DE10221484A1 - Vorrichtung zur Energieversorgung einer Datenerfassungs- und Datenübertragungseinheit sowie Datenerfassungs- und Übertragungseinheit - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Energieversorgung einer Datenerfassungs- und Datenübertragungseinheit, die über Sensoren physiologische Daten eines Nutztiers erfaßt und die erfaßten Daten sendet, mit einer Station für das Nutztier, die zwei Seitenwände und einen Futtertrog, ein Tränkebecken oder dergleichen aufweist, mit jeweils einer ringförmigen Spule in jeder der Seitenwände, die aufeinander ausgerichtet sind, und mit einem Wechselspannungsgenerator, der an die Spulen angeschlossen ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieversorgung einer Datenerfassungs- und Datenübertragungseinheit. Ebenfalls betrifft die Erfindung eine Datenerfassungs- und Datenübertragungseinheit selbst.
• Aus DE 199 01 124 der Anmelder ist eine Vorrichtung zur gesteuerten Versorgung von Nutztieren bekannt. Eine Sonde im Magen-/Darmkanal des Nutztieres erfaßt physiologische Daten des Tieres und sendet entsprechende Ergebnisse an eine Versorgungseinrichtung, beispielsweise für Kraftfutter, oder diese werden zur Brunftkontrolle und/oder zur allgemeinen Gesundheitsüberwachung eingesetzt.
• Aus WO 98/47351 ist bekannt, Nutztiere mit einem elektronischen Identifikationsgerät zu versehen. Das elektronische Identifikationsgerät kann neben einem Identifikationsmerkmal Meßgrößen zum physiologischen Zustand des Tieres an einen Empfänger senden. Die Identifikationseinrichtung ist als ein passives Bauelement ohne eigene Energieversorgung ausgestattet. Hierzu ist ein Transponder in dem Gerät vorgesehen, der durch eine elektromagnetische Strahlung zur Resonanz angeregt wird und mit einer entsprechenden Identifikationsfrequenz abstrahlt.
• Neben den oben genannten passiven Geräten sind auch Geräte mit einer aktiven Energieversorgung bekannt, bei denen über eine hochwertige Batterie die Energieversorgung sichergestellt wird. Vorteilhaft an der aktiven Energieversorgung ist, daß beispielsweise eine Zwischenspeicherung von Daten erfolgen kann. Als nachteilig erweist es sich jedoch, daß eine Batterie nur eine begrenzte Lebensdauer hat und ausgetauscht werden muß.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Energieversorgung einer Datenerfassungs- und Datenübertragungseinheit wie eine Datenerfassungs- und Datenübertragungseinheit selbst bereitzustellen, die bei geringem Aufwand mit einfachen Mitteln eine Energieversorgung ermöglichen.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und durch eine Datenerfassungs- und Datenübertragungseinheit nach Anspruch 7 gelöst. Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Energieversorgung stellt für eine Datenerfassungs- und Datenübertragungseinheit die elektrische Energie bereit. Bei der Datenerfassung werden die physiologischen Daten des Nutztieres erfaßt und nachfolgend werden die erfaßten Daten an eine Empfangsstation gesendet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt eine Station für das Nutztier, die zwei Seitenwände und einen Futtertrog, ein Tränkebecken oder dergleichen aufweist. In jeder der Seitenwände ist jeweils eine ringförmige Spule vorgesehen, wobei die Spulen aufeinander ausgerichtet und mit einem Wechselspannungsgenerator verbunden sind. Der Wechselspannungsgenerator legt eine Wechselspannung an die Spulen an, die ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld im Raum zwischen den Spulen erzeugen. Auf diese Weise wird elektromagnetische Energie in dem Bereich zwischen den Spulen bereitgestellt, die zur Versorgung einer Datenerfassungs- und Datenübertragungseinheit dienen kann. Als besonders vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß die Energieversorgung während der Futter- oder Wasseraufnahme des Nutztieres stattfindet.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Station mit einem Aufenthaltssensor versehen, der ein Nutztier in der Station erfaßt und ein Ladesignal für eine Steuerung des Ladevorgangs auslöst. Während des Ladevorgangs erzeugt der Generator die Wechselspannung und das Spulenpaar strahlt das zeitlich veränderliche Magnetfeld ab.
• Um den Ladevorgang lediglich dann durchzuführen, wenn dieser erforderlich ist, kann der Aufenthaltssensor so ausgestaltet sein, daß erfaßt wird, welches Nutztier sich in der Station befindet. Die Steuerung des Ladevorgangs überprüft dann, wie lange der letzte Ladevorgang für das erfaßte Nutztier zurückliegt und löst einen Ladevorgang nur dann aus, wenn der letzte Ladevorgang mehr als eine vorbestimmte Zeitdauer zurückliegt.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung besitzen die Spulen den gleichen Durchmesser von vorzugsweise ungefähr 1 m, wobei die Spulen einen Abstand von ungefähr 0,8 m besitzen. Der Abstand entspricht dem Abstand der Wände in der Station. Die Spulen sind koplanar angeordnet, wobei der Mittelpunkt den gleichen Abstand vom Boden der Station aufweist. Das Spulenpaar erzeugt in seinem Zwischenraum ein annähernd homogenes Magnetfeld, ähnlich dem eines Helmholzspulenpaars.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe ebenfalls durch eine Datenerfassungs- und Datenübertragungseinheit gelöst, die über Sensoren physiologische Daten des Nutztieres erfassen und die erfaßten Daten senden. Die Datenerfassungs- und Datenübertragungseinheit ist mit einer oder mehreren Spulen, einem Gleichrichter und einer Speichereinrichtung für elektrische Energie versehen, wobei die Speichereinrichtung ganz oder teilweise die notwendige Energie für die Sensoren und die Sendeeinrichtung bereitstellt. Die Spule(n) ist (sind) mit dem Gleichrichter elektrisch leitend verbunden, um eine induzierte Wechselspannung gleichgerichtet an die Speichereinrichtung weiterzuleiten. Als Speichereinrichtung kann beispielsweise ein Kondensator oder ein Akkumulator vorgesehen sein.
• Um in jeder Position eine gute Energieaufnahme sicherzustellen, sind mehrere Spulen um einen quader- oder würfelförmigen Grundkörper gewickelt. Bevorzugt ist als Grundkörper ein Kubus aus Ferritmaterial vorgesehen.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
• Fig. 1 eine Ladestation und
• Fig. 2 einen Bolus in einer schematischen Ansicht.
• Fig. 1 bezieht sich nachfolgend auf eine Wassertränke für Milchkühe. In einem sogenannten Laufstall werden die Kühe freilaufend gehalten und betreten täglich wiederkehrend eine Wassertränke. Eine automatische Wassertränke ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 100 57 989 bekannt. Alternativ zu der automatischen Wassertränke könnte die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in einer Abrufstation für Kraftfutter, einem Melkstand oder einem anderen in regelmäßigen Abständen besuchten Ort für das Nutztier vorgesehen sein.
• Die Wasserstation 10 besteht aus einer Rohrkonstruktion mit Kunststoffplatten 12, 14, 16, die die Wasserstation dreiseitig abschließen. Kopfseitig in der Tränkestation ist ein Tränkebecken mit einer Zuleitung 20 und einer Ableitung 22 vorgesehen. Zur besseren Übersicht ist in Fig. 1 ein gedachter Durchbruch 26 durch die Wand 12 dargestellt.
• In den Seitenwänden 12 und 14 ist jeweils eine Spule 28 und 30 vorgesehen. Die Spulen 28 und 30 werden von einem Generator 32 gespeist. Ein Anwesenheitssensor 34 erkennt, ob die Milchkuh die Tränke betreten hat.
• Datenerfassungs- und -übertragungseinheiten können für Nutztiere in unterschiedlicher Form ausgebildet sein. So ist es beispielsweise möglich, diese als Implantat unter die Haut zu setzen oder als sogenannter Bolus im Magen-/Darmtrakt zu plazieren. Besonders bevorzugt ist es bei Wiederkäuern, diese im Pansen zu plazieren, wo sie ohne Probleme für das Tier über viele Jahre verbleiben kann. Dieser sogenannte Pansenbolus wird dem Tier über den Schlund eingegeben und da er im Gegensatz zum Futter nicht verdaut wird, bleibt er im vorderen Teil des Pansens. Wird ein solcher Pansenbolus mit einer hochwertigen Batterie betrieben, so ist seine Funktionsweise lediglich für einige Monate, allenfalls wenige Jahre gewährleistet. Da Kühe jedoch durchaus über 10 Jahre "in Milch stehen" können, ist die Stromversorgung eines Pansenbolus über eine Batterie unzureichend.
• Fig. 2 zeigt den schematischen Aufbau eines Pansenbolus in einer Blockdarstellung. Der Pansenbolus empfängt seine Energie über drei Spulen 34 bis 38, wobei die Spule 34 in einer XY-Ebene, Spule 36 in einer YZ-Ebene und Spule 38 in der XZ-Ebene angeordnet ist. Mit dieser relativen Ausrichtung der drei Spulen zueinander wird sichergestellt, daß unabhängig von der räumlichen Orientierung des Pansenbolus relativ zu dem Spulenpaar 28 und 30 durch die Spulen ein magnetischer Fluß vorhanden ist. In den Spulen induziert das zeitlich veränderliche Magnetfeld einen Wechselspannung, die über einen Gleichrichter in eine Gleichspannung umgesetzt wird. Der so gewonnene Gleichstrom liegt an einem Akkumulator 42 und/oder Kondensatoren als Speichereinheit für die elektrische Energie an. Der Akkumulator 42 speist die schematisch dargestellten Sensoren 44 bis 48, die beispielsweise Druck, Temperatur, elektrische Leitfähigkeit und einen pH-Wert messen. Die gemessenen Daten werden an einen Mikroprozessor 50 weitergeleitet, von dem die entsprechend aufgearbeiteten Meßdaten an eine Sendeeinrichtung 52 weitergeleitet werden.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Energieversorgung einer Datenerfassungs- und Datenübertragungseinheit, die über Sensoren physiologische Daten eines Nutztieres erfaßt und die erfaßten Daten sendet, mit

- einer Station (10) für das Nutztier, die zwei Seitenwände (12, 14) und einen Futtertrog, ein Tränkebecken (18) oder dergleichen aufweist,

- jeweils einer ringförmigen Spule (28, 30) in jeder der Seitenwände, die aufeinander ausgerichtet sind, und

- einem Wechselspannungsgenerator (32), der an die Spulen angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Station ein Aufenthaltssensor (34) vorgesehen ist, der ein Nutztier in der Station erfaßt und ein Ladesignal für eine Steuerung des Ladevorgangs auslöst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufenthaltssensor erfaßt, welches Nutztier sich in der Station befindet, und die Steuerung des Ladevorgangs überprüft, wie lange der letzte Ladevorgang für das erfaßte Nutztier zurückliegt und einen Ladevorgang auslöst, wenn der letzte Ladevorgang mehr als eine vorbestimmte Dauer zurückliegt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen einen gleichen Durchmesser von vorzugsweise ungefähr 1 m besitzen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen einen Abstand von ungefähr 0,8 m aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen koplanar angeordnet sind und deren Mittelpunkte den gleichen Abstand vom Boden aufweisen.

7. Datenerfassungs- und Datenübertragungseinheit, die über Sensoren physiologische Daten des Nutztiers erfaßt und die erfaßten Daten sendet, mit

- einer oder mehreren Spulen, einem Gleichrichter und einer Speichereinrichtung für elektrische Energie, die ganz oder teilweise die notwendige Energie für die Sensoren und die Sendeeinrichtung bereitstellt,

- wobei die Spule(n) (34, 36, 38) mit einem Gleichrichter (40) elektrisch leitend verbunden ist/sind, um eine induzierte Wechselspannung gleichgerichtet an die Speichereinrichtung (42) anzulegen.

8. Datenerfassungs- und Datenübertragungseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehreren Spulen um einen quader- oder würfelförmigen Grundkörper gewickelt sind.

9. Datenerfassungs- und Datenübertragungseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper als Kubus ausgebildet ist und drei paarweise senkrecht zueinander stehende Spulen aufweist.

10. Datenerfassungs- und Datenübertragungseinheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper aus einem Ferritmaterial besteht.

11. Datenerfassungs- und Datenübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese als ein Bolus, insbesondere als ein Pansen-Bolus ausgebildet ist.