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Die Erfindung betrifft einen RFID-Sensor-Tag nach dem Oberbegriff des unabhängigen Hauptanspruchs 1 und ein Verfahren zur Verwendung eines RFID-Sensor-Tags nach dem Oberbegriff des unabhängigen Verfahrensanspruchs 5.
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Derartige RFID(„Radio Frequency Identification Device“)-Sensor-Tags werden benötigt, um Messdaten zu erfassen und kabellos an ein entsprechendes Lesegerät, insbesondere einen RFID-Reader, zu übertragen
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Stand der Technik
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Die Druckschrift
US 6255959 B1 offenbart eine Anordnung mit einem Transponder-Teil, das über einen männlichen Steckverbinder und einen weiblichen Steckverbinder lösbar mit einem Sensor-Teil verbunden ist.
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Die Druckschrift
EP 2630628 A2 offenbart eine Anordnung aus dem Bereich der Medizintechnik, bei der unterschiedliche Sensoren an einen Steckverbinder angeschlossen werden können, um die Messdaten über ein Netzwerk zu übertragen. In diesem Zusammenhang wird auch der Einsatz eines RFID-Sensor-Tags zur Signalübertragung erwähnt.
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In der Druckschrift
EP 2491519 A1 ist eine Architektur eines RFID-Chips mit einem Sensor-Eingang dargestellt.
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Schließlich offenbart die Druckschrift
US 8400319 B2 einen Schaltkreis zu Messdatenverarbeitung, wobei eine Input-Komponente zur RFID-Übertragung, z.B. zur Kommunikation mit einem Reader, vorgesehen sein kann.
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Nachteilig bei diesen Anordnungen ist, dass für zur Messung verschiedener physikalischer Größen oft verschiedene RFID-Sensor-Tags verwendet werden müssen, und/oder dass die RFID-Sensor-Tags gegebenenfalls sehr komplex aufgebaut sind.
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Im Stand der Technik besteht daher ein Bedarf an RFID-Sensor-Tags, die möglichst viele Funktionen erfüllen, also beispielsweise möglichst viele verschiedene physikalische Größen messen können, und die aus wirtschaftlichen Gründen möglichst unaufwändig, und insbesondere auch in hohen Stückzahlen, hergestellt werden können.
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Aufgabenstellung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und einen RFID-Sensor-Tag anzugeben, der mehrere verschiedene physikalische Größen messen kann und trotzdem einen verhältnismäßig einfachen Aufbau besitzt und dementsprechend vergleichsweise kostengünstig herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird in einem ersten Aspekt mit einem RFID-Sensor-Tag der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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In einem zweiten Aspekt wird diese Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs erwähnten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Verfahrensanspruchs 5 gelöst.
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Der RFID-Sensor-Tag kann Messwerte von einem an seinen Steckverbinder angeschlossenen Sensor aufnehmen und digitalisieren und die entsprechenden Messdaten an einen RFID-Reader übertragen. Wahlweise können auch verschiedenartige Sensoren, beispielsweise zur Messung von Druck, Temperatur, Feuchtigkeit, oder anderer physikalischer Größen, über den Steckverbinder an den RFID-Sensor-Tag angeschlossen werden. Vorteilhafterweise können die verwendeten Sensoren an ihrem Ausgang als Ausgangsgröße einen Messwert in Form einer analogen elektrischen Größe bereitstellen, beispielsweise einen elektrischen Widerstand. Es könnte sich bei dieser elektrischen Größe aber auch um eine elektrische Spannung und/oder um eine Kapazität oder irgendeine andere elektrische Größe handeln. Der RFID-Sensor-Tag braucht somit lediglich nur eine einzige bestimmte elektrische Größe zu messen, zu digitalisieren und an den RFID-Reader zu übertragen. Gegebenenfalls kann der RFID-Sensor-Tag auch eine Bereichsumschaltung vornehmen, um den Messbereich der besagten elektrischen Größe anzupassen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit einem vergleichsweise einfachen Aufbau des RFID-Sensor-Tags verschiedene physikalische Größen gemessen und an den RFID-Reader übertragen werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann der RFID-Sensor-Tag kann in verschiedene Modi zu schalten sein. So kann ein erster Modus zum ausschließlich passiven Betrieb vorgesehen sein, bei dem die Elektronik des RFID-Sensor-Tags ständig von der Sendeleistung des RFID-Readers gespeist wird. Ein zweiter Modus kann für einen semiaktiven Betrieb (in der Fachwelt auch als „Logging Mode“ bezeichnet) vorgesehen sein. Auch dabei kann der RFID-Sensor-Tag vorteilhafterweise ohne eine Batterie auskommen. Der RFID-Sensor-Tag kann dabei Messdaten aufnehmen, auch wenn die Kommunikation mit dem RFID-Reader unterbrochen ist. Beispielsweise kann dies durch einen Energiespeicher des RFID-Sensor-Tags ermöglichst werden. Dieser Energiespeicher kann immer dann gefüllt werden, wenn eine Kommunikation zwischen dem RFID-Tag und dem RFID-Reader besteht.
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Dies hat den Vorteil, dass diejenigen Messdaten, welche ermittelt werden, während die Kommunikation zwischen dem RFID-Sensor-Tag und dem RFID-Reader unterbrochen ist, nicht zwangsläufig verloren gehen, sondern, beispielswiese in einem Datenspeicher des RFID-Sensor-Tags, zwischengespeichert werden können, um dann, sobald die Kommunikation zwischen dem RFID-Sensor-Tag und dem RFID-Reader wieder aufgebaut ist. vom RFID-Sensor-Tag an den RFID-Reader übertragen zu werden.
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Weiterhin kann der RFID-Sensor-Tag in einen dritten Modus schaltbar sein, in dem er in der Lage ist, über einen Steuerausgang mit seiner Umgebung zu interagieren, also beispielsweise einfache Aktivitäten zu steuern, beispielsweise eine Lampe einzuschalten. Dies kann beispielsweise für intelligente Fahrzeuge von großer Bedeutung sein, in denen vorteilhafterweise kein RFID-Reader mitgeführt werden muss, weil dessen Funktion nun auch von einem wesentlich preisgünstigeren RFID-Sensor-Tag ausgeführt werden kann, wenn das Fahrzeug beispielsweise bestimmte Punkte an seiner Wegstrecke erreicht. Dies verringert die entsprechenden Kosten erheblich.
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Ausführungsbeispiel
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen RFID-Sensor-Tag und einen noch nicht daran angeschlossenen Sensor in einer 3-D-Darstellung;
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2a einen zweiten RFID-Sensor-Tag mit dem daran angeschlossenen Sensor, der mit einem RFID-Reader in Kommunikation steht;
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2b den zweiten RFID-Sensor-Tag mit dem daran angeschlossenen Sensor und dem RFID-Reader, wobei die Kommunikation unterbrochen ist;
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2c den RFID-Sensor-Tag mit dem daran angeschlossenen Sensor und dem RFID-Reader, wobei die Kommunikation wieder aufgenommen ist;
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3 einen dritten RFID-Sensor-Tag, der zusätzlich einen Steuerausgang aufweist in einer entsprechenden Umgebung.
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Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
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Die 1 zeigt einen RFID-Sensor-Tag 1. Dieser RFID-Sensor-Tag besitzt einen Sensor-Eingang mit einem Steckverbinder 11. Über den Steckverbinder 11 kann ein Sensor 2, der einen entsprechenden Gegenstecker 21 aufweist, angeschlossen werden. Es können viele verschiedene Sensoren 2 vorgesehen sein. Jeder Sensor 2 kann eine bestimmte physikalische Größe messen, beispielsweise Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, etc. Diese physikalische Größe wird vom jeweiligen Sensor 2 in eine bestimmte elektrische Größe gewandelt, beispielsweise in einen Ausgangswiderstand R, eine Ausgangsspannung U, eine Kapazität C oder irgendeine andere elektrische Größe, und gibt diese elektrische Größe an seinem Sensor-Steckverbinder 21 aus. Dazu können alle Sensoren vorteilhafterweise dieselbe elektrische Größe verwenden.
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Der RFID-Sensor-Tag 1 braucht nun nur noch nur in der Lage zu sein, diese besagte elektrische Größe zu digitalisieren und an einen RFID-Reader zu senden, um auf diese Weise eine Vielzahl physikalischer Größen messen zu können. Gegebenenfalls kann der RFID-Sensor-Tag eingangsseitig weiterhin auch eine einfache Messbereichsumschaltung vornehmen.
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Die 2a zeigt in einer schematischen Darstellung einen zweiten RFID-Sensor-Tag 1', mit dem an seinen Sensoreingang angeschlossenen Sensor 2, wobei der zweite RFID-Sensor-Tag mit einem RFID-Reader 3 in Kommunikation steht. Der zweite RFID-Sensor-Tag 1' unterscheidet sich von dem vorgenannten ersten RFID-Sensor-Tag 1 lediglich dadurch, dass er einen zur Messdatenzwischenspeicherung vorgesehenen und dafür ausreichend großen, flüchtigen Datenspeicher besitzt.
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Bei dem Sensor 2 kann es sich um einen Sensor handeln, der irgendeine physikalische Größe misst, beispielsweise Druck, Temperatur, Feuchtigkeit, etc. Für die Kommunikation mit dem RFID-Sensor-Tag 1' ist es wichtig, dass der Sensor 2 dem RFID-Sensor-Tag 1' über dessen Schnittstelle, zu der auch der Steckverbinder 11' gehört, die Messwerte in Form einer bestimmten analogen elektrische Größe zur Verfügung stellt, beispielsweise in Form eines Ausgangswiderstands R des Sensors 2. Dieser Ausgangswiderstand R wird von einem A/D-Wandler des RFID-Sensor-Tags digitalisiert und an der RFID-Reader 3 übertragen. Die gesamte Auswertung und Interpretation kann somit von der Software des RFID-Readers 3 übernommen werden, was diesen Vorgang zentralisiert und den RFID-Sensor-Tag 1' entsprechend entlastet. Der RFID-Sensor-Tag kann aber gegebenenfalls über seinen Analog-/Digital(„A/D“)-Wandler eine zum jeweiligen Sensor passende Messbereichsumschaltung vornehmen, um den Bereich der A/D-Wandlung zu optimieren.
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Die 2b zeigt den zweiten Sensor-Tag 1', der zwar Messwerte in der beschriebenen Weise vom Sensor 2 erhält, diese aber nicht an den RFID-Reader 3 weitergeben kann, weil die entsprechende Kommunikation zwischenzeitig unterbrochen ist. Der RFID-Sensor-Tag 1' speichert die digitalisierten Messdaten jedoch kurzfristig in seinem flüchtigen Datenspeicher.
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Die 2c zeigt den zweiten RFID-Sensor-Tag 2 und den RFID-Reader, welche zueinander wieder, also nach der besagten zwischenzeitigen Unterbrechung, die Kommunikation aufgenommen haben. Die besagten kurzfristig im RFID-Sensor-Tag 1' zwischengespeicherten Messdaten werden nun vom RFID-Sensor-Tag 1' an den RFID-Reader 3 übertragen. Somit ist auch im Falle einer kurzfristigen Unterbrechung der Kommunikation zwischen dem RFID-Sensor-Tag 1' und dem RFID-Reader 3 dafür gesorgt, dass die zwischenzeitig angefallenen Messungen nicht verlogen gehen und weiterhin vom RFID-Reader 3 ausgewertet können. Dafür ist es besonders vorteilhaft, wenn die Messdaten in äquidistanten Zeitintervallen aufgenommen werden, wobei diese Zeitintervalle dem Reader bekannt sind, damit auch der Zeitpunkt der Messung rekonstruiert werden kann. Bevorzugt bietet es sich dazu an, dass der RFID-Sensor-Tag 2' zwischen der Aufnahme zweier zeitlich aufeinanderfolgender Messungen eine Zählschleife durchführt.
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Die 3 zeigt einen dritten RFID-Sensor-Tag 1'', der sich von den vorgenannten RFID-Sensor-Tags 1, 1' dadurch unterscheidet, dass er zusätzlich einen Steuer-Ausgang 12'' besitzt. Im vorliegenden Fall ist dieser Steuerausgang 12'' an einen Stromkreis 4, nämlich an einen dazugehörigen Schalter 41, angeschlossen, über welchen einen Lampe 42 an eine elektrische Versorgungsspannungsquelle 43 angeschlossen ist.
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Zusätzlich ist der Sensor 2 an den Sensor-Eingang des dritten RFID-Transponders 1'' angeschlossen. Beispielsweise kann es sich bei dem Sensor um einen Temperatur-Sensor handeln.
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Der dritte RFID-Transponder 1'' beinhaltet eine einfache Auswert-Logik, welche dazu dient, beim Überschreiten eines bestimmten Temperaturwertes den Schalter 41 zu schließen, um mittels der Lampe 42 ein Warnlicht auszugeben.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1', 1''
- RFID-Sensor-Tag
- 11
- Steckverbinder
- 12''
- Steuerausgang
- 2
- Sensor
- 21
- Sensor-Steckverbinder
- 3
- RFID-Reader
- 4
- Stromkreis
- 41
- Schalter
- 42
- Lampe
- 43
- Versorgungsspannungsquelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6255959 B1 [0003]
- EP 2630628 A2 [0004]
- EP 2491519 A1 [0005]
- US 8400319 B2 [0006]
