DE202014104896U1

DE202014104896U1 - Klimasensorvorrichtung zum Messen eines oder mehrerer Innenklimaindikatoren

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Publication number: DE202014104896U1
Application number: DE202014104896.0U
Authority: DE
Original assignee: VKR Holding AS
Current assignee: WINDOWMASTER A/S, DK
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2014-11-17
Anticipated expiration: 2024-10-15

Abstract

Klimasensorvorrichtung zum Messen eines oder mehrerer Innenklimaindikatoren, wie z. B. Raumtemperatur, relative Feuchtigkeit und/oder Kohlendioxidkonzentration, und/oder Außenklimaindikatoren, wie z. B. Windkraft oder Regenstärke, umfassend einen drahtlosen elektronischen Datensender zum drahtlosen Übertragen von Messdaten von dem Indikatorsensor zu einem externen Datenempfänger, ein Solarzellenpaneel, das eine Anzahl von Solarzellen umfasst, die mit einer Verarbeitungseinheit verbunden sind, wobei die Solarzellen eine Betriebsenergie für die Sensorvorrichtung erzeugen, wenn Licht das Solarzellenpaneel bestrahlt, wobei eine ausgewählte Anzahl der Solarzellen so ausgelegt ist, um ein moduliertes Lichtsignal, das Daten für eine Eingabe in die Sensorvorrichtung umfasst, zu empfangen, wenn das Lichtsignal zu dem Solarzellenpaneel geleitet wird, wobei das modulierte Lichtsignal eine Modulation des elektrischen Ausgangs bewirkt, der von der ausgewählten Anzahl von Solarzellen erzeugt wird, wobei die Verarbeitungseinheit so ausgelegt ist, dass sie die Eingabedaten, die in dem modulierten elektrischen Ausgang aus den Solarzellen enthalten sind, misst und interpretiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimasensorvorrichtung zum Messen eines oder mehrerer Innenklimaindikatoren, wie z. B. Raumtemperatur, relative Feuchtigkeit und/oder Kohlendioxidkonzentration, oder Außenklimaindikatoren, wie z. B. Windkraft oder Regenstärke.
Eine Klimasensorvorrichtung, die zum Messen von Klimaindikatoren verwendet wird, ist aus dem Stand der Technik bekannt. Die Messdaten werden zentral zum Steuern von Innenklima-Regelsystemen, wie z. B. Heiz-, Kühl- oder Belüftungssystemen, einschließlich einer Steuerung von mechanischer und natürlicher Belüftung, verwendet. Die Daten werden an eine zentrale Steuereinheit gesendet, die das Innenklima des Raums oder der Zone steuert, wobei die zentrale Steuereinheit ferner das Klima von einem oder mehreren anderen Räumen oder Zonen steuert und somit auch Daten von anderen Sensorvorrichtungen empfängt.
Die dem Stand der Technik entsprechende Sensorvorrichtung umfasst einen oder mehrere Klimasensoren, die kontinuierlich Klimaindikatoren messen, und eine Verarbeitungseinheit in Form eines Mikroprozessors, die ankommende Daten verarbeitet, sowie einen Speicher zum Speichern von Vorrichtungseinstellungen und/oder Messdaten. Die Sensorvorrichtung ist an einer Wand montiert, wobei Klimasensoren innerhalb der Vorrichtung positioniert sind und/oder sich Klimasensoren an einer oder mehreren Positionen in dem spezifischen Raum oder der spezifischen Zone befinden. Die Sensoren senden Messdaten zu der Verarbeitungseinheit der Sensorvorrichtung.
Die Sensorvorrichtung weist ferner einen drahtlosen Datensender auf, der Messdaten zu der zentral positionierten Steuereinheit überträgt, welche mit einer Anzeige verbunden sein kann, um es einem Bediener zu ermöglichen, die Indikatoren zu überwachen.
Da es zum Regeln des Innenklimas nur erforderlich ist, kontinuierlich Daten von der Sensorvorrichtung zu der zentral positionierten Steuereinheit zu übertragen und keine Daten von dieser zu empfangen, umfasst die Sensorvorrichtung nur (oder verwendet nur) einen drahtlosen Sender, typischerweise RF, und keinen Empfänger. Es ist jedoch gewünscht zu ermöglichen, die Vorrichtung neu zu programmieren, d. h. Firmware zu aktualisieren, neue Schwellwerte einzustellen oder dergleichen. Zu diesem Zweck umfasst die dem Stand der Technik entsprechende Sensorvorrichtung eine Hardware-Schnittstelle in Form einer BUS-Schnittstelle, eines USB-Ports oder dergleichen. Um Zugriff auf die Hardware-Schnittstelle zu bekommen, kann es erforderlich sein, eine Platte von der Vorrichtung zu entfernen. Ferner ist es erforderlich, eine spezielle Vorrichtung zum Neuprogrammieren der Vorrichtung zu besitzen, z. B. ein USB-Dongle oder einen Laptop-PC. Um dieses Problem zu verringern, ist in Betracht gezogen worden, die Hardware-Schnittstelle zum Beispiel durch einen RF-Empfänger zu ersetzen, das würde jedoch die Herstellkosten und die Gesamtgröße der Sensorvorrichtung und die Energie erhöhen, die zum Betrieb der Vorrichtung erforderlich ist. Normalerweise erfordern RF-Empfangsfähigkeiten, dass das RF-Modul des Sensors kontinuierlich mit der Zentraleinheit gepaart ist, was schwierig und zeitaufwändig einzustellen ist und erforderlich macht, dass sich das RF-Modul ständig in einem eingeschalteten Basiszustand mit relativ hohem Energieverbrauch befindet.
In der CN 201804019 U ist ein solarbetriebener Wind-, Licht- und Regensensor mit einem Solarpaneel zum Versorgen der Vorrichtung und einer Speicherbatterie zum Speichern der von dem Solarpaneel erzeugten Energie offenbart.
In der TW 201017075 A ist eine solarbetriebene Belüftungsvorrichtung mit Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren offenbart, die Signale zum Steuern eines Gebläses überträgt. Innen- und Außen-Lichtsensoren steuern die Position des Solarpaneels so, dass es in Abhängigkeit von der Lichtstärke nach innen oder nach außen weist.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Klimasensorvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, externe Daten zu empfangen und die mit niedrigen Kosten hergestellt und betrieben werden kann, mit niedrigem Energieverbrauch betrieben werden kann, kleine physische Abmessungen aufweist und leicht zu programmieren und neu zu programmieren ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Die Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 umfasst ein Solarzellenpaneel mit einer Anzahl von Solarzellen zum Liefern von Energie zu der Sensorvorrichtung. Hierdurch kann auf eine drahtgebundene Energieversorgung oder einer Versorgung aus internen Batterien verzichtet werden, obwohl eine interne Batterie oder eine andere Einrichtung zum Speichern von Solarenergie zur späteren Verwendung in der Sensorvorrichtung enthalten sein kann. Ein Außenflächenbereich der Solarzellen des Paneels ist so positioniert, dass Licht, d. h. Sonnenlicht oder Licht von künstlichen Lichtquellen, wie z. B. Lampen, dieses bestrahlen kann, um Energie zu erzeugen.
Die Solarzellen liefern Energie zu der Sensorvorrichtung und sind mit einer Verarbeitungseinheit verbunden. Die Solarzellen und die Verarbeitungseinheit bilden somit einen Foto- oder Lichtsensor, der Daten aus einem modulierten Lichtsignal empfangen kann, das zu dem Solarzellenpaneel geleitet wird. Das modulierte Lichtsignal enthält Daten für die Sensorvorrichtung, vorzugsweise Daten zum Einstellen der Sensorvorrichtung. Eine ausgewählte Anzahl der Solarzellen ist so ausgelegt, dass sie das modulierte Lichtsignal empfangen, wenn das Lichtsignal zu dem Solarzellenpaneel geleitet wird. Die Verarbeitungseinheit misst Schwankungen im elektrischen Ausgang aus der ausgewählten Anzahl von Solarzellen, die von dem modulierten Lichtsignal hervorgerufen werden, das die Solarzellen bestrahlt, so dass die Sensorvorrichtung in der Lage ist, die Daten zu empfangen, die in dem Lichtsignal enthalten sind. Die Verarbeitungseinheit dekodiert das Signal und überträgt die Daten zum Speicher der Vorrichtung, zum Beispiel zum Speichern neuer Einstellungen. Die neuen Einstellungen können dann zum Betreiben der Sensorvorrichtung verwendet werden.
Schließlich kann die Sensorvorrichtung mittels optischer Kommunikation unter Verwendung der Solarzellen so programmiert oder neu programmiert werden, dass ein drahtloser Empfänger oder eine Hardware-Schnittstelle entfallen kann. Die Sensorvorrichtung ist somit in der Lage, Daten über einen enthaltenen elektrischen drahtlosen Sender zu einer externen Vorrichtung zu übertragen, und da das Solarpaneel zum Empfangen der Datensignale verwendet wird, brauchen keine Signalempfänger, wie z. B. ein RF-Empfänger, der in dem drahtlosen Datensender enthalten ist, oder ein separat vorgesehener RF-Empfänger oder eine Hardware-Schnittstelle in der Sensorvorrichtung vorgesehen zu sein (oder eingeschaltet zu sein). Hierdurch kann die Vorrichtung kleiner ausgeführt sein, wird es leichter, die Vorrichtung einzustellen und ihre Einstellungen zu programmieren oder neu zu programmieren, werden Herstell- und Betriebskosten eingespart und wird der Energieverbrauch gesenkt. Da die Sensorvorrichtung keinen Einschaltenergie-intensiven RF-Empfänger aufweist, der mit der Zentraleinheit gepaart ist, kann die maximale Ausgangsleistung des Solarzellenpaneels beträchtlich niedriger sein, so dass ein relativ kleines Solarzellenpaneel zum Liefern einer ausreichenden Menge an Energie zum Betreiben der Vorrichtung verwendet werden kann.
In den abhängigen Ansprüchen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung definiert.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Sensorvorrichtung nur ein einziges Solarzellenpaneel, dessen sämtliche Solarzellen mit der Verarbeitungseinheit verbunden sind, so dass ein Benutzer oder ein Bediener ohne Weiteres in der Lage ist, den Teil der Fläche der Sensorvorrichtung zu lokalisieren, der dazu vorgesehen ist, die Lichtsignale zu empfangen, so dass ein starker Signalausgang erreicht wird.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel beträgt die maximale Ausgangsleistung aus den Solarzellen weniger als 10 W, weiter bevorzugt weniger als 5 W, noch weiter bevorzugt weniger als 3 W, am weitesten bevorzugt weniger als 2 W. Damit die Verarbeitungseinheit in der Lage ist, das Datensignal aus dem modulierten Lichtsignal korrekt zu messen oder zu detektieren, ist es wichtig, dass der maximale Ausgang aus den Solarzellen, der zu der Verarbeitungseinheit gesendet wird, klein ist, da andernfalls die Verarbeitungseinheit möglicherweise nicht in der Lage sein kann, das Signal zu detektieren. Bei einer großen Ausgangsleistung aus den Solarzellen können die Schwankungen, die von dem modulierten Lichtsignal hervorgerufen werden, zu klein sein, um detektiert zu werden, oder können Interferenzen von umgebenden Lichtquellen das Signal stören.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel empfängt das Solarzellenpaneel der Sensorvorrichtung das modulierte Lichtsignal von einem Anzeigebildschirm oder einem Kamerablitz eines Mobiltelefons und/oder einer Handkamera. Vorzugsweise ist das Mobiltelefon oder die Kamera ein Smartphone, wobei eine Anwendungssoftware, die in dem Smartphone installiert ist, eine Umwandlung von Benutzereingaben, die in das Mobiltelefon oder die Kamera eingegeben werden, in das modulierte Lichtsignal ermöglicht. Vorzugsweise sind die Daten, die in dem modulierten Lichtsignal enthalten sind, Einstelldaten, wobei die Verarbeitungseinheit die Sensorvorrichtung so programmiert, dass diese Daten über den drahtlosen Datensender zu einer spezifischen externen Vorrichtung sendet. Die Verwendung eines Smartphones ist vorteilhaft, da ein Benutzer oder Bediener der Sensorvorrichtung häufig bereits ein Smartphone mit sich führt. Daher wird die Unbequemlichkeit vermieden, spezielle Ausrüstung zum Einstellen der Sensorvorrichtung, wie z. B. ein Laptop-PC oder ein USB-Dongle, mitzubringen. Der Bediener oder die Bedienerin kann einfach sein oder ihr Smartphone herausnehmen, zum Beispiel gewünschte Schwellwerte oder andere Einstellwerte in die Anwendungssoftware des Smartphones, die für diesen Zweck ausgelegt ist, eingeben, und die Anwendungssoftware des Smartphones wandelt die Daten in modulierte Lichtsignale um. Die Anwendungssoftware kann unterschiedliche Einstellprofile zum Einstellen unterschiedlicher Sensorvorrichtungen umfassen, so dass ein Benutzer gleichzeitig mit anderen Aufgaben die Profile individuell einstellen und speichern und zwischen diesen umschalten kann.
Während des Programmiervorgangs wird das modulierte Lichtsignal von einer Lichtquelle des Smartphones, d. h. entweder vom Anzeigebildschirm oder vorzugsweise vom Kamerablitz, der typischerweise auf der Rückseite des Smartphones positioniert ist, übertragen, wobei der Bediener die Lichtquelle in Richtung des Solarzellenpaneels auf einer Vorderseite der Sensorvorrichtung richtet. Wenn die Sensorvorrichtung nur ein einziges Solarzellenpaneel aufweist, das relativ klein ist, ist es für einen Benutzer einfach, das Lichtsignal korrekt in Richtung des Paneels zu richten, um sicherzustellen, dass die Lichtsignale von der Sensorvorrichtung aufgezeichnet werden.
Die Sensorvorrichtung empfängt das modulierte Lichtsignal über das Solarzellenpaneel und den Prozessor. Die Sensorvorrichtung registriert vorzugsweise kontinuierlich Schwankungen der Ausgangsleistung, die mit den Solarzellen des Solarzellenpaneels erreicht werden kann. Der elektrische Ausgang von den Solarzellen, der von der Verarbeitungseinheit gemessen wird, kann eine Modulation des Energiepegels, der Spannung, des Stroms und jedes anderen geeigneten Werts umfassen.
In den Zeichnungen zeigt 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Klimasensorvorrichtung SD gemäß der Erfindung.
Die Sensorvorrichtung SD von 1 wird zum Messen von Klimaindikatoren, wie z. B. Temperatur, Feuchtigkeit, Regenstärke oder Windkraft, verwendet. Zwei elektronische Indikatorsensoren 7 sind zum Messen der Klimaindikatoren in dem Klimasensor SD enthalten. Ein drahtloser Datensender in Form eines WiFi-Senders 3 ist für die drahtlose Übertragung von Messdaten von den Indikatorsensoren 7 zu einem externen WiFi-Datenempfänger in Form einer zentralen Steuereinheit 6 vorgesehen. Der WiFi-Sender kann in Form einer WiFi-Einheit vorgesehen sein, die auch Datenempfangsfähigkeiten aufweist, wobei diese jedoch abgeschaltet sind.
Die Sensorvorrichtung SD ist in einem Raum oder einer Zone eines Gebäudes positioniert, und ähnliche Sensorvorrichtungen SD1–SD3 sind in anderen Räumen oder Zonen des Gebäudes positioniert und übertragen auf ähnliche drahtlose Weise Messdaten von den zugeordneten Räumen oder Zonen zu der Steuereinheit 6.
Die Klimasensoren 7 sind mit einer Verarbeitungseinheit in Form eines Mikroprozessors 2 der Vorrichtung SD verbunden. Die Verarbeitungseinheit kann alternativ zwei oder mehr separate Verarbeitungseinheiten oder Mikroprozessoren umfassen, die unterschiedliche Aufgaben handhaben, wie z. B. Datenverarbeitung, Datenerfassung, Datenübertragung und/oder Datenempfang. Die Steuereinheit 6 verwendet die gemessenen und übertragenen Daten zum Steuern von Innenklima-Regelsystemen 8, wie z. B. Heiz-, Kühl- und Belüftungssystemen, in den relevanten Räumen oder Zonen. Die Sensorvorrichtung SD weist ferner einen Speicher zum Speichern von Vorrichtungseinstellungen und/oder Messdaten auf. Der Speicher kann Teil des Mikroprozessors 2 sein.
Die Sensorvorrichtung SD ist an einer Wand montiert, wobei die Klimasensoren innerhalb der Vorrichtung positioniert sind. Alternativ können Klimasensoren im Prinzip an einer oder mehreren Stellen in den Räumen oder Zonen eines Gebäudes platziert sein, in denen eine Messung eines Innenklimaindikators gewünscht ist, wobei die Sensoren Messdaten zu der Sensorvorrichtung senden.
Die Sensorvorrichtung SD umfasst ein einzelnes Solarzellenpaneel 1 mit insgesamt vier Solarzellen 1a, die alle mit dem Mikroprozessor 2 verbunden sind, wobei die Solarzellen 1a eine Betriebsenergie für den Mikroprozessor 2 erzeugen, wenn Licht das Solarzellenpaneel bestrahlt. Die Sensorvorrichtung SD kann eine Batterie zum Speichern von Solarenergie bei Licht oder Sonnenschein umfassen und die gespeicherte Energie zu der Sensorvorrichtung SD liefern, wenn es aufgrund von Mangel an Licht, das das Solarzellenpaneel 1 bestrahlt, einen Bedarf gibt.
Die vier Solarzellen 1a sind so ausgelegt, um ein moduliertes Lichtsignal, das Daten für eine Eingabe in die Sensorvorrichtung SD umfasst, zu empfangen, wenn das modulierte Lichtsignal zu dem Solarzellenpaneel 1 geleitet wird. Wenn die Ausgangsleistung aus dem Solarzellenpaneel 1 zu dem Mikroprozessor 2 übertragen wird, misst der Mikroprozessor 2 die Modulation oder Schwankungen des elektrischen Ausgangs, die von dem modulierten Lichtsignal hervorgerufen werden, das die Solarzellen bestrahlt. Hierdurch ist die Sensorvorrichtung SD in der Lage, die Daten zu empfangen, die in dem modulierten Lichtsignal enthalten sind.
Das modulierte Lichtsignal wird von einem Bediener mittels eines LED-Blitzes 4a eines Smartphones 4 gesendet. Die Daten, die über das Lichtsignal gesendet werden, umfassen vorzugsweise Daten zum Einstellen der Sensorvorrichtung SD, insbesondere Informationen, wie z. B die IP-Adresse der Steuereinheit 6, an die die Sensorvorrichtung SD Messdaten drahtlos senden soll, und Informationen, die angeben, an welchen Stellen die Klimasensoren 7 der Sensorvorrichtung SD positioniert sind.
Das modulierte Lichtsignal, das zu der Sensorvorrichtung SD gesendet wird, wird so moduliert, dass die Sensorvorrichtung SD leicht detektieren kann, dass ein Signal gesendet wird und welche Daten das Signal enthält. Es wird bevorzugt, dass das Signal aus frequenzmodulierten Signalen gebildet ist (und die Signalsensor-Hardware der Sensorvorrichtung so ausgelegt ist, dass sie diese empfängt), d. h. Verwenden einer Ein/Aus-Impuls-Frequenzmodulation, um eine Fehlinterpretation von Signalen mit unterschiedlicher Lichtstärke zu vermeiden. Die Modulation kann jedoch andere Signalmodulationstypen umfassen, wie z. B. Impulslängenmodulation oder Modulation anderer Charakteristiken des Lichtsignals. Signale mit unterschiedlicher Lichtstärke können in der Praxis schwer erzielbar sein, da ein Blitz typischerweise nur auf Ein oder Aus eingestellt werden kann und da die Lichtstärke vom Abstand und von der relativen Positionierung der Lichtquelle abhängig ist. Vorzugsweise ist der Signalcode effizient und weist eine niedrige Fehlerspanne für die verwendete Sensorvorrichtung und das verwendete Smartphone auf. Ein Morsecode kann zum Modulieren des Lichtsignals verwendet werden.
Anfangs, d. h. vor dem Übertragen des Signals, das die Eingabedaten für die Sensorvorrichtung enthält, kann ein kurzer Code des modulierten Lichtsignals zu dem Solarzellenpaneel gesendet werden, um es dem Prozessor der Sensorvorrichtung zu ermöglichen zu identifizieren, wann ein Signal empfangen wird. Zum Beispiel kann dieses Anfangssignal aus drei kurzen und drei langen Lichtimpulsen mit einer spezifischen Länge gebildet sein. Beim Empfang dieses codierten Signals erstellt eine Signalerkennungs-Software des Mikroprozessors 2 die folgende Elektroniksignalsequenz, die die Datensequenz enthält, und zeichnet diese auf. Auf ähnliche Weise kann die Codiersequenz mit einem kurzen codierten Signal fertiggestellt werden, das dem Anfangscode ähnlich sein kann. Die Sensorvorrichtung SD kann ein sichtbares oder hörbares Signal aussenden, um anzuzeigen, dass Daten empfangen werden, dass ein Fehler aufgetreten ist und dergleichen.
Generell kann der drahtlose Sender der Sensorvorrichtung SD ein drahtloses Signal zu der Mobilvorrichtung senden, die zum Übertragen des modulierten Lichtsignals verwendet wird. Dieses Signal kann die empfangenen Daten umfassen und mit den Daten verglichen werden, die aus der Mobilvorrichtung gesendet würden, um sicherzustellen, dass das korrekte Signal empfangen worden ist. Das drahtlose Signal kann ferner einfach Informationen umfassen, wie z. B. dass das Signal empfangen wird, Fortschritt des Datenempfangs, dass der Datenempfang beendet ist, und/oder Fehlermeldungen. Die Mobilvorrichtung kann dann diese Informationen sichtbar oder hörbar an den Bediener oder Benutzer weiterleiten.
Es kann zum Beispiel ferner generell möglich sein, eine aktualisierte Firmware-Version auf ein Smartphone herunterzuladen und diese auf die oben beschriebene Weise zu der Sensorvorrichtung zu senden.
Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung kann räumliche Abmessungen von weniger als 10 × 10 × 4 cm, vorzugsweise ungefähr 8 × 8 × 3 cm aufweisen. Im letzteren Fall kann das Solarzellenpaneel eine Größe von ungefähr 5 × 8 cm mit einer maximalen Ausgangsleistung von 0,5 bis 1 W aufweisen.
Der Fachmann wäre in der Lage, die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung auf der Basis der vorstehenden Beschreibung unter Verwendung von dem Stand der Technik entsprechenden Komponenten, wie z. B. elektronischen Sensoren, Mikroprozessoren und anderen elektronischen Schaltungsanordnungen etc., auszulegen. Auf ähnliche Weise ist der Fachmann in der Lage, die Software zu programmieren, die zum Beispiel benötigt wird, um Messungen durchzuführen, Signale zu übertragen etc.
Beispiele
Die folgenden beiden Beispiele sind vorgesehen, um die Vorteile der Erfindung hinsichtlich Energieverbrauch und Größe der Solarzellenpaneel-Fläche aufzuzeigen.
Bei einem ersten schematischen Beispiel wird eine Klimasensorvorrichtung zum Messen eines Innenklimaindikators, die in einem Raum positioniert ist, betrachtet. Die Vorrichtung umfasst einen Temperatursensor zum Messen der Raumtemperatur, ein RF-Datenkommunikationsmodul (Empfänger und Sender) zur drahtlosen Kommunikation mit einer zentralen externen Vorrichtung, eine Verarbeitungseinheit und ein Solarzellenpaneel zum Versorgen der Vorrichtung mit Energie. Der Temperatursensor ist ein PTC-Widerstand mit einem vernachlässigbaren Betriebsenergiebedarf. Das RF-Modul ist vom Typ RTX4100, hergestellt von RTX, und ist so mit der Zentraleinheit gepaart, dass es sich in einem Zustand befindet, in dem es bereit ist, Daten von der Zentraleinheit zu empfangen, wobei es einen Basisenergieverbrauch von 0,8 mW aufweist. Das RF-Modul überträgt alle 30 Minuten Messdaten zu der Zentraleinheit, wobei ferner ein mittlerer Energieverbrauch von 0,04 mW erforderlich ist, was zu einem gesamten mittleren Energieverbrauch von 0,84 mW führt. Das Solarzellenpaneel umfasst eine Anzahl von Solarzellenpaneel-Modulen des Typs SLMD121H04, hergestellt von IXYS, mit einem Flächenbereich von ungefähr 5 cm². Bei einem ausgewählten erwarteten mittleren Pegel des Lichteinfalls erzeugt ein Paneelmodul eine mittlere Ausgangsleistung von 0,06 mW. Somit beträgt die Anzahl von Paneelmodulen, die zum Erzeugen des akkumulierten mittleren Energiebedarfs der Solarvorrichtung benötigt wird, mindestens 0,84 mW/0,06 mW = 14, wobei die erforderliche Solarzellenpaneel-Fläche mindestens 14 × 5 cm² = 70 cm² beträgt.
Bei einem zweiten schematischen Beispiel wird eine ähnliche Klimasensorvorrichtung betrachtet, wobei die Sensorvorrichtung jedoch der vorliegenden Erfindung entspricht. Die zweite Sensorvorrichtung ist der ersten Sensorvorrichtung ähnlich, mit der Ausnahme, dass das Solarzellenpaneel mit der Verarbeitungseinheit verbunden und so ausgelegt ist, um erfindungsgemäß ein moduliertes Lichtsignal zu empfangen, welches Daten umfasst. Entsprechend ist das RF-Modul nicht mit der Zentraleinheit gepaart, da es stattdessen Daten aus dem modulierten Licht empfangen kann, das das Solarzellenpaneel bestrahlt. Daher weist das RF-Modul einen Basisenergieverbrauch von 0 mW auf. Das RF-Modul überträgt immer noch alle 30 Minuten Messdaten zu der Zentraleinheit, wobei ein mittlerer Energieverbrauch von 0,04 mW erforderlich ist, was zu einem gesamten mittleren Energieverbrauch von 0,04 mW führt. Bei der Energieerzeugung eines Paneelmoduls von 0,06 mW beträgt die Anzahl von Paneelmodulen, die zum Erzeugen des akkumulierten mittleren Energiebedarfs der zweiten Sensorvorrichtung benötigt wird, mindestens 0,04 mW/0,06 mW = 0,67, d. h ein einziges Paneelmodul ist ausreichend. Somit beträgt die erforderliche Solarzellenpaneel-Fläche 1 × 5 cm² = 5 cm² oder 14 Mal weniger als bei der ersten Sensorvorrichtung. Diese Solarzellenpaneel-Fläche wäre sogar ausreichend, wenn die Sensorvorrichtung ferner zum Beispiel einen CO₂-Sensor umfassen würde, der normalerweise eine Betriebsenergie von weniger als 0,01 mW benötigt.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Klimasensorvorrichtung zum Messen einer oder mehrerer Innenklima- oder Außenklimaindikatoren, wie z. B. Wind oder Regen, umfasst mindestens einen Indikatorsensor zum Messen eines Klimaindikators und einen drahtlosen Datensender, ein Solarzellenpaneel, das mit einer Verarbeitungseinheit verbunden ist. Eine ausgewählte Anzahl der Solarzellen ist so ausgelegt, dass sie ein moduliertes Lichtsignal, welches Daten zur Eingabe in die Sensorvorrichtung umfasst, empfangen, wenn das Lichtsignal zu dem Solarzellenpaneel geleitet wird. Die Verarbeitungseinheit ist in der Lage, Schwankungen in dem elektrischen Ausgang aus der ausgewählten Anzahl von Solarzellen zu messen, die von dem modulierten Lichtsignal hervorgerufen werden, das die Solarzellen bestrahlt, so dass die Klimasensorvorrichtung in der Lage ist, die Daten zu empfangen, die in dem Lichtsignal enthalten sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 201804019 U [0006]
TW 201017075 A [0007]

Claims

Klimasensorvorrichtung zum Messen eines oder mehrerer Innenklimaindikatoren, wie z. B. Raumtemperatur, relative Feuchtigkeit und/oder Kohlendioxidkonzentration, und/oder Außenklimaindikatoren, wie z. B. Windkraft oder Regenstärke, umfassend einen drahtlosen elektronischen Datensender zum drahtlosen Übertragen von Messdaten von dem Indikatorsensor zu einem externen Datenempfänger, ein Solarzellenpaneel, das eine Anzahl von Solarzellen umfasst, die mit einer Verarbeitungseinheit verbunden sind, wobei die Solarzellen eine Betriebsenergie für die Sensorvorrichtung erzeugen, wenn Licht das Solarzellenpaneel bestrahlt, wobei eine ausgewählte Anzahl der Solarzellen so ausgelegt ist, um ein moduliertes Lichtsignal, das Daten für eine Eingabe in die Sensorvorrichtung umfasst, zu empfangen, wenn das Lichtsignal zu dem Solarzellenpaneel geleitet wird, wobei das modulierte Lichtsignal eine Modulation des elektrischen Ausgangs bewirkt, der von der ausgewählten Anzahl von Solarzellen erzeugt wird, wobei die Verarbeitungseinheit so ausgelegt ist, dass sie die Eingabedaten, die in dem modulierten elektrischen Ausgang aus den Solarzellen enthalten sind, misst und interpretiert.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die ausgewählte Anzahl von Solarzellen sämtliche Solarzellen der Sensorvorrichtung umfasst.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die ferner mindestens einen Indikatorsensor zum Messen eines Klimaindikators umfasst.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gesamtfläche des Solarzellenpaneels oder die gesamte effektive Fläche der Solarzellen auf einer Außenfläche der Sensorvorrichtung kleiner ist als 100 cm², vorzugsweise kleiner als 80 cm², weiter bevorzugt kleiner als 70 cm², noch weiter bevorzugt kleiner als 60 cm², noch weiter bevorzugt kleiner als 50 cm², noch weiter bevorzugt kleiner als 40 cm², noch weiter bevorzugt kleiner als 30 cm², am weitesten bevorzugt kleiner als 20 cm² und/oder vorzugsweise größer als 1 cm², weiter bevorzugt größer als 3 cm², noch weiter bevorzugt größer als 5 cm², am weitesten bevorzugt größer als 10 cm².
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausgangsleistung aus den Solarzellen bei direkter Sonnenbeleuchtung von 130,000 Lux weniger als 1 W, weiter bevorzugt weniger als 0,8 W, noch weiter bevorzugt weniger als 0,7 W, noch weiter bevorzugt weniger als 0,6 W, noch weiter bevorzugt weniger als 0,5 W, noch weiter bevorzugt weniger als 0,4 W, noch weiter bevorzugt weniger als 0,3 W, am weitesten bevorzugt weniger als 0,2 W und/oder vorzugsweise größer als 0,01 W, weiter bevorzugt größer als 0,03 W, noch weiter bevorzugt größer als 0,05 W, am weitesten bevorzugt größer als 0,1 W beträgt.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Solarzellen-Datenempfangssystem die ausgewählte Anzahl von Solarzellen umfasst und die Verarbeitungseinheit das einzige integrierte Datenempfangssystem zum Empfangen von Daten von externen Vorrichtungen ist, das in der Sensorvorrichtung enthalten ist, wobei insbesondere die Sensorvorrichtung keinen RF-Empfänger, wie z. B. einen WiFi-Empfänger, und/oder keine Hardware-Schnittstelle, wie z. B. eine USB-Hardware-Schnittstelle oder eine BUS-Verbindung, aufweist.
Verwendung einer Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein moduliertes Lichtsignal, das Daten für die Eingabe in die Sensorvorrichtung umfasst, von einer Mobilvorrichtung auf das Solarzellenpaneel übertragen wird, wobei die ausgewählte Anzahl der Solarzellen das modulierte Lichtsignal empfängt, so dass das modulierte Lichtsignal eine Modulation des elektrischen Ausgangs aus der ausgewählten Anzahl von Solarzellen bewirkt, wobei die Verarbeitungseinheit die Eingabedaten, die in dem modulierten Lichtsignal enthalten sind, misst und interpretiert.
Verwendung nach Anspruch 7, wobei ein Anzeigebildschirm oder ein Kamerablitz eines Mobiltelefons und/oder einer Handkamera das modulierte Lichtsignal zu dem Solarzellenpaneel liefert.
Verwendung nach Anspruch 8, wobei das Mobiltelefon ein Smartphone ist und vorzugsweise eine Anwendungssoftware, die auf dem Smartphone installiert ist, eine Umwandlung von Benutzereingaben, die in das Smartphone eingegeben werden, in das modulierte Lichtsignal ermöglicht.
Verwendung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Daten, die in dem modulierten Lichtsignal enthalten sind, Daten sind, mit denen die Verarbeitungseinheit zum Senden von Daten über den drahtlosen Datensender zu einer spezifischen externen Vorrichtung, wie z. B. einer zentralen Steuereinheit, eingestellt wird.