-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem zur Energieversorgung von autarken Empfängergeräten mit mindestens einer zentralen Versorgungseinheit und mindestens einer separaten Empfängereinheit, sowie einem Verfahren zur Energieversorgung einer Mehrzahl von autarken, separaten Empfängereinheiten.
-
In Flugzeugen, insbesondere in Passagierkabinen von Flugzeugen, aber auch in den Frachtkabinen eines Passagierflugzeugs oder eines Frachtflugzeugs, ist zu verschiedensten Zwecken eine Vielzahl von kleinen autarken Schaltungen angeordnet. Dies betrifft in Passagierkabinen beispielsweise das Sicherheitssystem, wo über eine Vielzahl von Sensoren etwa die Parameter der Flugzeugsitze wie Gurtzustand, Belegung, Beschleunigungswirkung usw. abgefragt und überwacht werden können. Ebenso ist eine Vielzahl von Lichtelementen sowohl zu Sicherheits- als auch zu Komfortzwecken in der Flugzeugkabine verteilt angeordnet. In Frachtkabinen können derartige Sensoren beispielsweise an Containern angebracht sein, um Inhalt oder Sicherheitseinrichtungen wie Feuermelder auszulesen. Zur Versorgung von Sensoren, Sensorschaltkreisen und anderen Schaltkreisen mit geringer Leistung sind Kabelanschlüsse an das Bordnetz des Flugzeugs vorgesehen. Dabei ist es bei bisher angewendeten Methoden erforderlich, zu jedem Gerät mindestens ein Kabel für die Stromversorgung vorzusehen. Zumeist sind jedoch noch weitere Verbindungen zur Steuerung und Gerätekommunikation vonnöten. Durch die verlegten Kabel wird die Flexibilität bei der Flugsicherheit eingeschränkt. Zudem besteht beim Einbau der Geräte ein hoher Aufwand zur Kabelverlegung und Implementierung in das Bordnetz des Flugzeugs. Dies wirkt sich insbesondere beim Gewicht sowie der Ausfall- und Störsicherheit nachteilig aus.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Stromversorgung einer Vielzahl von elektrischen Einheiten an Bord eines Flugzeugs mit einer erhöhten Ausfall- und Störsicherheit des Bordnetzes bereitzustellen.
-
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Durch die Verwendung einer zentralen Energieversorgungseinheit mit einer Lasereinheit zum Aussenden und Ausrichten eines Laserstrahls, werden die zu versorgenden Komponenten des Energieversorgungssystems mechanisch und elektrisch von einem Hauptnetz, insbesondere von einem Bordnetz in einem Flugzeug entkoppelt. Es wird eine kabelunabhängige Stromversorgung von separaten, autarken Empfängereinheiten verwirklicht. Dabei wird mittels einer geeigneten Photozelle die Laserenergie in elektrische Energie zum Aufladen einer Energiespeichereinheit der Empfängereinheit umgewandelt. Die Empfängereinheiten weisen dabei Reflektorelemente auf, die dazu ausgebildet sind, Teile des Laserlichtes zu reflektieren und zu einem geeigneten Sensor an der zentralen Versorgungseinheit zurückzuwerfen. Auf diese Weise lässt sich die Position der Empfängereinheit feststellen und die Lasereinheit kann auf die individuelle Empfängereinheit ausgerichtet werden. Eine einbaufeste Ausrichtung vor Inbetriebnahme kann daher entfallen und das System wird dadurch auf eine Vielzahl von Empfängereinheiten erweiterbar. Dies ist vorteilhaft, da in der Regel eine Vielzahl an Sensoren in einem Flugzeugkabinenbereich angebracht ist. Die Reflektorelemente sind dabei beispielsweise kreisrund um eine kreisrunde Photozelle angeordnet. Diese Geometrie ist am einfachsten zu realisieren, da in der Regel auch der Fokuspunkt des Lasers in der Ebene des Fotosensors eine annähernd kreisrunde Form aufweist. Es sind jedoch auch andere Laserprofilformen und andere Photozellen- und Reflektorgeometrien im Rahmen der Erfindung möglich. So kann das Reflektorelement auch mehrteilig ausgebildet sein, beispielsweise jeweils kann es an einer oder mehreren Ecken einer eckigen Photozelle angeordnet sein. Die Lasereinheit ist dazu eingerichtet, den Laserstrahl in der Ebene zu verschwenken und beim Überstreichen der Reflektorelemente ein Signal an einer geeigneten Sensoreinheit zu erhalten, wodurch sich die Positionsdaten der Photozelle zum Zwecke der Laserausrichtung ermitteln lassen. Ist die Lasereinheit auf die Photozelle ausgerichtet, kann durch Bestrahlung mit dem Laserlicht für eine bestimmte Zeitdauer die Energiespeichereinheit der Empfängereinheit aufgeladen werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Aufladen der Empfängereinheit nicht nur über eine bestimmte Zeitdauer realisiert sein, sondern auch über eine Anpassung bzw. Erhöhung der Übertragungsleistung des Lasers. Im Rahmen der Erfindung ist unter Flugzeugkabine auch die Frachtkabine eines Passagierflugzeugs oder der Laderaum eines Frachtflugzeugs umfasst.
-
Vorzugsweise liegt die Wellenlänge des Laserstrahls im Infrarot-Bereich. Dies hat zum einen den Vorteil, dass handelsübliche Infrarotlaser verwendet werden können, zum anderen sind keine nachteiligen sicherheitsrelevanten Aspekte zu erwarten auf die im Gebiet der Fliegerei erhöhte Anforderungen zu stellen sind. Infrarot-Laser-Scanner Systeme haben sich in vielen Bereichen auch im unmittelbaren Interaktionsbereich mit Menschen als verlässlich und ungefährlich etabliert, etwa bei Scananwendungen im Handel oder in der Logistik. Da zu erwarten ist, dass Flugpassagiere im Inneren der Flugzeugkabine den Laserstrahl im Betrieb kreuzen, muss in diesem Aspekt eine gesundheitliche Ungefährlichkeit gewährleistet sein. Damit ausreichend Energie in einer angemessenen Zeit an die Empfängereinheit übertragen werden kann, wird zwar ein relativ starker Laserstrahl von vorzugsweise etwa 10 bis 50 mW verwendet, jedoch ist dieser vorzugsweise schwach gebündelt und erzeugt in der Ebene der Photozelle einen Fokuspunkt von vorzugsweise etwa einem Zentimeter. Dementsprechend ist auch die aktive Fläche der Photozelle in diesem Größenbereich dimensioniert, um ein Maximum an Laserenergie umwandeln zu können.
-
Das Reflektorelement bildet vorzugsweise ein die individuelle Empfängereinheit kennzeichnendes Muster und vorzugsweise ist die Sensoreinheit dazu ausgebildet, unterschiedliche reflektierte kennzeichnende Signale zu detektieren. Das Muster ist dabei jeder Empfängereinheit individuell zugeordnet, so dass beim Überstreichen der Reflektorelemente durch den Laserstrahl nicht nur Positionsdaten einer Empfängereinheit ermittelt werden können, sondern auch eine Zuordnung zu den einzelnen Empfängereinheiten ermöglicht wird. Eine geeignete Sensoreinheit, kann dabei zum Auslesen flächiger Muster ausgebildet sein, wie es beispielsweise beim Laser-Scannen von QR-Codes realisiert ist.
-
Dabei wird vorzugsweise eine Mehrzahl von Daten der Empfängereinheit kodiert und übertragen. So lassen sich weitere Parameter der Empfängereinheit auslesen und beispielsweise mittels einer Informationsspeichereinheit zum Speichern von die Empfängereinheit betreffenden Informationen und/oder Parameter aufzeichnen.
-
Besonders bevorzugt ist dabei, dass die kodierten Informationen die Art der Empfängereinheit, den Ladestrom und die Kapazität der Energiespeichereinheit der Empfängereinheit umfassen. Mittels dieser Daten kann die Steuereinheit den Bestrahlungszeitraum zum optimalen Laden der Energiespeichereinheit bestimmen.
-
Um eine optimale Positionierung des Laserstrahls auf der Photozelle der Empfängereinheit zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, ein Reflektorelement in der Mitte der Photozelle anzuordnen, wobei die Abmessungen des zentralen Reflektorelements kleiner als die Abmessungen des Durchmessers der Ausleuchtung der Photozelle mit dem Laserstrahl sind. Durch das Detektieren des reflektierten Signals des zentralen Reflektorelements wird die ideale Laserausrichtung bestätigt. Zusätzlich lässt sich in einer vorteilhaften Weiterentwicklung die Stärke des Laserstrahls in Abhängigkeit des zentralen Reflektorsignals regulieren. So ist beispielsweise vorstellbar, dass, wenn das Signal bei optimaler Laserausrichtung abbricht, etwa weil die Photozelle durch ein Hindernis, zum Beispiel einen Passagier, verdeckt ist, die Laserintensität zum Energiesparen runter reguliert wird bis das Reflektorsignal wieder detektiert wird. Dadurch werden mögliche Gesundheitsrisiken für Passagiere weiter reduziert.
-
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist das vom zentralen Reflektorelement reflektierte Signal moduliert, um aktuelle Parameter der Empfängereinheit an die zentrale Versorgungseinheit zu übermitteln. So kann beispielsweise der aktuelle Ladestand der Energiespeichereinheit an die zentrale Versorgungseinheit übermittelt werden, oder aber auch weitere Statusmeldungen der Empfängereinheit können übertragen werden. Dabei kann die Modulation des zentralen Reflektorsignals vorzugsweise durch ein zusätzliches, über dem zentralen Reflektorelement positioniertes Modulationselement (beispielsweise ein Flüssigkristalldisplay (LCD) - Element) realisiert sein. Durch Aktivierung von Teilbereichen eines geeigneten Displays lassen sich diese Teilbereiche verdunkeln, bzw. werden für das Reflektorsignal undurchlässig. Auf diese Weise lassen sich variable Muster bilden, durch die die aktuellen Informationen der Empfängereinheit kodiert werden. Es sind neben Flüssigkristall-Displays aber auch andere flächige Elemente oder Displays denkbar, die für das Reflektorsignal eine partielle Undurchlässigkeit generieren können.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Ladezustand der Empfängereinheit an die zentrale Versorgungseinheit übermittelt wird. Daraus kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung durch die Steuereinheit die Bestrahlungszeit angepasst werden, um einen optimalen Ladevorgang zu gewährleisten.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Laserstrahl moduliert und die Empfängereinheit umfasst einen Sensor, der die Modulation des Laserstrahls detektiert. Dabei repräsentiert die Modulation des Laserstrahls ein kodiertes Steuersignal, das in der Empfängereinheit eine Aktion auslöst. Damit lassen sich durch die zentrale Versorgungseinheit beispielsweise Selbstdiagnose oder Funktionscheck der Empfängereinheit, Auslösen oder Triggern eines Aktuators, oder Datenabfragen, beispielsweise bezüglich Temperatur, Sitzplatzbelegung, Gurtstatus initiieren.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems ist in einer Passagierkabine eines Flugzeugs angeordnet und vorzugsweise an eine zentrale Energieversorgung des Flugzeugs angeschlossen. Für die Integration in das Bordnetz eines Flugzeugs ist nur die zentrale Versorgungseinheit vorgesehen, die Vielzahl kleiner, in der Kabine des Flugzeugs angebrachten Schaltkreise sind dabei als erfindungsgemäße autarke Empfängereinheiten ausgebildet, wodurch der gesamte Aufwand der Integration in das Bordnetz und auch das Verlegen von Versorgungskabeln entfällt. Die zentrale Versorgungseinheit kann dabei in einem Bodenbereich angeordnet sein, beispielsweise am Boden eines in der Flugzeugkabine angeordneten Kabinengangs. Dies ist im Falle von Passagierkabinen vorteilhaft. Die zentrale Versorgungseinheit kann aber auch an anderen Positionen angeordnet sein, beispielsweise in Frachtkabinen im Deckenbereich. Alternativ können auch mehrere zentrale Versorgungseinheiten vorgesehen sein, beispielsweise um die Versorgungs- und Ausfallsicherheit zu erhöhen, oder eine Fehlerredundanz zu ermöglichen.
-
Für Empfängereinheiten, die verdeckt zum direkten Strahlweg des Laserstrahls angeordnet sind, können vorzugsweise Umlenkelemente vorgesehen sein, die den Laserstrahl auf die Photozellen der verdeckten Empfängereinheiten richten können. Das lässt sich vorzugsweise in einfacher Weise über geeignete Spiegelelemente realisieren, die in der Sichtachse des Lasers angeordnet sind, oder über ein System aus mehreren Spiegelelementen, um bei Bedarf einen variablen Strahlweg zu realisieren. Zusätzlich oder alternativ kann in der Flugzeugkabine auch deshalb eine Mehrzahl von zentralen Versorgungseinheiten angeordnet sein, um unnötig komplizierte Umlenkelemente der einzelnen Empfängerelemente zu vermeiden. Vorzugsweise lassen sich mit mehreren Versorgungseinheiten, die dementsprechend mehrere Laserstrahlen aussenden, auch gleichzeitig mehrere Empfängereinheiten versorgen, oder gezielt eine einzelne Empfängereinheit von mehreren Versorgungslasern aufladen. Durch die Verwendung mehrerer Versorgungseinheiten lässt sich das Energieversorgungssystem insofern vorteilhaft erweitern, dass ein oder mehrere Laser dauerhaft zum Scannen des Raumbereichs verwendet werden und ein oder mehrere andere Laser nur zur Energieversorgung verwendet werden. Dadurch kann der Raumbereich permanent gescannt und die Statusabfrage der Empfängereinheiten durchgeführt werden. Zusätzlich kann durch mehrere Versorgungslaser eine gleichzeitige Ladung mehrerer Empfängereinheiten oder eine schnellere Ladung einer einzelnen Empfängereinheit realisiert werden, indem mehrere (Anzahl N) Versorgungslaser gleichzeitig auf eine Empfängereinheit gerichtet sind. Das ist auch sicherheitstechnisch günstig, da sich die Ladeleistung auf N mal 50 mW erhöht, ohne dass ein einzelner energiereicher und gegebenenfalls gefährlicher Übertragungskanal entsteht.
-
Falls mehrere Versorgungseinheiten vorgesehen sind, ist es weiterhin vorteilhaft, dass diese mit unterschiedlichen und unterscheidbaren Wellenlängen arbeiten, so dass Interferenzen vermieden werden.
-
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Energieversorgung einer Mehrzahl autarker Empfängergeräte in einer Flugzeugkabine, die eine Passagierkabine oder Frachtkabine sein kann, mit einem erfindungsgemäßen Energieversorgungssystem vorgeschlagen, das folgende Schritte in folgender Reihenfolge aufweist: Zunächst wird ein vorbestimmter Raumbereich mit dem Laserstrahl der zentralen Versorgungseinheit mit einer vorbestimmten Scanroutine abgescannt. In diesem Bereich befinden sich die mit Energie zu versorgenden Empfängerelemente. Das Scannen in der vorbestimmten Scanroutine wird dabei durch die verschwenkbare Lasereinheit bewerkstelligt.
-
Während des Scannens werden Positionsdaten individueller Empfängereinheiten aus reflektierten Signalen und Parametern der zugehörigen räumlichen Ausrichtung des Laserstrahls durch die Steuereinheit ermittelt.
-
Diese Positionsdaten werden anschließend in einem an der zentralen Versorgungseinheit vorgesehenen Informationsspeicher zum Speichern von die Empfängereinheit betreffenden Informationen und/oder Parametern gespeichert.
-
Die Scanroutine wird danach abgeschlossen.
-
In einem nächsten Schritt werden gespeicherte Informationsdaten und/oder Parametern einer individuellen Empfängereinheit abgerufen und die Lasereinheit gezielt auf die individuelle Empfängereinheit ausgerichtet.
-
Anschließend wird die Photozelle der individuellen Empfängereinheit mit dem ausgerichteten Laserstrahl für eine aus den die Empfängereinheit betreffenden Informationen und/oder Parametern bestimmten Zeitdauer bestrahlt.
-
Durch diese Reihenfolge der Schritte lässt sich ein effektives Aufladen einer Vielzahl von autarken Empfängergeräten mit einer zentralen Versorgungseinheit realisieren. Vorzugsweise werden die Schritte in einem bestimmten Zyklus wiederholt. Der Zyklus richtet sich dabei nach dem Ladebedarf der individuellen Empfängereinheiten.
-
Vorzugsweise sind eine Mehrzahl von Versorgungseinheiten vorgesehen, wodurch im Falle einer Blockierung des Strahlweges eines Versorgungslasers auf einen anderen Versorgungslaser ausgewichen wird, um eine stetige Aufladung der Empfängereinheit zu gewährleisten.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
- 1 eine schematische Darstellung einer Passagierkabine eines Flugzeugs mit einem erfindungsgemäßen Energieversorgungssystem,
- 2 eine schematische Darstellung der Komponenten einer zentralen Versorgungseinheit und einer Empfängereinheit,
- 3a-b eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Photozellen- und Reflektoranordnung einer Empfängereinheit,
- 4 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte.
-
Ein erfindungsgemäßes Energieversorgungssystem 1 umfasst im Wesentlichen mindestens eine zentrale Versorgungseinheit 3 und mindestens eine autarke Empfängereinheit 5. In der in 1 gezeigten Ausführungsform, ist das Energieversorgungssystem 1 in einer Flugzeugkabine 7 angeordnet. Die Flugzeugkabine 7 ist in dieser Ausführungsform als der von Passagieren genutzte Aufenthaltsbereich in einem Passagierflugzeug zu verstehen. Diese Flugzeug- oder Passagierkabine 7 weist einen Bodenbereich 9, einen Deckenbereich 11 und seitliche Wandbereiche 13 auf. Die seitlichen Wandbereiche 13 sind durch die Außenwand 15 des Flugzeugs gebildet, wobei zu dieser Außenwand 15 auch sämtliche Verkleidungen und funktionale Bereiche der Wand, wie beispielsweise Stromführungen, Kabelschächte oder Versorgungsleitungen hinzuzurechnen sind, die üblicherweise an diesen Stellen verbaut werden. Der Deckenbereich 11 kann Einbauten 16 für funktionale Elemente umfassen, wie beispielsweise Gepäckaufbewahrung oder Klimatisierung, und kann von gestalterischen Aspekten zu einem großen Teil frei nach Designvorgaben gestaltet und geformt sein. In dem zwischen Bodenbereich 9, Deckenbereich 11 und seitlichen Wandbereichen 13 gebildeten Raumvolumen der Flugzeugkabine 7 können Sitzreihen 17 zum Platzieren der Flugpassagiere angeordnet sein. In der Regel sind diese Sitzreihen 17 angrenzend an die seitlichen Wandbereiche 13 positioniert, sodass zwischen den Sitzreihen 17 mittig ein von Einbauten freier Kabinengang 19 gebildet ist, der den Zugang zu den Sitzreihen 17 ermöglicht. Je nach Größe der Flugzeugkabine 7 können auch mehr als die zwei äußeren Sitzreihen 17 angeordnet sein und mehrere Kabinengänge 19 bilden. Die zentrale Versorgungseinheit 3 kann im Bodenbereich 9 der Flugzeugkabine 7 angeordnet sein, beispielsweise an einem Ende des Kabinenganges 19. Für die Funktionalität des Energieversorgungssystems 1 ist es notwendig, die Empfängereinheiten 5 so anzuordnen, dass eine Versorgung ermöglicht wird. Als Empfängereinheiten 5 sind beispielsweise Sensoren, Sensorschaltkreise oder andere elektrische Schaltkreise und Komponenten denkbar, die eine relativ geringe Leistungsaufnahme aufweisen und daher eine autarke Versorgung durch eine zugehörige Energiespeichereinheit 21, wie beispielsweise einen Akku erlauben. Oftmals müssen derartige elektrische Komponenten an Stellen verbaut werden, die nur aufwendig durch die Verlegung von Versorgungskabeln zu erreichen sind. Ein autarker Betrieb ist daher vorteilhaft. Derartige elektrische Komponenten können beispielsweise in Sitzbelegungssensoren, Sicherheitsgurtstatussensoren, zugehörigen Anzeigeelementen oder peripheren Beleuchtungselementen bestehen. Aber auch andere Komponenten sind im Rahmen der Erfindung denkbar. Um platzsparende Einbauten zu ermöglichen und die Ausfallsicherheit zu erhöhen, ist es dabei vorteilhaft, eine Möglichkeit vorzusehen, die Energiespeichereinheiten 21 der elektrischen Komponenten im Betrieb aufladen zu können. Je nach Art der elektrischen Komponenten, beispielsweise im Falle von Sensoren, kann es vorteilhaft sein auch kabelungebundene Informations- und Steuersignalabfragen vorzusehen. Um dies zu gewährleisten sind, wie aus 2 ersichtlich, die Empfängereinheiten 5 mit Photozellen 23 ausgestattet, die an die Wellenlänge eines von der zentralen Versorgungseinheit 3 ausgesendeten Laserstrahls 25 angepasst sind. Die Photozellen 23 wandeln dabei die Strahlungsenergie des Laserstrahls 25 in elektrische Energie um, um über eine Verbindung 27 die Energiespeichereinheit 21 aufzuladen, durch die die Schaltkreise 29 versorgt werden. Dabei kann die Photozelle 23 direkt in der Komponente integriert sein, beispielsweise im Beleuchtungskörper eines Beleuchtungselementes, oder aber beabstandet von den Sensorschaltkreisen 29 angeordnet sein, beispielsweise bei einem Sitzbelegungssensor. In 1 sind die Photozellen 23 in der Nähe des Bodenbereichs 9 an den kabinengangseitigen 19 Bereichen der Sitzreihen 17 angebracht. Diese Photozellen 23 sind derart im Strahlengang des von der zentralen Versorgungseinheit 3 ausgesendeten Laserstrahls 25 positioniert, dass dieser auf die Photozellen 23 auftreffen kann. Bei außerhalb des Sichtbereichs, bzw. Strahlengangs des Laserstrahls 25 angeordneten Photozellen 23, können Umlenkelemente 31, wie beispielsweise Spiegelsysteme vorgesehen sein, um den Laserstrahl auf die Photozellen 23 zu richten.
-
Die zentrale Versorgungseinheit 3 ist mit dem Bordnetz verbindbar, so dass eine dauerhafte störungssichere Stromversorgung und Verbindung 33 zu zentralen Datenverarbeitungsvorrichtungen 35 des Flugzeugs gewährleistet ist. Der Laserstrahl 25 wird durch eine Lasereinheit 37 erzeugt, die verschwenkbar ist, um den Laserstrahl 25 auf die individuellen, zu versorgenden Empfängereinheiten 5, bzw. deren Photozellen 23 auszurichten. Dazu ist in der zentralen Versorgungseinheit 3 eine Steuereinheit 39 vorgesehen, die ein Scannen/Abzeilen eines vorbestimmten Raumbereichs mit dem Laserstrahl 25 ermöglicht.
-
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, einen Laser im nicht sichtbaren Infrarotbereich zu verwenden. Um ein Aufladen der Energiespeichereinheiten 21 der Empfängereinheiten 5 zu ermöglichen ist es vorteilhaft, einen relativ starken Laserstrahl 25 im Bereich von etwa 10 bis 50 mW zu verwenden, der aber schwach gebündelt ist und in der Ebene der Photozellen 23 ein etwa ein bis zwei Zentimeter im Durchmesser messenden Fokuspunkt bildet. So kann eine komfortable Ausleuchtung 41 auf der Photozelle 23 gewährleistet werden. Die Photozelle ist in dem Fall eine an die Wellenlänge des Laserstrahls 25 angepasste Solarzelle für den Infrarotbereich.
-
Angrenzend an die Lasereinheit 37 der zentralen Versorgungseinheit 3 ist eine Sensoreinheit 43 angeordnet, die beispielsweise im einfachsten Fall durch eine Fotodiode gebildet sein kann. Diese Sensoreinheit 43 ist dazu ausgerichtet, reflektiertes Licht 45 zu detektieren. Angrenzend an die Photozelle 23 ist vorzugsweise ein Reflektorelement 47 angeordnet, das dazu ausgebildet ist, Teile des Laserstrahls 25 als reflektiertes Licht 45 an die Sensoreinheit 43 zurück zu lenken.
-
Das Reflektorelement 47 kann in einer möglichen Ausführungsform (3a) kreisrund um eine kreisrunde Photozelle 23 angeordnet sein. Das Reflektorelement 47 kann auch mehrteilig ausgebildet sein, beispielsweise können an einer oder mehreren Ecken einer eckigen Photozelle 23 Teile des Reflektorelements 47 angeordnet sein (3b). Dabei bildet das Reflektorelement 47 ein der Empfängereinheit 5 individuell zugeordnetes Muster 49. Das Muster 49 kann dabei durch die Form der Reflektorelemente 47 an sich, oder durch eine gemusterte Markierung der Reflektorelemente 47 gebildet sein. In das Muster 49 können dabei Informationen und Parameter zur Identifizierung der Empfängereinheit 5 kodiert sein. Die Sensoreinheit 43 muss dazu eingerichtet sein, die kodierten Daten des Musters 49 aus dem Reflektorsignal 45 zu detektieren. Dazu ist die bekannte Methode des Laser-Scan denkbar, wie sie etwa zum Auslesen von QR-Kodierungen angewendet werden kann. Aus dem ausgelesenen Reflektorsignal 45 und der Ausrichtung der Lasereinheit, kann die Steuereinheit 39 Positionsdaten und weitere Informationen in einem Informationsspeicher 51 ablegen. Aus diesen Daten lässt sich eine angepasste Bestrahlungszeit T der Photozelle 23 ermitteln.
-
Wie aus 3a-b ersichtlich, kann ein weiteres Reflektorelement 53 vorgesehen sein, das vorzugsweise zentral im Zentrum der Photozelle 23 angeordnet ist. Die Abmessungen des zentralen Reflektorelements 53 sind dabei im Vergleich zu der durch den Laserstrahl 25 ausgeleuchteten Fläche 41 der Photozelle 23 derart klein bemessen, dass der Anteil des auf die Photozelle 23 auftreffenden Laserlichts 25 ausreicht, um die Energiespeichereinheit 21 aufzuladen. Das zentrale Reflektorelement 53 ist außerdem hilfreich, der Versorgungseinheit 3 ein Feedback und/oder eine Bestätigung der optimalen mittigen Ausrichtung der Lasereinheit 37 auf die Photozelle 23 zu geben.
-
Zusätzlich kann ein Modulationselement 55 vorgesehen sein, welches das reflektierte Licht des zentralen Reflektorelements 53 moduliert. Hier kann ein variables Muster vorgesehen sein, das beispielsweise durch ein über dem zentralen Reflektorelement 53 positionierten Flüssigkeitskristall-Display gebildet ist. Durch das variable Muster lassen sich aktuelle Parameter wie beispielsweise der Ladestand der Energiespeichereinheit 21 an die zentrale Versorgungseinheit übermitteln. Auch der Laserstrahl 25 kann in einer möglichen Ausführungsform moduliert sein, beispielsweise durch Leistungsmodulation und/oder Pulsfolgenmodulation. Dadurch können in der Empfängereinheit 5 Aktionen ausgelöst werden. Vorstellbar sind in diesem Fall das Auslösen einer Selbstdiagnose, Triggern eines Aktuators, Datenabfragen, beispielsweise bezüglich Temperatur, Sitzplatzbelegung oder Gurtstatus.
-
In 4 ist schematisch das Verfahren zur Energieversorgung einer Mehrzahl autarker Empfängereinheiten 5 in einer Flugzeugkabine 7 mit einem erfindungsgemäßen Energieversorgungssystem 1 dargestellt. Dabei repräsentiert Kasten A das Scannen eines vorbestimmten Raumbereichs in der Flugzeugkabine 7 mit dem Laserstrahl 25 der zentralen Versorgungseinheit 3 mit einer vorbestimmten Scanroutine. In diesem Bereich befinden sich die mit Energie zu versorgenden Empfängereinheiten 5. Das Scannen in der vorbestimmten Scanroutine wird dabei durch die verschwenkbare Lasereinheit 37 bewerkstelligt. Während des Scannens A werden Positionsdaten individueller Empfängereinheiten 5 aus reflektierten Signalen 45 und Parametern der zugehörigen räumlichen Ausrichtung des Laserstrahls 25 durch die Steuereinheit 39 ermittelt, was durch Kasten B repräsentiert ist. Kasten C repräsentiert das Speichern dieser Positionsdaten in einem an der zentralen Versorgungseinheit 3 vorgesehenen Informationsspeicher 51, der zum Speichern von, die Empfängereinheit 5 betreffenden Informationen und/oder Parameter eingerichtet ist. Die Scanroutine A wird danach abgeschlossen. In einem nächsten Schritt D, der sich zeitlich nicht zwangsläufig direkt an Schritt A anschließen muss, werden gespeicherte Informationsdaten und/oder Parametern einer individuellen Empfängereinheit 5 abgerufen (E) und die Lasereinheit 37 gezielt auf die individuelle Empfängereinheit 5 ausgerichtet (F). Kasten G repräsentiert die anschließende Bestrahlung der Photozelle 23 der individuellen Empfängereinheit 5 mit dem ausgerichteten Laserstrahl 25 für eine aus den die Empfängereinheit 5 betreffenden Informationen und/oder Parametern bestimmten Zeitdauer T. Nach der Bestrahlungszeit T werden in einem Schritt D' die Positionsdaten einer weiteren Empfängereinheit 5 aufgerufen (E') und der Laserstrahl 25 auf die Photozelle 23 dieser weiteren Empfängereinheit 5 gerichtet (F’) und diese dann für eine Dauer T' bestrahlt (G'). Durch diese Reihenfolge lässt sich eine Vielzahl von autarken Empfängereinheiten 5 mit einer zentralen Versorgungseinheit 3 versorgen. Vorzugsweise werden die Schritte in einem bestimmten Zyklus Z wiederholt. Der Zyklus Z richtet sich dabei nach dem Ladebedarf der individuellen Empfängereinheiten 5. Es können in einer vorteilhaften Ausführungsform verschiedene Lasereinheiten (37) vorgesehen sein für das Scannen/Abzeilen der Positionsdaten und für das Aufladen der Empfängereinheiten (5). So kann ein Laser (25) zum Scannen, der vorzugsweise eine geringere Leistung aufweist als der Laser (25) zum Aufladen, auch während eines individuellen Ladevorgangs weiter den Raumbereich abscannen und somit fortlaufend die Positions- und Zustandsdaten der Empfängereinheiten (5) aktualisieren.
