
1 mit leiterglatte-1 -externen Komponenten 12 bzw. Bauteilen des Sensorgerätes10 , die am oder im Sensorgerät befestigt sind, wie z. B. LED bzw. Anzeigebauelement, Einstellbauelement, Taster, Potentiometer u. Ä., - b4) elektrische Anschlüsse oder Komponenten für die Hauptspannungsversorgung der Leiterplatte bzw. seiner Komponenten,
- b5) Anschlüsse für die kabelgebundene datenserielle Ausgabe (elektrisch und/oder optisch) dieser transformierte Prozeßdaten an das Steuergerät,
The
- a) at least one
sensor device 10 internal sensor as a measuring interface to an automation and / or industrial process, which can supply process data in the form of measured values of this process, - b) at least one printed circuit board
1 with on the circuit board1 fixed and soldered electronic, electro-mechanical, electro-optical and / orelectrical components 12 , where the circuit board1 or more of the circuit boards1 at least have / have: - b1) an
electronic processing unit 1t for processing and / or reshaping the measuring signals and / or for deriving secondary signals, in particular switching signals, this sensor and for transferring such signals - b2) an electronic or electrical output unit
1ta , optionally with an electronic or electrical output stage, with connections for the binary, digital or analog output of processed / processed sensor signals or the signals generated therefrom and / or switching signals as transformed process data wired to the control unit, - b3) Connections for the electrical connection of the printed circuit board
1 with ladder-smooth1 -external components 12 or components of thesensor device 10 , which are attached to or in the sensor device, such. B. LED or display component, Einstellbauelement, buttons, potentiometers u. Ä., - b4) electrical connections or components for the main power supply of the printed circuit board or its components,
- b5) connections for the wired data serial output (electrical and / or optical) of this transformed process data to the control unit,
Weitere Merkmale sind:
- a) das Sensorgerät auf der Leiterplatte bzw. den Leiterplatten weist weiterhin mindestens Folgendes auf:
- a1) einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller oder ein ICs in Form eines Mikroprozessors oder Mikrocontrollers,
- a2) ein Speicherbauelement als ASIC mit einem nichtflüchtigen Speicher, der über eine drahtgebundene Speicherzugriffsschnittstelle (Drahtschnittstelle) mit dem IC bzw. dem Mikroprozessor bzw. dem Mikrocontroller elektrisch verbunden ist, wobei
- b1) das IC bzw. der Mikroprozessor bzw. der Mikrocontroller der Master und das Speicherbauelement der Slave eines drahtgebundenen Master-Slave-Datenbusses ist,
- b2) dieses Speicherbauelement neben dem Drahtslave eine weitere, funk- und antennebasierte Speicherzugriffsschnittstelle (Funkschnittstelle) für einen Sendefrequenzbereich eines speicherschreibfähigen Funkmasters von 0,5 bis 2000 GHz als Eingang für den in das Speicherbauelement integrierten Transponder aufweist und somit auch einen Funkslave darstellt, und Nichtprozeßdaten, vorzugsweise Produktions- und/oder Identifizierungs-Daten der Leiterplatte und/oder Ihrer Bestandteile/Komponenten, elektronische Typschilddaten, Konfigurations- und/oder Parametrierungs-Software und/oder -Daten, vom Funkmaster über eine Luftstrecke und diese Funkschnittstelle datenseriell in diesen nichtflüchtigen Speicher geschrieben werden können bzw. geschrieben sind,
- b3) das Speicherbauelement neben dem Transponder und einem Arbiter eine idR. nur temporär verfügbare Hilfsspannungsversorgung aufweist, die es dem Speicherbauelement im Zusammenspiel mit der Antenne als Eingang des Transponders ermöglicht bzw. ermöglichen kann, über die Luftstrecke der Funkschnittstelle das Speicherbauelement mit soviel elektrischer Antenne-Energie aus der Sendeenergie des in der Nähe des Slaves befindlichen Funkmasters versorgt zu werden bzw. versorgt zu sein, um diese Nichtmeßwertdaten in den nichtflüchtigen Speicher allein mit dieser Hilfsenergie zu schreiben, und
- c) im oder am Sensorgerät oder auf dessen Leiterplatte (
1 ) auch ein optisches Anzeigebauelement (12a ) zur Darstellung von Nichtprozeßdaten und/oder aus diesen abgeleiteten Informationen vorhanden, wobei diese Daten vom Master-Slave-Bussystem des ICs bzw. Mikroprozessors bzw. Mikrocontrollers datenseriell aus dem nichtflüchtigen Speicher des Speicherbauelement (20 ) ausgelesbar und an dem Anzeigeelement (12a ) datenseriell zur Anzeige übermittelbar sind.
- a) the sensor device on the circuit board or the printed circuit boards further has at least the following:
- a1) a microprocessor or microcontroller or an IC in the form of a microprocessor or microcontroller,
- a2) a memory device ASIC with a non-volatile memory, which is electrically connected via a wired memory access interface (wire interface) with the IC or the microprocessor or the microcontroller, wherein
- b1) the IC or the microprocessor or the microcontroller is the master and the memory component is the slave of a wired master-slave data bus,
- b2) this memory component next to the wire slave another, radio- and antenna-based memory access interface (radio interface) for a transmission frequency range of a memory writable radio master from 0.5 to 2000 GHz as an input for the built-in memory device transponder and thus also represents a radio slave, and non-process data , preferably production and / or identification data of the printed circuit board and / or its components / components, electronic nameplate data, configuration and / or parameterization software and / or data, from the radio master via an air gap and this radio interface data-serial into this non-volatile memory can be written or written,
- b3) the memory component in addition to the transponder and an arbiter usually. has only temporarily available auxiliary power supply, which enables or enable the memory component in conjunction with the antenna as the input of the transponder, the storage device with so much electrical antenna energy from the transmission energy of the located in the vicinity of the slaves Funkmasters supplied via the air gap of the radio interface to be supplied to write this Nichtmeßwertdaten in the non-volatile memory with this auxiliary power, and
- c) in or on the sensor device or on its printed circuit board (
1 ) also an optical display component (12a ) for displaying non-process data and / or information derived therefrom, the data being provided by the master-slave bus system of the IC or microprocessor or data controller data-serially from the nonvolatile memory of the memory device (20 ) and on the display element (12a ) are transferable to the display for data display.
Eine erfindungsgemäße Variante besteht darin, dass das der Funkübertragung zwischen Funkmaster und dem Transponder zugrundeliegende Protokoll bzw. System für die serielle Übertragung der Nichtmeßwertdaten nicht mit dem der drahtbasierten datenseriellen Verbindung des Master-Slave-Busses zum Aus- und/oder Einlesen von Nichtprozeßdaten aus dem nichtflüchtigen Speicher, insbesondere RS232, SPI, SCI oder IIC/I2C, identisch ist. Dies bedeutet, dass nur systemverschiedene Protokolle bzw. Standards verwendet bzw. implementiert bzw. implementierbar und nutzbar sind. Vorzugsweise ist das Funkprotokoll bzw. -System vorzugsweise ein RFID- oder NFC-basiertes.A variant according to the invention consists in that which is the basis of the radio transmission between the radio master and the transponder A protocol or system for the serial transmission of the non-measured value data is not identical to that of the wire-based data-serial connection of the master-slave bus for reading out and / or reading in non-process data from the nonvolatile memory, in particular RS232, SPI, SCI or IIC / I2C , This means that only system-different protocols or standards are used or implemented or can be implemented and used. Preferably, the radio protocol or system is preferably an RFID or NFC based.
Eine erfindungsgemäße Variante besteht darin, dass der Transponder ausgebildet ist für eine steuerschalterbasierte Kurzschluß-Modulation des vom Funkmaster generierten elektromagnetischen Feldes als Transponder-Sendeenergie-freie Form der Nichtprozeßdatenübermittlung durch den Transponder an den Funkmaster. Eine erfindungsgemäße Variante besteht darin, dass der Funkmaster Nichtprozeßdaten aus dem Speicherbauelement (
Eine erfindungsgemäße Variante besteht darin, dass das Sensorgerät
Eine erfindungsgemäße Variante besteht darin, dass das Sensorgerät
Eine erfindungsgemäße Variante besteht darin, dass im betriebsbereiten Zustand der Leiterplatte und des Sensorgerätes an den elektrischen und/oder optischen Extern-Anschlüssen der Leiterplatte und/oder des Sensorgerätes Nichtprozeßdaten, die zuvor vom Funkmaster in diesen nichtflüchtigen Speicher einlesbar sind bzw. eingelesen wurden, datenseriell vom und/oder über das IC bzw. den Mikrocontroller bzw. den Mikroprozessor für ein anschließbares bzw. angeschlossenes Steuergerät zur Verfügung-stellbar sind bzw. bzw. von diesem abgerufen werden können bzw. vom Sensorgerät an dieses Steuergerät kabelgebunden übermittelbar sind.A variant of the invention is that in the ready state of the circuit board and the sensor device to the electrical and / or optical external terminals of the circuit board and / or the sensor device non-process data that are previously read from the radio master in this non-volatile memory or were read, data serial from and / or via the IC or the microcontroller or the microprocessor for a connectable or connected control device are available-adjustable or can be retrieved from this or be wired from the sensor device to this control device.
Eine erfindungsgemäße Variante besteht darin, dass Nichtprozeßdaten, die vom Einstellbauelement und/oder über die Extern-Anschlüsse der Leiterplatte bzw. das angeschlossene Steuergerät über das IC bzw. den Mikrocontroller bzw. den Mikroprozessor in diesen nichtflüchtigen Speicher eingelesen sind bzw. einlesbar sind, vom Funkmaster über die Funkschnittstelle unabhängig vom Zustand „Fehlende Betriebsspannung” des Speicherbauelementes und/oder der Leiterplatte ausgelesen werden können.A variant according to the invention consists in that non-process data which is read in or read from the setting component and / or via the external connections of the printed circuit board or the connected control unit via the IC or the microcontroller or the microprocessor, respectively, from the Funkmaster can be read via the radio interface regardless of the state "missing operating voltage" of the memory component and / or the circuit board.
Eine erfindungsgemäße Variante besteht darin, dass das IC in das ASIC integriert ist Eine erfindungsgemäße Variante besteht darin, dass die Leiterplatte ein Sensor-ASIC aufweist, in das zumindest die Bearbeitungseinheit und/oder die Endstufe und/oder die Ausgabeeinheit mit der Endstufe, zumindest ein Teil einer dieser Einheiten, integriert ist und das Sensor-ASIC ebenfalls in das ASIC integriert ist.A variant according to the invention consists in that the IC is integrated into the ASIC. A variant according to the invention comprises that the printed circuit board has a sensor ASIC into which at least the processing unit and / or the output stage and / or the output unit with the output stage, at least one Part of one of these units, is integrated and the sensor ASIC is also integrated into the ASIC.
Ein erfindungsgemäßes System der Automatisierungstechnik für die datenserielle bidirektionale Übertragung von Nichtprozeßdaten zwischen einem Funkmaster-Master und einer Sensorgerät mit einem solchen Funkmaster und einem solchen Sensorgerät mit einem Funkslave im Speicherbauelement hat folgende Merkmale:
- a) Nichtprozeßdaten vom Funkmaster über diese Funkschnittstelle datenseriell in diesen nichtflüchtigen Speicher des Speicherbauelementes ein- und ausgelesen werden können,
- b) Nichtprozeßdaten, die vom Funkmaster in diesen nichtflüchtigen Speicher des Speicherbauelementes eingelesen wurden, sind im Zustand „Vorhandene Betriebsspannung” des ICs bzw. des Mikrocontrollers bzw. des Mikroprozessors bzw. der Leiterplatte bzw. des Sensorgerätes vom Busmaster des ICs bzw. des Mikrocontrollers bzw. des Mikroprozessors über diese Drahtschnittstelle des Speicherbauelementes drahtgebunden datenseriell ausgelesbar. Alternativ oder zusätzlich ist die Eigenschaft vorhanden, dass, Nichtprozeßdaten, die
vom ICs 1m bzw.Mikrocontroller 1m bzw.Mikroprozessor 1m in diesen nichtflüchtigen Speicher über dessen internes Bussystem datenseriell eingelesen wurden, unabhängig vom Zustand „fehlende Betriebsspannung”des Speicherbauelementes 20 und/oder der Leiterplatte1 und/oder des Sensorgerätes20 , vom diesem oder einem anderen berechtigtenFunkmaster 40 ausgelesen werden können bzw. ausgelesen sind.
- a) non-process data from the radio master can be read in and out of this non-volatile memory of the memory component via this radio interface,
- b) Non-process data which has been read by the radio master in this non-volatile memory of the memory device are in the state "existing operating voltage" of the IC or the microcontroller or the microprocessor or the circuit board or the sensor device from the bus master of the IC or the microcontroller or ., The microprocessor via this wire interface of the memory device wired data readable. Alternatively or additionally, there is the property that Non-process data coming from the
ICs 1m ormicrocontroller 1m ormicroprocessor 1m were read into the non-volatile memory via its internal bus system data-independent, regardless of the state "missing operating voltage" of thememory device 20 and / or the circuit board1 and / or thesensor device 20 , by this or another authorizedradio master 40 can be read out or are read out.
Eine erfindungsgemäße Variante besteht darin, dass das im betriebsbereiten Zustand der Leiterplatte
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Übertragung von Nichtprozeßdaten von einem Funkmaster, insbesondere einem RFID-, NFC-fähigen Funkmaster, vorzugsweise einem entsprechenden Handy, über einem Funkslave in den nichtflüchtigen Speicher des Speicherbauelementes der Leiterplatte bzw. des Sensorgerätes hat folgenden Verfahrensschritten:
- a) Senden von trägerwellebasierten, modulierten Signalen des maximal 30–50 cm, vorzugsweise nur 10–20 cm, vom Funkslave der Leiterplatte entfernten Schreib-Lese-Gerätes (Funkmaster) an den Funkslave mit einer Trägerfrequenz im Bereich von 0,5 bis 2000 GHz, wobei der Funkmaster nur bis zu einer maximalen Funkslave-Entfernung von 30–50 cm, vorzugsweise von nur 10–20 cm, Nichtprozeßdaten in den nichtflüchtigen Speicher des Speicherbauelementes schreiben kann,
- b) Umwandlung der Sendeenergie der Trägerwelle in elektrische Energie durch das Speicherbauelement für den Betrieb des Speicherbauelementes einschließlich des Empfangens und Modulierens von Nichtprozeßdaten vom bzw. zum Funkmaster, ggf. auch zum Senden dieser Nichtprozeßdaten
- c) Dekodieren der Sendesignale des Funkmasters,
- d) Rücksendung von Signalen des Funkslaves an den Funkmaster allein mithilfe der transformierten Sendeenergie des Funkmasters,
- e) Schreiben von Nichtprozeßdaten durch den Funkmaster in den nichtflüchtigen Speicher des Speicherbauelementes, sofern der Funkmaster seine Schreibberechtigung für dieses Speicherbauelement erkannt hat bzw. diese ihm vom Speicherbauelement mittels dieser Rücksendesignale übermittelt wurde,
- f) Auslesen aller oder eines Teils dieser Nichtprozeßdaten durch das IC bzw. den Mikrocontroller bzw. den Mikroprozessor im betriebsbereiten Zustand (Betriebsspannung der Hauptspannungsversorgung der Leiterplatte bzw. des Sensorgerätes vorhanden) und zur Verfügungstellung bzw. Übermittlung dieser Nichtprozeßdaten oder eines Teil dieser Nichtprozeßdaten und/oder daraus abgeleiteter Informationen an/für mindestens ein im oder am Sensorgerät befindliches Anzeigebauelement.
- a) transmitting carrier wave-based, modulated signals of a maximum of 30-50 cm, preferably only 10-20 cm, from the radio slave of the circuit board remote read-write device (Funkmaster) to the radio slave with a carrier frequency in the range of 0.5 to 2000 GHz wherein the radio master can only write non-process data into the nonvolatile memory of the memory device up to a maximum radio slave distance of 30-50 cm, preferably only 10-20 cm,
- b) conversion of the transmission energy of the carrier wave into electrical energy by the memory device for the operation of the memory device including the receiving and modulating non-process data from or to the radio master, possibly also for sending these non-process data
- c) decoding the transmission signals of the radio master,
- d) sending back signals of the radio slaves to the radio master solely by means of the transformed transmission energy of the radio master,
- e) writing non-process data by the radio master in the nonvolatile memory of the memory device, if the radio master has recognized its write permission for this memory device or this was transmitted to it from the memory device by means of these return signals,
- f) readout of all or part of this non-process data by the IC or the microcontroller or the microprocessor in the operational state (operating voltage of the main power supply of the circuit board or the sensor device available) and providing or transmission of this non-process data or part of this non-process data and / or information derived therefrom on / for at least one display component located in or on the sensor device.
Eine erfindungsgemäße Variante besteht darin, dass diese Übertragung durch Anwendung von RFID- und NFC-Verfahren, insbesondere in der Anwendung der Antenne-Steuerschalterbasierten Kurzschluß-Modulation des vom Funkmaster generierten elektromagnetischen Feldes als Transponder-Sendeenergie-freie Form der Nichtprozeßdatenübermittlung durch den Transponder.A variant of the invention is that this transmission by application of RFID and NFC methods, in particular in the application of the antenna control switch-based short-circuit modulation of the radio tower generated electromagnetic field as a transponder transmission energy-free form of non-process data transmission by the transponder.
Eine weitere erfindungegemäße Variante besteht, darin, dass die Leiterplatte
Eine weitere erfindungegemäße Variante besteht, dann, dass ein funktionsmodularer Verbund von mehreren übereinanderliegenden Funktionsleiterplatten
Ein erfindungsgemäßes System der Automatisierungstechnik für die datenserielle bidirektionale Übertragung von Nichtprozeßdaten zwischen einem Funkmaster
Die neue, bezüglich des Transponder-Speicherbauelementes
- a) Produktionsdaten zuordnen:
Die Seriennummern können sofort nach Bestückung der Leiterplatte bzw. Hauptleiterplatte vergeben und in das Vor-Gerät (Leiterplatte, Platine) mittels des Funkmasters
40 geschrieben werden. Die Chargeninformationen und Firmware-Stände können bei den weiteren Produktionsschritten ebenso dort abgelegt bzw. aktualisiert werden. - b) Produktions- bzw. Herstellungsdaten-Verfolgung:
Seriennummern und andere Produktdaten der bestückten und gelöteten Leiterplatte
1 sind während des gesamten Produktlebenslaufes der Leiterplatte und des Sensorgerätes mit einer derartigen Leiterplatte einfach auslesbar. Im Lager des Herstellers oder auch bei dessen Kunden sind die Daten auch durch die Verpackung hindurch erfassbar. Vor dem Versand kann bei Bedarf die Seriennummer durch die Verpackung hindurch gelesen und im Lieferschein festgehalten werden. Nach dem Einbau der Sensorgerätes10 in eine Anlage können die Nichtprozeßdaten über das Anzeigebauelement12e der Leiterplatte1 und/oder des Sensorgerätes10 einfach angezeigt und/oder über einenFunkmaster 40 ausgelesen werden. - c) Jeder Leiterplatte bzw.
jedem Sensorgerät 10 kann eine eindeutige Seriennummer, Herstellerkennung, Gerätebauart- und andere Informationen elektronisch und dauerhaft zur Verfügung gestellt werden. Hier ist die frühe Hinterlegung der Seriennummer und/oder der Typschilddaten sehr vorteilhaft. - d) Gerätsoftware-/Firmware-Aktualisierung: Bei geringem Firmwareumfang kann die Firmware über diese Schnittstelle in das Sensorgerät übertragen werden, ohne das ein Minimalbetriebssystem oder ein Programmieradapter entwickelt werden muss. Solche Geräte könnten auch in der Verpackung auf einen neuen Firmwarestand gebracht werden.
- g) Kundenspezifische Leiterplatten
1 bzw. Sensorgeräte10v können über die zusätzliche Daten-Schnittstelle in Form der (RFID-/NFC-)Luftschnittstelle21 in der Produktion, oder auch kurz vor Auslieferung, durch Laden von speziellen Parameter, erzeugt werden. Die Einstellung neuer Parameter vor Ort kann ohne Trennung vom Steuergerät erfolgen.
- a) Assign production data: The serial numbers can be assigned immediately after assembly of the printed circuit board or main circuit board and in the pre-device (circuit board, circuit board) by means of the
wireless master 40 to be written. The batch information and firmware versions can also be stored or updated there during the further production steps. - b) Production or production data tracking: Serial numbers and other product data of the assembled and soldered printed circuit board
1 are easily read out during the entire product life of the circuit board and the sensor device with such a circuit board. In the warehouse of the manufacturer or his customers, the data can also be detected through the packaging. Before shipment, if necessary, the serial number can be read through the packaging and recorded in the delivery note. After installation of thesensor device 10 in a plant can the non-process data on the display device12e the circuit board1 and / or thesensor device 10 simply displayed and / or via aradio mast 40 be read out. - c) Each printed circuit board or sensor device
10 A unique serial number, manufacturer ID, device type and other information can be provided electronically and permanently. Here, the early deposit of the serial number and / or the nameplate data is very advantageous. - d) Device software / firmware update: If the firmware is low, the firmware can be transferred to the sensor device via this interface without the need to develop a minimum operating system or programming adapter. Such devices could also be brought to a new firmware level in the packaging.
- g) Custom Printed Circuit Boards
1 or sensor devices10v can via the additional data interface in the form of the (RFID / NFC) air interface21 in production or shortly before delivery, by loading special parameters. The setting of new parameters on site can be done without disconnection from the control unit.
Zusammenfassend sind hier noch einmal die Vorteile der Erfindung aufgelistet:
Die Nichtprozeßdaten wie Sensorgerät- und/oder Leiterplatte-
The non-process data such as sensor device and / or printed circuit board
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Leiterplatte (Bestückungsleiterplatte) mit bestückten und gelöteten bzw. kontaktierten Bauelementen, Komponenten, Unterleiterplatten und/oder BaugruppenPrinted circuit board (assembly board) with assembled and soldered or contacted components, components, sub-boards and / or assemblies
- 1h1h
- HauptleiterplatteMain board
- 1m1m
- Mikrorechnereinheit bzw- -bauelement bzw. Mikroprozessor oder Mikrocontroller oder ein IC in Form eines Mikroprozessors oder Mikrocontrollers,Microprocessor unit or microprocessor or microcontroller or an IC in the form of a microprocessor or microcontroller,
- 1n1n
- Draht- bzw. kabelgebundener elektrischer oder optischer Anschluß der Leiterplatte für Sensorgerät-in- oder -externe Komponenten oder Bauteile oder BaugruppenWired or wired electrical or optical connection of the printed circuit board for sensor device-internal or external components or components or assemblies
- 1ne1ne
-
Externer Anschluß der Leiterplatte
1 für Sensorgerät-externe Komponenten oder BauteileExternal connection of the printed circuit board1 for sensor device-external components or components - 1ni1Ni
-
Interner Anschluß der Leiterplatte
1 für Sensorgerät-10 -interne Komponenten oder BauteileInternal connection of the printed circuit board1 for sensor device10 -Internal components or components - 1t1t
- Elektronische Bearbeitungseinheit auf der Leiterplatte zur Bearbeitung und/oder Umformung der Meßsignale und/oder zur Ableitung von Sekundärsignalen, insbesondere von Schaltsignalen, wobei deren Ausgangssignale zur Übergabe an eine elektrische oder elektronische Ausgabeeinheit geeignet und vorgesehen sindElectronic processing unit on the circuit board for processing and / or reshaping of the measurement signals and / or for the derivation of secondary signals, in particular of switching signals, wherein the output signals are suitable and provided for transfer to an electrical or electronic output unit
- 1ta1ta
- Elektronische oder elektrische Ausgabeeinheit, ggf. mit einer elektronischen (Transistor- oder FET-Endstufe) oder elektrischen (z. B. Relai) Endstufe mit Anschlüssen für die binäre, digitale oder analoge Ausgabe der be-/verarbeiteten Sensorsignale bzw. der daraus erzeugten Signale und/oder Schaltsignale als transformierte Prozeßdaten an ein Steuergerät wie SPS, IO-Link-Master oder ÄhnlichesElectronic or electrical output unit, possibly with an electronic (transistor or FET power amplifier) or electrical (eg Relai) power amplifier with terminals for the binary, digital or analog output of processed / processed sensor signals or the signals generated therefrom and / or switching signals as transformed process data to a control device such as PLC, IO-Link master or the like
- 1010
- Sensorgerät, ggf. mit einem integrierten AktorSensor device, possibly with an integrated actuator
- 10v10v
-
Slavegerät mit einem in- oder externen Sensor und/oder Aktor, dessen (bearbeitete) Prozeßdaten (Sensor-Messdaten bzw. Aktor-Steuerdaten) zwischen Master
30m und Slavegerät10v im betriebsbereiten Zustand übertragen werden (können)Slave device with an internal or external sensor and / or actuator whose (processed) process data (sensor measurement data or actuator control data) is between master30m and slave device10v be transferred in the ready state (can) - 10va10VA
- Slave-ASICSlave ASIC
- 1111
- Extern-Anschlüsse des Sensorgerätes, z. B. für die Stromversorgung oder die Kabelverbindung zum SteuergerätExternal connections of the sensor device, eg. B. for the power supply or the cable connection to the controller
- 1212
-
Bauelemente bzw. Komponenten im oder am Sensorgerät und/oder auf der Leiterplatte des Sensorgerätes
10 bzw. Slavegerätes10v Components or components in or on the sensor device and / or on the circuit board of thesensor device 10 or slave device10v - 12a12a
- Anzeigebauelement wie LCD-/LED-Display, LED, LED-Balkenanzeige u. Ä.Display component such as LCD / LED display, LED, LED bargraph u. Ä.
- 12e12e
- Einstellbauelement wie Potentiometer, Taster oder Schalter o. A.Adjustment component such as potentiometers, buttons or switches or similar.
- 2020
- Speicherbauelement (ASIC)Memory device (ASIC)
- 20m20m
-
Speicherbauelement (ASIC) mit integriertem Mikroprozessor
1m oder Mikrocontroller1m oder integriertem IC1m in Form eines Mikroprozessors oder MikrocontrollersMemory device (ASIC) withintegrated microprocessor 1m ormicrocontroller 1m orintegrated IC 1m in the form of a microprocessor or microcontroller - 3030
-
Steuergerät, vorzugsweise SPS oder Master eines Single-Master-Bussystems, vorzugsweise eines IO-Link oder ASi- oder Sensor-Aktor-Netzwerkes, das über ein Kabel mit dem Sensorgerät
10 bzw. dem Slavegerät10v verbindbar ist30m Master eines Single-Master-SystemsControl unit, preferably PLC or master of a single-master bus system, preferably an IO-Link or ASi or sensor-actuator network, via a cable to thesensor device 10 or the slave device10v is connectable30m Master of a single-master system - 4040
- Funkmaster, vorzugsweise RFID-, NFC-fähigen Funkmaster bzw. entsprechendes HandyRadio master, preferably RFID, NFC-enabled radio master or corresponding mobile phone
- 5050
- Single-Master-Slave-SystemSingle master slave system
- 50a50a
- ASi als Single-Master-Slave-SystemASi as a single-master-slave system
- 50i50i
- IO-Link-System als Single-Master-Slave-SystemIO-Link system as a single-master-slave system
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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