DE20307637U1

DE20307637U1 - Messwertaufnehmer

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Publication number: DE20307637U1
Application number: DE20307637U
Authority: DE
Original assignee: THERMOKON SENSORTECHNIK GmbH
Current assignee: THERMOKON SENSORTECHNIK GmbH
Priority date: 2003-05-15
Filing date: 2003-05-15
Publication date: 2003-07-24
Anticipated expiration: 2013-05-16

Description

Die Erfindung betrifft einen Messwertaufnehmer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Gattungsgemäße Messwertaufnehmer werden beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich, als Temperaturfühler zum Aufbau von Klimaanlagen in klimatisierten Gebäuden benutzt. Mit einem geeigneten Sensor wird dabei die Temperatur in einem bestimmten Bereich gemessen und das Messergebnis an eine Steuerung übertragen. Der Einsatz gattungsgemäßer Messwertaufnehmer ist aber auch im industriellen Bereich denkbar, beispielsweise zur Messung von Fluidströmungen.

Aus dem Stand der Technik sind Messwertaufnehmer bekannt, bei denen die Messergebnisse vom Gehäuse des Messwertaufnehmers über ein Verbindungskabel an die Zentralsteuerung übertragen werden. Diese Lösung ist insbesondere bei der Nachrüstung von Gebäuden und Anlagen mit gattungsgemäßen Messwertaufnehmern nachteilig, da dafür umfangreiche bauliche Maßnahmen, wie z.B. das Schlagen von Schlitzen und das Verlegen von Leitungen, notwendig ist. Außerdem sind aus dem

Stand der Technik Bedienelemente, beispielsweise Schalter, bekannt, bei denen die Bedienbefehle vom Gehäuse des Bedienelements drahtlos an die örtlich entfernt angeordnete Steuerung übertragen werden. Auf eine Verkabelung dieser Bedienelemente mit drahtloser Datenübertragung .

kann jedoch nur dann verzichtet werden, wenn am Bedienelement eine von außen unabhängige Energieversorgung vorgesehen ist. Beispielsweise ist es bekannt, an solchen Bedienelementen entsprechend geeignete Batterien vorzusehen, die das Bedienelement für eine bestimmte Dauer mit elektrischer Energie versorgen können. Nachteilig an dieser Lösung ist es jedoch, dass bestimmte Wartungsarbeiten, insbesondere das Auswechseln der Batterien, unvermeidlich sind.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Messwertaufnehmer vorzuschlagen, der ohne die Verlegung von Leitungen installiert werden kann und zudem im Wesentlichen wartungsfrei ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Messwertaufnehmer nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken zur Versorgung des Messwertaufnehmers mit elektrischer Energie die fast überall zumindest zeitweise überreichlich vorhandene Lichtenergie zu nutzen. Erfindungsgemäß ist deshalb an der Außenseite des Gehäuses des Messwertaufnehmers zumindest eine Solarzelle angeordnet. Mit der Solarzelle wird Lichtenergie aufgefangen und in elektrische Energie umgewandelt. Da der Energieverbrauch gattungsgemäßer Messwertaufnehmer nicht sehr hoch ist, reicht die in der Solarzelle erzeugbare elektrische Energie ohne Weiteres aus, um den Normalbetrieb aufrecht zu erhalten.

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Um die Funktion des Messwertaufnehmers auch in Zeiten gewährleisten zu können, in denen keine ausreichende Lichtenergie mit der Solarzelle aufgefangen werden kann, beispielsweise in der Nacht, kann nach einer bevorzugten Ausführungsform im Gehäuse des Messwertaufnehmers ein Energiespeicher, beispielsweise ein wiederaufladbarer Akkumulator, vorgesehen sein. In diesem Energiespeicher kann die von der Solarzelle in Zeiten ausreichender Lichteinstrahlung erzeugte elektrische Energie zwischengespeichert und dann bei Bedarf an die Funktionseinheiten des Messwertaufnehmers abgegeben werden. Die Größe des Energiespeichers ist dabei daraufhin auszulegen, wie lange die Phasen nicht ausreichender Lichteinstrahlung sind.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Energiespeicher in der Art einer Kondensatorschaltung ausgebildet. Derartige Kondensatorschaltungen weisen zumindest einen Kondensator auf, in dem elektrische Energie zwischengespeichert werden kann. Die Kondensatorschaltung ist wartungsfrei und erfordert keinen Wechsel des Energiespeichers nach einer bestimmten Einsatzdauer, wie es beispielsweise bei wiederaufladbarer Akkumulatoren erforderlich ist.

Um Verschmutzungen und Beschädigungen der Solarzelle nach Möglichkeit auszuschließen, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Außenseite der Solarzelle ungefähr flächenbündig mit der Außenseite des Gehäuses abschließt.

Um Lichtstrahlung aus möglichst vielen Richtungen auffangen zu können, kann die Außenseite des Gehäuses im Bereich der Solarzelle konvex nach außen gewölbt sein. Im Ergebnis wird dadurch erreicht, dass das Gehäuse die Solarzelle nicht beschattet, so dass die Solarzelle mit hoher Effektivität elektrische Energie aus Lichtenergie erzeugen kann.

Welche Funktechnik zur Übertragung der Messergebnisse von der Funkelektronik an den externen Empfänger zum Einsatz kommt, ist grundsätzlieh beliebig. Bei erfindungsgemäßen Messwertaufnehmern ist es jedoch

von hoher Bedeutung, dass die einzelnen Funktionseinheiten und insbesondere die Funkelektronik möglichst wenig elektrische Energie verbrauchen. Als besonders geeignet hat sich deshalb ein Frequenzband von ungefähr 868,0 bis 870 MHZ erwiesen. Funkelektronik, die auf diesem Frequenzband Funksignale überträgt, kommt mit einer relativ sehr geringen elektrischen Versorgungsleistung aus.

Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn Funkelektronik die Messergebnisse mit einer Sendeleistung von unter 100 mW, insbesondere von unter 10 mW, an den Empfänger überträgt. Derartige Sendeleistungen reichen in der Regel aus, um die Entfernungen, wie sie üblicherweise zwischen Messwertaufnehmer und Empfänger vorhanden sind, mit hoher Zuverlässigkeit funktechnisch zu überwinden. Üblicherweise ist es mit solchen Sendeleistungen möglich, die Funkwellen bei freier Ausbreitung bis 300 m und in Gebäuden bis 30 m zu übertragen.

Selbstverständlich können an dem erfindungsgemäßen Messwertaufnehmer auch noch weitere Bedienelemente und/oder Sensoren vorgesehen sein, deren Bedienbefehle bzw. Messergebnisse ebenfalls drahtlos von der Funkelektronik an den Empfänger übertragen werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuse in der Art eines Aufputzgehäuses ausgebildet. Diese Ausführungsform ermöglicht es, die Messwertaufnehmer mit hoher Flexibilität zu installieren. Denn zur Installation des Messwertaufnehmers muss lediglich ein geeigneter Ort im jeweiligen Raum ausgewählt und der Messwertaufnehmer Aufputz befestigt werden. Sonstige Installationsarbeiten, insbesondere das Setzen von Dosen und Verlegen von Leitungen, entfallen vollständig.

Welche Messwerte mit den erfindungsgemäßen Messwertaufnehmern gemessen werden ist grundsätzlich beliebig. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Messwertaufnehmer in der Art eines Temperaturfühlers (Innentemperaturfühler oder Außentemperaturfühler) ausge-

bildet. Da der erfindungsgemäßen Messwertaufnehmer sehr leicht installiert werden kann erlaubt der Einsatz derartiger Temperaturfühler ohne Kabelanschluss die Messung der Temperatur an einer Vielzahl von Messorten, wodurch die Regelqualität einer Klimaregelung erheblich verbessert werden kann.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers in perspektivischer Ansicht;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers in perspektivischer Ansicht;

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers in perspektivischer Ansicht;

Fig. 4 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers in perspektivischer Ansicht;

Fig. 5 eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers in perspektivischer Ansicht;

Fig. 6 eine sechste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers in perspektivischer Ansicht;

Fig. 7 einen Raum mit mehreren darin installierten erfindungsgemäßen Messwertaufnehmern in perspektivischer Ansicht.

Alle in den Fig. 1 bis Fig. 7 dargestellten Messwertaufnehmer sind in der Art von Temperaturfühlern ausgebildet und dienen der Temperaturmessung. Teilweise sind darüber hinaus auch noch andere Mess- und Betätigungsfunktionen vorgesehen.

Der in Fig. 1 dargestellte Temperaturfühler Ol weist ein Gehäuse 02 auf, das Aufputz installiert werden kann. Im Gehäuse des Temperaturfühlers 01 kann ein Sensor zu Temperaturmessung angeordnet sein. Alternativ dazu ist es auch denkbar, das Gehäuse 02 über ein meist relativ kurzes Kabel mit einem oder mehreren Temperatursensoren zu verbinden. Weiter ist im Gehäuse 02 eine Funkelektronik vorgesehen, mit der die Temperaturmessergebnisse drahtlos an einen geeigneten Empfänger übertragen werden können.

An der Vorderseite 03 des Gehäuses 02 ist eine Solarzelle 04 platziert, mit der von außen einstrahlendes Licht in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Mit dieser elektrischen Energie werden die verschiedenen Funktionselemente des Temperaturfühlers 01, insbesondere der Temperatursensor und die Funkelektronik, mit der erforderlichen elektrischen Versorgungsleistung versorgt.

Außerdem ist im Gehäuse 02 ein Energiespeicher mit Kondensatorschaltung eingebaut, in der elektrische Energie zwischengespeichert werden kann. In Zeiten, in denen die Solarzelle 04 mangels Lichteinstrahlung keine elektrische Energie zur Verfügung stellt, werden die verschiedenen Funktionselemente des Temperaturfühlers 01 dann aus dem Energiespeieher versorgt.

Weiter ist an der Vorderseite 03 des Gehäuses 02 eine Leuchtdiode 05 platziert, durch deren Aufleuchten die Betriebsbereitschaft des Temperaturfühlers 01 angezeigt werden kann.

Die in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform 06 eines erfindungsgemäßen Temperaturfühlers entspricht im Wesentlichen dem Aufbau des Temperaturfühlers 01 und weist ebenfalls ein Gehäuse 02, eine Solarzelle 04 und eine Leuchtdiode 05 auf. Zusätzlich ist an der Vorderseite 03 des Gehäuses 04 mittig ein Sensor 07 zur Messung der Beleuchtungsstärke in Wohn- und/oder Büroräumen vorgesehen. Die Messergebnisse des

Sensors 07 können ebenfalls drahtlos durch die Funkelektronik an den Empfänger übertragen werden.

Die in Fig. 3 dargestellte dritte Ausführungsform 08 eines erfindungsgemäßen Temperaturfühlers weist ebenfalls zur Erzeugung elektrischer Energie eine Solarzelle 04 auf. Zur Anzeige der Betriebsbereitschaft ist zudem auch eine Leuchtdiode 05 eingebaut. Die Solarzelle 04 ist flächenbündig in eine konvex nach außen gewölbte Vorderseite 09 eines Gehäuses 10 eingebaut. Der Sensor zur Temperaturmessung, die Funkelektronik und ein Energiespeicher sind im Inneren des Gehäuses 10 eingebaut und damit in Fig. 3 nicht dargestellt.

Die in Fig. 4 dargestellte vierte Ausführungsform 11 eines erfindungsgemäßen Temperaturfühlers entspricht im wesentlichen Aufbau dem Temperaturfühler 08. Zusätzlich ist am Temperaturfühler 11 ein Bedienelement 12 zur Einstellung der gewünschten Solltemperatur vorgesehen. Außerdem kann mittels eines Tasters 13 die Präsenz einer Person im Raum eingegeben werden.

Die in Fig. 5 dargestellte fünfte Ausführungsform 14 eines erfindungsgemäßen Temperaturfühlers entspricht im wesentlichen Aufbau dem Temperaturfühler 11. Zusätzlich ist ein Bedienelement 15 vorgesehen, mit dem die Leistung eines Lüfters eingestellt werden kann.

In Fig. 6 ist eine sechste Ausführungsform 16 eines erfindungsgemäßen Temperaturfühlers mit einem kreisrunden Gehäuse 17 perspektivisch dargestellt. Das Gehäuse 17 kann entweder Aufputz montiert werden oder in der Art eines Tischgehäuses Verwendung finden. Als Tischgehäuse wird das Gehäuse 17 nicht stationär montiert, sondern kann vom Bediener flexibel platziert werden. An der Vorderseite 18 des Gehäuses 17 ist die Solarzelle 04 platziert, durch die der im Inneren des Gehäuses 17 angeordnete Temperatursensor und die ebenfalls im Gehäuse 17 angeordnete Funkelektronik mit elektrischer Energie versorgt werden.

Ein Tastenpaar 19a und 19b dient der Verstellung der Jalousien. Ein

Tastenpaar 20a und 20b dient der Verstellung der Lüfterleistung. Die Tasten 21a, 21b, 21c und 21d dienen der Beleuchtungssteuerung. Mit dem Bedienelement 12, das zentral am Gehäuse 17 angeordnet ist, kann die gewünschte Solltemperatur eingestellt werden.

In Fig. 7 ist beispielhaft die Installation mehrerer Temperaturfühler in einem Raum dargestellt. An der Decke des Raums ist ein Empfänger 22 befestigt, der die per Funk empfangenen Daten über ein Unterputz verlegtes Kabel 23 an eine in Fig. 7 nicht dargestellte Zentralsteuerung übertragen kann. Neben der Tür des Raumes ist ein Temperaturfühler 14 befestigt, mit dem die Temperatur in diesem Bereich des Raumes gemessen und per Funk an den Empfänger 22 übertragen werden kann. Außerdem kann am Temperaturfühler 14 die gewünschte Solltemperatur und die gewünschte Lüftungsleistung eingestellt werden und ebenfalls per Funk an den Empfänger 22 übertragen werden.

Auf dem Tisch im Raum ist ein Temperaturfühler 16 abgelegt, der die Temperatur in diesem Bereich des Raumes misst und verschiedene Bedienbefehle an den Empfänger 22 überträgt. Im Bereich des Fensters ist ein weiterer Temperaturfühler 01 vorgesehen. Dieser Temperaturfühler 01 ist über ein Kabel mit einem Sensor zur Messung der Innentemperatur im Fensterbereich verbunden, der in Fig. 7 nicht dargestellt ist.

Außerdem ist der Temperaturfühler 01 über Kabel mit nicht dargestellten Sensoren am Fenster verbunden, wobei diese Sensoren zur Messung der Öffnungsstellung der Fenster geeignet sind. Die gemessene Temperatur und die jeweilige Öffnungsstellung der Fenster wird vom Temperaturfühler 01 per Funk an den Empfänger 22 übertragen.

Im Bereich der Decke des Raumes ist ein Temperaturfühler 06 befestigt. Mit diesem Temperaturfühler 06 wird einerseits die Temperatur im Deckenbereich gemessen und andererseits die Beleuchtungsstärke. Die Messergebnisse werden per Funk an den Empfänger 22 übertragen.

Kurz unterhalb der Decke ist ein weiterer Temperaturfühler Ol vorgesehen, der über ein Kabel 24 mit einem außerhalb des Gehäuses des Temperaturfühlers 01 befestigten Strömungstemperatursensor 25 verbunden ist. Mit dem Strömungstemperatursensor 25 kann die Temperatur einer Lüftströmung in einem Strömungskanal gemessen werden, von dem in Fig. 7 lediglich die Ausgangsöffnung 26 dargestellt ist.

Mit einem Außentemperaturfühler 27 kann die Außentemperatur gemessen und das Messergebnis durch das Mauerwerk hindurch an den Empfänger 22 übertragen werden.

Claims

1. Messwertaufnehmer (01, 06, 08, 11, 14, 16, 27) mit einem Gehäuse (02, 10, 17), mit einem Sensor, insbesondere zur Temperaturmessung, mit einer Funkelektronik zur drahtlosen Übertragung der Messergebnisse an einen Empfänger (22) und mit einer Energieversorgungseinheit zur Versorgung der verschiedenen Funktionseinheiten des Messwertaufnehmers (01, 06, 08, 11, 14, 16, 27) mit elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite des Gehäuses (02, 10, 17) zumindest eine Solarzelle (04) angeordnet ist, mit der Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt werden kann.

2. Messwertaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (02, 10, 17) ein Energiespeicher vorgesehen ist, in dem die von der Solarzelle erzeugte elektrische Energie zwischengespeichert und bei Bedarf an die Funktionseinheiten des Messwertaufnehmers (01, 06, 08, 11, 14, 16, 27) abgegeben werden kann.

3. Messwertaufnehmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher in der Art einer Kondensatorschaltung ausgebildet ist.

4. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite der Solarzelle (04) ungefähr flächenbündig mit der Außenseite des Gehäuses (02, 10, 17) abschließt.

5. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite des Gehäuses (02, 10, 17) zumindest im Bereich der Solarzelle (04) konvex nach außen gewölbt ist.

6. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkelektronik die Messergebnisse im Frequenzband von ungefähr 868,0 bis 870,0 MHZ vom Messwertaufnehmer (01, 06, 08, 11, 14, 16, 27) an den Empfänger (22) überträgt.

7. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkelektronik die Messergebnisse mit einer Sendeleistung von unter 100 mW, insbesondere von unter 10 mW, vom Messwertaufnehmer (01, 06, 08, 11, 14, 16, 27) an den Empfänger (22) überträgt.

8. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Messwertaufnehmer (11, 14, 16) Bedienelemente (12, 13, 15, 20) zur Klimasteuerung, insbesondere Sollwertversteller und/oder Präsenzmelder und/oder Lüfterversteller, vorgesehen sind.

9. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Messwertaufnehmer (16) zusätzliche Bedienelemente (19, 21), insbesondere Beleuchtungsschalter und/oder Jalousienschalter, vorgesehen sind.

10. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Messwertaufnehmer (06) zusätzliche Sensoren, insbesondere Helligkeitssensoren (07) und/oder Fensterkontaktsensoren und/oder Luftströmungssensoren (25) und/oder Bewegungssensoren, vorgesehen sind.

11. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (02, 10, 17) als Aufputzgehäuse ausgebildet ist.

12. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (25) außerhalb des Gehäuses (02) des Messwertaufnehmers (01) angeordnet ist und durch ein Kabel (24) mit der Funkelektronik im Gehäuse (02) verbunden ist.

13. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertaufnehmer in der Art eines Innentemperaturfühlers (01, 06, 08, 11, 14, 16) ausgebildet ist.

14. Messwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertaufnehmer in der Art eines Außentemperaturfühlers (27) ausgebildet ist.