DE10321842B3 - Sensor or actuator operating method monitors field produced by resonance winding converting magnetic field into electrical energy during operation of electronic communications device for preventing interference - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Sensors oder Aktors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich des weiteren auf Vorrichtungen zum Betrieb eines Sensors oder Aktors gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 6 und 11.The The invention relates to a method for operating a sensor or actuator according to the preamble of claim 1. The invention further relates to devices for operating a sensor or actuator according to the preamble of claims 6 and 11th
Die Erfindung kann beispielsweise bei einem System mit einer Vielzahl drahtloser Sensoren und/oder Aktoren (drahtlos sowohl hinsichtlich Energieversorgung als auch hinsichtlich Kommunikation) verwendet werden, welches in einer Maschine oder Anlage, beispielsweise Industrieroboter, Herstellungsautomat, Fertigungsautomat oder Prozessanlage installiert ist. Als Sensoren bzw. Aktoren können Näherungsschalter/Näherungssensoren, Temperaturmesssensoren, Druckmesssensoren, Strommesssensoren oder Spannungsmesssensoren bzw. mikromechanische, piezoelektrische, elektrochemische, magnetostriktive, elektrostatische oder elektromagnetische Aktoren verwendet werden.The Invention can be used, for example, in a system with a large number wireless sensors and / or actuators (wireless both with regard to Energy supply as well as in terms of communication) which are in a machine or system, for example industrial robots, Manufacturing machine, manufacturing machine or process plant installed is. Proximity switches / proximity sensors, Temperature measuring sensors, pressure measuring sensors, current measuring sensors or Voltage measurement sensors or micromechanical, piezoelectric, electrochemical, magnetostrictive, electrostatic or electromagnetic actuators be used.
In
der
- – wobei jeder Näherungssensor mindestens eine zur Energieaufnahme aus einem mit telfrequenten Magnetfeld geeignete Sekundärwicklung aufweist,
- – wobei mindestens eine von einem mittelfrequenten Oszillator gespeiste, ein Magnetfeld erzeugende Primärwicklung zur drahtlosen Versorgung der Näherungssensoren mit elektrischer Energie vorgesehen ist,
- – und wobei jeder Näherungssensor mit einer Sendeeinrichtung ausgestattet ist, welche interessierende Sensor-Informationen beinhaltende Funksignale an eine zentrale, mit einem Prozessrechner der Maschine verbundene Basisstation abgibt.
- Each proximity sensor has at least one secondary winding suitable for absorbing energy from a telfrequency magnetic field,
- At least one primary winding fed by a medium-frequency oscillator and generating a magnetic field is provided for the wireless supply of the proximity sensors with electrical energy,
- - And wherein each proximity sensor is equipped with a transmitting device which transmits radio signals containing the sensor information of interest to a central base station connected to a process computer of the machine.
Die erforderliche Primärwicklung umfasst eine relativ große Fläche und besteht vielfach nur aus wenigen Windungen, gegebenenfalls aus einer einzigen Windung. Bei diesem drahtlosen System entfällt im Vergleich zu konventionellen Lösungen mit Draht/Kabelanschluss zur elektrischen Energieversorgung und zur Kommunikation der durch Planung, Material, Installation, Dokumentation und Wartung bedingte relativ hohe Kostenfaktor der Draht/Kabelanschlüsse. Es können keine Ausfälle aufgrund von Kabelbrüchen oder schlechten, beispielsweise korrodierten Kontakten auftreten.The required primary winding includes a relatively large area and often consists of only a few turns, possibly from a single turn. In comparison with this wireless system to conventional solutions with wire / cable connection for electrical power supply and for communication through planning, material, installation, documentation and maintenance-related relatively high cost factor of the wire / cable connections. It can no failures due to cable breaks or bad, for example corroded contacts occur.
In
der
In derartigen kabellosen Energieübertragungssystemen, basierend auf in Eigenresonanz betriebene, ein Magnetfeld erzeugende Primärwicklungen, sind die einzuspeisenden Einheiten, Sensoren und/oder Aktoren, von einem Magnetfeld mit relativ großer magnetischer Feldstärke umgeben. Die Sensoren und/oder Aktoren weisen Sekundärwicklungen auf, welche ebenfalls in Eigenresonanz betrieben werden und derart eine Wandlung magnetischer Energie in elektrische Energie realisieren. Dabei produzieren diese Sekundärwicklungen selbst ein lokales magnetisches und auch ein elektrisches Feld, das in unmittelbarer Nähe der Sekundärwicklungen relativ stark ist.In such wireless power transmission systems, based on self-resonance, generating a magnetic field Primary windings are the units, sensors and / or actuators to be fed in from surrounded a magnetic field with a relatively large magnetic field strength. The sensors and / or actuators have secondary windings, which also operated in natural resonance and such a conversion magnetic Realize energy in electrical energy. In doing so, they produce secondary windings itself a local magnetic and also an electric field, that in the immediate vicinity of the secondary windings is relatively strong.
Die Sensoren und/oder Aktoren unterliegen strengen Anforderungen hinsichtlich ihres kompakten Aufbaus, so dass es wünschenswert ist und sich oftmals nicht vermeiden lässt, elektronische Einrichtungen, insbesondere elektronische Kommunikationseinrichtungen (insbesondere Funksender und/oder Funkempfänger) für die kabellose Übertragung von Informationssignalen zwischen den Sensoren und/oder Aktoren einerseits und einer Basisstation andererseits in relativ enger Nachbarschaft zu den Sekundärwicklungen anzuordnen. Dabei ergibt sich jedoch die Gefahr einer Störung der elektronischen Kommunikationseinrichtungen durch das vom Sensor oder Aktor selbst erzeugte lokale magnetische und/oder elektrische Feld.The Sensors and / or actuators are subject to strict requirements of their compact structure so that it is desirable and often cannot be avoided electronic devices, in particular electronic communication devices (especially radio transmitters and / or radio receivers) for wireless transmission of information signals between the sensors and / or actuators on the one hand and a base station on the other hand in relatively narrow Neighborhood to the secondary windings to arrange. However, there is a risk of interference with the electronic communication devices through that of the sensor or actuator locally generated magnetic and / or electrical Field.
Aus
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Sensors oder Aktors anzugeben, mit dessen Hilfe eine Störung der elektronischen Kommunikationseinrichtung zuverlässig verhindert wird.The The invention is based on the object of a method and a device to operate a sensor or actuator, with the help of which disorder the electronic communication device reliably prevented becomes.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This Task is regarding the procedure in connection with the characteristics of the preamble according to the invention solved the features specified in the characterizing part of claim 1.
Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes alternativ durch die im Kennzeichen des Anspruchs 6 und 11 angegebenen Merkmale gelöst.The Task is regarding the device in connection with the Characteristics of the generic term alternatively by those in the indicator of claims 6 and 11 specified features.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine Anordnung von elektronischen Kommunikationseinrichtungen, insbesondere Funksender und Funkempfänger, in unmittelbarer Nähe zu den Sekundärwicklungen des Energieversorgungssystems möglich ist, sodass ein kompakter Aufbau des Sensors oder Aktors gefördert wird. Besondere abschirmende Maßnahmen, welche oftmals den Nachteil aufweisen, kompliziert und kostspielig zu sein (da meist spezielle Anpassungen für jeden einzelnen Sensor und Aktor erforderlich sind), müssen nicht getroffen werden.The Advantages achievable with the invention consist in particular in that an arrangement of electronic communication devices, in particular Radio transmitter and radio receiver, close to the secondary windings of the energy supply system possible is, so that a compact structure of the sensor or actuator is promoted. Special shielding measures, which often have the disadvantage of being complicated and expensive to be (since mostly special adjustments for each individual sensor and Actuator are required) not be hit.
Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.Further Advantages are evident from the description below.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.advantageous Embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert: Es zeigen:The Invention is illustrated below with reference to that in the drawing Exemplary embodiments explained: It demonstrate:
In
Die
Sensoren und/oder Aktoren enthalten eine Energieerzeugungseinrichtung
bzw. Energieversorgungseinheit, welche zur Speisung der Sensor-Baukomponenten
bzw. Aktor-Baukomponenten und zur Speisung der Kommunikationseinrichtung, wie
Modulator/Codierer, Funksender, Funkempfänger, Demodulator/Decodierer
dient. Diese Energieversorgungseinheit besteht aus mindestens einer Sekundärwicklung,
einem pa rallel oder in Reihe angeordneten Resonanzkondensator, einem
Gleichrichter sowie einem Energiespeicher am DC-Ausgang des Gleichrichters.
Die Energiespeisung der Sekundärwicklung
erfolgt durch magnetische Kopplung aus dem vom Magnetfelderzeugungssystem
In
den
Die
Gleichanschlüsse
aller Gleichrichter
Wie
bereits vorstehend erwähnt,
ist eine elektronische Kommunikationseinrichtung
Selbstverständlich kann
an Stelle eines Umschalters
Gemäß einer
in
Die
Last
Vorzugsweise
wird eine Last
Alternativ
kann auch ein Kondensator als Last
In
Die
Gleichanschlüsse
aller Gleichrichter
Wie
bereits vorstehend erwähnt,
ist die elektronische Kommunikationseinrichtung
Bei
geschlossenen Schaltern
Selbstverständlich sind
bezüglich
der Sensoren und/oder Aktoren
Die Zeitspannen, in denen die vorstehend beschriebene Schwächung des lokal von den Sekundärwicklungen erzeugten Feldes erfolgt, können je nach konkret vorliegendem Einsatzfall und in Abhängigkeit der konkret vorliegenden Verhältnisse unterschiedlich sein:
- • Es kann eine Schwächung des Feldes während Zeitspannen erfolgen, in denen aktiv ein Empfang/Senden von Funksignalen erfolgt.
- • Zusätzlich kann eine Schwächung des Feldes während Zeitspannen erfolgen, in denen ein Sensorbetrieb (Erfassung interessierender Messgrößen) erfolgt.
- • The field can be weakened during periods in which radio signals are actively received / transmitted.
- • In addition, the field can be weakened during periods in which sensor operation (acquisition of relevant measured variables) takes place.
Allgemein ausgedrückt wird das lokal – d. h. in den Sekundärwicklungen – erzeugte Feld durch Reduzierung des sekundärseitigen Resonanzstromes in denjenigen Zeitabschnitten reduziert, in denen das Kommunikationssystem oder andere eingesetzte elektronische Systeme (beispielsweise Messsysteme) empfindlich auf Störfelder reagieren. Dies erfolgt durch Änderung der Resonanzfrequenz infolge Modifikation von elektrischen Größen der Resonanz-Bauelemente oder durch erhöhte ausgangsseitige Belastung des Resonanzkreises.Generally expressed will that be local - d. H. in the secondary windings - generated Field by reducing the secondary resonance current in reduced in those periods in which the communication system or other electronic systems used (e.g. measuring systems) sensitive to interference fields react. This is done through change the resonance frequency due to modification of electrical quantities Resonance components or due to increased load on the output side of the resonance circuit.
- 11
-
1.1 ,1.2 ,1.3 ...1.n : Sensoren und/oder Aktoren1.1 .1.2 .1.3 ...1.n : Sensors and / or actuators - 22
- MagnetfelderzeugungssystemMagnetic field generation system
- 33
- Kommunikations-BasisstationCommunication base station
- 44
- Sekundärwicklungsecondary winding
- 55
- Sekundärwicklungsecondary winding
- 66
- Sekundärwicklungsecondary winding
- 77
- Resonanzkondensatorresonant capacitor
- 88th
- Resonanzkondensatorresonant capacitor
- 99
- Resonanzkondensatorresonant capacitor
- 1010
- Gleichrichterrectifier
- 1111
- Gleichrichterrectifier
- 1212
- Gleichrichterrectifier
- 1313
- Stützkondensatorbackup capacitor
- 1414
- 1515
- 1616
- Last (z. B. Sensor-Messeinheit, Sensor-Elektronik)load (e.g. sensor measuring unit, sensor electronics)
- 1717
- Kommunikationseinrichtungcommunicator
- 1818
-
Umschalter,
18' und18'' Schalter,18''' DiodeSwitch,18 ' and18 '' Switch,18 ' diode - 1919
- Lastload
- 2020
- Zusatz-Baukomponente (Kondensator oder Drossel)Additional structural component (Capacitor or choke)
- 2121
- Zusatz-Baukomponente (Kondensator oder Drossel)Additional structural component (Capacitor or choke)
- 2222
- Zusatz-Baukomponente (Kondensator oder Drossel)Additional structural component (Capacitor or choke)
- 2323
- Schalterswitch
- 2424
- Schalterswitch
- 2525
- Schalterswitch
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10321842A DE10321842B3 (en) | 2003-05-15 | 2003-05-15 | Sensor or actuator operating method monitors field produced by resonance winding converting magnetic field into electrical energy during operation of electronic communications device for preventing interference |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE10321842A DE10321842B3 (en) | 2003-05-15 | 2003-05-15 | Sensor or actuator operating method monitors field produced by resonance winding converting magnetic field into electrical energy during operation of electronic communications device for preventing interference |
Publications (1)
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DE10321842B3 true DE10321842B3 (en) | 2004-12-09 |
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ID=33440843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE10321842A Expired - Fee Related DE10321842B3 (en) | 2003-05-15 | 2003-05-15 | Sensor or actuator operating method monitors field produced by resonance winding converting magnetic field into electrical energy during operation of electronic communications device for preventing interference |
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DE (1) | DE10321842B3 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2723006A3 (en) * | 2012-10-17 | 2014-04-30 | Honda Motor Co., Ltd. | Electric power transmission apparatus for vehicle |
Citations (3)
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DE69106161T2 (en) * | 1990-02-12 | 1995-05-04 | Texas Instruments Deutschland | Batteryless transponder. |
DE19926799A1 (en) * | 1999-06-11 | 2000-12-14 | Abb Research Ltd | Wireless supply of electrical power to sensors by converting medium frequency magnetic field received by secondary windings in each sensor |
DE19926562A1 (en) * | 1999-06-11 | 2000-12-14 | Abb Research Ltd | Wireless supply of electrical power to actuators by converting medium frequency magnetic field received by secondary windings in each actuator |
-
2003
- 2003-05-15 DE DE10321842A patent/DE10321842B3/en not_active Expired - Fee Related
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