DE102014116013A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen von Schockereignissen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen von Schockereignissen Download PDF

Info

Publication number
DE102014116013A1
DE102014116013A1 DE102014116013.4A DE102014116013A DE102014116013A1 DE 102014116013 A1 DE102014116013 A1 DE 102014116013A1 DE 102014116013 A DE102014116013 A DE 102014116013A DE 102014116013 A1 DE102014116013 A1 DE 102014116013A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sensor
external device
shock event
event data
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102014116013.4A
Other languages
English (en)
Inventor
Rico Schindler
Dirk Zielke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FACHHOCHSCHULE BIELEFELD
Original Assignee
FACHHOCHSCHULE BIELEFELD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FACHHOCHSCHULE BIELEFELD filed Critical FACHHOCHSCHULE BIELEFELD
Priority to DE102014116013.4A priority Critical patent/DE102014116013A1/de
Publication of DE102014116013A1 publication Critical patent/DE102014116013A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H11/00Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
    • G01H11/06Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
    • G01H11/08Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0052Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes measuring forces due to impact

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen von Schockereignissen beim Transport von Gegenständen, wobei die Schockereignisse mittels eines Piezosensors detektiert werden, von dem Piezosensor ermittelte Sensordaten einer Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt werden, mittels derer Schockereignisdaten ermittelt werden, die in einem elektrischen Speicher abgespeichert werden, und dass die Schockereignisdaten nach Aufforderung mittels einer Kommunikationsschnittstelle zu einem externen Gerät übertragen werden, wobei die Schockereignisdaten als in dem Piezosensor aufmodulierte Daten von dem externen Gerät ausgelesen werden, wobei eine Sendefrequenz des externes Gerätes in einem Frequenzbereich liegt, so dass eine Datenübertragung und/oder Energieübertragung unter Interaktion von mechanischen Schwingungen des Piezosensors erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen von Schockereignissen beim Transport von Gegenständen, wobei die Schockereignisse mittels eines Piezosensors detektiert werden, von dem Piezosensor ermittelte Sensordaten einer Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt werden, mittels derer Schockereignisdaten ermittelt werden, die in einem elektrischen Speicher abgespeichert werden, und dass die Schockereignisdaten nach Aufforderung mittels einer Kommunikationsschnittstelle zu einem externen Gerät übertragen werden.
  • Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Überwachen von Schockereignissen beim Transport von Gegenständen, mit einem Piezosensor zum Messen des Schockereignisses, mit einer Auswerteeinheit zur Verarbeitung von Sensordaten des Piezosensors, mit einem elektronischen Speicher zum Abspeichern von durch die Auswerteeinheit verarbeiteten Schockereignisdaten, mit einer Kommunikationsschnittstelle zum Auslesen der Schockereignisdaten an ein externes Gerät.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Sensormodul zum Überwachen von Schockereignissen.
  • Aus der DE 10 2008 037 341 A1 ist eine Vorrichtung bzw. ein Sensormodul zum Überwachen von Schockereignissen, nämlich Vibrationen bekannt, bei dem ein piezoelektrisches Element auf einer Magnetplatte angeordnet ist. Das piezoelektrische Element weist zwei Elektroden auf, wobei auf einer der beiden Elektroden eine Zusatzmasse angeordnet ist. Von den Elektroden führen Drähte zu einem Sensorchip, der von dem piezoelektrisches Element mit elektrischer Energie versorgt wird. Das piezoelektrische Element wird durch Vibrationen der Maschine gestreckt bzw. gestaucht, so dass eine elektrische Spannung erzeugt wird, die als Spannungsquelle für den Sensorchip dient. Auf diese Weise kann der Sensorschip autark ohne eine Batterie betrieben werden. Solange die Maschine in Betrieb ist, also vibriert, kann der Sensorchip mit elektrischer Energie versorgt werden. Das piezoelektrische Element dient hierbei ausschließlich als elektrische Energiequelle.
  • Aus der EP 2 320 355 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen von Schockereignissen bekannt, bei dem ein Piezosensor zum Messen von Schockereignissen eingesetzt wird. Wenn ein Gegenstand beim Transport desselben unbeabsichtigt fallen gelassen wird, detektiert der Piezosensor den Aufprall des Gegenstandes und stellt einen Auswerteeinheit Sensordaten bereit, aus denen Schockereignisdaten ermittelt werden, die in einem elektronischen Speicher abgelegt werden. Auf diese Weise werden Schockereignisdaten des Gegenstandes „protokolliert”. Die Schockereignisdaten können über eine RFID-Kommunikationsschnittstelle an ein externes Gerät übertragen werden. Die so ausgelesenen Schockereignisdaten können dann zum Nachvollziehen von unvorhergesehenen Ereignissen während des Transports verwendet werden. Nachteilig an der bekannten Vorrichtung bzw. dem Verfahren ist, dass zur Kommunikation mit dem externen Gerät zusätzlich eine RFID-Antenne sowohl im externen Gerät als auch in der Vorrichtung integriert sein muss. Weiterhin sind RFID-Schnittstellen sehr anfällig gegen mutwillige oder versehentliche Einwirkungen von Hochspannungsentladungen und Mikrowellen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen von Schockereignissen bzw. ein Sensormodul derart anzugeben, dass auf einfache Weise der Aufwand beim Auslesen von Schockereignisdaten verringert wird
  • Zur Lösung der Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schockereignisdaten als in dem Piezosensor aufmodulierte Daten von dem externen Gerät ausgelesen werden, wobei eine Sendefrequenz des externes Gerätes in einem Frequenzbereich liegt, so dass eine Datenübertragung und/oder Energieübertragung unter Interaktion von mechanischen Schwingungen des Piezosensors erfolgt.
  • Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Schockereignisdaten durch Vermittlung des Piezosensors von dem externen Gerät ausgelesen werden können. Hierbei wird der Piezosensor beispielsweise durch das externe Gerät in mechanische Schwingungen versetzt, so dass durch Überlagerung bzw. Modulation die Schockereignisdaten als modulierte Daten von dem Piezosensor an das externe Gerät übertragen werden können.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Patentanspruch 2 erfolgt die Energieübertragung von dem externen Gerät zu dem Piezosensor über Schallwellen bzw. Ultraschallwellen oder über ein magnetisches Feld. Der Piezosensor wird hierdurch zu mechanischen Schwingungen angeregt, auf die die gespeicherten Schockereignisdaten aufmoduliert werden und von dem externen Gerät ausgelesen werden können. Es erfolgt hierbei eine Einkopplung von Schallwellensignalen bzw. magnetischen Feldsignalen als Sendesignale in den Piezosensor, der dann mit dem externen Gerät interagieren kann. Durch Aufmodulieren bzw. Überlagern der in dem elektronischen Speicher gespeicherten Schockereignisdaten auf dieses Signal entsteht ein Auslesesignal, das von dem externen Gerät ausgelesen werden kann.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß Patentanspruch 3 wird ein Auslesevorgang mittels eines von dem externen Gerät erzeugten Aufforderungssignals initiiert. Dieses Aufforderungssignal, das zugleich ein Sendesignal sein kann, wird an den Piezosensor übertragen und von demselben an eine Auswerteeinheit weitergeleitet. Von der Auswerteeinheit werden die in dem elektronischen Speicher abgespeicherten Schockereignissedaten ausgelesen und über den Piezosensor als modulierte Daten (Auslesesignal) von dem externen Gerät ausgelesen. Das Aufforderungssignal wird von der Ausleseeinheit so interpretiert, dass die Schockereignisdaten ausgelesen und dem Piezosensor zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt werden.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung gemäß Patentanspruch 4 können die in dem elektronischen Speicher abgelegten Schockereignisdaten mit einer Kennung versehen sein, so dass die Schockereignisdaten nur ausgelesen werden können, wenn das Aufforderungssignal eine Kennung aufweist. Vorteilhaft kann hierdurch eine Auslesung der Schockereignisdaten nur erfolgen, wenn das externe Gerät dazu autorisiert ist.
  • Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Piezosensor als die Kommunikationsschnittstelle vorgesehen ist, die mit einer Sende-/Empfangseinheit des externen Gerätes drahtlos kommuniziert, und dass die Sende-/Empfangseinheit des externes Gerätes zur Erzeugung eines Schallwellensignals oder eines magnetischen Feldsignals als Sendesignal dient, so dass die Schockereignisdaten mittels des Piezosensors mit dem Sendesignal zu einem Auslesesignal überlagert werden, das von der Sende-/Empfangseinheit des externen Gerätes auslesbar ist.
  • Nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung dient der Piezosensor nicht nur zur Messung von Schockereignisdaten, sondern dient auch als Kommunikationsschnittstelle zum Auslesen der Schockereignisdaten durch ein externes Gerät. Der Bauteile- bzw. Schaltungsaufwand kann hierdurch wesentlich reduziert werden. Grundgedanke der Erfindung ist es, den Piezosensor zu mechanischen Schwingungen anzuregen und diese nicht nur zur Energie- bzw. Datenübertragung an eine Auswerteeinheit zur Abspeicherung der Schockereignisdaten zu nutzen, sondern auch zur Datenübertragung an ein externes Gerät. Die Datenübertragung erfolgt somit in zwei unterschiedlichen Richtungen. Beim Messvorgang des Piezosensors werden Sensordaten an die Auswerteeinheit übertragen, so dass sie als Schockereignisdaten abgespeichert werden können. Während eines Auslesevorganges werden die Schockereignisdaten mittels des Piezosensors drahtlos ausgelesen bzw. an das externe Gerät übertragen. Die Erfindung ermöglicht somit eine bidirektionale Datenübertragung von dem Piezosensor direkt zu der Auswerteeinheit und direkt zu dem externen Gerät. Der Piezosensor selbst dient als Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit dem externen Gerät.
  • Nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Patentanspruch 6 ist eine Sende-/Empfangseinheit des externen Gerätes mit dem Piezosensor über ein Schallwellensignal oder ein magnetisches Feldsignal gekoppelt, wobei der Piezosensor zu mechanischen Bewegungen/Schwingungen angeregt wird. Durch Überlagerung dieser von der Sende-/Empfangseinheit initiierten Schwingungen des Piezosensors mit dem von der Auswerteeinheit bereitgestellten Schockereignissignal kann ein Auslesen der Schockereignisdaten erfolgen.
  • Nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 7 ist der Piezosensor über eine Signalanpassung mit der Auswerteeinheit verbunden. Es kann eine bidirektionale Datenübertragung zwischen dem Piezosensor und der Auswerteeinheit erfolgen, wobei in der einen Richtung Schockereignisdaten abgespeichert und in der anderen Richtung Schockereignisdaten ausgelesen werden. Gegebenenfalls kann die Signalanpassung auch zur Energieübertragung von dem Piezosensor zu der Auswerteeinheit während eines Schockereignisses genutzt werden. Vorteilhaft kann hierbei auf eine Batterie verzichtet werden.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung gemäß dem Patentanspruch 8 weist der Piezosensor mindestens zwei elektrisch getrennte piezoelektrische Segmente auf zur getrennten Energie- und Datenübertragung an die Auswerteeinheit. Es liegen somit beispielsweise zwei Spannungen an der Signalanpassung bzw. an der Auswerteeinheit an, wobei die eine zur Datenübertragung und die andere zur Energieübertragung dient. Die Segmente können dabei auf einer Seite der Grundplatte des Piezosensors oder auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sein.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Auswerteeinheit mit einem Energiespeicher zur elektrischen Energieversorgung gekoppelt sein. Der Energiespeicher kann beispielsweise als ein Kondensator ausgebildet sein, der die Auswerteeinheit über einen Timer speist. Auf diese Weise lässt sich die Speisung der Auswerteinheit auf Zeitintervalle begrenzen, in denen ein Schockereignis auftritt bzw. Schockereignisdaten ausgelesen werden sollen.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 10 ist auf dem Piezosensor eine Zusatzmasse angeordnet, an der oder innerhalb derer die Auswerteeinheit und/oder die Signalanpassung und/oder ein Dauermagnet angeordnet sein können. Die Zusatzmasse ist vorzugsweise axial versetzt zu dem Piezosensor angeordnet, wobei vorzugsweise sich die Zusatzmasse an einer Flachseite des plattenförmigen Piezosensors anschließt. Die Zusatzmasse ermöglicht zusammen mit einer segmentierten Ausbildung des Piezosensors eine dreidimensionale Erkennung des Schockereignisses. Befindet sich die Auswerteeinheit bzw. der Dauermagnet innerhalb der Zusatzmasse, erfolgt hierdurch eine geschützte und platzsparende Anordnung derselben.
  • Zur Lösung der Aufgabe ist ein Sensormodul vorgesehen, das einen Piezosensor und eine Auswerteeinheit aufweist. Das Sensormodul weist einen geringen Bauraum auf, da der Piezosensor nicht nur zum Messen, sondern auch zum Übertragen von Schockereignissen an ein externes Gerät dient.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einer ersten Ausführungsform,
  • 2 eine Seitenansicht eines Sensormoduls,
  • 3a eine Seitenansicht eines Piezosensors des Sensormoduls,
  • 3b eine Draufsicht auf den Piezosensor,
  • 3c eine Draufsicht auf einen segmentierten Piezosensor mit Kreissegmenten,
  • 3d eine Draufsicht auf einen segmentierten Piezosensor mit Ringsegmenten,
  • 3e eine Seitenansicht eines segmentierten Piezosensors, der in axialer Richtung segmentiert ist,
  • 4 eine schematische Darstellung eines Auslesevorganges,
  • 5 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform und
  • 6 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einer dritten Ausführungsform.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Überwachen von Schockereignissen kann beispielsweise beim Transport von Gegenständen eingesetzt werden. Unter Schockereignisse werden Ereignisse verstanden, die kurzzeitig, z. b. beim Fallen eines Gegenstandes, oder über einen längeren Zeitraum wiederkehrend auftreten. Im ersten Fall ist es ein mechanisches Schockereignis und im zweiten Fall sind es Vibrationen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist im Wesentlichen ein Sensormodul 1 auf, das zum Messen und Aufzeichnen von Schockereignissen dient. Dieses Sensormodul 1 weist einen Piezosensor 2 auf, der über eine Signalanpassung 3 mit einer Auswerteinheit 4 gekoppelt ist. Dieses Sensormodul 1 ist verkapselt angeordnet und an einem zu überwachenden Gegenstand 5 befestigt. Bei dem Gegenstand 5 kann es sich um ein Paket handeln, das von einem Ort A zu einem Ort B transportiert wird. Alternativ kann es sich bei dem Gegenstand 5 auch um ein elektrisches Gerät, beispielsweise ein Notebook, Fernseher handeln, bei dem das Auftreten eines Sturzes erkannt werden soll. Das Sensormodul 1 ist fest mit dem Gegenstand 5 verbunden.
  • In den 2 und 3a ist ein Piezosensor 2 nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Piezosensor 2 ist nicht segmentiert ausgebildet. Der Piezosensor 2 ist als ein Piezoelement ausgebildet, das plattenförmig geformt ist. Der Piezosensor 2 weist eine metallische oder keramische Grundplatte 6, eine in axialer Richtung sich anschließende piezoelektrische Schicht 7 und eine sich an dieselbe anschließende Metallisierung 8 auf. Die Grundplatte 6 weist eine größere radiale Erstreckung auf als die piezoelektrische Schicht 7 und die Metallisierung 8. Diese Bauelemente 6, 7, 8 sind jeweils plattenförmig und vorzugsweise kreisrund ausgebildet. Die Bauelemente 6, 7, 8 sind vorzugsweise miteinander stoffschlüssig verbunden.
  • In 2 ist das Sensormodul 1 dargestellt, bei dem die Grundplatte 6 des Piezosensors 2 eine Bodenplatte 9 des Sensormoduls 1 bildet. Die Bodenplatte 9 ist in einer inneren Nut eines topfförmigen Gehäuses 10 eingefasst, so dass der Piezosensor 2, die Elektronik 12 und eine Zusatzmasse 11 hermetisch von der Umgebung geschützt bzw. getrennt angeordnet sind. Die Elektronik 12 umfasst eine nicht dargestellte Leiterplatte, auf der die Signalanpassung 3 und die Auswerteeinheit 4 vorzugsweise außermittig angeordnet sind, so dass mittig die Zusatzmasse 11 auf der Leiterplatte befestigt sein kann. Die Leiterplatte bzw. die Elektronik 12 ist über ein elektrisches und mechanisches Verbindungsmittel 13 mit dem Piezosensor 2 verbunden. Vorzugsweise ist der Piezosensor 2 auf einer ersten Seite der Leiterplatte einerseits und die Signalanpassung 3 und die Auswerteeinheit 4 auf einer gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte andererseits angeordnet. Dadurch, dass der Deckel 10 und die Bodenplatte 9 ein geschlossenes Gehäuse bilden, ist die Elektronik 12 und der Piezosensor 2 geschützt innerhalb des so gebildeten Gehäuses angeordnet.
  • Die Zusatzmasse 11 ist axial versetzt zu dem Piezosensor 2 bzw. der Elektronik 12 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Auswerteeinheit 4 axial versetzt zu der Zusatzmasse 11 angeordnet. Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann innerhalb der Zusatzmasse 11 die Auswerteeinheit 4 und/oder die Signalanpassung 3 und/oder ein Dauermagnet angeordnet sein. Hierdurch ist eine kompaktere bzw. platzsparende Anordnung des Sensormoduls 1 gewährleistet.
  • Vorzugsweise ist der Piezosensor 2 segmentiert ausgebildet, so dass an demselben mehrere elektrische Spannungen abgreifbar sind. In Verbindung mit der Zusatzmasse 11 können insbesondere Beschleunigungen bzw. Schockereignisse in dreidimensionaler Richtung erfasst werden. Nach einer ersten Variante eines segmentierten Piezosensors 2' gemäß 3c weist dieser vier Kreissegmente K1, K2, K3, K4 auf, die sich jeweils um die Achse entlang eines Winkels von 90° erstrecken.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung gemäß 3d kann der segmentierte Piezosensor 2' auch drei Ringsegmente R1, R2, R3 aufweisen, die sich jeweils durchgehend in Umfangsrichtung erstrecken und in radialer Richtung benachbart zueinander liegen.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform des segmentierten Piezosensors 2' gemäß 3d kann dieser ein Vorderseitensegment V1 und ein Rückenseitensegment V2 aufweisen, die sich jeweils zu beiden Seiten der metallischen Grundplatte 6 erstrecken.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein einziger Piezosensor 2 vorgesehen. Alternativ können auch mehrere Piezosensoren 2 vorgesehen sein.
  • Der Piezosensor 2 dient zum einen zum Messen von Schockereignissen, beispielsweise den Sturz des Gegenstandes 5, wobei mit Aufprall des Gegenstandes 5 der Piezosensor 2 so gestaucht bzw. gestreckt wird, dass ein Sensorsignal 16 an eine Sensorsignalanpassung 3' der Signalanpassung 3 übertragen wird. Die Sensorsignalanpassung 3', die beispielsweise einen Kondensator und einen Verstärker aufweisen kann, leitet das Sensorsignal 16 an die Auswerteinheit 4 weiter, in der das Sensorsignal 16 zu einem Schockereignissignal umgewandelt und in einem elektronischen Speicher 17 abgespeichert wird. Damit die Auswerteinheit 4, die vorzugsweise einen Mikrocontroller 14 aufweist, betrieben werden kann, stellt der Piezosensor 2 ein Energiesignal 18 einer Energiesignalanpassung 3'' der Signalanpassung 3 zur Verfügung. Damit ist die Auswerteinheit 4 nur in einem Zeitintervall während des Schockereignisses betreibbar. Dieses Zeitintervall reicht dazu aus, die Sensordaten 16 als Schockereignisdaten 19 in dem elektrischen Speicher 17 abzuspeichern. Zur Daten- und Energieübertragung weist der Piezosensor 2 zwei elektrische getrennte Segmente auf.
  • Sollen die Schockereignisdaten 19 ausgelesen werden und somit zu einem externen Gerät 20 drahtlos übertragen werden, dient der Piezosensor 2 zusätzlich als Kommunikationsschnittstelle des Sensormoduls 1. Das externe Gerät 20 weist eine Sende-/Empfangseinheit 21 auf, die nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung in der Lage ist, durch Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen, den Piezosensor 2 in mechanische Schwingungen zu versetzen. Diese mechanischen Schwingungen führen zu einer Energieversorgung der Auswerteeinheit 4 über die Energiesignalanpassung 3''. Das Ultraschallwellensignal der Sende-/Empfangseinheit 21 selbst dient als Sendesignal 23. Dem Sendesignal ist ein Aufforderungssignal 22 überlagert, dass von dem Piezosensor 2 an die Auswerteeinheit 4 über die Datensignalanpassung 3' weitergeleitet wird, so dass die Auswerteeinheit 4 erkennt, dass nun die in dem Speicher 17 abgespeicherten Schockereignisdaten 19 ausgelesen werden sollen. Zu diesem Zweck werden die Schockereignisdaten 19 aus dem Speicher 17 ausgelesen und über eine Auslesesignalanpassung 3''' an den Piezosensor 2 übertragen. Dieses Schockereignissignal 19 wird dem Schwingungssignal, das durch das Sendesignal 23 in dem Piezosensor 2 induziert wird, überlagert bzw. aufmoduliert und kann dann als Auslesesignal 24 von dem Piezosensor 2 an die Sende-/Empfangseinheit 21 des externes Gerätes 20 übertragen werden. In der Sende-/Empfangseinheit 21 wird das Auslesesignal 24 empfangen und dann in einem Mikrocontroller des externen Gerätes 20 ausgewertet, wobei das Schockereignissignal 19 aus dem Auslesesignal 24 extrahiert wird. Dem externen Gerät 20 liegen nun die Zeiten und der Grad des Schockereignisses vor, also ein Protokoll der Schockereignisse bei dem Transport des Gegenstandes 5 von dem Ort A zu dem Ort B.
  • Das Sendesignal 23 weist eine bestimmte Sende- bzw. Trägerfrequenz im Schall- bzw. Ultraschallbereich auf. Es erfolgt eine Daten- und Energieübertragung unter Interaktion von mechanischen Schwingungen des Piezosensors 2. Die Energieübertragung erfolgt von dem externen Gerät 20 zu dem Piezosensor 2. Die Datenübertragung erfolgt von dem Piezosensor 2 zu dem externen Gerät 20. Innerhalb des Sensormoduls 1 erfolgt eine Energieübertragung von dem Piezosensor 2 an die Auswerteeinheit 4 und eine Datenübertragung von der Auswerteeinheit 4 an den Piezosensor 2. Eine Datenübertragung von dem Piezosensor 2 an die Auswerteeinheit 4 erfolgt insoweit nur, als ein Aufforderungssignal 21 zum Auslesen der Auswerteinheit 4 übertragen wird.
  • Beispielsweise können die Schockereignisdaten 19 mit einer Kennung versehen in dem Speicher 17 abgespeichert sein. Auf diese Weise können die Schockereignissignale 19 nur ausgelesen werden, wenn das Aufforderungssignal 22 eine entsprechende Kennung aufweist. Die Auswerteeinheit 4 würde in diesem Fall die Kennung des Aufforderungssignals 22 mit der Kennung der abgespeicherten Schockereignisdaten 19 auf Übereinstimmung prüfen und diese nur freigeben, wenn eine Übereinstimmung erkannt worden ist.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Interaktion zwischen dem externen Gerät 20 und dem Piezosensor 2 auch durch Schallwellen oder durch ein magnetisches Feldsignal erfolgen. Im ersten Fall weist die Sende-/Empfangseinheit 21 des externen Gerätes 20 einen Schallgeber (Lautsprecher) auf. Im zweiten Fall ist in der Sende-/Empfangseinheit 21 des externen Gerätes 20 eine entsprechende Spule integriert angeordnet. Nach einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung kann das externe Gerät 20 auch ein Piezoelement zur Erzeugung des Sendesignals 23 aufweisen.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß 5 kann die Auswerteeinheit 4 auch von einer fest in dem Sensormodul 1 installierten Batterie 30 (Energiespeicher) gespeist werden. Die Batterie 30 kann als ein Kondensator oder als Akkumulator ausgebildet sein.
  • Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen der Ausführungsbeispiele sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß 6 kann die Auswerteeinheit 4 über einen Echtzeitchip 32 mit einer Batterie 31 (Energiespeicher) verbunden sein. Vorteilhaft können hierdurch die Schockereignisdaten 19 mit einem Zeitstempel versehen werden, was die Nachverfolgbarkeit der Schockereignisse erleichtert.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Verwendung finden können. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008037341 A1 [0004]
    • EP 2320355 A1 [0005]

Claims (11)

  1. Verfahren zum Überwachen von Schockereignissen beim Transport von Gegenständen, wobei die Schockereignisse mittels eines Piezosensors detektiert werden, von dem Piezosensor ermittelte Sensordaten einer Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt werden, mittels derer Schockereignisdaten ermittelt werden, die in einem elektrischen Speicher abgespeichert werden, und dass die Schockereignisdaten nach Aufforderung mittels einer Kommunikationsschnittstelle zu einem externen Gerät übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Schockereignisdaten (19) als in dem Piezosensor (2) aufmodulierte Daten von dem externen Gerät (20) ausgelesen werden, wobei eine Sendefrequenz (23) des externes Gerätes (20) in einem Frequenzbereich liegt, so dass eine Datenübertragung und/oder Energieübertragung unter Interaktion von mechanischen Schwingungen des Piezosensors (2) erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Energieübertragung von dem externen Gerät (20) ein Schallwellensignal und/oder ein Ultraschallwellensignal oder ein magnetisches Feldsignal erzeugt werden, so dass die Schockereignisdaten (19) von dem Piezosensor (2) an das externe Gerät (20) übertragen werden können.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schockereignisdaten (19) mittels eines von dem externen Gerät (20) erzeugten Aufforderungssignals (22), das von dem Piezosensor (2) an die Auswerteeinheit (4) weitergegeben wird, von der Auswerteeinheit (4) an den Piezosensor (2) übertragen werden, so dass die Schockereignisdaten (19) dann durch Überlagerung mit dem Sendesignal (23) als Auslesesignal (24) von einer Sende-/Empfangseinheit (21) des externen Gerätes (20) erfasst werden können.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Speicher (17) abgelegten Schockereignisdaten (19) mit einer Kennung versehen sind, so dass die Schockereignisdaten (19) nur von der Sende-/Empfangseinheit (21) des externen Gerätes (20) ausgelesen werden können, wenn das Aufforderungssignal (22) die Kennung aufweist.
  5. Vorrichtung zum Überwachen von Schockereignissen beim Transport von Gegenständen, mit einem Piezosensor zum Messen des Schockereignisses, mit einer Auswerteeinheit zur Verarbeitung von Sensordaten des Piezosensors, mit einem elektronischen Speicher zum Abspeichern von durch die Auswerteeinheit verarbeiteten Schockereignisdaten, mit einer Kommunikationsschnittstelle zum Auslesen der Schockereignisdaten an ein externes Gerät, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezosensor (2) als die Kommunikationsschnittstelle vorgesehen ist, die mit einer Sende-/Empfangseinheit (21) des externen Gerätes (20) drahtlos kommuniziert, und dass die Sende-/Empfangseinheit (21) des externes Gerätes (20) zur Erzeugung eines Schallwellensignals oder eines magnetischen Feldsignals als Sendesignal (23) dient, so dass die Schockereignisdaten (19) mittels des Piezosensors (2) mit dem Sendesignal (23) zu einem Auslesesignal (24) überlagert werden, das von der Sende-/Empfangseinheit (21) des externen Gerätes (20) auslesbar ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende-/Empfangseinheit (21) des externen Gerätes (20) zur Kopplung mit dem Piezosensor (2) mittels eines Schallwellensignals über einen Schallgeber und/oder mittels des magnetischen Feldsignals über eine Spule verfügt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezosensor (2) über eine Signalanpassung (3) mit der Auswerteeinheit (4) verbunden ist zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen dem Piezosensor (2) und der Auswerteeinheit (4) und gegebenenfalls zur Energieübertragung von dem Piezosensor (2) an die Auswerteinheit (4).
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezosensor (2) mindestens zwei elektrisch getrennte Segmente zur getrennten Energie- und Datenübertragung an die Auswerteeinheit (4) aufweist.
  9. Vorrichtung Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) mit einem Energiespeicher (30, 31) zur elektrischen Energieversorgung derselben gekoppelt ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Piezosensor (2) eine Zusatzmasse angeordnet ist, an der oder innerhalb derer die Auswerteeinheit und/oder die Signalanpassung und/oder ein Dauermagnet angeordnet ist.
  11. Sensormodul zur Integration in einen Gegenstand, so dass das Auftreten von Schockereignissen an dem Gegenstand ermittelbar ist, mit einem Piezosensor (2) zum Messen des Schockereignisses und zum Übertragen von Schockereignisdaten (19) an ein externes Gerät (20).
DE102014116013.4A 2014-11-04 2014-11-04 Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen von Schockereignissen Withdrawn DE102014116013A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014116013.4A DE102014116013A1 (de) 2014-11-04 2014-11-04 Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen von Schockereignissen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014116013.4A DE102014116013A1 (de) 2014-11-04 2014-11-04 Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen von Schockereignissen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014116013A1 true DE102014116013A1 (de) 2016-05-04

Family

ID=55753573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014116013.4A Withdrawn DE102014116013A1 (de) 2014-11-04 2014-11-04 Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen von Schockereignissen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014116013A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018101475A1 (de) * 2018-01-23 2019-07-25 Zolitron Technology Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur energieautarken Erfassung und Transmission von Schwingungsmessdaten und Systemzustandsinformationen sowie Verwendung
DE102018213937A1 (de) * 2018-08-17 2020-02-20 Continental Teves Ag & Co. Ohg Vorrichtung zur qualitativen Bestimmung der Änderung der relativen Lage zweier Bauteile

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030227382A1 (en) * 2002-06-11 2003-12-11 Breed David S. Low power remote asset monitoring
DE102008037341A1 (de) 2008-08-11 2010-02-25 Siemens Aktiengesellschaft Gewinnung elektrischer Energie aus Vibrationen
EP2320355A1 (de) 2009-11-04 2011-05-11 BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company Bewegungsüberwachung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030227382A1 (en) * 2002-06-11 2003-12-11 Breed David S. Low power remote asset monitoring
DE102008037341A1 (de) 2008-08-11 2010-02-25 Siemens Aktiengesellschaft Gewinnung elektrischer Energie aus Vibrationen
EP2320355A1 (de) 2009-11-04 2011-05-11 BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company Bewegungsüberwachung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018101475A1 (de) * 2018-01-23 2019-07-25 Zolitron Technology Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur energieautarken Erfassung und Transmission von Schwingungsmessdaten und Systemzustandsinformationen sowie Verwendung
DE102018213937A1 (de) * 2018-08-17 2020-02-20 Continental Teves Ag & Co. Ohg Vorrichtung zur qualitativen Bestimmung der Änderung der relativen Lage zweier Bauteile

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3016337C2 (de)
DE102019134606A1 (de) Messrohranordnung eines Messgerätes zum Erfassen eines Massedurchflusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums
DE102008050266A1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Mediums
DE19926010C2 (de) Wert- und Sicherheitsdokument mit Sicherheitsmerkmal mit Piezo-Effekt-basierten Eigenschaften und dazugehöriges Nachweisverfahren
WO2021028023A1 (de) Sensoreinrichtung zur übertragung einer sensorparametrierung
DE3016338C2 (de)
DE102014116013A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen von Schockereignissen
DE102009028547B4 (de) Vibrationsbestimmungseinrichtung zur Ermittlung der Vibrationsbelastung von Personen
DE2528352A1 (de) Reifendefekt-warnvorrichtung
EP3821508B1 (de) Einrichtung zur erkennung der berührung eines elektrischen leiters, verfahren zur erkennung der berührung eines elektrischen leiters, abisoliermaschine mit einer derartigen einrichtung
DE112018002734T5 (de) Objekterfassungssystem
EP1578623A1 (de) Vorrichtung zur versorgung mit elektrischer energie, von an einem beweglichen element befestigtem elektrischen verbraucher
DE102012020551A1 (de) Prüfen eines Schaltkreises
DE102017222820A1 (de) Sensorvorrichtung zum Einsetzen in eine Ausnehmung eines rotierbaren Körpers und System mit einem rotierbaren Körper und einer in dessen Ausnehmung eingesetzten erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung
DE102020130172B3 (de) Akustischer Transponder, Verwendung eines akustischen Transponders, Verfahren zur Herstellung eines Transponders und akustisches Übertragungssystem
DE102017205052A1 (de) Verfahren, Steuergerät und System zum Erfassen einer Schwingung eines Fahrzeugteils für ein Fahrzeug
DE19608515C1 (de) Chipkarte und zugehöriges Lesegerät
DE102013223820A1 (de) Überwachungseinheit für ein Haushaltsgerät zur Detektion der Bewegung des Haushaltsgeräts
DE3404032A1 (de) Ultraschall-sensor zur bewegungserkennung
DE102014114963A1 (de) Druckerkartusche mit integrierter Füllstandmessung
DE102018102611A1 (de) Sensor, System und Verfahren zum Erfassen von Metallteilen
EP3739308B1 (de) Vorrichtung zum erfassen mechanischer schwingungen
DE102022115747B4 (de) Feuchtesensor
DE102011076117B4 (de) Ultraschall-Messsystem und Verfahren zum Detektieren eines Hindernisses mittels Ultraschall
DE212020000655U1 (de) Sensorvorrichtung und Fluiddurchfluss-Messanordnung mit einer derartigen Sensorvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R083 Amendment of/additions to inventor(s)
R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee