DE102018113311A1 - Electromechanical transmission device, systems with an electromechanical transmission device and method for transmitting information - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Anmeldung betrifft eine elektromechanische Übertragungsvorrichtung (100) zum Übertragen von Informationen (112). Die elektromechanische Übertragungsvorrichtung umfasst einen Signaleingang (110), der ausgebildet ist, um eine Information (112) zu empfangen und einen elektromechanischen Wandler (120), der ausgebildet ist, ein zur Information (112) korrespondierendes mechanisches Signal (130) in eine mechanische Struktur (140) einzuprägen. Das mechanische Signal (130) kann von einer weiteren elektromechanischen Übertragungsvorrichtung an der mechanischen Struktur (140) empfangen werden und die Information (112) an der weiteren elektromechanischen Übertragungsvorrichtung vorliegen.The present application relates to an electromechanical transmission device (100) for transmitting information (112). The electromechanical transmission device includes a signal input (110) configured to receive information (112) and an electromechanical transducer (120) configured to receive a mechanical signal (130) corresponding to the information (112) in a mechanical structure (140). The mechanical signal (130) may be received by another electromechanical transmission device on the mechanical structure (140) and the information (112) may be present on the further electromechanical transmission device.
Description
Technisches GebietTechnical area
Ausführungsbeispiele der Offenbarung befassen sich mit elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen zum Übertragen von Informationen. Weitere Ausführungsbeispiele befassen sich mit Systemen zum Übertragen von Informationen sowie Verfahren zum Übertragen von Informationen.Embodiments of the disclosure are concerned with electromechanical transmission devices for transmitting information. Further embodiments are concerned with systems for transmitting information and methods for transmitting information.
Hintergrundbackground
Die Integration von Sensornetzwerken zur Überwachung von Systemen und Anlagen erhält zunehmend Einzug in einer Vielzahl von Anwendungen und Branchen. Dem Einsatz von etablierten Techniken können jedoch durch physikalische und wirtschaftliche Gründe Grenzen gesetzt sein. Aufwendige leitungsgebundene Sensortechnik scheidet etwa im Leichtbau oder in rauen Einsatzumgebungen oftmals aus. Funktechnologien können sich für Bereiche eigenen, in denen Funkwellen gute Ausbreitungsbedingungen vorfinden, in komplexen Umgebungen stoßen sie dagegen mitunter schnell an ihre Grenzen.The integration of sensor networks to monitor systems and equipment is increasingly being used in a variety of applications and industries. The use of established techniques, however, can be limited by physical and economic reasons. Extensive line-based sensor technology is often eliminated in lightweight construction or in harsh environments. Radio technologies can be used in areas where radio waves have good propagation conditions, but in complex environments they sometimes reach their limits quickly.
Es sind Konzepte der Kommunikation von Informationen zwischen Informationsknoten, beispielsweise Sensorknoten in Sensornetzwerken, mittels leitungsgebundener Techniken über physikalische Medien wie Kupfer oder Glasfaser, oder mittels drahtloser Funknetze unter Verwendung elektromagnetischer Wellen bekannt. Die Reichweite bei solchen funkbasierten Konzepten schwankt jedoch in Abhängigkeit von Umgebungsbeschaffenheiten. In mobilen Anwendungen kann es dadurch zu einem Kommunikationsabbruch zwischen den Sensoren kommen. Der Datenverkehr in Funknetzen kann beispielsweise auch abgehört werden und somit ungeschützt oder nicht manipulationssicher sein.There are known concepts of communicating information between information nodes, such as sensor nodes in sensor networks, using wireline techniques over physical media such as copper or glass fiber, or wireless radio networks using electromagnetic waves. The range of such radio-based concepts, however, varies depending on environmental conditions. In mobile applications, this can lead to a communication termination between the sensors. The data traffic in radio networks can also be intercepted, for example, and thus be unprotected or tamper-proof.
Aufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Konzepte zur Übertragung von Informationen zwischen Informationsknoten in Systemen bereitzustellen.The object of the invention is to provide improved concepts for transmitting information between information nodes in systems.
ZusammenfassungSummary
Die Aufgabe wird gelöst gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Ansprüche, die folgende Beschreibung sowie durch die Figuren beschrieben.The object is achieved according to the independent claims. Advantageous developments of the invention are described by the dependent claims, the following description and by the figures.
Dazu wird eine elektromechanische Übertragungsvorrichtung zum Übertragen von Informationen vorgeschlagen. Die elektromechanische Übertragungsvorrichtung umfasst zumindest einen Signaleingang und einen elektromechanischen Wandler.For this purpose, an electromechanical transmission device for transmitting information is proposed. The electromechanical transmission device comprises at least one signal input and an electromechanical converter.
Der Signaleingang ist ausgebildet, um eine zu übertragende Information zu empfangen. Die zu übertragende Information kann beispielsweise als elektrisches Signal an den Signaleingang angelegt werden. Dazu kann eine Informationsquelle an die elektromechanische Übertragungsvorrichtung angeschlossen sein. Die Informationsquelle kann beispielsweise eine Kommunikationsvorrichtung, ein Computer, eine Messvorrichtung oder ein Sensor sein oder einen solchen aufweisen.The signal input is designed to receive information to be transmitted. The information to be transmitted can be applied, for example as an electrical signal to the signal input. For this purpose, an information source can be connected to the electromechanical transmission device. The information source may be, for example, a communication device, a computer, a measuring device or a sensor or have such a sensor.
Der elektromechanische Wandler ist dazu ausgebildet, ein mechanisches Signal, das zu der über den Signaleingang empfangenen Information korrespondiert, in eine mechanische Struktur einzuprägen. Beispielsweise ist die elektromechanische Übertragungsvorrichtung dazu ausgebildet, an der mechanische Struktur befestigt oder angebracht zu werden, sodass eine mechanische Anregung oder Bewegung des elektromechanischen Wandlers eine Anregung der mechanischen Struktur und eine korrespondierende mechanische Welle innerhalb der mechanischen Struktur bewirkt. Mit anderen Worten, die elektromechanische Übertragungsvorrichtung kann mittels des elektromechanischen Wandlers innerhalb der mechanischen Struktur ein mechanisches Signal erzeugen, das sich ausgehend von der Position der elektromechanischen Übertragungsvorrichtung innerhalb der mechanischen Struktur ausbreiten kann. Somit ist es möglich, die Information mittels eines mechanischen Signals über einen mechanischen oder akustischen Ausbreitungsweg (bspw. als Ultraschallsignal) innerhalb der mechanischen Struktur zu versenden, um es beispielsweise an einen Empfänger zu übertragen.The electromechanical transducer is designed to impress a mechanical signal, which corresponds to the information received via the signal input, into a mechanical structure. For example, the electromechanical transmission device is configured to be attached or attached to the mechanical structure such that mechanical excitation or movement of the electromechanical transducer causes excitation of the mechanical structure and a corresponding mechanical wave within the mechanical structure. In other words, the electromechanical transmission device can generate a mechanical signal within the mechanical structure by means of the electromechanical transducer, which can propagate within the mechanical structure, starting from the position of the electromechanical transmission device. It is thus possible to send the information by means of a mechanical signal via a mechanical or acoustic propagation path (for example as an ultrasonic signal) within the mechanical structure in order to transmit it, for example, to a receiver.
Die vorgeschlagene elektromechanische Übertragungsvorrichtung ermöglicht somit z.B. eine Alternative oder ein Substitut für kabellose funkbasierte Übertragung von Informationen. Beispielsweise können Informationen über die mechanische Struktur in einem System zwischen zwei elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen mittels Strukturschall über die mechanische Struktur übertragen werden. Dadurch wird die kabellose Übertragung von Informationen beispielsweise in Umgebungen ermöglicht, in denen eine funkbasierte Übertragung (mittels elektromagnetischer Wellen) erschwert ist. Im Gegensatz zu funkbasierten Übertragungstechniken kann die Übertragung per mechanischen Signalen oder akustischen Signal auch eine Abhörsicherheit der Übertragung erhöhen, da sich die übertragenen Signale nur innerhalb der mechanischen Struktur des z.B. abgeschlossenen Systems ausbreiten können und dadurch ein Abhören von außerhalb wesentlich erschwert werden kann. Beispielsweise kann ferner eine Übertragungsqualität innerhalb der mechanischen Struktur höher sein als eine Übertragungsqualität mittels funkbasierter Techniken.The proposed electromechanical transmission device thus enables e.g. an alternative or substitute for wireless radio-based transmission of information. For example, information about the mechanical structure in a system between two electromechanical transmission devices can be transmitted via the mechanical structure by means of structural sound. This allows the wireless transmission of information, for example, in environments where radio-based transmission (using electromagnetic waves) is difficult. In contrast to radio-based transmission techniques, the transmission by mechanical signals or acoustic signal can also increase the security of the transmission since the transmitted signals can only be transmitted within the mechanical structure of e.g. completed system can be opened and thus a listening from outside can be made much more difficult. For example, further, a transmission quality within the mechanical structure may be higher than a transmission quality by means of radio-based techniques.
Im Gegensatz zu funkbasierten Übertragern kann die vorgeschlagene elektromechanische Übertragungsvorrichtung beispielsweise auch innerhalb eines geschlossenen Hohlraums der mechanischen Struktur angebracht werden und von dort aus das mechanische Signal erzeugen. Dadurch kann die elektromechanische Übertragungsvorrichtung beispielsweise in rauen Umgebungen geschützt bereitgestellt werden. Somit kann eine Robustheit und/oder eine Zuverlässigkeit oder Funktionalität eines Systems zur Übertragung von Informationen erhöht werden. Ein funkbasierter Übertrager kann dagegen beispielsweise keine elektromagnetischen Wellen aus einem geschlossenen Hohlraum einer elektrisch leitfähigen mechanischen Struktur heraus senden. For example, in contrast to radio-based transformers, the proposed electromechanical transmission device may also be mounted within a closed cavity of the mechanical structure and generate the mechanical signal therefrom. As a result, the electromechanical transmission device can be provided protected, for example, in harsh environments. Thus, robustness and / or reliability or functionality of a system for transmitting information may be increased. By contrast, a radio-based transmitter, for example, can not send out electromagnetic waves from a closed cavity of an electrically conductive mechanical structure.
Die elektromechanische Übertragungsvorrichtung umfasst gemäß einer Weiterbildung eine Signalverarbeitungsvorrichtung, die ausgebildet ist, basierend auf der Information zumindest ein Eingangssignal für den elektromechanischen Wandler zu erzeugen. Durch das Bereitstellen der Signalverarbeitungsvorrichtung innerhalb der elektromechanischen Übertragungsvorrichtung kann beispielsweise in Verbindung mit einer integrierten Energieversorgung (beispielsweise einer Batterie) der elektromechanischen Übertragungsvorrichtung ein autarker Einsatz der elektromechanischen Übertragungsvorrichtung ermöglicht werden. Eine integrierte Signalverarbeitungsvorrichtung kann beispielsweise durch einen Mikroprozessor oder Mikrokontroller ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die elektromechanische Übertragungsvorrichtung eine elektrische Schnittstelle zum Anschließen einer Signalverarbeitungsvorrichtung aufweisen. Beispielsweise kann die elektromechanische Übertragungsvorrichtung über die elektrische Schnittstelle mit einem Computer verbunden werden. Der Computer kann beispielsweise gleichzeitig als Informationsquelle und als Signalverarbeitungsvorrichtung eingesetzt sein. Weiterhin kann die elektromechanische Übertragungsvorrichtung einen Energieversorgungseingang aufweisen.According to one development, the electromechanical transmission device comprises a signal processing device which is designed to generate at least one input signal for the electromechanical converter based on the information. By providing the signal processing device within the electromechanical transmission device, an autonomous use of the electromechanical transmission device can be made possible, for example, in conjunction with an integrated energy supply (for example a battery) of the electromechanical transmission device. An integrated signal processing device may be formed for example by a microprocessor or microcontroller. Alternatively or additionally, the electromechanical transmission device may have an electrical interface for connecting a signal processing device. For example, the electromechanical transmission device can be connected to a computer via the electrical interface. The computer may for example be used simultaneously as an information source and as a signal processing device. Furthermore, the electromechanical transmission device may have a power supply input.
Gemäß einer Weiterbildung der elektromechanischen Übertragungsvorrichtung wird die Information mittels eines elektrischen Signals empfangen und das mechanische Signal basiert auf dem elektrischen Signal. Beispielsweise kann das elektrische Signal direkt mittels des elektromechanischen Wandlers in das mechanische Signal umgewandelt werden. Alternativ ist es möglich, das elektrische Signal (bspw. eine analoges oder digitales elektrisches Signal) durch Modulation auf ein Trägersignal aufzuprägen und das modulierte Trägersignal mittels des elektromechanischen Wandlers in die mechanische Struktur einzuprägen oder über die mechanische Struktur zu senden. Beispielsweise kann das mechanische Signal zusätzlich zu der zu übertragenden Information eine Senderidentifikation, durch die die sendende elektromechanische Übertragungsvorrichtung ermittelt werden kann, und/oder eine Empfängeridentifikation aufweisen, durch die ein vorbestimmter Empfänger des mechanischen Signals bzw. der zu übertragenden Information ermittelt werden kann.According to a development of the electromechanical transmission device, the information is received by means of an electrical signal and the mechanical signal is based on the electrical signal. For example, the electrical signal can be converted directly into the mechanical signal by means of the electromechanical transducer. Alternatively, it is possible to impart the electrical signal (for example an analog or digital electrical signal) to a carrier signal by modulation and to impress the modulated carrier signal into the mechanical structure by means of the electromechanical transducer or to transmit it via the mechanical structure. For example, the mechanical signal in addition to the information to be transmitted, a transmitter identification, by which the transmitting electromechanical transmission device can be determined, and / or a receiver identification, by which a predetermined receiver of the mechanical signal or the information to be transmitted can be determined.
Beispielsweise kann die Information eine Sensorinformation sein, die von einer als Sensor ausgestalteten Informationsquelle von der elektromechanischen Übertragungsvorrichtung empfangen wird. Entsprechend kann das elektrische Signal ein Sensorsignal sein, beispielsweise ein Ausgangssignal eines Sensors, wobei der Sensorausgang an den Signaleingang angeschlossen sein kann. Beispielsweise kann ein Verstärker bereitgestellt sein, der das elektrische Signal verstärkt, bevor es an den elektromechanischen Wandler angelegt wird, z.B. weil zur Erzeugung der mechanischen Welle Zusatzenergie nötig ist. Der Verstärker kann z.B. zwischen elektromechanischem Wandler und Signaleingang angeordnet sein. Ein entsprechender Verstärker (und Komponenten zum Bereitstellen der benötigten Zusatzenergie) können alternativ oder zusätzlich auch als Teilkomponenten des elektromechanischen Wandler ausgeführt sein. Die elektromechanische Übertragungsvorrichtung kann beispielsweise bei der Konstruktion von mechanischen Systemen oder Maschinen verwendet werden, in denen Sensorsignale zwischen verschiedenen Sensorknoten, jeweilige elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen aufweisend, übertragen werden.By way of example, the information may be sensor information which is received by the electromechanical transmission device from an information source designed as a sensor. Accordingly, the electrical signal may be a sensor signal, for example an output signal of a sensor, wherein the sensor output may be connected to the signal input. For example, an amplifier may be provided which amplifies the electrical signal before it is applied to the electromechanical transducer, e.g. because additional energy is needed to generate the mechanical shaft. The amplifier can e.g. be arranged between the electromechanical transducer and signal input. A corresponding amplifier (and components for providing the required additional energy) may alternatively or additionally also be embodied as subcomponents of the electromechanical converter. The electromechanical transmission device can be used, for example, in the construction of mechanical systems or machines in which sensor signals are transmitted between different sensor nodes, having respective electromechanical transmission devices.
Gemäß einer Weiterbildung der elektromechanischen Übertragungsvorrichtung ist das mechanische Signal an ein mechanisches Übertragungsverhalten der mechanischen Struktur angepasst. Beispielsweise erfolgt vor dem Einprägen des mechanischen Signals in die mechanische Struktur eine Signalvorverarbeitung. Das mechanische Signal kann aufgrund der Anpassung eine geänderte Frequenz hinsichtlich des elektrischen Signals oder Sensorsignals und/oder eine Verzerrung hinsichtlich des elektrischen Signals oder Sensorsignals aufweisen. Beispielsweise kann die Signalverarbeitungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, vorbestimmte Parameter des Eingangssignals für den elektromechanischen Wandler so zu ändern, dass eine Anpassung des mechanischen Signals an die mechanische Struktur ermöglicht werden kann.According to a development of the electromechanical transmission device, the mechanical signal is adapted to a mechanical transmission behavior of the mechanical structure. For example, before the mechanical signal is impressed on the mechanical structure, signal preprocessing takes place. Due to the adaptation, the mechanical signal may have a changed frequency with respect to the electrical signal or sensor signal and / or a distortion with respect to the electrical signal or sensor signal. For example, the signal processing device may be configured to change predetermined parameters of the input signal for the electromechanical transducer so that an adaptation of the mechanical signal to the mechanical structure can be made possible.
Die Anpassung an das mechanische Übertragungsverhalten kann eine Signalvorverarbeitung des mechanischen Signals beispielsweise mittels der Signalverarbeitungsvorrichtung umfassen. Die Signalvorverarbeitung kann in Abhängigkeit von Ausbreitungscharakteristiken innerhalb der mechanischen Struktur zwischen der elektromechanischen Übertragungsvorrichtung und einem Empfänger des mechanischen Signals basieren. Ein Empfänger des mechanischen Signals kann beispielsweise eine weitere elektromechanische Übertragungsvorrichtung sein, die mittels des elektromechanischen Wandlers das von der mechanischen Struktur an einer zweiten Position empfangene mechanische Signal in ein korrespondierendes elektrisches Signal umwandeln kann und dadurch die übertragene Information bereitstellen kann.The adaptation to the mechanical transmission behavior may include a signal preprocessing of the mechanical signal, for example by means of the signal processing device. The signal preprocessing may be based on propagation characteristics within the mechanical structure between the electromechanical transmission device and a receiver of the mechanical signal. A recipient of the mechanical signal may, for example, be a further electromechanical transmission device which, by means of the electromechanical transducer, can convert the mechanical signal received from the mechanical structure at a second position into a corresponding electrical signal and thereby provide the transmitted information.
Beispielsweise können das mechanische Signal und/oder eine Resonanzfrequenz des elektromechanischen Wandlers an eine mechanische Resonanzfrequenz der mechanischen Struktur angepasst sein. Die mechanische Struktur kann eine oder mehrere Resonanzfrequenzen aufweisen und eine Grundfrequenz des mechanischen Signals (beispielsweise eine Trägerfrequenz) kann einer der Resonanzfrequenzen entsprechen. Beispielsweise kann die mechanische Struktur eine komplexe Geometrie aufweisen, sodass auf verschiedenen Ausbreitungswegen verschiedene Resonanzfrequenzen auftreten. Daher kann das mechanische Signal gemäß einem Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit von einem jeweiligen Übertragungsweg von der sendenden elektromechanischen Übertragungsvorrichtung zu einem jeweiligen Empfänger angepasst werden. Die sendende elektromechanische Übertragungsvorrichtung kann beispielsweise ein erstes mechanisches Signal mit einer an einen ersten Empfänger zu sendenden Information in Abhängigkeit von einem ersten Übertragungsweg zwischen der elektromechanischen Übertragungsvorrichtung und dem ersten Empfänger anpassen (z.B. mit einer ersten Trägerfrequenz senden) und ein zweites mechanisches Signal mit einer an einen zweiten Empfänger zu sendenden Information in Abhängigkeit von einem zweiten Übertragungsweg zwischen der elektromechanischen Übertragungsvorrichtung und dem zweiten Empfänger anpassen (z.B. mit einer zweiten von der ersten verschiedenen Trägerfrequenz senden). Dadurch kann es möglich sein, eine jeweilige Übertragung des mechanischen Signals zu einem jeweiligen Empfänger zu optimieren.For example, the mechanical signal and / or a resonance frequency of the electromechanical transducer may be adapted to a mechanical resonance frequency of the mechanical structure. The mechanical structure may have one or more resonant frequencies, and a fundamental frequency of the mechanical signal (eg, a carrier frequency) may correspond to one of the resonant frequencies. For example, the mechanical structure may have a complex geometry such that different resonance frequencies occur on different propagation paths. Therefore, according to one embodiment, the mechanical signal may be adjusted from the transmitting electromechanical transmission device to a respective receiver depending on a respective transmission path. For example, the transmitting electromechanical transmission device may adapt (eg, transmit at a first carrier frequency) a first mechanical signal having information to be transmitted to a first receiver in response to a first transmission path between the electro-mechanical transmission device and the first receiver and a second mechanical signal at one adapting a second receiver to transmit information in response to a second transmission path between the electromechanical transmitter and the second receiver (eg, transmitting at a second different carrier frequency from the first). This may make it possible to optimize a respective transmission of the mechanical signal to a respective receiver.
Es ist möglich, dass eine Resonanzfrequenz der mechanischen Struktur oder eines mechanischen Übertragungsweges zwischen der elektromechanischen Übertragungsvorrichtung und einem Empfänger mittels eines Messergebnisses und/oder mittels eines Simulationsergebnisses bereitgestellt ist. Resonanzfrequenzen oder eine mechanische Übertragungscharakteristik zwischen der elektromechanischen Übertragungsvorrichtung und dem Empfänger können beispielsweise basierend auf mechanischen oder akustischen Computersimulationen oder analytischen Berechnungen bestimmt werden. Eine Messung der Eigenschaften des mechanischen Übertragungsweges kann beispielsweise unmittelbar zwischen zwei elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen vorgenommen werden. Dazu kann eine erste der elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen beispielsweise ein standardisiertes Messsignal, zum Beispiel ein Sweep-Signal, an die zweite der elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen senden. Aufgrund von Resonanzen innerhalb des Übertragungsweges werden bestimmte Frequenzanteile von der zweiten elektromechanischen Übertragungsvorrichtung mit höherer Amplitude empfangen als andere Frequenzanteile außerhalb der Resonanzbereiche. Beispielsweise kann die zweite elektromechanische Übertragungsvorrichtung der ersten elektromechanischen Übertragungsvorrichtung eine Information über die ermittelten Resonanzfrequenzen senden. Beispielsweise kann auch eine Frequenzverschiebung im Übertragungsweg auftreten, die etwa durch Vergleich des empfangenen Messsignals mit dem an der zweiten elektromechanischen Übertragungsvorrichtung verfügbaren standardisierten Messsignal ermittelt werden kann. Durch die Anpassung des mechanischen Signals an den Übertragungsweg innerhalb der mechanischen Struktur kann eine Übertragung der Informationen effizienter erfolgen, beispielsweise können die mechanischen Signale mit weniger Energie übertragen werden, wenn Resonanzfrequenzen der mechanischen Struktur auf jeweiligen Übertragungswegen ausgenutzt werden. Es ist also eine adaptive Informationsübertragung in Abhängigkeit von verschiedenen Übertragungswegen möglich.It is possible that a resonance frequency of the mechanical structure or a mechanical transmission path between the electromechanical transmission device and a receiver is provided by means of a measurement result and / or by means of a simulation result. Resonance frequencies or a mechanical transfer characteristic between the electromechanical transfer device and the receiver can be determined, for example, based on mechanical or acoustic computer simulations or analytical calculations. A measurement of the properties of the mechanical transmission path can for example be made directly between two electromechanical transmission devices. For this purpose, a first of the electromechanical transmission devices, for example, send a standardized measurement signal, for example a sweep signal, to the second of the electromechanical transmission devices. Due to resonances within the transmission path, certain frequency components are received by the second higher-amplitude electromechanical transmission device than other frequency components outside the resonance regions. For example, the second electromechanical transmission device of the first electromechanical transmission device can send information about the determined resonance frequencies. For example, a frequency shift in the transmission path can occur, which can be determined, for example, by comparing the received measurement signal with the standardized measurement signal available at the second electromechanical transmission device. By adapting the mechanical signal to the transmission path within the mechanical structure, transmission of the information may be more efficient, for example, the mechanical signals may be transmitted with less energy if resonant frequencies of the mechanical structure on respective transmission paths are utilized. So it is an adaptive information transfer depending on different transmission paths possible.
Gemäß einer Weiterbildung ist die elektromechanische Übertragungsvorrichtung ferner dazu ausgebildet, ein über die mechanische Struktur übertragenes mechanisches Signal mit einer ersten Signalstärke mittels des elektromechanischen Wandlers zu empfangen und in ein elektrisches Signal zu wandeln. Beispielsweise kann das umgewandelte elektrische Signal gespeichert werden und/oder verstärkt werden und wiederum an den elektrischen Eingang des elektromechanischen Wandlers der elektromechanischen Übertragungsvorrichtung angelegt werden. Dadurch ist es möglich, das empfangene Signal als mechanisches Signal mit einer zweiten Signalstärke größer als die erste Signalstärke in die mechanische Struktur einzuprägen. Mit anderen Worten, die elektromechanische Übertragungsvorrichtung kann die Funktion eines Signalverstärkers zur Verstärkung mechanischer Signale haben. Dadurch kann es möglich sein ein mechanisches Signal innerhalb einer großen mechanischen Struktur oder einer mechanischen Struktur mit hoher Dämpfung über weite Strecken zu übertragen, beispielsweise wenn eine Vielzahl von elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen als Signalverstärker oder Repeater bereitgestellt wird. Somit kann die elektromechanische Übertragungsvorrichtung beispielsweise in Ad-hoc Netzwerken mit Multi-Hop-Funktion eingesetzt werden.According to a development, the electromechanical transmission device is further configured to receive a mechanical signal transmitted via the mechanical structure with a first signal strength by means of the electromechanical transducer and to convert it into an electrical signal. For example, the converted electrical signal may be stored and / or amplified and in turn applied to the electrical input of the electromechanical transducer of the electromechanical transmission device. This makes it possible to memorize the received signal as a mechanical signal having a second signal strength greater than the first signal strength in the mechanical structure. In other words, the electromechanical transmission device may have the function of a signal amplifier for amplifying mechanical signals. Thereby, it may be possible to transmit a mechanical signal within a large mechanical structure or a mechanical structure with high attenuation over long distances, for example when a plurality of electromechanical transmission devices are provided as signal amplifiers or repeaters. Thus, the electromechanical transmission device can be used for example in ad-hoc networks with multi-hop function.
In einem Ausführungsbeispiel ist der elektromechanische Wandler ein elektromagnetischer und/oder piezoelektrischer Wandler. Beispielsweise kann eine mechanisch anregbare Fläche des elektromechanischen Wandlers an einer Außenseite der elektromechanischen Übertragungsvorrichtung angeordnet sein, sodass der elektromechanische Wandler in direkten Kontakt mit der mechanischen Struktur oder einer Oberfläche der mechanischen Struktur gebracht werden kann. Der elektromechanische Wandler kann eine MEMS (mikroelektromechanisches System) Komponente sein. In Verbindung mit einem MEMS-Sensor kann beispielsweise eine miniaturisierte elektromechanische Übertragungsvorrichtung bereitgestellt werden.In one embodiment, the electromechanical transducer is an electromagnetic and / or or piezoelectric transducer. For example, a mechanically excitable surface of the electromechanical transducer may be disposed on an outside of the electromechanical transmission device such that the electromechanical transducer may be brought into direct contact with the mechanical structure or a surface of the mechanical structure. The electromechanical transducer may be a MEMS (microelectromechanical system) component. In connection with a MEMS sensor, for example, a miniaturized electromechanical transmission device can be provided.
Zum Beispiel kann die elektromechanische Übertragungsvorrichtung an einen Sensor gekoppelt sein und/oder mit einem Sensor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Dadurch kann die elektromechanische Übertragungsvorrichtung beispielsweise in Maschinen genutzt werden, um Sensordaten zwischen verschiedenen Sensorknoten (z.B. mit jeweiligen elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen) zu übertragen. Dabei können mechanische Teile der Maschine als mechanische Struktur zur Übertragung der mechanischen Signale effizient genutzt werden. Beispielsweise kann eine solche Maschine in Betrieb Schwingungen bei bestimmten Frequenzen aufweisen (beispielweise durch Rotationen oder Bewegungen der Maschine angeregt). Es kann vorteilhaft sein, eine Anpassung der mechanischen Signale so vorzunehmen, dass eine Grundfrequenz der mechanischen Signale außerhalb der Betriebsfrequenzen der Maschine liegt. Somit kann beispielsweise eine Überdeckung der mechanischen Signale und/oder eine Interferenz mit den Betriebsfrequenzen der Maschine vermieden werden.For example, the electromechanical transmission device may be coupled to a sensor and / or arranged with a sensor in a common housing. This allows the electromechanical transmission device to be used, for example, in machines to transmit sensor data between different sensor nodes (e.g., with respective electromechanical transmission devices). In this case, mechanical parts of the machine can be used efficiently as a mechanical structure for transmitting the mechanical signals. For example, such a machine may in operation have vibrations at certain frequencies (eg, stimulated by rotations or movements of the machine). It may be advantageous to adapt the mechanical signals so that a fundamental frequency of the mechanical signals is outside the operating frequencies of the machine. Thus, for example, an overlap of the mechanical signals and / or interference with the operating frequencies of the machine can be avoided.
Ein Aspekt der vorliegenden Anmeldung betrifft ein System zum Übertragen von Informationen. Das System umfasst eine elektromechanische Übertragungsvorrichtung gemäß einer vorgeschlagenen elektromechanischen Übertragungsvorrichtung sowie einen Sensor. Der Sensor ist mit der elektromechanischen Übertragungsvorrichtung zumindest für ein Übertragen einer Sensorinformation des Sensors mit der elektromechanischen Übertragungsvorrichtung verbunden, beispielsweise über eine Signalschnittstelle. Der Sensor kann mit der elektromechanischen Übertragungsvorrichtung und einer Energieversorgung innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses bereitgestellt sein. Dadurch ist es möglich, das System flexibel an beliebigen Stellen, beispielsweise an einer Maschine, einzusetzen. Das System kann beispielsweise an einer mechanischen Struktur befestigt, angeklebt oder angeschraubt werden. Durch das vorgeschlagene System können Sensoren beispielsweise an Maschinen nachgerüstet werden und die Sensordaten können in einfacher Weise über die mechanischen Strukturen der Maschine übertragen oder übermittelt werden, beispielsweise an einen zentralen Empfänger oder eine zentrale elektromechanische Übertragungsvorrichtung.One aspect of the present application relates to a system for transmitting information. The system comprises an electromechanical transmission device according to a proposed electromechanical transmission device and a sensor. The sensor is connected to the electromechanical transmission device at least for transmitting sensor information of the sensor to the electromechanical transmission device, for example via a signal interface. The sensor may be provided with the electromechanical transmission device and a power supply within a common housing. This makes it possible to use the system flexibly anywhere, for example on a machine. The system can for example be attached to a mechanical structure, glued or screwed. By the proposed system sensors can be retrofitted to machines, for example, and the sensor data can be transmitted or transmitted in a simple manner on the mechanical structures of the machine, for example to a central receiver or a central electromechanical transmission device.
Ein Aspekt der vorliegenden Anmeldung betrifft ein weiteres System zum Übertragen von Informationen, wobei das System eine mechanische Struktur umfasst. Im System ist eine erste elektromechanische Übertragungsvorrichtung an einer ersten Position an der mechanischen Struktur angeordnet, wobei zumindest die erste Übertragungsvorrichtung mit einer Informationsquelle des Systems verbunden ist. Ferner ist eine zweite Übertragungsvorrichtung an einer zweiten Position an der mechanischen Struktur angeordnet. Das System ist dazu eingerichtet, eine Information der Informationsquelle von der ersten elektromechanischen Übertragungsvorrichtung an die zweite elektromechanische Übertragungsvorrichtung mittels eines mechanischen Signals über die mechanische Struktur zu übertragen.One aspect of the present application relates to another system for transmitting information, the system comprising a mechanical structure. In the system, a first electromechanical transmission device is disposed at a first position on the mechanical structure, wherein at least the first transmission device is connected to an information source of the system. Further, a second transfer device is disposed at a second position on the mechanical structure. The system is configured to transmit information of the information source from the first electromechanical transmission device to the second electromechanical transmission device via a mechanical signal via the mechanical structure.
Beispielsweise kann an die zweite elektromechanische Übertragungsvorrichtung eine weitere Informationsquelle angeschlossen sein und eine Information der weiteren Informationsquelle kann von der zweiten an die erste elektromechanische Übertragungsvorrichtung mittels eines mechanischen Signals über die mechanische Struktur gesendet werden.For example, another information source can be connected to the second electromechanical transmission device and information of the further information source can be sent from the second to the first electromechanical transmission device by means of a mechanical signal via the mechanical structure.
Die erste und zweite elektromechanische Übertragungsvorrichtung des Systems können ein Ad-hoc-Netzwerk bilden oder ein zentralgesteuertes Netzwerk bilden. Beispielsweise kann eine Vielzahl weiterer elektromechanischer Übertragungsvorrichtungen im System bereitgestellt sein. Gemäß dem Ausführungsbeispiel des Systems als Ad-hoc Netzwerk können die elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen des Systems jeweils mit allen anderen elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen des Systems kommunizieren (entweder durch direkte Übertragung von Informationen oder durch das Weiterreichen der Information über andere Teilnehmer bis zum vorgesehenen Empfänger). Gemäß dem Ausführungsbeispiel des Systems als zentralgesteuertes Netzwerk kann beispielsweise eine ausgewählte elektromechanische Übertragungsvorrichtung ein zentraler Informationsknoten des Systems sein, mit dem alle anderen elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen kommunizieren.The first and second electromechanical transmission devices of the system may form an ad hoc network or form a centrally controlled network. For example, a variety of other electromechanical transmission devices may be provided in the system. According to the embodiment of the system as an ad hoc network, the system's electromechanical transmission devices can each communicate with all other electromechanical transmission devices of the system (either by directly transmitting information or by passing the information about other participants to the intended recipient). For example, according to the embodiment of the system as a centrally controlled network, a selected electromechanical transmission device may be a central information node of the system with which all other electromechanical transmission devices communicate.
In einem Beispiel bilden die elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen ein Ad-hoc Netzwerk und das System weist eine dritte (oder weitere) elektromechanische Übertragungsvorrichtung an der mechanischen Struktur auf, sodass ein Kommunizieren mittels mechanischer Signale zwischen der dritten elektromechanischen Übertragungsvorrichtung und der ersten elektromechanischen Übertragungsvorrichtung und/oder der zweiten elektromechanischen Übertragungsvorrichtung ermöglicht ist. Beispielsweise ist ein Übertragen der Information per Multi-Hop-Routing zwischen den elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen bereitgestellt. Bei Multi-Hop-Routing kann die Information zwischen den elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen weitergereicht werden, beispielsweise bis sie einen vorgesehenen Empfänger erreicht hat. Der Vorteil an der Ausbildung des Netzwerks als Ad-hoc Netzwerk mit Multi-Hop-Routing kann sein, dass die mechanischen Signale zwischen den jeweiligen elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen an jeweilige vorliegende Übertragungswege angepasst werden können. Entsprechend des Multi-Hop-Routings kann beispielsweise eine erste elektromechanische Übertragungsvorrichtung ein Signal mit einer Information für eine dritte elektromechanische Übertragungsvorrichtung senden, das von einer zweiten elektromechanischen Übertragungsvorrichtung empfangen wird. Die zweite elektromechanische Übertragungsvorrichtung kann das Signal weitersenden, erneut senden oder verstärkt senden, sodass es an der dritten elektromechanischen Übertragungsvorrichtung empfangen wird. Beispielsweise kann eine Informationsübertragung zwischen weit voneinander entfernten elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen nur mittels Multi-Hop-Routing bereitgestellt werden.In one example, the electromechanical transmission devices form an ad hoc network and the system includes a third (or further) electromechanical transmission device on the mechanical structure such that mechanical signal communication between the third electromechanical transmission device and the first electromechanical transmission device and / or the second electromechanical transmission device is enabled. For example, transmitting the information via multi-hop routing between the electromechanical transmission devices is provided. In multi-hop routing, the information may be passed between the electromechanical transmission devices, for example, until it reaches an intended receiver. The advantage of forming the network as an ad hoc network with multi-hop routing may be that the mechanical signals between the respective electromechanical transmission devices may be adapted to respective present transmission paths. For example, according to the multi-hop routing, a first electromechanical transmission device may transmit a signal having information for a third electromechanical transmission device received from a second electromechanical transmission device. The second electromechanical transmission device may retransmit, re-transmit or amplify the signal so that it is received at the third electromechanical transmission device. For example, information transmission between widely spaced electromechanical transmission devices can only be provided by means of multi-hop routing.
In einem Ausführungsbeispiel ist die mechanische Struktur ein mechanisches Element einer Maschine und/oder eines Fahrzeugs und/oder eines Gehäuses. Es kann beispielsweise eine Vielzahl an elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen an der Maschine bereitgestellt sein, die jeweilige Sensordaten der Maschine zwischen einander übertragen können. Beispielsweise können per Multi-Hop-Routing Sensordaten von allen vorhandenen elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen mittels elektromechanischer Signale bzw. weitergeleiteter elektromechanischer Signale an einen zentralen Access-Point (dtsch. Zugangspunkt) übertragen werden, an dem sie gesammelt verfügbar sein können. Somit kann durch das vorgeschlagene System eine Struktur, ein Gerüst, mechanische Bauteile oder ein Gehäuse einer Maschine oder eines Gerätes als Übertragerstrecke zur Übertragung von Sensorinformationen effizient genutzt werden.In one embodiment, the mechanical structure is a mechanical element of a machine and / or a vehicle and / or a housing. For example, a plurality of electromechanical transmission devices may be provided on the machine that can transfer respective sensor data of the machine between each other. For example, sensor data from all existing electromechanical transmission devices can be transmitted via multi-hop routing by means of electromechanical signals or forwarded electromechanical signals to a central access point (German access point), where they can be available in a collective manner. Thus, by the proposed system, a structure, a framework, mechanical components or a housing of a machine or a device can be used efficiently as a transmission path for transmitting sensor information.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zum Übertragen einer Information. Das Verfahren umfasst ein Empfangen der Information als elektrisches Signal und ein Erzeugen eines zur Information korrespondierenden mechanischen Signals in einer mechanischen Struktur.Another aspect relates to a method for transmitting information. The method comprises receiving the information as an electrical signal and generating a mechanical signal corresponding to the information in a mechanical structure.
In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das mechanische Signal an einer ersten Position in der mechanischen Struktur mittels einer ersten elektromechanischen Übertragungsvorrichtung erzeugt wird. Das durch die mechanische Struktur übertragene mechanische Signal wird an einer zweiten Position der mechanischen Struktur mittels einer zweiten elektromechanischen Übertragungsvorrichtung empfangen und in ein korrespondierendes elektrisches Signal gewandelt wird, mittels dessen die Information an der zweiten Position zur Verfügung gestellt wird. Weiterhin ist es möglich, dass zwischen der ersten Position und der zweiten Position elektromechanische Übertragungsvorrichtungen bereitgestellt werden, die eine Signalverstärkung des mechanischen Signals bewirken können, beispielsweise um eine vorbestimmte untere Signalstärke des mechanischen Signals an der zweiten Position nicht zu unterschreiten.In a development of the method, it is provided that the mechanical signal is generated at a first position in the mechanical structure by means of a first electromechanical transmission device. The mechanical signal transmitted through the mechanical structure is received at a second position of the mechanical structure by means of a second electromechanical transmission device and converted into a corresponding electrical signal by means of which the information at the second position is made available. Furthermore, it is possible that between the first position and the second position electromechanical transmission devices are provided, which can cause a signal amplification of the mechanical signal, for example in order not to fall below a predetermined lower signal strength of the mechanical signal at the second position.
Weitere Aspekte betreffen Weiterbildungen der vorgeschlagenen Systeme sowie des vorgeschlagenen Verfahrens, die eines oder mehrere Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen elektromechanischen Übertragungsvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der vorgeschlagenen Systeme sowie des vorgeschlagenen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben, sondern gelten ebenso für diese als offenbart.Other aspects relate to further developments of the proposed systems and the proposed method, which have one or more features, as have already been described in connection with the developments of the electromechanical transmission device according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the proposed systems and of the proposed method are not described here again, but also apply to them as disclosed.
Figurenlistelist of figures
Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer elektromechanischen Übertragungsvorrichtung; -
2 eine schematische Darstellung eines Systems mit zwei elektromechanischen Übertragungsvorri chtungen; -
3 ein Flussdiagram eines Verfahrens zum Übertragen einer Information; -
4 ein Beispiel eines Systems zum mechanischen Übertragen von Informationen per Multi-Hop-Routing; und -
5 ein Beispiel eines Systems zum mechanischen Übertragen von Informationen mit Anpassung eines mechanischen Signals an eine mechanische Übertragerstruktur.
-
1 a schematic representation of an electromechanical transmission device; -
2 a schematic representation of a system with two electromechanical Übertragungsvorri tions; -
3 a flow chart of a method for transmitting information; -
4 an example of a system for mechanically transmitting information via multi-hop routing; and -
5 an example of a system for mechanically transmitting information with adaptation of a mechanical signal to a mechanical transformer structure.
Beschreibungdescription
Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen einige Beispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.Various examples will now be described in more detail with reference to the accompanying figures, in which some examples are shown. In the figures, the strengths of lines, layers and / or regions may be exaggerated for clarity.
Während sich weitere Beispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, sind dementsprechend einige bestimmte Beispiele derselben in den Figuren gezeigt und werden nachfolgend ausführlich beschrieben. Allerdings beschränkt diese detaillierte Beschreibung weitere Beispiele nicht auf die beschriebenen bestimmten Formen. Weitere Beispiele können alle Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken, die in den Rahmen der Offenbarung fallen. Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente, die bei einem Vergleich miteinander identisch oder in modifizierter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen. Accordingly, while other examples of various modifications and alternative forms are suitable, certain specific examples thereof are shown in the figures and will be described in detail below. However, this detailed description does not limit further examples to the specific forms described. Other examples may cover all modifications, equivalents, and alternatives that fall within the scope of the disclosure. Like or similar reference characters throughout the description of the figures refer to like or similar elements which may be identical or modified in comparison with each other while providing the same or a similar function.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, die Elemente direkt, oder über ein oder mehrere Zwischenelemente, verbunden oder gekoppelt sein können. Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern nicht explizit oder implizit anders definiert. Eine alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen ist „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“. Das Gleiche gilt, mutatis mutandis, für Kombinationen von mehr als zwei Elementen.It should be understood that when an element is referred to as being "connected" or "coupled" to another element, the elements may be connected or coupled directly, or via one or more intermediate elements. When two elements A and B are combined using a "or", it is to be understood that all possible combinations are disclosed, i. H. only A, B only and A and B, unless explicitly or implicitly defined otherwise. An alternative formulation for the same combinations is "at least one of A and B" or "A and / or B". The same is true, mutatis mutandis, for combinations of more than two elements.
Die Terminologie, die hier zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, soll nicht begrenzend für weitere Beispiele sein. Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch Pluralelemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion nachfolgend als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben präzisieren, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/einer Gruppe derselben ausschließen.The terminology used to describe certain examples is not intended to be limiting of other examples. If a singular form, e.g. For example, "one, one" and "the one that is used" and the use of only a single element is not explicitly or implicitly defined as mandatory, other examples may also use plural elements to implement the same function. If a function is described below as implemented using multiple elements, further examples may implement the same function using a single element or a single processing entity. It is further understood that the terms "comprising," "comprising," "having," and / or "having" in use, include the presence of the specified features, integers, steps, operations, processes, elements, components, and / or a group thereof but do not preclude the existence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, processes, elements, components, and / or a group thereof.
Sofern nicht anderweitig definiert, werden alle Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) hier in ihrer üblichen Bedeutung auf dem Gebiet verwendet, zu dem Beispiele gehören.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) are used herein in their ordinary meaning in the field to which examples belong.
Weiterhin kann die elektromechanische Übertragungsvorrichtung beispielsweise eine Signalverarbeitungsvorrichtung
Die elektromechanische Übertragungsvorrichtung
Beispielsweise kann das von der zweiten elektromechanischen Übertragungsvorrichtung
Beispielsweise ist der mechanische Übertragungsweg zwischen der ersten elektromechanischen Übertragungsvorrichtung
Mit anderen Worten, die zweite elektromechanische Übertragungsvorrichtung
Das System
Beispielsweise kann das in
Ein mechanisches Signal
Das Messverfahren kann beispielsweise ein Senden eines standardisierten mechanischen Messsignals zwischen den elektromechanischen Übertragungsvorrichtungen umfassen. Das Messsignal kann einen Frequenz-Sweep aufweisen (beispielsweise kontinuierliches Erhöhen der Frequenz über die Zeit von einer unteren Grenzfrequenz (z.B. 10 Hz, 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz oder 50 kHz) bis zu einer oberen Grenzfrequenz (z.B. 100 Hz, 1 kHz, 100 kHz oder 500 kHz)), der innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs liegt. Anhand der empfangenen Maxima des Messsignals können beispielsweise Resonanzfrequenzen des Übertragungsweges
Beispielsweise können zur Verbesserung der Energieeffizienz die Frequenzen und die Intensitäten der mechanischen Wellen durch Identifikation eines strukturdynamischen Übertragungsverhaltens zwischen dem sendenden Wandler (beispielsweise der ersten elektromechanische Übertragungsvorrichtung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung betreffen ein Ad-hoc Netzwerk basierend auf einer Kommunikation mit mechanischen Wellen in Festkörpern. Weitere Aspekte betreffen Konzepte zur kabellosen Kommunikation. Dabei können gegenüber anderen Konzepten Kostenvorteile und/oder Leistungsvorteile erzielt werden.Embodiments of the present application relate to an ad hoc network based on communication with mechanical waves in solids. Further aspects concern concepts for wireless communication. In this case, cost advantages and / or performance advantages can be achieved compared to other concepts.
Durch Verwendung der vorgeschlagenen Konzepte können im Vergleich zu leitungsgebundenen Lösungen keine Kabel benötigt werden oder ein Kabelaufwand reduziert werden. Kabel bedeuten eine zusätzliche Masse, größeres Volumen und einen höheren Installationsaufwand. Mittels der vorgeschlagenen Konzepte können also ein Gewicht eines Systems und/oder ein Volumen eines Systems reduziert werden sowie ein Installationsaufwand reduziert werden. Die Systemgrenzen der vorgeschlagenen Konzepte können im Vergleich zu z.B. Funknetzen durch die Grenzen des Festkörpers (etwa der mechanischen Struktur) festgelegt sein, wodurch das System abhörsicherer sein kann. Eine Beeinträchtigung der Qualität der Kommunikation durch Umgebungseinflüsse kann verringert werden. Mit anderen Worten, ein Ad-hoc Netzwerk, welches die Komponenten und Bauteile von Systemen zur Kommunikation mittels mechanischen Wellen nutzt, lässt sich robuster gegenüber Umgebungseinflüssen konstruieren und kann zudem eine erhöhte Abhörsicherheit bewirken. Beispielsweise können Konzepte zur ultraschallbasierten Kommunikation durch Wände verwendet werden.By using the proposed concepts, cables can not be needed or cable expenses can be reduced compared to wireline solutions. Cables mean additional mass, larger volume and more installation effort. By means of the proposed concepts, therefore, a weight of a system and / or a volume of a system can be reduced and an installation effort can be reduced. The system limits of the proposed concepts can be compared to e.g. Radio networks are defined by the boundaries of the solid (such as the mechanical structure), which can be the system tap-proof. An impairment of the quality of communication due to environmental influences can be reduced. In other words, an ad-hoc network that uses the components and components of mechanical wave communications systems can be more robustly designed to withstand environmental conditions and can also provide increased privacy. For example, concepts for ultrasound-based communication through walls can be used.
Die vorgeschlagenen Konzepte können in einer Vielzahl von Anwendungsgebieten verwendet werden. Ein Einsatz ist überall dort möglich, wo Festkörper für die Kommunikation zwischen Teilnehmern in einem Netzwerk eingesetzt werden können. Beispielsweise ist der Einsatz in Leichtbaustrukturen, wie sie beispielweise in der Luft- und Raumfahrt, aber auch in mobilen Systemen eingesetzt werden, möglich. In diesen Anwendungen können eine kontinuierliche Überwachung und ein geringes Gewicht entscheidend sein. Ein weiteres Anwendungsgebiet können rotierende Maschinen und Großstrukturen aus beispielsweise dem Schiffbau und der Energietechnik sein.The proposed concepts can be used in a variety of applications. An application is possible wherever solids can be used for communication between participants in a network. For example, the use in lightweight structures, as they are used for example in the aerospace industry, but also in mobile systems, possible. In these applications, continuous monitoring and light weight can be crucial. Another field of application may be rotating machines and large structures from, for example, shipbuilding and power engineering.
Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.The aspects and features described in conjunction with one or more of the previously detailed examples and figures may also be combined with one or more of the other examples to substitute the same feature of the other example or in addition to the feature in the other example introduce.
Beispiele können weiterhin ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen eines oder mehrerer der obigen Verfahren sein oder sich darauf beziehen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Schritte, Operationen oder Prozesse von verschiedenen, oben beschriebenen Verfahren können durch programmierte Computer oder Prozessoren ausgeführt werden. Beispiele können auch Programmspeichervorrichtungen, z. B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen-, prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren. Die Anweisungen führen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren aus oder verursachen deren Ausführung. Die Programmspeichervorrichtungen können z. B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien umfassen oder sein. Weitere Beispiele können auch Computer, Prozessoren oder Steuereinheiten, die zum Ausführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind, oder (feld-)programmierbare Logik-Arrays ((F)PLAs = (Field) Programmable Logic Arrays) oder (feld-)programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA = (Field) Programmable Gate Arrays), die zum Ausführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind, abdecken.Examples may further be or relate to a computer program having program code for performing one or more of the above methods when the computer program is run on a computer or processor. Steps, operations or processes of various methods described above may be performed by programmed computers or processors. Examples may also be program memory devices, e.g. Digital data storage media, which are machine, processor or computer readable, and encode machine-executable, processor-executable or computer-executable programs of instructions. The instructions perform or cause some or all of the steps of the methods described above. The program memory devices may, for. As digital storage, magnetic storage media such as magnetic disks and magnetic tapes, hard disk drives or optically readable digital data storage media include or be. Other examples may include computers, processors or controllers programmed to perform the steps of the methods described above, or (field) programmable logic arrays ((F) PLAs = (Field) Programmable Logic Arrays) or (field) programmable Gate arrays ((F) PGA = (Field) Programmable Gate Arrays) programmed to perform the steps of the above described methods.
Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Offenbarung dargestellt. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich ausdrücklich nur illustrativen Zwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung sowie konkrete Beispiele derselben umfassen deren Entsprechungen.The description and drawings depict only the principles of the disclosure. In addition, all examples provided herein are expressly intended to be illustrative only to assist the reader in understanding the principles of the disclosure and the concepts for advancing the art contributed by the inventor (s). All statements herein about principles, aspects, and examples of disclosure, as well as concrete examples thereof, encompass their equivalents.
Ein als „Mittel zum...“ Ausführen einer bestimmten Funktion bezeichneter Funktionsblock kann sich auf eine Schaltung beziehen, die ausgebildet ist zum Ausführen einer bestimmten Funktion. Somit kann ein „Mittel für etwas“ als ein „Mittel ausgebildet für oder geeignet für etwas“ implementiert sein, z. B. ein Bauelement oder eine Schaltung ausgebildet für oder geeignet für die jeweilige Aufgabe.A function block referred to as "means for executing a particular function" may refer to a circuit configured to perform a particular function. Thus, a "means for something" may be implemented as a "means designed for or suitable for something", e.g. B. a device or a circuit designed for or suitable for the task.
Funktionen verschiedener in den Figuren gezeigter Elemente einschließlich jeder als „Mittel“, „Mittel zum Bereitstellen eines Signals“, „Mittel zum Erzeugen eines Signals“, etc. bezeichneter Funktionsblöcke kann in Form dedizierter Hardware, z. B „eines Signalanbieters“, „einer Signalverarbeitungseinheit“, „eines Prozessors“, „einer Steuerung“ etc. sowie als Hardware fähig zum Ausführen von Software in Verbindung mit zugehöriger Software implementiert sein. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor können die Funktionen durch einen einzelnen dedizierten Prozessor, durch einen einzelnen gemeinschaftlich verwendeten Prozessor oder durch eine Mehrzahl von individuellen Prozessoren bereitgestellt sein, von denen einige oder von denen alle gemeinschaftlich verwendet werden können. Allerdings ist der Begriff „Prozessor“ oder „Steuerung“ bei Weitem nicht auf ausschließlich zur Ausführung von Software fähige Hardware begrenzt, sondern kann Digitalsignalprozessor-Hardware (DSP-Hardware; DSP = Digital Signal Processor), Netzprozessor, anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC = Application Specific Integrated Circuit), feldprogrammierbare Logikanordnung (FPGA = Field Programmable Gate Array), Nurlesespeicher (ROM = Read Only Memory) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM = Random Access Memory) und nichtflüchtige Speichervorrichtung (storage) umfassen. Sonstige Hardware, herkömmliche und/oder kundenspezifische, kann auch eingeschlossen sein.Functions of various elements shown in the figures, including any functional blocks referred to as "means", "means for providing a signal", "means for generating a signal", etc. may be in the form of dedicated hardware, e.g. B "of a signal provider", "a signal processing unit", "a processor", "a controller", etc., as well as hardware capable of executing software in conjunction with associated software. When provided by a processor, the functions may be provided by a single dedicated processor, by a single shared processor, or by a plurality of individual processors, some or all of which may be shared. However, the term "processor" or "controller" is by no means limited to hardware capable of executing software only, but may be Digital Signal Processor (DSP) hardware, network processor, application specific integrated circuit (ASIC) Specific Integrated Circuit), field programmable gate array (FPGA), read only memory (ROM) for storing software, Random Access Memory (RAM), and non-volatile memory storage. Other hardware, conventional and / or custom, may also be included.
Ein Blockdiagramm kann zum Beispiel ein grobes Schaltdiagramm darstellen, das die Grundsätze der Offenbarung implementiert. Auf ähnliche Weise können ein Flussdiagramm, ein Ablaufdiagramm, ein Zustandsübergangsdiagramm, ein Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse, Operationen oder Schritte repräsentieren, die zum Beispiel im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor explizit gezeigt ist. In der Beschreibung oder in den Patentansprüchen offenbarte Verfahren können durch ein Bauelement implementiert werden, das ein Mittel zum Ausführen eines jeden der jeweiligen Schritte dieser Verfahren aufweist.For example, a block diagram may represent a rough circuit diagram that implements the principles of the disclosure. Similarly, a flowchart, a flowchart, a state transition diagram, a pseudocode, and the like may represent various processes, operations, or steps that are, for example, essentially presented in computer readable medium and thus executed by a computer or processor, whether or not such Computer or processor is shown explicitly. Methods disclosed in the specification or claims may be implemented by a device having means for performing each of the respective steps of these methods.
Es versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig, z. B. aus technischen Gründen, angegeben ist. Daher werden diese durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann bei einigen Beispielen ein einzelner Schritt, Funktion, Prozess oder Operation mehrere Teilschritte, -funktionen, -prozesse oder -operationen einschließen und/oder in dieselben aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht explizit ausgeschlossen sind.It should be understood that the disclosure of a plurality of steps, processes, operations, or functions disclosed in the specification or claims is not to be construed as being in any particular order unless explicitly or implicitly otherwise indicated, for example. B. for technical reasons. Therefore, the disclosure of multiple steps or functions does not limit them to any particular order unless such steps or functions are not interchangeable for technical reasons. Further, in some examples, a single step, function, process, or operation may include and / or break into multiple sub-steps, functions, processes, or operations. Such sub-steps may be included and part of the disclosure of this single step, unless explicitly excluded.
Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.Furthermore, the following claims are hereby incorporated into the detailed description, where each claim may stand alone as a separate example. While each claim may stand on its own as a separate example, it should be understood that while a dependent claim may refer to a particular combination with one or more other claims in the claims, other examples also include a combination of the dependent claim with the subject matter of each other dependent or independent claim. Such combinations are explicitly suggested herein unless it is stated that a particular combination is not intended. Furthermore, features of a claim shall be included for each other independent claim, even if this claim is not made directly dependent on the independent claim.
Claims (16)
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Publications (1)
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