DE102013012041B4 - Data transmitter of a measurement data acquisition device - Google Patents

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Datensender (14) eines Messdaten-Erfassungsgerätes (11) mit einer verkürzten, an eine elektrisch leitende Gegenmasse (17) angeschlossenen VHF-Antenne (15), wobei im Erfassungsgerät (11) an die Gegenmasse (17) eine elektrisch leitende Zusatzmasse (21) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenmasse (17) und die Antenne (15) derart nebeneinander angeordnet sind, dass sie in der Projektion einander nicht überlappen, und die Zusatzmasse (21) unter Abstand zur Antenne (15), samt deren Speisung vom Datensender (14) her, an die Gegenmasse (17) angeschlossen ist.Data transmitter (14) of a measurement data acquisition device (11) with a shortened, to an electrically conductive countermass (17) connected VHF antenna (15), wherein in the detection device (11) to the counterweight (17) an electrically conductive additional mass (21) is connected, characterized in that the counterweight (17) and the antenna (15) are arranged side by side so that they do not overlap each other in the projection, and the additional mass (21) at a distance from the antenna (15), including their supply from Data transmitter (14) forth, to the counterweight (17) is connected.

Description

Die Erfindung betrifft einen Datensender gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a data transmitter according to the preamble of claim 1.

Der Einsatz eines Datensenders eines Messdaten-Erfassungsgerätes ist etwa in der DE 10 2004 061 742 A1 in Zusammenhang mit dem Erfassen von Verbrauchsdaten beschrieben, die vor Ort von einem Zähler oder dergleichen Verbrauchs-Messgerät für Fluide (etwa für Warmwasser-Durchlauf oder für Gasabnahme) akkumuliert und in ein per Funk von Zeit zu Zeit an eine Auswertezentrale zu übermittelndes Datentelegramm umkodiert werden. Der Datensender arbeitet typischerweise im VHF-Bereich, im Frequenzband zwischen 169,400 und 169,475 MHz entsprechend einer Wellenlänge um 1,76 Meter.The use of a data transmitter of a data acquisition device is approximately in the DE 10 2004 061 742 A1 described in connection with the collection of consumption data accumulated on-site by a meter or the like consumption meter for fluids (such as for hot water run or for gas take-off) and recoded into a data telegram to be transmitted by radio from time to time to an evaluation center , The data transmitter typically operates in the VHF range, in the frequency band between 169,400 and 169,475 MHz corresponding to a wavelength around 1.76 meters.

Für universellen Einsatz selbst unter räumlich beengten Gegebenheiten soll das Erfassungsgerät möglichst kleinbauend ausgelegt sein, weshalb der verfügbare Platz für den Schaltungsaufbau zur Messdatenerfassung und -kodierung sowie für den Datensender beschränkt ist und insbesondere keine der Wellenlänge entsprechende Auslegung einer planaren Vollantenne zulässt. Deshalb wird die Antenne in der Praxis verkürzt, nämlich als Halbwellen-, bevorzugt sogar als Viertelwellenlängen-Dipol dimensioniert; und dann ausgestattet mit einer an ihren Fußpunkt angeschlossenen, elektrisch leitfähigen Gegenmasse (auch als Groundplane bezeichnet), die den periodischen Stromfluss aufnimmt, der bei einer Vollantenne jeweils in den anderen (nun aber fehlenden) Antennenast hin- ein verlaufen würde. Als solche Gegenmasse wird die Kupferkaschierung einer Leiterplatte herangezogen; insoweit aus deren Kaschierung nicht die Leiterbahnen freigespart sind, die für die Schaltungsfunktionen zum Erfassen und Kodieren sowie Aussenden insbesondere von Verbrauchsdaten benötigt werden.For universal use even in confined spaces, the detection device should be designed as small as possible, which is why the space available for the circuit construction for measuring data acquisition and coding and for the data transmitter is limited and in particular no wavelength corresponding design allows a solid antenna. Therefore, the antenna is shortened in practice, namely as half-wave, preferably even dimensioned as a quarter-wavelength dipole; and then equipped with an electrically conductive countermass (also referred to as ground plane) connected to its base, which receives the periodic current flow which in the case of a full antenna would in each case run into the other (now missing) antenna branch. As such counterweight the Kupferkaschierung a printed circuit board is used; insofar as their lamination does not free the printed conductors which are required for the circuit functions for detecting and coding as well as emitting, in particular, consumption data.

Solche Auslegung hat sich im praktischen Einsatz an sich bewährt. Allerdings wird die resultierende Antennenimpedanz vom Metallvolumen eines in der Nähe betriebenen Messgerätes wie eines Gaszählers abträglich beeinflusst. Die Folge ist eine verringerte Effizienz hinsichtlich des Wirkungsgrades der Antenne. Solche Einflüsse können auch schwankend und deshalb schlecht kompensierbar sein; so wenn in das Erfassungsgerät außer dem Datensender samt seiner Antenne auch ein Messgerät integriert ist, dessen Masse zwar an sich vorbekannt sein mag – aber mit dem Anschluss von metallenen Rohrleitungen schwankt. Und wenn das Erfassungsgerät zu externer Bestückung mit einem Messgerät ausgelegt ist, dann ändert sich dessen für die Antennenfunktion abträgliche Metallmasse mit dem Zählermodell, an welches das Erfassungsgerät gerade appliziert wird.Such design has proven itself in practical use. However, the resulting antenna impedance is adversely affected by the metal volume of a nearby meter such as a gas meter. The result is a reduced efficiency in terms of the efficiency of the antenna. Such influences can also fluctuate and therefore be poorly compensated; so if in the detection device except the data transmitter and its antenna, a measuring device is integrated, the mass may indeed be known per se - but varies with the connection of metal piping. And if the detection device is designed for external assembly with a measuring device, then its detrimental to the antenna function metal mass changes with the counter model to which the detection device is being applied.

Aus der EP 0 836 732 B1 ist ein gattungsgemäßer Datensender eines Verbrauchserfassungssystems zur Fernablesung bekannt, welcher aus einer Schichtanordnung einer metallisierten Fläche als Antennenfläche, einem Multilayer-Substrat, einer ersten Massenfläche, einem Zwischensubstrat, einer zweiten Massenfläche, einem Schaltungssubstrat und einem darauf angeordneten Funkmodul besteht.From the EP 0 836 732 B1 a generic data transmitter of a consumption detection system for remote reading is known, which consists of a layer arrangement of a metallized surface as an antenna surface, a multilayer substrate, a first mass surface, an intermediate substrate, a second mass surface, a circuit substrate and a radio module arranged thereon.

Die AT 234771 B beschreibt einen Übertrager für hochfrequente elektromagnetische Wellen zur gegenseitigen Anpassung von erdsymmetrischen und erdunsymmetrischen Leitungen, welcher aus einer dielektrischen Platte besteht, auf deren Oberseite ein streifenförmiger Bandleiter und auf deren Unterseite ein als Gegengewicht ausgebildeter Metallbelag angeordnet sind. Das Gegengewicht ist über eine unter Abstand angeordnete Metallplatte und zwei Kurzschlussbügel zu einem Parallelresonanzkreis kurzgeschlossen. Der Übertrager ist auf der einen Seite an ein erdunsymmetrisches Koaxialspeisekabel und auf der anderen Seite an eine erdsymmetrische Leitung angeschlossen.The AT 234771 B describes a transformer for high-frequency electromagnetic waves for mutual adaptation of unbalanced and Erdunsymmetrischen lines, which consists of a dielectric plate, on top of which a strip-shaped band conductor and on the underside of a designed as a counterweight metal coating are arranged. The counterweight is shorted to a parallel resonant circuit via a spaced metal plate and two shorting bars. The transformer is connected on one side to a ground-balanced coaxial power cable and on the other side to a balanced line.

In Erkenntnis der genannten Gegebenheiten liegt vorliegender Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, den abträglichen Einfluss elektrisch leitender Massen in der funktionsbedingten Umgebung der verkürzten Antenne eines Datensenders zu verringern.In recognition of the circumstances mentioned, the present invention is based on the technical problem of reducing the detrimental influence of electrically conductive masses in the function-related environment of the shortened antenna of a data transmitter.

Diese Aufgabe ist gemäß den im Hauptanspruch angegebenen wesentlichen Merkmalen gelöst. Danach ist bei der externen, elektrisch leitenden Masse des Messgerätes, insbesondere eines Fluid-Zählers, und der Antenne des Datensenders im Erfassungsgerät unter elektrisch isolierendem Abstand parallel zu dieser eine an die Leiterplatten-Gegenmasse angeschlossene elektrisch leitende Zusatzmasse angeordnet, die etwa aus einer metallischen Folie oder Scheibe besteht. Solch eine flächenförmige Zusatzmasse ist vorzugsweise zwischen der Antennenstruktur und der Masse des Messgerätes angeordnet, und sie erstreckt sich in der Projektion vorzugsweise wenigstens über die Gesamtfläche der Antennengeometrie auf ihrem Antennen-Substrat. Durch eine derartige Zusatzmasse wird der von externen elektrisch leitenden Gegenständen herrührende abträgliche Einfluss auf die effektive Antennenleistung minimiert.This object is achieved according to the essential features specified in the main claim. Thereafter, in the external, electrically conductive mass of the measuring device, in particular a fluid meter, and the antenna of the data transmitter in the detection device under electrically insulating distance parallel to this connected to the circuit board countermass electrically conductive additional mass arranged, for example, from a metallic foil or disc exists. Such a sheet-like additional mass is preferably arranged between the antenna structure and the mass of the measuring device, and it preferably extends in the projection over at least the total area of the antenna geometry on its antenna substrate. Such an additional mass minimizes the detrimental effect on the effective antenna performance resulting from external electrically conductive objects.

Hinsichtlich Weiterbildungen und Abwandlungen der erfindungsgemäßen Lösung und zu näherer Erläuterung auch ihrer Vorteile wird auf nachstehende Beschreibung eines unter Beschränkung auf das Funktionswesentliche nicht maßstabsgerecht abstrahiert skizzierten bevorzugten Ausführungsbeispieles verwiesen. Die einzige Figur der Zeichnung veranschaulicht die Lage der Schaltungs-Gegenmasse und der Zusatzmasse in Bezug auf die Antenne und auf die Masse eines Fluidzählers als Messgerät.With regard to refinements and modifications of the solution according to the invention and for a more detailed explanation of its advantages, reference is made to the following description of a preferred embodiment, which is not drawn to scale and limited to the functional essentials. The sole figure of the drawing illustrates the position of the circuit countermass and the additional mass with respect to the antenna and the mass of a fluid meter as a measuring device.

In oder wie skizzieret an das Gehäuse eines Erfassungsgerätes 11 ist das metallische Gehäuse eines Messgerätes 12, etwa eines Zählers für den Durchfluss eines gasförmigen oder flüssigen Fluides, montiert. Eine Aufbereitungs-Schaltung 13 saldiert Verbrauchsdaten, die zu Datentelegrammen kodiert werden, um sie diskontinuierlich von einem Datensender 14 über eine Antenne 15 an einen mobilen oder stationären Empfänger (nicht dargestellt) abzustrahlen.In or as sketched on the housing of a detection device 11 is the metallic housing of a measuring device 12 , such as a counter for the flow of a gaseous or liquid fluid mounted. A treatment circuit 13 Balances consumption data, which is coded to data telegrams, to make it discontinuous from a data transmitter 14 via an antenna 15 to a mobile or stationary receiver (not shown).

Die Geometrie der Antenne 15 ist im Interesse geringer Abmessungen des Erfassungsgerätes 11 im Vergleich zur Wellenlänge der Sendeträgerfrequenz verkürzt ausgelegt und deshalb mit ihrem Fußpunkt 16 an eine Gegenmasse 17 in Form elektrisch leitender Flächenbereiche der Kaschierung 18 einer Leiterplatte 19 angeschlossen. Bei der Gegenmasse 17 kann es sich um Bereiche der Kaschierung 18 handeln, die nicht durch die Schaltungs-Leiterbahnen belegt sind. Stattdessen oder zusätzlich kann die Gegenmasse 17 durch eine ununterbrochene Kaschierung 18 auf der von den Leiterbahnen abgelegenen Rückseite der Leiterplatte 19 realisiert sein. Im Übrigen ist die Leiterplatte 19 mit der Aufbereitungs-Schaltung 13 und dem Datensender 14 ausgestattet.The geometry of the antenna 15 is in the interest of small dimensions of the detection device 11 shortened compared to the wavelength of the transmission carrier frequency and therefore with its base 16 to a counterweight 17 in the form of electrically conductive surface areas of the lamination 18 a circuit board 19 connected. At the counterweight 17 These can be areas of lamination 18 act that are not occupied by the circuit traces. Instead or in addition, the countermass 17 through an uninterrupted lamination 18 on the back of the printed circuit board, which is remote from the printed conductors 19 be realized. Incidentally, the circuit board 19 with the processing circuit 13 and the data transmitter 14 fitted.

Die Schaltungs-Leiterplatte 19 und ein Substrat 20 zur Aufnahme der planaren Geometrie der Antenne 15 sind wie skizziert im Erfassungsgerät 11 in dem Sinne nebeneinander angeordnet, dass sie in der Projektion einander nicht überlappen.The circuit board 19 and a substrate 20 for receiving the planar geometry of the antenna 15 are as sketched in the acquisition device 11 arranged side by side in the sense that they do not overlap each other in the projection.

Der Metallmasse des Messgerätes 12 gegenüber ist die Antenne 15 in dem Sinne gewissermaßen abgeschirmt, dass eine vorzugsweise flächige, starre oder flexible Zusatzmasse 21 aus elektrisch leitendem Material in den Ausdehnungen von wenigstens etwa des Antennen-Substrates 20 in das Erfassungsgerät 11 zusätzlich eingebaut ist. Diese Zusatzmasse erstreckt sich im Freiraum zwischen der Antenne 15 und der innerhalb oder außerhalb des Erfassungsgerät-Gehäuses 22 gelegenen metallenen Masse des Messgerätes 12. Dabei ist die Zusatzmasse 21, einschließlich ihres Anschlusses an die Gegenmasse 17 auf der Leiterplatte 19, unter möglichst großem Abstand zur Antenne 15 und ihrer Speiseleitung vom Datensender 14 her in das Erfassungsgerät 11 eingebaut, weil das Einflüsse auf die Bandbreite und die Sendeleistung der Antenne 15 minimiert.The metal mass of the measuring device 12 opposite is the antenna 15 shielded in the sense that a preferably flat, rigid or flexible additional mass 21 of electrically conductive material in the extents of at least about the antenna substrate 20 into the detection device 11 is additionally installed. This additional mass extends in the space between the antenna 15 and inside or outside of the detection device housing 22 located metal mass of the meter 12 , Here is the additional mass 21 including its connection to the counterweight 17 on the circuit board 19 , at the greatest possible distance from the antenna 15 and its feedline from the data transmitter 14 into the acquisition device 11 built-in, because the influences on the bandwidth and the transmission power of the antenna 15 minimized.

Beim Datensender 14 eines Erfassungsgerätes 11 für insbesondere Fluid-Verbrauchsdaten, der mit einer verkürzten, an eine Gegenmasse 17 angeschlossenen VHF-Antenne 15 ausgestattet ist, ist also erfindungsgemäß, zum Stabilisieren der Antennenfunktion unabhängig vom Einfluss der metallischen Massen von intern der extern betriebenen Fluid-Messgeräten 12, an die Gegenmasse 17 eine ebenfalls elektrisch leitende, folien- oder scheibenförmige Zusatzmasse 21 angeschlossen, welche abseits des Datensenders 14 zwischen der Antenne 15 und dem Messgerät 12 gelegen ist und möglichst in der Projektion über die Fläche des Antennen-Substrates 20 hinausragt.At the data transmitter 14 a detection device 11 for particular fluid consumption data, with a shortened, to a counterweight 17 connected VHF antenna 15 is equipped, is therefore according to the invention, for stabilizing the antenna function regardless of the influence of the metallic masses of internally the externally operated fluid meters 12 , to the counterweight 17 a likewise electrically conductive, foil or disk-shaped additional mass 21 connected, which off the data transmitter 14 between the antenna 15 and the meter 12 is located and possibly in the projection over the surface of the antenna substrate 20 protrudes.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1111
Erfassungsgerät (für 12)Detection device (for 12 )
1212
Messgerät (in oder an 11)Measuring device (in or on 11 )
1313
Aufbereitungs-Schaltung (in 11 für 14)Conditioning circuit (in 11 For 14 )
1414
Datensender (in 11)Data transmitter (in 11 )
1515
Antenne (von 14)Antenna (from 14 )
1616
Fußpunkt (von 15 an 19)Base point (from 15 at 19 )
1717
Gegenmasse (an 16; bei 13)Counterweight (on 16 ; at 13 )
1818
Kaschierung (von 19; für 13 und für 17)Lamination (from 19 ; For 13 and for 17 )
1919
Leiterplatte (mit 18; für 13 und für 14)PCB (with 18 ; For 13 and for 14 )
2020
Substrat (für 15)Substrate (for 15 )
2121
Zusatzmasse (zwischen 12 und 15; an 17)Additional mass (between 12 and 15 ; at 17 )
2222
Gehäuse (von 11)Housing (from 11 )

Claims (7)

Datensender (14) eines Messdaten-Erfassungsgerätes (11) mit einer verkürzten, an eine elektrisch leitende Gegenmasse (17) angeschlossenen VHF-Antenne (15), wobei im Erfassungsgerät (11) an die Gegenmasse (17) eine elektrisch leitende Zusatzmasse (21) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenmasse (17) und die Antenne (15) derart nebeneinander angeordnet sind, dass sie in der Projektion einander nicht überlappen, und die Zusatzmasse (21) unter Abstand zur Antenne (15), samt deren Speisung vom Datensender (14) her, an die Gegenmasse (17) angeschlossen ist.Data transmitter ( 14 ) of a measurement data acquisition device ( 11 ) with a shortened, to an electrically conductive countermass ( 17 ) connected VHF antenna ( 15 ), whereas in the acquisition device ( 11 ) to the countermass ( 17 ) an electrically conductive additional mass ( 21 ), characterized in that the countermass ( 17 ) and the antenna ( 15 ) are arranged side by side so that they do not overlap each other in the projection, and the additional mass ( 21 ) at a distance to the antenna ( 15 ), along with their supply from the data transmitter ( 14 ), to the countermass ( 17 ) connected. Datensender nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzmasse (21) eine flexible oder starre elektrisch leitende Scheibe vorgesehen ist.Data transmitter according to the preceding claim, characterized in that as additional mass ( 21 ) is provided a flexible or rigid electrically conductive disc. Datensender nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenmasse (17) etwa parallel zum Substrat (20) für die Geometrie der Antenne (15) angeordnet ist.Data transmitter according to one of the preceding claims, characterized in that the counterweight ( 17 ) approximately parallel to the substrate ( 20 ) for the geometry of the antenna ( 15 ) is arranged. Datensender nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (21) zwischen dem Antennen-Substrat (20) und einem innerhalb oder außerhalb des Erfassungsgerät-Gehäuses (22) angeordneten Messgerät (12) gelegen ist.Data transmitter according to one of the preceding claims, characterized in that the additional mass ( 21 ) between the antenna substrate ( 20 ) and an inside or outside of the detection device housing ( 22 ) arranged measuring device ( 12 ) is located. Datensender nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Zusatzmasse (22) das Antennen-Substrat (20) in der Projektion wenigstens überdeckt. Data transmitter according to one of the preceding claims, characterized in that the surface of the additional mass ( 22 ) the antenna substrate ( 20 ) at least in the projection. Datensender nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenmasse (17) ein Bereich der Kaschierung (18) einer Leiterplatte (19) ist, der nicht für den Datensender (14) oder für eine Aufbereitungs-Schaltung (13) für Messwerte oder belegt ist.Data transmitter according to one of the preceding claims, characterized in that the counterweight ( 17 ) an area of the lamination ( 18 ) of a printed circuit board ( 19 ), which is not suitable for the data 14 ) or for a conditioning circuit ( 13 ) for measured values or is occupied. Datensender nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenmasse (17) eine Kaschierung auf der Rückseite einer Schaltungs-Leiterplatte (19) ist.Data transmitter according to the preceding claim, characterized in that the counterweight ( 17 ) a lamination on the back of a circuit board ( 19 ).
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