EP1127221A1 - Verfahren und vorrichtung zur versorgung von elektrischen verbrauchern in oder an einer pneumatischen vorrichtung mit elektrischer versorgungsenergie - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur versorgung von elektrischen verbrauchern in oder an einer pneumatischen vorrichtung mit elektrischer versorgungsenergie

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EP1127221A1 EP00960546A EP00960546A EP1127221A1 EP 1127221 A1 EP1127221 A1 EP 1127221A1 EP 00960546 A EP00960546 A EP 00960546A EP 00960546 A EP00960546 A EP 00960546A EP 1127221 A1 EP1127221 A1 EP 1127221A1
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pneumatic
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    • Y10T137/87169—Supply and exhaust
    • Y10T137/87217—Motor

Definitions

  • the pressure of the gaseous medium in the pneumatic line is used in the pneumatic device to drive a microturbine with an electrical generator, that is to say the flow energy of the pressurized gaseous medium is converted directly into or on the pneumatic device into electrical supply energy.
  • Control and / or sensor signals between the electronic control and / or data receiving device and the pneumatic device are also wireless, in particular by radio or infrared signals, or via an integrated or integrated in or on the pneumatic line
  • the transmission can also take place, for example, via microwaves, which likewise spread in the gaseous medium, appropriate microwave converters then being required.
  • Control and data receiving device 21 only the pneumatic line 43 is connected, while the pneumatic lines 13 and 73 are connected to this line 43 via branches or T-pieces.

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Description

Verfahren und Vorrichtung zur Versorgung von elektrischen
Verbrauchern in oder an einer pneumatischen Vorrichtung mit elektrischer Versorgungsenergie
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrrichtung zur Versorgung von elektrischen Verbrauchern in oder an einer pneumatischen Vorrichtung mit elektrischer Versorgungsenergie, wobei die pneumatische Vorrichtung über eine pneumatische Leitung an eine Druckquelle angeschlossen ist.
Zu steuernde pneumatische Vorrichtungen, wie Ventilanordnungen, Zylinder, Antriebe und dergleichen, benötigen zum einen die Zuführung von Druckluft über eine pneumatische Leitung und zum anderen elektrische Zuführungsleitungen zur Zuführung elektrischer Versorgungsenergie und der elektrischen Steuersignale sowie ggf. Rückführungsleitungen zur Rückführung von Sensorsignalen. Sind an einer pneumatischen Vorrichtung mehrere Steuervorrichtungen, wie Ventile, und mehrere Sensoren angeordnet, so erhöht sich entsprechend die Zahl der elektrischen Leitungen, was häufig zu einer unübersichtlichen Leitungsanordnung und zu hohen Kosten für die Installation, Wartung und Reparatur führt.
Aus der DE 195 26 459 ist es bekannt, eine Busstation an einer aus mehreren Ventilen bestehenden Ventilstation über eine Busleitung zu steuern, über die auch Sensorrückmeldungen erfolgen können, jedoch werden auch hier zusätzliche elektrische Versorgungsleitungen sowie die pneumatische Leitung benötigt, so daß auch hier der Installationsaufwand nicht unerheblich ist. Aus der DE 31 47 339 AI, der DE 32 09 189 AI oder der DE 41 26 403 C2 ist es zwar bekannt, Steuer- oder Sensordaten über ein metallisches Rohrleitungsnetz mittels Ultraschall zu übertragen, jedoch nicht die Versorgungsenergie, und darüber hinaus ist dieses Verfahren für die üblicherweise aus
Kunststoffmaterial bestehenden pneumatischen Leitungen nicht anwendbar.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch das bzw. durch die die Zahl der Verbindungs leitungen zu einer zu steuernden pneumatischen Vorrichtung deutlich reduziert und die Installation vereinfacht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 8 gelöst.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht insbesondere darin, daß über die ohnehin vorhandene pneumatiche Leitung auch gleichzeitig für elektrische Verbraucher in der pneumatischen Vorrichtung erforderliche Versorgungsenergie übertragen wird, so daß diesbezügliche Leitungen entfallen können. Dabei erfolgt die Übertragung über das gasförmige Medium bzw. die Leitung mittels Schallwellen, Mikrowellen, Druckänderungen oder mittels der Strömungsenergie des druckbeaufschlagten gasförmigen Mediums. Aus diesem Grunde ist die Energieübertragung auch bei den üblicherweise vorhandenen Kunststoffleitungen möglich. Die Umwandlung in die elektrische Versorgungsenergie erfolgt unmittelbar an oder in der pneumatischen Vorrichtung.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens und der im Anspruch 8 angegebenen Vorrichtung möglich. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird in der pneumatischen Vorrichtung der Druck des gasförmigen Mediums in der pneumatischen Leitung zum Antrieb einer Mikroturbine mit elektrischem Generator eingesetzt, das heißt, die Strömungsenergie des druckbeaufschlagten gasförmigen Mediums wird direkt in oder an der pneumatischen Vorrichtung in elektrische Versorgungsenergie umgesetzt.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung werden die Schallwellen oder Druckänderungen mittels des Piezoeffekts oder kapazitiver oder induktiver Umsetzungsverfahren wenigstens teilweise in elektrische Versorgungsenergie in der pneumatischen Vorrichtung umgesetzt. Zur Umwandlung der Schallwellen oder Druckänderungen dient dabei zweckmäßiger- weise ein piezoelektrischer, kapazitiver oder induktiver Konverter oder eine Kolbenschwingeranordnung. Ein solcher Konverter oder eine Kolbenschwingeranordnung ist vorzugsweise auch in einer über die pneumatische Leitung mit der pneumatischen Vorrichtung verbundenen Steuer- und/oder Daten- empfangseinrichtung zur Umwandlung von elektrischer Energie in der pneumatischen Leitung zuzuführende Schallwellen oder Druckänderungen vorgesehen.
In vorteilhafter Weise erfolgt auch die Übertragung von Steuer- und/oder Sensorsignalen zwischen der elektronischen Steuer- und/oder Datenempfangseinrichtung und der pneumatischen Vorrichtung über die pneumatische Leitung mittels Schallsignalen, Mikrowellen oder Druckänderungen. Hierzu werden vorzugsweise unterschiedliche Frequenzen und/oder Signalfolgen und/oder Modulationen und/oder Druckimpulsfolgen vorgesehen, wobei die Übertragung insbesondere bidirektional erfolgt, um auch Sensorsignale rückmelden zu können.
Zur Übertragung dieser Steuer- und Sensorsignale sind die Steuer- und/oder Datenempfangseinrichtung und die pneumatische Vorrichtung mit wenigstens einem ersten Konverter zur Umwandlung von elektrischen Signalen in Schallsignale oder Druckänderungen und mit wenigstens einem zweiten Konverter zur Umwandlung der Schallsignale oder Druckänderungen in elektrische Signale versehen. Zur bidirektionalen Datenübertragung ist sowohl die Steuer- und/oder Datenempfangs- einrichtung als auch die pneumatische Vorrichtung mit einem ersten Konverter und mit einem zweiten Konverter versehen, wobei jeweils ein erster Konverter und ein zweiter Konverter auch als kombinierter bidirektionaler Konverter ausgebildet sein kann. Zur Realisierung eignen sich hierzu vor allem piezoelektrische, jedoch auch induktive oder kapazitive Konverter.
Die Konverter zur Bereitstellung von Versorgungsenergie können in vorteilhafter Weise identisch mit den Konvertern zur Umwandlung zwischen Schallsignalen oder Druckänderungen und elektrischen Steuer- und/oder Sensorsignalen sein, da durch die Durchführung dieser doppelten Funktionen eine optimalere Ausnutzung möglich ist.
in einer alternativen Ausführung kann die Übertragung von
Steuer- und/oder Sensorsignalen zwischen der elektronischen Steuer- und/oder Datenempfangseinrichtung und der pneumatischen Vorrichtung auch drahtlos, insbesondere durch Funkoder Infrarotsignale, oder über einen in oder an der pneumatischen Leitung angeordneten oder integrierten
Lichtleiter erfolgen. Im letzteren Falle sind die Steuer- und/oder Datenempfangseinrichtung und die wenigstens eine pneumatische Vorrichtung zweckmäßigerweise jeweils mit einem Lichtsender und/oder einem Lichtempfänger versehen.
Um die Versorgungsspannung kontinuierlich zur Verfügung stellen zu können, zum Beispiel auch bei kurzzeitig höherem Energiebedarf, ist in vorteilhafter Weise eine Speichereinrichtung, insbesondere ein Kondensator oder eine Speicherzelle, zur Speicherung der in oder an der pneumatischen Vorrichtung erzeugten elektrischen Versorgungsenergie vorgesehen. Ein insbesondere als Mikrocomputer ausgebildeter Umsetzer in oder an der pneumatischen Vorrichtung dient in vorteilhafter Weise zur Umsetzung der übertragenen Signale in Steuersignale für wenigstens eine Steuereinrichtung, zum Beispiel ein Ventil, in der pneumatischen Vorrichtung und/ oder zur Umsetzung von Sensorsignalen in zu übertragende Signale.
Die Steuer- und/oder Datenempfangseinrichtung ist vorzugsweise als an einen Datenbus angeschlossene Busstation ausgebildet. Dabei können an diese Busstation mehrere pneumatische
Vorrichtungen über pneumatische Leitungen direkt oder über Verzweigungen angeschlossen sein.
Bei größeren Systemen können auch mehrere Busstationen an den Datenbus angeschlossen sein, die jeweils mit wenigstens einer pneumatischen Vorrichtung verbunden sind.
Der wenigstens eine Konverter und die Mittel zur Bereitstellung von elektrischer Versorgungsenergie sind zweck- mäßigerweise in der pneumatischen Vorrichtung integriert, so daß kompakte Anordnungen vorliegen, die zur vollständigen Installation lediglich über eine einzige pneumatische Leitung angeschlossen werden müssen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Über- tragung von Daten zwischen einer Busstation und einem Pneumatikzylinder, Fig. 2 eine ähnliche Anordnung wie in Fig. 1 in einer
Detailansicht mit einer Mikroturbine zur Bereitstellung von elektrischer Versorgungsenergie im Pneumatikzylinder,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Betriebs von drei Pneumatikzylindern über drei Busstationen, Fig. 4 eine ähnliche Anordnung, bei der drei Pneumatikzylinder an eine Busstation angeschlossen sind, und Fig. 5 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 4, bei der ein Anschluß an einer Busstation über Verzweigungen zu drei Pneumatikzylindern geführt ist.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Pneumatikzylinder 10 über einen elektrischen Datenbus 11, beispielsweise einen Feldbus, gesteuert. Eine pneumatische Druckquelle 12 ist über eine z. B. aus flexiblem Kunststoffmaterial bestehende pneumatische Leitung 13 mit dem Pneumatikzylinder 10 verbunden. In einem stirnseitigen Bereich des Gehäuses 14 des Pneumatikzylinders 10 sind zwei Ventile 15, 16 integriert, die beispielsweise als 3/2-Wegeventile ausgebildet sind. Alternativ hierzu könnte beispielsweise auch ein 4/3-Wegeventil treten. Die beiden Ventile 15, 16 sind jeweils einerseits mit der pneumatischen Leitung 13 und einem Entlüftungskanal 17 und andererseits jeweils mit einer von zwei Zylinderkammern 18, 19 zu beiden Seiten eines bewegbaren Kolbens 20 verbunden.
Elektrische Steuersignale für die Signale 15, 16 werden über den Datenbus 11 einer elektronischen Steuer- und Datenempfangseinrichtung 21 zugeleitet. Diese enthält eine an den Datenbus 11 angeschlossene Busstation 22, die über einen bidirektionalen Konverter 23 mit der pneumatischen Leitung 13 verbunden ist. Der bidirektionale Konverter 23 ist beispielsweise als Piezowandler ausgebildet und setzt die zugeführten elektrischen Signale in entsprechende Schallsignale bzw. Tonschwingungen um, die sich im gasförmigen Medium in der Leitung 13 ausbreiten und schließlich einen entsprechenden bidirektionalen Konverter 24 im Pneumatikzylinder 10 erreichen, wo sie wiederum in entsprechende Signale umgesetzt werden. Die Übertragung der in den elektrischen Signalen enthaltenen Daten erfolgt entweder über unterschiedliche
Frequenzen, die bis zu Ultraschallfrequenzen reichen können, die auch moduliert sein können, oder über Schallsignalfolgen bzw. entsprechende Druckänderungen oder Druckstöße im gasförmigen Medium. Alternativ hierzu kann die Übertragung auch beispielsweise über Mikrowellen erfolgen, die sich ebenfalls im gasförmigen Medium ausbreiten, wobei dann entsprechende Mikrowellen-Konverter erforderlich sind.
Die vom bidirektionalen Konverter 24 erzeugten elektrischen Signale werden im Gehäuse 14 einem Mikrorechner 25 zugeführt, wo sie decodiert und je nach Decodierung in entsprechende Steuersignale für die beiden Ventile 15, 16 umgewandelt werden.
Zur Stromversorgung des Mikrorechners 25 und direkt oder indirekt der Ventile 15, 16 wird ein Teil der vom Konverter 24 erzeugten elektrischen Signale in einer Gleichrichteranordnung 26 gleichgerichtet und einer Speichereinrichtung 27 zugeführt, die beispielsweise als Kondensator ausgebildet ist. Durch die Speichereinrichtung 27 ist eine ständige Stromversorgung gewährleistet, auch dann, wenn gerade keine Signale über die Leitung 13 ankommen oder ein kurzzeitiger erhöhter Strom- bzw. Energiebedarf vorliegt. In einer einfacheren Ausführung kann auch auf eine Speichereinrichtung 27 verzichtet werden.
Im Hinblick auf die relativ geringe zur Verfügung stehende elektrische Energie sind die Ventile 15, 16 beispielsweise als mehrfach vorgesteuerte Ventilanordnungen ausgebildet, insbesondere auch unter Verwendung von Piezo-Ventilen.
An derartigen Pneumatikzylindern 10 oder anderen pneumatischen Vorrichtungen sind üblicherweise Sensoren angeordnet, deren Sensorsignale der Steuerung rückgemeldet werden müssen. Im Ausführungsbeispiel sind ein Drucksensor 28 und ein Positionssensor 29 zur Erfassung der Kolbenposition dargestellt. Diese sind mit Eingängen des Mikrorechners 25 verbunden, wo die entsprechenden Sensorsignale digitalisiert und codiert werden und in dieser Form dem bidirektionalen Konverter 24 zugeführt werden. Dort werden sie in entsprechende Schall-, Ton- bzw. Drucksignale umgewandelt und über die Leitung 23 dem Konverter 23 zugeführt, wo sie wiederum in elektrische Signale umgewandelt und so der Busstation 22 zugeführt werden. Die entsprechenden Informationen werden dort digitalisiert und über den Datenbus 11 einer nicht dargestellten Masterstation zugeführt, die beispielsweise ein PC sein kann.
Es ist selbstverständlich auch möglich, bei einer dezentralisierten Intelligenz die Sensorsignale auch zum Teil im Mikrorechner 25 und/oder in der Busstation 22 ganz oder teilweise auszuwerten, weiterzubearbeiten oder für die Steuerung zu berücksichtigen.
Anstelle des Mikrorechners 25 kann selbstverständlich auch eine andere Decodier- und Codiereinrichtung treten.
Der Konverter 24, der Mikrorechner 25, die Gleichrichteranordnung 26 und die Speichereinrichtung 27 im Gehäuse 14 des Pneumatikzylinders 10 sind in einer Steuer- und Daten- Übertragungseinrichtung 30 zusammengefaßt, die beispielsweise als im ganzen einsetzbare oder auch außen anbringbare Einheit ausgebildet sein kann.
Die Datenübertragung über die Leitung 13 in den beiden entgegengesetzten Richtungen kann beispielsweise innerhalb festgelegter Zeitfenster erfolgen oder nach dem Prinzip eines variablen Master-Slave-Systems . Auch die Erzeugung der Versorgungsenergie kann beispielsweise abwechselnd zur Datenübertragung in Zeitfenstern erfolgen, oder aber die Energiespeicherung in der Speichereinrichtung 27 erfolgt jeweils während Perioden, in denen keine Datenübertragung erfolgt, wobei dies vom Mikrorechner 25 gesteuert werden kann. Alternativ hierzu kann auch ständig ein Teil der elektrischen Signale zur Energieversorgung verwendet werden.
In Fig. 2 ist eine alternative Ausgestaltung einer Steuer- und Datenübertragungseinrichtung 31 vorgesehen, die anstelle der Steuer- und Datenübertragungseinrichtung 30 treten kann. Gleiche oder gleichwirkende Bauteile oder Baugruppen sind mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben. Die Versorgungsenergie wird hier nicht aus den übertragenen Schallsignalen oder Druckänderungen im gasförmigen Medium gewonnen, sondern der Druck im gasförmigen Medium wird zum Antrieb einer Mikroturbine 32 mit angesetztem oder integriertem Mikrogenerator verwendet. Da die Leitung 13 ständig druckbeaufschlagt ist, kann diese Versorgungsenergie ständig erzeugt werden, so daß auf eine Speichereinrichtung verzichtet werden kann, die selbstverständlich dennoch vorgesehen sein kann. Die durch die Mikroturbine 32 erzeugte elektrische Energie wird in einer Spannungsaufbereitungs- schaltung 33 aufbereitet und versorgt den Mikrorechner 25 sowie eine nachgeschaltete Treiberstufe 34 zur Ansteuerung der Ventile 15, 16. Eine solche Treiberstufe 34 kann selbstverständlich auch bei der Steuer- und Datenübertragungseinrichtung 30 vorgesehen sein.
Anstelle der Mikroturbine 32 kann auch ein anderes mikromechanisches System zur Erzeugung elektrischer Energie treten, beispielsweise eine Kolbenschwingeranordnung.
Das in Fig. 3 dargestellte System dient zum Betreiben von drei Pneumatikzylindern 10, 40, 70. Die Steuer- und Datenempfangseinrichtung 21 und der Pneumatikzylinder 10 mit seiner Steuer- und Datenübertragungseinrichtung 30 sowie seinen Ventilen 15, 16 entsprechen der Anordnung gemäß Fig. 1 (oder Fig. 2) . An den Datenbus 11, der über eine als PC ausgebildete Master- Station 35 gesteuert wird, sind zwei weitere Steuer- und Datenempfangseinrichtungen 51 und 81 entsprechend angeschlossen, die über Leitungen 43, 73 mit entsprechenden Steuer- und Datenübertragungseinrichtungen 60, 90 mit den Pneumatikzylindern 40, 70 verbunden sind. Die Pneumatik- zylinder 40, 70 weisen den Ventilen 15, 16 entsprechende
Ventile 45, 46 bzw. 75, 76 auf. Auf diese Weise läßt sich die Gesamtanordnung beliebig erweitern. Alternativ hierzu ist es auch möglich, gemäß Fig. 4 alle Pneumatikzylinder 10, 40, 70 durch die eine Steuer- und Datenempfangseinrichtung 21 zu steuern, an die hierzu die drei pneumatischen Leitungen 13, 43 und 73 angeschlossen sind. Dabei können auch gemäß Fig. 4 weitere Steuer- und Datenempfangseinrichtungen am elektrischen Datenbus 11 angeschlossen sein, die wiederum jeweils mehrere Pneumatikzylinder oder andere pneumatische Vorrichtungen steuern und/oder deren Sensorsignale empfangen. In Fig. 5 ist eine Variation bezüglich Fig. 4 dargestellt, indem dort an die
Steuer- und Datenempfangseinrichtung 21 nur die pneumatische Leitung 43 angeschlossen ist, während die pneumatischen Leitungen 13 und 73 über Verzweigungen bzw. T-Stücke mit dieser Leitung 43 verbunden sind.
Die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Pneumatikzylinder 10, 40, 70 sind lediglich beispielhaft dargestellt. Anstelle dieser Pneumatikzylinder oder zusätzlich zu diesen können auch andere pneumatische Vorrichtungen, wie Ventil- inseln, pneumatische Antriebe, Wartungsgeräte, oder auch reine Sensoranordnungen treten, bei denen lediglich Sensorrückmeldungen erfolgen, jedoch keine Steuersignale zugeführt werden.
Anstelle der beschriebenen Datenübertragung zur Übertragung von Steuer- und/oder Sensorsignalen über die wenigstens eine pneumatische Leitung 13, 43, 73 kann diese Datenübertragung auch drahtlos erfolgen, beispielsweise durch Funk- oder Infrarotsignale, oder über einen in oder an der pneumatischen Leitung 13, 43, 73 angeordneten oder integrierten Lichtleiter. Entsprechende Sender und/oder Empfänger sind in diesem Falle in der elektronischen Steuer- und/oder Datenempfangseinrichtung 21, 51, 81 sowie in der pneumatischen Vorrichtung 10, 40, 70 enthalten. Im Falle von Lichtleitern sind beispielsweise die Lichtsender und/oder Lichtempf nger jeweils an den Anschlußpunkten der pneumatischen Leitung angeordnet.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Versorgung von elektrischen Verbrauchern in oder an einer pneumatischen Vorrichtung mit elektrischer Versorgungsenergie, wobei die pneumatische Vorrichtung über eine pneumatische Leitung an eine Druckquelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieübertragung zur pneumatischen Vorrichtung (10; 40; 70) über die pneumatische Leitung (13; 43; 73) mittels Schallwellen, Mikrowellen, Druckänderungen oder einer Gasstrδmung in der pneumatischen Leitung (13; 43; 73) erfolgt, und daß eine Umwandlung dieser übertragenen Energie in die elektrische Versorgungsenergie in oder an der pneumatischen Vorrichtung (10; 40; 70) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der pneumatischen Vorrichtung (10) der Druck des gas- förmigen Mediums in der pneumatischen Leitung (13; 43; 73) zum Antrieb einer Mikroturbine (32) eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der pneumatischen Vorrichtung (10) die Schallwellen oder Druckänderungen mittels des Piezoeffekts oder kapazitiver oder induktiver Umsetzungsverfahren wenigstens teilweise in elektrische Versorgungsenergie umgesetzt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung von Steuer- und/oder Sensorsignalen zwischen einer elektronischen Steuer- und/oder Datenempfangseinrichtung (21; 51; 81) und der pneumatischen Vorrichtung (10; 40; 70) über die pneumatische Leitung mittels Schallsignalen, Mikrowellen oder Druckände- rungen erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung unterschiedlicher Steuer- oder Sensorsignale unterschiedliche Frequenzen und/oder Signalfolgen und/oder Modulationen und/oder Druckimpulsfolgen vorgesehen sind.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung von Steuer- und/oder Sensorsignalen zwischen einer elektronischen Steuer- und/ oder Datenempfangseinrichtung (21; 51; 81) und der pneumatischen Vorrichtung (10; 40; 70) drahtlos, insbesondere durch Funkoder Infrarotsignale, oder über einen in oder an der pneumatischen Leitung angeordneten oder integrierten Lichtleiter erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung bidirektional erfolgt.
8. Vorrichtung zur Versorgung von elektrischen Ver- brauchern in oder an einer pneumatischen Vorrichtung mit elektrischer Versorgungsenergie, wobei die pneumatische Vorrichtung über eine pneumatische Leitung an eine Druckquelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der pneumatischen Vorrichtung (10; 40; 70) Mittel zur Umwandlung von über die pneumatische Leitung mittels Schallwellen,
Mikrowellen, Druckänderungen oder Strömungsenergie des gasförmigen Mediums übertragener Energie in elektrische Versorgungsenergie vorgesehen sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umwandlung von Schallwellen oder Druckänderungen in elektrische Versorgungsenergie ein piezoelektrischer, kapazitiver oder induktiver Konverter (24) oder eine Kolbenschwingeranordnung vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einer über die pneumatische Leitung (13; 43; 73) mit der pneumatischen Vorrichtung (10; 40; 70) verbundenen elektronischen Steuer- und/oder Datenempfangseinrichtung ebenfalls ein piezoelektrischer, kapazitiver oder induktiver Konverter (23) oder eine Kolbenschwingeranordnung zur Umwandlung von elektrischer Energie in der pneumatischen Leitung zuzuführende Schallwellen oder Druckänderungen vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umwandlung von Strömungsenergie des druckbeaufschlag- ten gasförmigen Mediums in elektrische Versorgungsenergie eine Mikroturbine (32) mit elektrischem Generator in oder an der pneumatischen Vorrichtung (10; 40; 70) vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speichereinrichtung (27) , insbesondere ein Kondensator oder eine Speicherzellenanordnung, zur Speicherung der in oder an der pneumatischen Vorrichtung (10; 40; 70) erzeugten elektrischen Versorgungsenergie vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung von Steuer- und/oder Sensorsignalen zwischen einer elektronischen Steuer- und/oder Datenempfangseinrichtung (21; 51; 81) und der pneumatischen Vorrichtung (10; 40; 70) über die pneumatische Leitung (13; 43; 73) mittels Schallsignalen, Mikrowellen oder Druckänderungen im gasförmigen Medium der Leitung (13; 43; 73) die Steuer- und/oder Datenempfangseinrichtung (21; 51; 81) und die pneumatischen Vorrichtungen (10; 40; 70) mit wenigstens einem ersten Konverter (23) zur Umwandlung von elektrischen Signalen in Schallsignale oder Druckänderungen und mit wenigstens einem zweiten Konverter (24) zur Umwandlung der Schallsignale oder Druckänderungen in elektrische Signale versehen sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und/oder Datenempfangseinrichtung (21; 51; 81) mit einem ersten Konverter (23) und die pneumatische Vorrichtung (10; 40; 70) mit einem zweiten Konverter (24) versehen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur bidirektionalen Datenübertragung sowohl die Steuer- und/oder Datenempfangseinrichtung (21; 51; 81) als auch die pneumatische Vorrichtung (10; 40; 70) mit beiden Arten von Konvertern (23, 24) versehen sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein erster Konverter (23) und ein zweiter Konverter (24) als kombinierte bidirektionale Konverter ausgebildet sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Konverter (23, 24) als piezoelektrische oder induktive oder kapazitive Konverter ausgebildet sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Konverter (23, 24) zur Bereitstellung von Versorgungsenergie identisch mit den Konvertern (23, 24) zur Umwandlung zwischen Schallsignalen oder Druckänderungen und elektrischen Steuer- und/oder Sensorsignale sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung von Steuer- und/ oder Sensorsignalen zwischen einer elektronischen Steuer- und/oder Datenempf ngseinrichtung (21; 51; 81) und der pneumatischen Vorrichtung (10; 40; 70) diese jeweils mit Mitteln zur Datenübertragung über Infrarot oder Funk versehen sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung von Steuer- und/ oder Sensorsignalen zwischen einer elektronischen Steuer- und/oder Datenempfangseinrichtung (21; 51; 81) und der pneumatischen Vorrichtung (10; 40; 70) über die pneumatische Leitung (13; 43; 73) diese als Lichtleiter ausgebildet oder mit einem Lichtleiter versehen ist, wobei die Steuer- und/oder Daten- empfangseinrichtung und die pneumatische Vorrichtung jeweils mit einem Lichtsender und/oder Lichtempfänger versehen sind.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein insbesondere als Mikrocomputer ausgebildeter Umsetzer (25) in oder an der pneumatischen Vorrichtung (10; 40; 70) vorgesehen ist, der zur Umsetzung der übertragenen Signale in Steuersignale für wenigstens eine Steuereinrichtung (15, 16) in der pneumatischen Vorrichtung (10; 40; 70) und/oder zur Umsetzung von Sensorsignalen in zu übertragende Signale ausgebildet ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und/oder Datenempfangseinrichtung (21; 51; 81) als an einen Datenbus (11) angeschlossene Busstation ausgebildet ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß an die als Busstation ausgebildete Steuer- und/ oder Datenempfangseinrichtung (21) mehrere pneumatische Vorrichtungen (10; 40; 70) über pneumatische Leitungen (13; 43; 73) angeschlossen sind.
24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere als Busstationen ausgebildete Steuer- und/oder Datenempfangseinrichtungen (21; 51; 81) an den Datenbus (11) angeschlossen sind, die jeweils mit wenigstens einer pneumatischen Vorrichtung (10; 40; 70) verbunden sind.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Konverter (24) , die Mittel zur Bereitstellung von elektrischer Versorgungsenergie und der Umsetzer (25) in der pneumatischen Vorrichtung (10; 40; 70) integriert sind.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Leitung (13; 43; 73) aus flexiblem Kunststoffmaterial besteht.
EP00960546A 1999-09-07 2000-08-30 Verfahren und vorrichtung zur versorgung von elektrischen verbrauchern in oder an einer pneumatischen vorrichtung mit elektrischer versorgungsenergie Expired - Lifetime EP1127221B1 (de)

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