EP2147443A1 - Kabel - Google Patents

Kabel

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Publication number
EP2147443A1
EP2147443A1 EP08750068A EP08750068A EP2147443A1 EP 2147443 A1 EP2147443 A1 EP 2147443A1 EP 08750068 A EP08750068 A EP 08750068A EP 08750068 A EP08750068 A EP 08750068A EP 2147443 A1 EP2147443 A1 EP 2147443A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cable
information carrier
cable according
antenna
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08750068A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Siegbert Lapp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lapp Engineering AG
Original Assignee
Lapp Engineering AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lapp Engineering AG filed Critical Lapp Engineering AG
Publication of EP2147443A1 publication Critical patent/EP2147443A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/36—Insulated conductors or cables characterised by their form with distinguishing or length marks
    • H01B7/368—Insulated conductors or cables characterised by their form with distinguishing or length marks being a sleeve, ferrule, tag, clip, label or short length strip

Definitions

  • the invention relates to a cable comprising an inner cable body in which electrical conductor strands extend in the cable longitudinal direction, a cable sheath enclosing the inner cable body, which lies between a cable outer surface and the inner cable body and at least one information carrier unit arranged within the cable outer surface.
  • Such cables are known from the prior art.
  • the information carrier unit is provided for storing information that can be read with a read / write device.
  • the read / write device must be positioned close to the information carrier unit in order to read or rewrite information on the information carrier unit.
  • the invention is therefore based on the object to increase the range of communication between the information carrier unit and the read / write device.
  • the information carrier unit has an antenna unit which is coupled by parasitic electromagnetic fields between the antenna unit and at least two of the electrical conductor strands of the cable inner body with a read / write device.
  • the advantage of the solution according to the invention is the fact that the parasitic electromagnetic field coupling with at least two conductor strands of the cable inner body, an effective antenna range, in particular in the longitudinal direction of the cable is available, which is substantially greater than the antenna range of the antenna unit in isolated environment.
  • the coupling between the antenna unit of the information carrier unit and the read / write device can be designed particularly advantageously if the at least two electrical conductor strands of the cable inner body, when excited by the read / write device, build up the parasitic electromagnetic field in a frequency range predetermined by the antenna unit of the information carrier unit and radiate, wherein the excitation by the read / write device is also in particular in the predetermined by the antenna unit of the information carrier unit frequency range in which usually the antenna unit of the information carrier unit operates resonantly to provide optimum reception and transmission conditions by the antenna unit of the information carrier unit.
  • this also means that the frequency range of the antenna unit of the read / write device substantially coincides with the frequency range of the antenna unit of the information carrier unit.
  • the at least two electrical conductor strands interact non-resonantly in the frequency range of the electromagnetic field, so that reception and radiation on the part of the electrical conductor strands are possible.
  • the at least two electrical conductor strands behave dipole-like and the antenna unit can be coupled by the thereby forming parasitic electromagnetic fields with the electrical conductor strands.
  • the at least two electrical conductor strands can be used to generate a parasitic electromagnetic field in a particularly favorable manner if the at least two electrical conductor strands of the cable inner body are galvanically separated from one another, so that they do not act in the sense of a coil but can behave dipole-like.
  • an advantageous solution provides that the at least two electrical conductor strands extend substantially at a constant distance from one another in the inner cable body.
  • At least two electrical conductor strands forming a parasitic electromagnetic field are present.
  • the at least two electrical conductor strands are stranded with at least one further optical and / or electrical conductor strand or a plurality of further optical and / or electrical conductor strands, so that such a cable can be used conventionally in its entirety.
  • the at least two electrical conductor strands which are used to build up a parasitic electromagnetic field can be provided completely insulated in the cable inner body and can not be used for a conventional cable function.
  • the antenna unit of the information carrier unit is designed as a dipole antenna with a dipole radiation direction.
  • Such a dipole antenna can be aligned in different ways in the cable.
  • An exemplary embodiment provides that a component of the dipole radiation direction runs transversely to the longitudinal direction of the cable. Another solution provides that a component of the dipole radiation direction is approximately parallel to the longitudinal direction of the cable.
  • a further, in particular advantageous, coupling to the at least two electrical conductors of the cable is provided when a component of the dipole radiation direction runs transversely to a stranding direction of the conductor strands in the cable inner body, since an optimal interaction between the dipole antenna and the at least two electrical conductor strands is possible thereby to interact optimally with the parasitic electromagnetic field.
  • the dipole radiation directions extend radially with respect to the longitudinal direction in the case of a rod-like dipole extending essentially in a longitudinal direction, and primarily perpendicular to the plane in the case of a dipole folded in a plane.
  • a particularly favorable solution provides that the antenna unit in the cable is closer to the inner cable body than the cable outer surface in order to make the interaction with the at least two electrical conductor strands as intensive as possible.
  • a separating layer is usually provided between the inner cable body and the outer cable sheath.
  • the antenna unit at the Separating layer is disposed between the inner cable body and the outer cable sheath to bring the antenna unit in a simple manner before extruding the outer cable sheath can.
  • the antenna unit in particular with the information carrier unit, to the separating layer before applying the separating layer and thus simultaneously apply the antenna unit by applying the separating layer, the cable outer jacket then being later extruded onto the separating layer.
  • the antenna unit is arranged on a side facing away from the cable inner body of the separating layer. This avoids disturbances of the friction between the separating layer and the inner cable body, which occur when the highly flexible cable is bent, in particular is claimed in a plurality of bending cycles.
  • the antenna unit is embedded in the cable sheath.
  • an advantageous exemplary embodiment provides that a multiplicity of information carrier units are arranged in the longitudinal direction of the cable, wherein the information carrier units are arranged at a distance from each other and each of these information carrier units has an antenna unit.
  • the information carrier units could be arranged in the longitudinal direction of the cable at statistically varying distances from each other.
  • the plurality of information carrier units is arranged in the longitudinal direction of the cable in a defined spacing grid.
  • Such a defined distance grid makes it considerably easier to locate the other information carrier units in the longitudinal direction of the cable when an information carrier unit is located.
  • the defined distance grid for the information carrier units sets a uniform distance between the information carrier units in the longitudinal direction of the cable, so that when finding an information carrier unit inevitably the other information carrier units can be located.
  • the spaced apart in the longitudinal direction of the cable information carrier units can in principle be operated completely isolated from each other, so that each individual information carrier unit must be addressed by the read / write device, without it depends on the other information carrier units.
  • a particularly favorable solution provides that the antenna unit of one of the information carrier units can be coupled to the antenna unit of another of the information carrier units by electromagnetic field coupling.
  • the antenna unit of one of the information carrier units can be coupled to the antenna unit of another of the information carrier units by electromagnetic field coupling.
  • Such information transmission is possible in a simple manner, for example, if in the cable longitudinal direction successive antenna units of the information carrier units can be coupled to each other.
  • the coupling of the antenna units could be carried out primarily in that the antenna units are arranged relative to each other at a distance from the usual antenna range, that is, the antenna range without being influenced by the environment.
  • this has the disadvantage that the antenna ranges are not very large, that the information carrier units would have to be arranged at a smaller distance from each other.
  • the antenna units of the information carrier units can be coupled via parasitic electromagnetic field coupling via the at least two electrical conductor strands of the cable inner body.
  • parasitic electromagnetic field coupling makes it possible to obtain an effective antenna range which is substantially greater than the antenna range in the uninfluenced state.
  • an effective antenna range of the antenna unit in the cable longitudinal direction is available through the parasitic electromagnetic field coupling between the antenna unit and the at least two conductor strands, which is increased by a factor of more than two compared to an antenna range of the antenna unit that is not influenced by the environment.
  • the effective antenna range is increased by a factor of more than five, even better a factor of more than ten compared to the uninfluenced antenna range.
  • the information carrier units are arranged relative to each other in the pitch grid so that the distances between the information carrier units are at least 2 times correspond to an effective antenna range of the information carrier units in the direction of the respective nearest information carrier units.
  • a multiple reading with a plurality of information carrier units and thus a misinterpretation of the read-out data is thereby avoided even when addressing the information carrier units with the reading device.
  • the distances correspond to at least 2.5 times the effective antenna range of the information carrier units in the direction of the closest information carrier unit.
  • an advantageous solution provides that the excitation of the at least two electrical conductor strands is effected by electromagnetic field coupling to an antenna unit of the read / write device.
  • Such an electromagnetic field coupling preferably takes place between the antenna unit of the read / write device and the two electrical conductors through the cable sheath.
  • an electromagnetic field coupling between the antenna unit of the read / write device and the at least two electrical conductor strands there is the possibility that the parasitic electromagnetic field coupling between the at least two electrical conductor strands and the antenna unit of the information carrier unit at an antenna unit arranged outside a non-ambient antenna range of the antenna unit of the information carrier unit of the read / write device.
  • Such a galvanic coupling of the read / write device with the at least two electrical conductor strands preferably takes place in that the at least two electrical conductor strands can be electrically connected to the read / write device at the end of the cable.
  • the information carrier unit comprises a base.
  • an integrated circuit of the information carrier unit is arranged on the base. Furthermore, it is expediently provided in this case that a line acting as an antenna unit is arranged on the base.
  • the antenna can be made of printed conductors produced by a paint applied to the base.
  • An embodiment in which the antenna is applied to the base by a printing process is particularly favorable.
  • the base is made of a bendable material.
  • Such a bendable material could for example be a resiliently flexible material.
  • the information carrier unit has at least one memory, for example for the readable information.
  • Such a memory could be designed in various ways.
  • the memory could be designed so that the information stored in this memory is overwritten by the reader.
  • a particularly advantageous solution provides that the memory has a memory field in which information written once is stored in read-only memory.
  • Such a memory field is suitable for storing, for example, an identification code for the information carrier unit or other data specific to this information carrier unit, which are no longer changeable by any of the users.
  • Such a memory field is also suitable for the cable manufacturer to store information that should not be overwritten. For example, these are cable data, cable specifications or information on the type and usability of the cable.
  • this data may also be supplemented, for example, by data that includes information about the manufacture of this particular cable or data that represents measurement protocols from a final test of the cable.
  • a memory according to the invention may be further designed such that it has a memory field in which information is stored in read-only memory by an access code.
  • Such a read-only storage of information may include, for example, data that can be stored by a user.
  • data that can be stored by a user.
  • a user in the memory array after assembling the cable could have data about the cable assembly or the total length of the cable or about the respective lengths of the cable store, wherein the user of the cable manufacturer an access code is provided to store this data in the memory field.
  • a further advantageous embodiment provides that the memory has a memory field which is freely writable with information.
  • Such a memory array can record, for example, information that should be stored by the cable user in the cable, for example, the nature of the installation or the packaging of the same.
  • each of the information carrier units carries a different length specification, so that by reading the length of an information carrier unit whose distance to one of the ends of the cable or to both ends of the cable can be determined.
  • each of the information carrier units is individually addressable by an access code.
  • the information carrier units it has only been assumed that they carry information which was stored either before or during the production of the cable or when the cable was used in the information carrier units by external read / write devices.
  • the information carrier units receive information and subsequently send it again.
  • the information carrier units buffer the information, so that the transmission of the information can take place at a favorable time.
  • a further advantageous solution of a cable according to the invention provides that the at least one information carrier unit of the cable acquires measured values of an assigned sensor, that is to say that the information carrier unit not only stores external information and then makes it available again but is capable of itself information of the sensor Cable, that is, physical state variables of the cable detected.
  • the senor detects at least one of the state variables such as physical radiation, temperature, tension, pressure, strain or moisture.
  • a particularly advantageous solution provides that shear stresses in the cable can be detected with the sensor. With regard to the operation of the information carrier unit and the sensor by the information carrier unit, no further details have so far been given. Thus, an advantageous solution provides that the information carrier unit reads out the sensor in the activated state.
  • the information carrier unit does not have its own power supply, but must be activated by an external power supply.
  • the information carrier unit can be activated by a read / write device.
  • the information carrier unit can be activated by an electromagnetic field of a current flowing through the cable.
  • Such an electromagnetic field can be achieved, for example, by the fact that a current flows through the cable to supply devices that build up the electromagnetic field.
  • the information carrier unit stores the measured values in a memory field of the memory. Since a long service life of the cable can be expected with a large number of measured values, which would thus require a very large memory for storage, it is preferably provided to reduce the amount of data that the information carrier unit in the memory field stores a measured value only if this one Threshold exceeds.
  • these measured values are then stored as mere measured values, in somewhat more complex cases as measured values with an indication of the time at which they were recorded, or with other circumstances in which these measured values were recorded.
  • an advantageous solution provides that the information carrier unit only stores measured values in the memory field which lie outside a statistically determined normal measured value distribution.
  • an advantageous solution provides that the sensor detects at least one state variable of the cable inner body. Another solution provides that the sensor detects at least one state variable of the cable sheath.
  • Another solution provides that the sensor detects at least one state variable between the cable inner body and the cable sheath.
  • both a sensor for state variables of the cable inner body and a sensor for state variables of the cable sheath is provided.
  • an advantageous embodiment provides that the sensor is an irreversibly reacting to the state variable to be detected sensor.
  • Such a sensor has the advantage that it reacts irreversibly when the state quantity occurs, so that it is not necessary for the sensor and in particular the information carrier unit at the time of occurrence of the state variable to be detected or the occurrence of the deviation of the state variable to be detected is active. Rather, at all later times, the sensor is capable of generating a measurement that corresponds to the state quantity that has been reached at some point in the past.
  • the sensor is a reversibly reacting sensor with regard to the state variable to be detected. In this case, when the state variable to be detected or the change of the state variable to be detected occurs, it is necessary to activate the sensor in order to be able to detect the measured value corresponding to this state variable.
  • the object mentioned above is also achieved by a method for communication between a read / write device and a cable arranged in an information carrier unit, which is arranged between a cable outer surface and a cable inner body of the cable, which is inventively provided that the cable inner body at least two extending in the cable longitudinal electrical conductor strands that by means of the read / write device excitation of the two electrical conductor strands takes place and that the two electrical conductor strands are coupled by means of parasitic electromagnetic fields with an antenna unit of the information carrier unit.
  • Fig. 1 is a schematic block diagram of a first embodiment of an information carrier unit according to the invention
  • FIG. 2 shows an illustration of the realization of the first exemplary embodiment of the information carrier unit according to the invention
  • Fig. 3 is an illustration of the realization of a second
  • Fig. 4 is a view of the second embodiment according to
  • FIG. 5 is a schematic block diagram of a third embodiment of an information carrier unit according to the invention.
  • FIG. 6 shows an illustration of the realization of the third exemplary embodiment of the information carrier unit according to the invention.
  • FIG. 7 shows a schematic block diagram of a fourth exemplary embodiment of the information carrier unit according to the invention.
  • FIG. 8 shows an illustration of the realization of the fourth exemplary embodiment of the information carrier unit according to the invention
  • 9 is a perspective view of a cable piece of a first embodiment of a cable according to the invention
  • FIG. 10 is an enlarged, partially sectioned perspective view of the first embodiment of the cable according to the invention.
  • Fig. 11 is a perspective view similar to Fig. 9 of a second
  • Fig. 12 is a perspective view similar to Fig. 9 of a second
  • Fig. 13 is a perspective view similar to Fig. 9 of a third
  • Fig. 14 is a perspective view similar to Fig. 9 of a fourth
  • a first exemplary embodiment of an information carrier unit 10 to be used according to the invention, illustrated in FIG. 1, comprises a processor 12 to which a memory designated as a whole by 14 is coupled, the memory preferably being in the form of an EEPROM.
  • an analog part 16 which interacts with an antenna unit 18, is coupled to the processor 12.
  • the analogue part 16 is able to supply the electrical operating voltage necessary for the operation of the processor 12 and the memory 14 as well as the analog part 16 itself generate the required power and on the other hand to provide the information transmitted by electromagnetic field coupling at a carrier frequency information to the processor 12 or 12 generated by the processor information signals via the antenna unit 18 to the read / write device 20 to transmit.
  • the antenna unit 18 operates in the UHF frequency range as a dipole antenna so that when not on the read / write device 20 successful power supply of the information carrier unit 10 has a long range in communication with the read / write device 20, for example, up to 3 m can be realized, wherein the interaction between the read / write device 20 and the antenna unit 18 via electromagnetic fields.
  • the carrier frequencies are about 850 to about 950 MHz, or about 2 to about 3 GHz, or about 5 to about 6 GHz.
  • the range of the communication is up to 50 cm.
  • the operating in the UHF frequency range antenna unit 18 may be formed as a dipole antenna of different characteristics.
  • the memory 14 cooperating with the processor 12 is preferably divided into a plurality of memory fields 22 to 28, which can be written in different ways.
  • the memory field 22 is provided as a memory field which can be written by the manufacturer and carries, for example, an identification code for the information carrier unit 10. This identification code is written in the memory field 22 by the manufacturer, and at the same time the memory field 22 is provided with a write inhibit.
  • the memory array 24 can be provided, for example, with a write lock that can be activated by the cable manufacturer, so that the cable manufacturer has the option of describing the memory array 24 and of securing the information in the memory array 24 by means of a write lock.
  • the processor 12 has the ability to read out and output the existing information in the memory array 24, but the information in the memory array 24 can not be overwritten by third parties.
  • the information stored in the memory array 24 is information about the type, type of cable and / or technical specifications of the cable.
  • information is stored by the buyer of the cable and provided with a write protection.
  • the buyer and user of the cable stores information about the installation and use of the cable and secured by the write lock.
  • memory array 28 information is freely writable and freely readable, so that this memory array can be used during use of the information carrier unit in conjunction with a cable for storing and reading information.
  • the illustrated in block diagram in Fig. 1 embodiment of the information carrier unit 10 is a so-called passive information carrier unit and thus requires no energy storage, especially no accumulator or no battery to interact with the reader 20 and to exchange information.
  • An implementation of the first exemplary embodiment of the information carrier unit 10 according to the invention, illustrated in FIG. 2, comprises a base 40 on which an integrated circuit 42 is arranged, which has the processor 12, the memory 14 and the analog part 16, and printed conductors 44 on the base 40, which form the antenna unit 18.
  • the printed conductors 44 can be applied to the base 40 by means of any shape-selective coating processes, for example in the form of printing on a conductive varnish or a conductive paste or else in the form of a wire loop or by an etching technique.
  • the antenna unit 18 shown in FIG. 2 is designed as a dipole antenna 48 elongated in a first direction 46 and has transverse, in particular radially to the first direction extending dipole radiation directions 50, in the direction of which is primarily a radiation of an electromagnetic field.
  • the base 40 is made, for example, in the case of a large expansion of the information carrier unit 10 in the first direction 46 of a bendable, in particular pliable material, for example a plastic band, on which on the one hand the conductor track 44 can be applied simply and permanently and on the other hand, the integrated circuit 42 is easily fixable, in particular so that a permanent electrical connection between outer terminals 52 of the integrated circuit 42 and the tracks 44 is feasible, and which is able to adapt in shape in the cable components of the cable ,
  • a bendable, in particular pliable material for example a plastic band
  • the base 40 is formed as a flat material, it is advantageous if it is formed with edge regions 41 which are dull for their surroundings, in order to avoid damage to the surroundings of the base 40 in the cable when the cable is moved.
  • edge regions 41 which are dull for their surroundings, in order to avoid damage to the surroundings of the base 40 in the cable when the cable is moved.
  • the antenna unit 18' has a folded dipole antenna 56 lying in a surface 54, wherein the shape and the shape of the surface 54 are represented by the shape and the shape of the Base 40 is predetermined, which is adapted to the cable components.
  • the dipole antenna 56 has a dipole radiation direction 50 'that extends primarily transversely, in particular perpendicular, to the respective region 58 of the surface 54 in which it lies, so that in each region 58 of the surface 54 there are two opposite dipole radiation directions 50 '.
  • the second embodiment is provided with respect to the elements identical to the first embodiment with the same reference numerals, so that in this respect the comments on the first embodiment can be fully incorporated by reference.
  • the processor 12 is associated with a sensor 30, with which the processor 12 is able to detect physical quantities of the cable, such as radiation, temperature, pressure, tension, strain or moisture, and For example, store corresponding values in the memory array 28.
  • the sensor 30 can be designed depending on the field of use.
  • the senor 30 for measuring a pressure as a pressure-sensitive layer, the pressure sensitivity being able to be measured capacitively, for example by means of a resistance measurement or in the case of a multilayered layer.
  • the sensor 30 is a temperature sensor, it is conceivable to design the sensor 30 as a resistor variable with the temperature, so that a temperature measurement is possible by means of a resistance measurement.
  • the sensor 30 is formed for example as a strain gauge, which changes its electrical resistance depending on the strain.
  • the senor is designed to be irreversibly sensitive to a specific strain or to a particular train
  • the tension measurement or the strain measurement could also be realized by a capacitive measurement if necessary.
  • the senor is preferably formed as a multi-layered layer structure, which changes its electrical resistance or its capacity depending on the humidity.
  • the second embodiment of FIG. 5 operates in the same manner as the first embodiment.
  • the sensor 30 is active when the information carrier unit 10 is activated by the reader 20, so that enough power is available to operate the sensor 30 as well. During the activation of the information carrier unit 10 ", the sensor 30 is thus able to transmit measured values to the processor 12, which then stores these measured values, for example, in the memory field 28 and then reads them when they are requested by the reader 20.
  • An implementation of the second exemplary embodiment of the information carrier unit 10 "according to the invention, illustrated in FIG. 6, comprises the base 40, on which an integrated circuit 42 is arranged, which has the processor 12, the memory 14 and the analog part 16, as well as printed conductors 44 the base 40 which form the dipole antennas 48 of the antenna unit 18.
  • the traces 44 are deposited on the base 40 by means of any shape by etching a copper layer or printing a conductive or conductive paste.
  • the senor 30 is arranged in the form of a multilayered sandwich 58 disposed around the dipole antenna 48, which in this embodiment is a space-saving, capacitive humidity sensor, for example, so that the sensor 30 is also located either immediately adjacent to the integrated circuit 42 or as part of the integrated circuit 42.
  • the capacitive sensor 30 of the second embodiment may be formed as a temperature or a pressure sensor as an alternative to the moisture sensor due to its state-dependent capacity.
  • the analog part 16 is assigned an antenna unit 18" which has a two-part effect, namely, for example, an antenna portion 18a, which communicates with the reader 20 in the usual manner and an antenna portion 18b, which is able to couple to an alternating magnetic field 31 and this energy to escape with this withdrawn from the alternating magnetic field 31 energy the information carrier unit 10 independent of the reader 20 to operate.
  • the alternating electromagnetic field 31 can be generated by the stray field of an unshielded data line, an unshielded control line, a pulsed power line or an AC line, which is connected, for example, to a 50 Hz or higher frequency AC voltage source. This makes it possible, regardless of whether the reading device 20 is to be read or read information, to supply the information carrier unit 10 "with energy as long as the alternating field 31 is present.
  • the frequency of the alternating field 31 and a resonant frequency of the antenna part 18b can be adapted to each other so that the antenna part 18b is operated in resonance and thus allows an optimal energy input from the alternating field 31.
  • the information carrier unit 10 can be activated by switching on the alternating electromagnetic field 31 so that physical state variables can be measured by the sensor 30 and detected by the processor 12 and stored, for example, in the memory field 28, regardless of the question whether the reading device 20 with the Antenna unit 18 is coupled or not.
  • the processor 12 selects the measured values according to at least one selection criterion in order to reduce the amount of data in the memory array 28.
  • a selection criterion is a threshold value above which the measured value is stored so that the amount of data is drastically reduced.
  • Another selection criterion can also represent a statistical distribution, so that only measured values which deviate significantly from a previously determined static distribution are stored, and consequently also the amount of data is thereby reduced.
  • An implementation of the third embodiment of the information carrier unit 10 '"shown in Fig. 8 comprises a base 40 which is formed in the same manner as in the first embodiment. Further, on the base 40, the integrated circuit 42 and the conductive lines 44 are arranged, which in this embodiment are folded dipole antennas 56 as in the second embodiment of FIGS. 3 and 4.
  • the senor 30 is formed as a strain gauge 60, which is arranged in this embodiment on a base 40 connected to the base 62 which is stretchable in a longitudinal direction 64 of the strain gauge 60.
  • the longitudinal direction 64 in this exemplary embodiment runs parallel to the direction 46, which represents a longitudinal direction of the base 40.
  • this information carrier unit 10 ' if the strain gauge 60 is firmly connected to a component of the cable to be stretched, strains in the longitudinal direction 64 of the strain gauge can be measured and detected on the integrated circuit 42 by the processor 12.
  • An information carrier unit corresponding to the exemplary embodiments described above can be used in a cable according to the invention in different variants.
  • a first exemplary embodiment of a cable 80 according to the invention shown in FIG. 9 comprises as cable component a cable inner body 82 in which a plurality of electrical or optical conductor strands 84 extend, wherein the electrical conductor strands 84 have, for example, an electrically conductive core 86 of an electrical conductor which is insulated.
  • the electrical or optical conductor strands 84 are preferably stranded together about a longitudinal direction 88, that is, they are arranged around the longitudinal direction 88 of the cable 80 around and extend at an angle to a parallel to the longitudinal direction 88, which intersects the respective conductor strand 84.
  • the cable inner body 82 is enclosed over its entire extent in a longitudinal direction 88 of the cable 80, for example, by a separating component 92 representing a further cable component, which separates the cable inner body 82 from a cable jacket 100 representing a further cable component, which encloses the cable inner body 82 and forms a cable outer surface 102 ,
  • an information carrier unit 10 for example according to the first exemplary embodiment, is arranged between the outer cable surface 102 and the inner cable body 82.
  • the information carrier unit 10 is oriented such that the first direction 46 along which the dipole antennas 48 extend is approximately parallel to a stranding direction 94, with the extent of the base 40 in the first direction 46 being a fraction a circumference of the cable inner body 82 corresponds, for example, less than a quarter thereof.
  • a component of the dipole radiation direction 50 is transverse to the stranding direction 94, preferably perpendicular thereto, so that the antenna unit 18 embodied as a dipole antenna 48 generally radiates mainly or transversely to the first direction 46 and thus also transversely to the longitudinal direction of the dipole antenna 48 is suitable for receiving electromagnetic radiation.
  • a part of the conductor strands 84 as electrical conductor strands 84 are formed, for example, the conductor strands 84i, 84 2 , 84 4 , 84 5 and the other conductor strands, for example, the conductor strands 84 3 and 84 6 and 84 7 optical or be electrical conductor strands, that is, these conductor strands, for example, each comprise a light guide or be designed as a light guide.
  • the wires 861 and 86 5 of the conductor strands 84i and 84 5 are galvanically separated from each other, parasitic coupling via an electromagnetic field 110 can occur between these wires 86 1 and 86 5 and the antenna unit 18 of the information carrier unit 10 the two wires 86 1 and 86 5 behave like dipoles and thus interact with the antenna unit 18 designed as a dipole antenna 48.
  • the frequency range in which such an electromagnetic field is formed is preferably predetermined by a resonance frequency range of the antenna unit 18, which, however, is tuned to the resonant frequency range of the antenna unit 19 of the read / write device 20, while the two wires 861 and 86 5 of the conductor strands 84i and 84 5 are arranged and designed so that they have no resonant frequency range and no shielding to obtain a good radiation.
  • an effective antenna range ARW which is a multiple, at least about twice, more preferably more than about 10 times, an antenna range AW between the antenna unit 18 and the antenna unit 19 when the antenna unit 18 is disposed without interference, that is, without being affected by its surroundings.
  • Antenna range means the range of an antenna unit 18 in which it is still possible to transmit information in the longitudinal direction of the cable at a defined antenna field strength.
  • the antenna range thus corresponds to the read / write range of the antenna unit 18 in the longitudinal direction of the cable.
  • the antenna unit 19 of the read / write device 20 it is possible to arrange the antenna unit 19 of the read / write device 20 relative to the information carrier unit 10 such that the distance in the cable longitudinal direction 88 corresponds at most to the effective antenna range ARW, whereby within the distance ARW a coupling between the antenna unit 19 of the write / read unit. Reader 20 and the antenna unit 18 of the information carrier unit 10 in the cable longitudinal direction 88 takes place.
  • This increased effective antenna range ARW due to the coupling via parasitic electromagnetic fields 110 between the antenna unit 18 and the conductor strands 84i and 84 5 allows, for example, as shown in Fig.
  • one and the same information carrier unit 10 can be coupled to the respective read / write unit 20 within twice the effective antenna range ARW.
  • the information carrier units 10 are arranged consecutively in the longitudinal direction 88 at defined distances A, for example constant distances A.
  • the distance A is less than or equal to the effective antenna range ARW of the antenna units 18 of the information carrier units 10, then there is the possibility that the antenna units 18 of the information carrier units 10 couple to each other via the parasitic coupling with the conductor strands 84i and 84 4 , and thus information is possible from one of the antenna units 18 to the other 18 2 of the antenna units 18.
  • the memory field 28 is provided to temporarily store received information in the information carrier unit 10 and to make it available for forwarding the information again.
  • a protocol for the information transmission on the part of the information carrier units 10 is to be set up so that the respective information carrier unit 10 is able to determine whether the information is provided for this information carrier unit 10 or for another one.
  • the processor 12 is able to decide whether the information for that information carrier unit 10 is intended and thus to be stored and processed accordingly, or whether it is information that merely be cached and forward, without the information carrier unit 10 itself processed the information and sends out, for example, due to a request own information.
  • the energy is first used by parasitic or non-parasitic coupling to the antenna unit 18 electromagnetic fields to load their own energy storage and then at a sufficient state of charge of their own energy storage cached in the memory array 28 information send out again or send out their own stored in one of the memory fields information.
  • an information carrier unit 10 can transmit energy to the respective information carrier unit 10" via the stray field of further line strands, for example the line strands 84 2 and 84 4 , so that the information carrier units 10 remain constant are supplied with energy and are therefore independent of the power supply able to store information coupled via the parasitic electromagnetic fields and, if necessary, in turn to send with the necessary transmission power.
  • an information carrier network over the length or a portion of the length of the cable 80 ', which allows interposing one or more information carrier units 10 between individual information carrier units 10 in the longitudinal direction 88 of the cable 80' and the write / Reader 20 to exchange information.
  • the information carrier units 10 according to the second or fourth exemplary embodiment are aligned such that their first direction 46 is approximately parallel to the longitudinal direction 88 of the cable 80". while the dipole radiation direction 50 is directed transversely to the longitudinal direction 88 of the cable 80 "towards the cable inner body 82.
  • a coupling via a parasitic electromagnetic field 110 with at least two conductor strands 84 of the cable inner body 82 is still possible, so that the couplings already described in connection with the first and second embodiments are also feasible, it being understood that the effective Antenna range ARW compared to the first and second embodiments is somewhat reduced.
  • the information carrier units 10 are aligned such that their first directions 46 extend transversely to the longitudinal direction 88 of the cable 80 '''.
  • the base 40 of the information carrier units 10 is in particular wound around the cable inner body 82, so that the dipole antenna 48 is in a direction transverse to the cable longitudinal direction 88 surface 55 and thus by installation in the cable 80 '', corresponding to a folded dipole antenna behaves and a primary dipole radiation 50 "which is approximately in the longitudinal direction 88 of the cable 80"'extends.
  • a fifth embodiment of a cable 80 "" shown in Fig. 14 an excitation of the conductor strands are 84i and 84 5 by galvanic coupling the same with a read / write device 20 'which is formed without the antenna unit, but directly electrically connected to the Conductor strands 84i and 84 5 is coupled and thereby high-frequency coupled in this conductor strands 84i and 84 5 , which act in the cable inner body 82 and thus in the cable 80 "", wherein this is in a frequency range in which the conductor strands 84i and 84 5 Vietnameseresonant cooperate and have no shielding, so that due to this condition, a radiation of a parasitic electromagnetic field, in particular a dipole-like electromagnetic field takes place, which allows coupling of one of the antenna units 18 of an information carrier unit 10 in the cable 80 "" via the parasitic electromagnetic field.
  • the conductor strands 84i and 84 5 mismatched in their resonance to the radio frequency of the reader / writer 20 'in the cable 80''generate the parasitic electromagnetic field for coupling to the antenna units 18, it is possible to with the direct aid of the conductor strands 84i and 84 5 not only an information carrier unit 10 in the cable 80 "" to address, but a plurality of information carrier units 10, the end 104, takes place at the galvanic coupling of the conductor strands 84i and 84 5 with the read / write device 20 ' , are arranged next to each other.

Abstract

Um ein Kabel umfassend einen Kabelinnenkörper, in welchem elektrische Leiterstränge in Kabellängsrichtung verlaufen, einen den Kabelinnenkörper umschließenden Kabelmantel, welcher zwischen einer Kabelaußenfläche und dem Kabelinnenkörper liegt, und mindestens eine innerhalb der Kabelaußenfläche angeordnete Informationsträgereinheit, derart zu verbessern, das die Reichweite der Kommunikation zwischen der Informationsträgereinheit und dem Schreib-/Lesegerät vergrößert wird, wird vorgeschlagen dass die Informationsträgereinheit eine Antenneneinheit aufweist, welche durch parasitäre elektromagnetische Felder zwischen der Antenneneinheit und mindestens zwei der elektrischen Leiterstränge des Kabelinnenkörpers mit einem Schreib-/Lesegerät koppelbar ist.

Description

Kabel
Die Erfindung betrifft ein Kabel umfassend einen Kabelinnenkörper, in welchem elektrische Leiterstränge in Kabellängsrichtung verlaufen, einen den Kabelinnenkörper umschließenden Kabelmantel, welcher zwischen einer Kabelaußenfläche und dem Kabelinnenkörper liegt und mindestens eine innerhalb der Kabelaußenfläche angeordnete Informationsträgereinheit.
Derartige Kabel sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei diesen ist die Informationsträgereinheit zur Speicherung von Informationen vorgesehen, die mit einem Schreib-/Lesegerät ausgelesen werden können. Bei den bekannten Lösungen besteht jedoch das Problem, dass das Schreib-/Lesegerät nahe an der Informationsträgereinheit positioniert werden muss, um Informationen auf der Informationsträgereinheit auszulesen oder diese wieder zu beschreiben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Reichweite der Kommunikation zwischen der Informationsträgereinheit und dem Schreib-/Lesegerät zu vergrößern.
Diese Aufgabe wird bei einem Kabel der Eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Informationsträgereinheit eine Antenneneinheit aufweist, welche durch parasitäre elektromagnetische Felder zwischen der Antenneneinheit und mindestens zwei der elektrischen Leiterstränge des Kabelinnenkörpers mit einem Schreib-/Lesegerät koppelbar ist. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass durch die parasitäre elektromagnetische Feldkopplung mit mindestens zwei Leitersträngen des Kabelinnenkörpers eine wirksame Antennenreichweite, insbesondere in Längsrichtung des Kabels, erhältlich ist, die wesentlich größer ist, als die Antennenreichweite der Antenneneinheit in isolierter Umgebung.
Damit besteht die Möglichkeit, über weit größere Reichweiten eine Kommunikation zwischen dem Schreib-/Lesegerät und der Informationsträgereinheit herzustellen.
Besonders günstig lässt sich die Kopplung zwischen der Antenneneinheit der Informationsträgereinheit und dem Schreib-/Lesegerät dann gestalten, wenn die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge des Kabelinnenkörpers bei Anregung durch das Schreib-/Lesegerät das parasitäre elektromagnetische Feld in einem durch die Antenneneinheit der Informationsträgereinheit vorgegebenen Frequenzbereich aufbauen und abstrahlen, wobei die Anregung durch das Schreib-/Lesegerät insbesondere ebenfalls in dem durch die Antenneneinheit der Informationsträgereinheit vorgegebenen Frequenzbereich erfolgt, in dem üblicherweise die Antenneneinheit der Informationsträgereinheit resonant arbeitet, um optimale Empfangs- und Sendebedingungen seitens der Antenneneinheit der Informationsträgereinheit zu schaffen. Insbesondere ist damit auch verbunden, dass der Frequenzbereich der Antenneneinheit des Schreib-/Lesegeräts mit dem Frequenzbereich der Antenneneinheit der Informationsträgereinheit im Wesentlichen übereinstimmt. Um eine parasitäre Abstrahlung der mindestens zwei elektrischen Leiterstränge zu erhalten, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge in dem Frequenzbereich des elektromagnetischen Feldes nichtresonant zusammenwirken, so dass Empfang und Abstrahlung seitens der elektrischen Leiterstränge möglich sind.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge sich dipolähnlich verhalten und die Antenneneinheit durch die sich dabei ausbildenden parasitären elektromagnetischen Felder mit den elektrischen Leitersträngen koppelbar ist.
Besonders günstig sind die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge für die Erzeugung eines parasitären elektromagnetischen Feldes einsetzbar, wenn die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge des Kabelinnenkörpers galvanisch voneinander getrennt sind, so dass sie nicht im Sinne einer Spule wirken, sondern sich dipolähnlich verhalten können.
Hinsichtlich des Verlaufs der mindestens zwei elektrischen Leiterstränge in den Kabelinnenkörper wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge im Wesentlichen in konstantem Abstand voneinander in dem Kabelinnenkörper verlaufen.
Noch vorteilhafter ist es, wenn die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
Im Zusammenhang mit der bisherigen Lösung wurde lediglich darauf eingegangen, dass mindestens zwei ein parasitäres elektromagnetisches Feld aufbauende elektrischen Leiterstränge vorhanden sind. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge mit mindestens einem weiteren optischen und/oder elektrischen Leiterstrang oder mehreren weiteren optischen und/oder elektrischen Leitersträngen verseilt sind, so dass ein derartiges Kabel in vollem Umfang konventionell genutzt werden kann.
Dabei können die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge, die zum Aufbau eines parasitären elektromagnetischen Feldes eingesetzt werden, völlig isoliert in dem Kabelinnenkörper vorgesehen sein und nicht für eine übliche Kabelfunktion eingesetzt werden.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, über die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge Signale oder Strom zu übertragen, ohne dass dadurch der Aufbau eines parasitären elektrischen Feldes gestört wird, da diese in einem Frequenzbereich liegt, der nicht mit einem üblichen Einsatz der elektrischen Leiterstränge in Kabel interferiert.
Für die Wechselwirkung mit einem derartigen parasitären elektromagnetischen Feld, aufgebaut durch die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge, ist es zweckmäßig, wenn die Antenneneinheit der Informationsträgereinheit als Dipolantenne mit einer Dipolstrahlungsrichtung ausgebildet ist.
Eine derartige Dipolantenne kann dabei in unterschiedlicher Art und Weise im Kabel ausgerichtet sein.
Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, dass eine Komponente der Dipolstrahlungsrichtung quer zur Längsrichtung des Kabels verläuft. Eine andere Lösung sieht vor, dass eine Komponente der Dipolstrahlungsrichtung ungefähr parallel zur Längsrichtung des Kabels verläuft.
Eine weitere, insbesondere vorteilhafte Ankopplung an die mindestens zwei elektrischen Leiter des Kabels ist dann gegeben, wenn eine Komponente der Dipolstrahlungsrichtung quer zu einer Verseilrichtung der Leiterstränge im Kabelinnenkörper verläuft, da dadurch eine optimale Wechselwirkung zwischen der Dipolantenne und den mindestens zwei elektrischen Leitersträngen möglich ist, um optimal mit dem parasitären elektromagnetischen Feld in Wechselwirkung treten zu können.
Die Dipolstrahlungsrichtungen verlaufen dabei bei einem sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung erstreckenden stabähnlichen Dipol radial zu der Längsrichtung und bei einem in einer Ebene gefalteten Dipol primär senkrecht zu der Ebene.
Hinsichtlich der Lage der Antenneneinheit der Informationsträgereinheit im Kabel selbst wurden bislang keine weiteren Angaben gemacht. So sieht eine besonders günstige Lösung vor, dass die Antenneneinheit im Kabel dem Kabelinnenkörper näher liegt als der Kabelaußenfläche, um die Wechselwirkung mit den mindestens zwei elektrischen Leitersträngen möglichst intensiv zu gestalten.
Bei hochflexiblen elektrischen Kabeln ist üblicherweise zwischen dem Kabelinnenkörper und dem Kabelaußenmantel eine Trennlage vorgesehen. In einem derartigen Fall ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Antenneneinheit an der Trennlage zwischen dem Kabelinnenkörper und dem Kabelaußenmantel angeordnet ist, um die Antenneneinheit in einfacher Weise vor Aufextrudieren des Kabelaußenmantels einbringen zu können.
Beispielsweise wäre es dabei denkbar, die Antenneneinheit insbesondere mit der Informationsträgereinheit an der Trennlage vor Aufbringen der Trennlage zu fixieren und somit mit Aufbringen der Trennlage gleichzeitig die Antenneneinheit aufzubringen, wobei später dann auf die Trennlage der Kabelaußenmantel aufextrudiert wird.
Um im Falle eines hochflexiblen Kabels die geometrischen und physikalischen Verhältnisse hinsichtlich der Flexibilität im Kabel durch das Einbringen der Antenneneinheit und der Informationsträgereinheit nicht zu stören, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Antenneneinheit auf einer dem Kabelinnenkörper abgewandten Seite der Trennlage angeordnet ist. Damit werden Störungen der Reibung zwischen der Trennlage und dem Kabelinnenkörper vermieden, die auftreten, wenn das hochflexible Kabel gebogen wird, insbesondere in einer Vielzahl von Biegezyklen beansprucht wird.
Prinzipiell wäre es dabei denkbar, die Antenneneinheit in die Trennlage einzubetten.
Weit einfacher ist es jedoch, wenn die Antenneneinheit im Kabelmantel eingebettet ist.
Im Rahmen der bislang erörterten erfindungsgemäßen Lösung wurde primär darauf eingegangen, die Kommunikation zwischen dem Schreib-/Lesegerät und der Antenneneinheit im Kabel zu verbessern. Alternativ oder ergänzend sieht hierzu ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, dass in Längsrichtung des Kabels eine Vielzahl von Informationsträgereinheiten angeordnet ist, wobei die Informationsträgereinheiten im Abstand voneinander angeordnet sind und jede dieser Informationsträgereinheiten eine Antenneneinheit aufweist.
Dabei könnten die Informationsträgereinheiten in Längsrichtung des Kabels in statistisch variierenden Abständen voneinander angeordnet sein.
Um die Kommunikation mit den Informationsträgereinheiten zu optimieren und insbesondere deren Lage relativ zueinander für die Kommunikation optimieren zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Vielzahl der Informationsträgereinheiten in Längsrichtung des Kabels in einem definierten Abstandsraster angeordnet ist.
Ein derartiges definiertes Abstandsraster erleichtert es erheblich, bei Auffinden einer Informationsträgereinheit auch die anderen Informationsträgereinheiten in Längsrichtung des Kabels jeweils zu lokalisieren.
Besonders günstig ist es dabei, wenn das definierte Abstandsraster für die Informationsträgereinheiten einen einheitlichen Abstand zwischen den Informationsträgereinheiten in Längsrichtung des Kabels vorgibt, so dass bei Auffinden einer Informationsträgereinheit auch zwangsläufig die anderen Informationsträgereinheiten lokalisiert werden können. Die in Längsrichtung des Kabels im Abstand voneinander angeordneten Informationsträgereinheiten können grundsätzlich völlig isoliert voneinander betrieben werden, so dass jede einzelne Informationsträgereinheit durch das Schreib-/Lesegerät angesprochen werden muss, ohne dass es auf die anderen Informationsträgereinheiten ankommt.
Eine besonders günstige Lösung sieht jedoch vor, dass die Antenneneinheit einer der Informationsträgereinheiten mit der Antenneneinheit einer anderen der Informationsträgereinheiten durch elektromagnetische Feldkopplung koppelbar ist. In diesem Fall besteht beispielsweise die Möglichkeit, Information von mindestens einer der Informationsträgereinheiten auf die andere der Informationsträgereinheiten weiter zu übertragen, gegebenenfalls noch auf weitere Informationsträgereinheiten ebenfalls dadurch zu übertragen, dass die Informationen von Informationsträgereinheit zu Informationsträgereinheit weitergeleitet werden.
Eine derartige Informationsübertragung ist beispielsweise in einfacher Weise dann möglich, wenn in Kabellängsrichtung jeweils aufeinander folgende Antenneneinheiten der Informationsträgereinheiten miteinander koppelbar sind.
Die Kopplung der Antenneneinheiten könnte primär dadurch erfolgen, dass die Antenneneinheiten relativ zueinander im Abstand der üblichen Antennenreichweite angeordnet sind, das heißt der Antennenreichweite ohne Beeinflussung seitens der Umgebung. Dies hat jedoch den Nachteil, da die Antennenreichweiten nicht sehr groß sind, dass die Informationsträgereinheiten in geringerem Abstand voneinander angeordnet werden müssten. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn die Antenneneinheiten der Informationsträgereinheiten über parasitäre elektromagnetische Feldkopplung über die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge des Kabelinnenkörpers koppelbar sind. Eine derartige parasitäre elektromagnetische Feldkopplung erlaubt es, eine wirksame Antennenreichweite zu erhalten, die wesentlich größer als die Antennenreichweite im unbeeinflussten Zustand ist.
Besonders günstig ist es dabei, wenn durch die parasitäre elektromagnetische Feldkopplung zwischen der Antenneneinheit und den mindestens zwei Leitersträngen eine wirksame Antennenreichweite der Antenneneinheit in Kabellängsrichtung erhältlich ist, die gegenüber einer umgebungsunbeeinflussten Antennenreichweite der Antenneneinheit um einen Faktor von mehr als zwei vergrößert ist.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die wirksame Antennenreichweite um einen Faktor von mehr als fünf, noch besser einen Faktor von mehr als zehn gegenüber der unbeeinflussten Antennenreichweite vergrößert ist.
In dem Fall, in dem die einzelnen Antenneneinheiten in einem erfindungsgemäßen Kabel isoliert und ohne Wechselwirkung miteinander betrieben werden sollen, ist vorzugsweise jedoch vorgesehen, dass die Informationsträgereinheiten relativ zueinander in dem Abstandsraster so angeordnet sind, dass die Abstände zwischen den Informationsträgereinheiten mindestens einem 2-fachen einer wirksamen Antennenreichweite der Informationsträgereinheiten in Richtung der jeweils nächstliegenden Informationsträgereinheiten entsprechen. Insbesondere wird dadurch auch beim Ansprechen der Informationsträgereinheiten mit dem Lesegerät eine Mehrfachauslesung mit mehren Informationsträgereinheiten und somit eine Fehlinterpretation der ausgelesenen Daten vermieden.
Noch besser ist es, wenn die Abstände mindestens einem 2,5-fachen der wirksamen Antennenreichweite der Informationsträgereinheiten in Richtung der nächstliegenden Informationsträgereinheit entsprechen.
Hinsichtlich der Anregung der mindestens zwei elektrischen Leiterstränge im Kabelinnenkörper zum Aufbau des parasitären elektromagnetischen Feldes wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Anregung der mindestens zwei elektrischen Leiterstränge durch elektromagnetische Feldkopplung mit einer Antenneneinheit des Schreib-/Lesegeräts erfolgt. Das heißt, dass das Schreib- /Lesegerät mit seiner Antenneneinheit über eine elektromagnetische Feldkopplung die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge derart anregt, dass diese das parasitäre elektromagnetische Feld zur Wechselwirkung mit der Antenneneinheit der Informationsträgereinheit aufbauen.
Vorzugsweise erfolgt eine derartige elektromagnetische Feldkopplung zwischen der Antenneneinheit des Schreib-/Lesegeräts und den zwei elektrischen Leitern durch den Kabelmantel hindurch. Bei einer derartigen elektromagnetischen Feldkopplung zwischen der Antenneneinheit des Schreib-/Lesegeräts und den mindestens zwei elektrischen Leitersträngen besteht die Möglichkeit, dass die parasitäre elektromagnetische Feldkopplung zwischen den mindestens zwei elektrischen Leitersträngen und der Antenneneinheit der Informationsträgereinheit bei außerhalb einer umgebungsunbeeinflussten Antennenreichweite der Antenneneinheit der Informationsträgereinheit angeordneter Antenneneinheit des Schreib-/Lesegeräts erfolgt.
Alternativ besteht aber auch die Möglichkeit, die Anregung der mindestens zwei elektrischen Leiterstränge nicht über eine elektromagnetische Feldkopplung zu erreichen, sondern dadurch, dass die Anregung der mindestens zwei elektrischen Leiterstränge seitens des Schreib-/Lesegeräts galvanisch erfolgt.
Eine derartige galvanische Kopplung des Schreib-/Lesegeräts mit den mindestens zwei elektrischen Leitersträngen erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge endseitig des Kabels galvanisch mit dem Schreib-/Lesegerät verbindbar sind.
Hinsichtlich der Ausbildung der Informationsträgereinheit selbst wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor, dass die Informationsträgereinheit eine Basis umfasst.
In diesem Fall ist vorgesehen, dass ein integrierter Schaltkreis der Informationsträgereinheit an der Basis angeordnet ist. Ferner ist in diesem Fall zweckmäßigerweise vorgesehen, dass eine als Antenneneinheit wirkende Leitung an der Basis angeordnet ist.
Die Antenne kann dabei aus Leiterbahnen, hergestellt durch einen auf die Basis aufgetragenen Lack, hergestellt sein. Besonders günstig ist eine Ausführungsform, bei welcher die Antenne durch einen Druckvorgang auf die Basis aufgebracht ist.
Alternativ dazu ist vorgesehen, dass die Basis aus einem biegbaren Material ist.
Ein derartiges biegbares Material könnte beispielsweise ein federnd biegbares Material sein.
Besonders günstig ist es jedoch zum Einbringen der Informationsträgereinheit mit der Basis in das Kabel, wenn das biegbare Material ein so genanntes biegeschlaffes Material ist.
Hinsichtlich des Aufbaus der Informationsträgereinheiten wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Informationsträgereinheit mindestens einen Speicher, beispielsweise für die auslesbare Information, aufweist.
Ein derartiger Speicher könnte in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet sein. Beispielsweise könnte der Speicher so ausgebildet sein, dass die in diesem gespeicherte Information durch das Lesegerät überschreibbar ist. Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht jedoch vor, dass der Speicher ein Speicherfeld aufweist, in welchem einmalig eingeschriebene Informationen schreibgeschützt gespeichert sind.
Ein derartiges Speicherfeld eignet sich dafür, beispielsweise einen Identifikationscode für die Informationsträgereinheit oder andere für diese Informationsträgereinheit spezifischen Daten zu speichern, die durch keinen der Nutzer mehr veränderbar sind.
Ein derartiges Speicherfeld eignet sich aber auch dafür, seitens des Kabelherstellers Informationen zu speichern, die nicht überschrieben werden sollen. Beispielsweise sind dies Kabeldaten, Kabelspezifikationen oder auch Angaben zur Art und Einsetzbarkeit des Kabels.
Diese Daten können beispielsweise aber auch noch ergänzt werden, durch Daten, die Angaben über die Herstellung dieses speziellen Kabels umfassen oder Daten, die Messprotokolle aus einer Endprüfung des Kabels darstellen.
Darüber hinaus kann ein erfindungsgemäßer Speicher noch ferner dahingehend ausgebildet sein, dass dieser ein Speicherfeld aufweist, in welchem Informationen durch einen Zugangscode schreibgeschützt gespeichert sind.
Eine derartige schreibgeschützte Speicherung von Informationen kann beispielsweise Daten umfassen, die von einem Anwender speicherbar sind. Beispielsweise könnte ein Anwender in dem Speicherfeld nach Konfektionieren des Kabels Daten über die Konfektionierung des Kabels oder über die Gesamtlänge des Kabels oder über die jeweiligen Längenabschnitte des Kabels speichern, wobei dem Anwender hierzu seitens des Kabelherstellers ein Zugangscode zur Verfügung gestellt wird, um diese Daten in dem Speicherfeld abzulegen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Speicher ein Speicherfeld aufweist, welches frei mit Informationen beschreibbar ist.
Ein derartiges Speicherfeld kann beispielsweise Informationen aufnehmen, die vom Kabelanwender in dem Kabel abgelegt werden sollen, beispielsweise über die Art des Einbaus oder die Konfektionierung desselben.
Insbesondere bei Verwendung mehrerer Informationsträgereinheiten wäre es beispielsweise denkbar, dass mit einem Zugangscode alle Informationsträgereinheiten ansprechbar sind. Dies hat jedoch den Nachteil, dass damit die Informationsträgereinheiten nicht selektiv genutzt werden können, beispielsweise um bestimmten Abschnitten des Kabels unterschiedliche Informationen zuzuordnen.
Eine denkbare Lösung der Zuordnung unterschiedlicher Informationen zu unterschiedlichen Abschnitten des Kabels wäre die, dass jede der Informationsträgereinheiten eine unterschiedliche Längenangabe trägt, so dass durch Auslesen der Längenangabe einer Informationsträgereinheit deren Abstand zu einem der Enden des Kabels oder zu beiden Enden des Kabels ermittelbar ist.
Aus diesem Grund ist es günstig, wenn jede der Informationsträgereinheiten durch einen Zugangscode einzeln ansprechbar ist. Im Zusammenhang mit der bisherigen Beschreibung der Informationsträgereinheiten wurde lediglich davon ausgegangen, dass diese Informationen tragen, die entweder vor oder während der Produktion des Kabels oder beim Einsatz des Kabels in den Informationsträgereinheiten durch externe Schreib- /Lesegeräte eingespeichert wurden.
Um mit den Informationsträgereinheiten Informationen weiterleiten zu können, ist zweckmäßigerweise bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Kabels vorgesehen, dass die Informationsträgereinheiten Informationen empfangen und nachfolgend wieder senden.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Informationsträgereinheiten die Information Zwischenspeichern, so dass das Senden der Information zu einem günstigen Zeitpunkt erfolgen kann.
Eine weitere vorteilhafte Lösung eines erfindungsgemäßen Kabels sieht vor, dass die mindestens eine Informationsträgereinheit des Kabels Messwerte eines zugeordneten Sensors erfasst, das heißt, dass die Informationsträgereinheit nicht nur externe Informationen speichert und dann wieder zur Verfügung stellt, sondern in der Lage ist, selbst Informationen des Kabels, das heißt physikalische Zustandsgrößen des Kabels, erfasst.
Beispielsweise ist vorgesehen, dass der Sensor mindestens eine der Zustandsgrößen wie physikalische Strahlung, Temperatur, Zug, Druck, Dehnung oder Feuchtigkeit erfasst.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass mit dem Sensor Scherbeanspruchungen im Kabel erfassbar sind. Hinsichtlich des Betriebs der Informationsträgereinheit und des Sensors seitens der Informationsträgereinheit wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Informationsträgereinheit den Sensor im aktivierten Zustand ausliest.
Das heißt, dass die Informationsträgereinheit keine eigene Stromversorgung aufweist, sondern durch eine externe Energieversorgung aktiviert werden muss.
Eine Möglichkeit einer derartigen Aktivierung ist die, dass die Informationsträgereinheit durch ein Schreib-/Lesegerät aktivierbar ist.
Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Informationsträgereinheit durch ein elektromagnetisches Feld eines durch das Kabel fließenden Stroms aktivierbar ist.
Ein derartiges elektromagnetisches Feld ist beispielsweise dadurch zu erreichen, dass durch das Kabel ein Strom zur Versorgung von Geräten fließt, der das elektromagnetische Feld aufbaut.
Es ist aber auch denkbar, in dem Kabel eigens Leiterstränge vorzusehen, die ein elektromagnetisches Feld zur Energieversorgung der mindestens einen Informationsträgereinheit oder der Vielzahl von Informationsträgereinheiten erzeugen.
Hinsichtlich der Speicherung der Messwerte ist es günstig, wenn die Informationsträgereinheit in einem Speicherfeld des Speichers die Messwerte speichert. Da bei einer langen Lebensdauer des Kabels mit einer Vielzahl von Messwerten zu rechnen ist, die somit einen sehr großen Speicher zur Speicherung erfordern würden, ist zur Reduzierung der Datenmenge vorzugsweise vorgesehen, dass die Informationsträgereinheit in dem Speicherfeld einen Messwert nur dann speichert, wenn dieser einen Schwellwert übersteigt.
Dies kann beispielsweise so erfolgen, dass die Informationsträgereinheit ständig die Messwerte erfasst, dass der Informationsträgereinheit jedoch ein Schwellwert vorgegeben ist, ab welchem die Messwerte eingespeichert werden, so dass Normalzustände nicht gespeichert werden, sondern nur die Messwerte gespeichert werden, die einem durch den Schwellwert definierten Normalzustand nicht entsprechen.
Diese Messwerte werden dann im einfachsten Fall als bloße Messwerte, in etwas komplexeren Fällen als Messwerte mit Angabe der Zeit, zu der diese erfasst wurden, oder mit Angabe anderer Umstände, im Rahmen welcher diese Messwerte erfasst wurden, gespeichert.
Alternativ dazu sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Informationsträgereinheit in dem Speicherfeld nur Messwerte speichert, die außerhalb einer statistisch ermittelten Normalmesswertverteilung liegen.
Hinsichtlich der Bereiche, in welchen die Zustandsgrößen mittels des Sensors ermittelt werden, wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass der Sensor mindestens eine Zustandsgröße des Kabelinnenkörpers erfasst. Eine andere Lösung sieht vor, dass der Sensor mindestens eine Zustandsgröße des Kabelmantels erfasst.
Eine weitere Lösung sieht vor, dass der Sensor mindestens eine Zustandsgröße zwischen dem Kabelinnenkörper und dem Kabelmantel erfasst.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass sowohl ein Sensor für Zustandsgrößen des Kabelinnenkörpers als auch einen Sensor für Zustandsgrößen des Kabelmantels vorgesehen ist.
Hinsichtlich der Art und Ausbildung des Sensors wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, dass der Sensor ein auf die zu erfassende Zustandsgröße irreversibel reagierender Sensor ist.
Ein derartiger Sensor hat den Vorteil, dass dieser dann, wenn die Zustandsgröße auftritt, irreversibel reagiert, so dass es nicht notwendig ist, dass der Sensor und insbesondere die Informationsträgereinheit zum Zeitpunkt des Auftretens der zu erfassenden Zustandsgröße oder des Auftretens der Abweichung der zu erfassenden Zustandsgröße aktiv ist. Vielmehr ist der Sensor zu allen späteren Zeitpunkten in der Lage, einen Messwert zu generieren, der der Zustandsgröße entspricht, die zu irgendeinem Zeitpunkt in der Vergangenheit erreicht wurde. Alternativ dazu ist vorgesehen, dass der Sensor im Hinblick auf die zu erfassende Zustandsgröße ein reversibel reagierender Sensor ist. In diesem Fall ist es erforderlich, bei Auftreten der zu erfassenden Zustandsgröße oder der Veränderung der zu erfassenden Zustandsgröße den Sensor zu aktivieren, um den dieser Zustandsgröße entsprechenden Messwert erfassen zu können.
Darüber hinaus wird die eingangs genannte Aufgabe auch durch ein Verfahren zur Kommunikation zwischen einem Schreib-/Lesegerät und einer in einem Kabel angeordneten Informationsträgereinheit, welche zwischen einer Kabelaußenfläche und einem Kabelinnenkörper des Kabels angeordnet ist, gelöst, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Kabelinnenkörper mindestens zwei in Kabellängsrichtung verlaufende elektrische Leiterstränge aufweist, dass mittels des Schreib-/Lesegeräts eine Anregung der zwei elektrischen Leiterstränge erfolgt und dass die zwei elektrischen Leiterstränge mittels parasitärer elektromagnetischer Felder mit einer Antenneneinheit der Informationsträgereinheit gekoppelt werden.
Bezüglich weiterer vorteilhafter Merkmale wird auf die die entsprechenden vorstehenden Erläuterungen zu dem erfindungsgemäßen Kabel Bezug genommen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigen :
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Informationsträgereinheit;
Fig. 2 eine Darstellung der Realisierung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Informationsträgereinheit;
Fig. 3 eine Darstellung der Realisierung eines zweiten
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Informationsträgereinheit;
Fig. 4 eine Ansicht auf das zweite Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 3 in Richtung des Pfeils X in Fig. 3;
Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Informationsträgereinheit;
Fig. 6 eine Darstellung der Realisierung des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Informationsträgereinheit;
Fig. 7 ein schematisches Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Informationsträgereinheit,
Fig. 8 eine Darstellung der Realisierung des vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Informationsträgereinheit; Fig. 9 eine perspektivische Darstellung eines Kabelstücks eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kabels;
Fig. 10 eine vergrößerte, teilweise geschnittene perspektivische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kabels;
Fig. 11 eine perspektivische Darstellung ähnlich Fig. 9 eines zweiten
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kabels;
Fig. 12 eine perspektivische Darstellung ähnlich Fig. 9 eines zweiten
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kabels;
Fig. 13 eine perspektivische Darstellung ähnlich Fig. 9 eines dritten
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kabels und
Fig. 14 eine perspektivische Darstellung ähnlich Fig. 9 eines vierten
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kabels.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen einzusetzenden Informationsträgereinheit 10, dargestellt in Fig. 1, umfasst einen Prozessor 12, mit welchem ein als Ganzes mit 14 bezeichneter Speicher gekoppelt ist, wobei der Speicher vorzugsweise als EEPROM ausgebildet ist.
Ferner ist mit dem Prozessor 12 ein Analogteil 16 gekoppelt, welches mit einer Antenneneinheit 18 zusammenwirkt. Das Analogteil 16 ist dabei in der Lage, bei elektromagnetischer Ankopplung der Antenneneinheit 18 an eine Antenneneinheit 19 eines als Ganzes mit 20 bezeichnete Schreib-/Lesegeräts einerseits die für den Betrieb des Prozessors 12 und des Speichers 14 sowie des Analogteils 16 selbst notwendige elektrische Betriebsspannung bei dem erforderlichen Strom zu erzeugen und andererseits die durch elektromagnetische Feldkopplung bei einer Trägerfrequenz übertragenen Informationssignale dem Prozessor 12 zur Verfügung zu stellen oder vom Prozessor 12 erzeugte Informationssignale über die Antenneneinheit 18 dem Schreib-/Lesegerät 20 zu übermitteln.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung arbeitet die Antenneneinheit 18 im UHF- Frequenzbereich als Dipolantenne so, dass bei nicht über das Schreib- /Lesegerät 20 erfolgender Stromversorgung der Informationsträgereinheit 10 eine große Reichweite bei der Kommunikation mit dem Schreib-/Lesegerät 20 von beispielsweise bis zu 3 m realisierbar ist, wobei die Wechselwirkung zwischen dem Schreib-/Lesegerät 20 und der Antenneneinheit 18 über elektromagnetische Felder erfolgt. Die Trägerfrequenzen liegen bei ungefähr 850 bis ungefähr 950 MHz oder bei ungefähr 2 bis ungefähr 3 GHz oder bei ungefähr 5 bis ungefähr 6 GHz. Bei einer Stromversorgung durch das mobile Schreib-/Lesegerät 20 beträgt die Reichweite der Kommunikation bis zu 50 cm.
Die im UHF-Frequenzbereich arbeitende Antenneneinheit 18 kann als Dipolantenne unterschiedlichster Ausprägung ausgebildet sein.
Der mit dem Prozessor 12 zusammenwirkende Speicher 14 ist vorzugsweise in mehrere Speicherfelder 22 bis 28 aufgeteilt, die in unterschiedlicher Art und Weise beschreibbar sind. Beispielsweise ist das Speicherfeld 22 als herstellerseitig beschreibbares Speicherfeld vorgesehen und trägt beispielsweise einen Identifikationscode für die Informationsträgereinheit 10. Dieser Identifikationscode wird im Speicherfeld 22 herstellerseitig eingeschrieben, und gleichzeitig wird das Speicherfeld 22 mit einer Schreibsperre versehen.
Das Speicherfeld 24 ist beispielsweise mit einer seitens des Kabelhersteller aktivierbaren Schreibsperre versehbar, so dass der Kabelhersteller die Möglichkeit hat, das Speicherfeld 24 zu beschreiben und durch eine Schreibsperre die Information im Speicherfeld 24 zu sichern. Damit hat der Prozessor 12 die Möglichkeit, die im Speicherfeld 24 vorhandenen Informationen auszulesen und auszugeben, die Informationen im Speicherfeld 24 können jedoch nicht mehr durch Dritte überschrieben werden.
Beispielsweise sind die im Speicherfeld 24 gespeicherten Informationen Informationen über Art, Typ des Kabels und/oder technische Spezifikationen des Kabels.
Im Speicherfeld 26 werden beispielsweise vom Käufer des Kabels Informationen gespeichert und mit einem Schreibschutz versehen. Hier besteht die Möglichkeit, dass der Käufer und Anwender des Kabels Informationen über den Einbau und Einsatz des Kabels speichert und durch die Schreibsperre sichert.
Im Speicherfeld 28 sind Informationen frei einschreibbar und frei auslesbar, so dass dieses Speicherfeld während des Einsatzes der Informationsträgereinheit im Zusammenhang mit einem Kabel zum Speichern und Auslesen von Informationen benutzt werden kann. Das in Fig. 1 als Blockschaltbild dargestellte Ausführungsbeispiel der Informationsträgereinheit 10 ist eine so genannte passive Informationsträgereinheit und benötigt somit keinen Energiespeicher, insbesondere keinen Akkumulator oder keine Batterie, um mit dem Lesegerät 20 in Wechselwirkung treten und Informationen austauschen zu können.
Eine Realisierung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Informationsträgereinheit 10, dargestellt in Figur 2, umfasst eine Basis 40, auf welcher ein integrierter Schaltkreis 42 angeordnet ist, der den Prozessor 12, den Speicher 14 und den Analogteil 16 aufweist, sowie Leiterbahnen 44, auf der Basis 40, welche die Antenneneinheit 18 bilden. Die Leiterbahnen 44 können dabei auf der Basis 40 mittels beliebiger formselektiver Beschichtungs- vorgänge aufgebracht werden, beispielsweise in Form von Aufdrucken eines leitfähigen Lacks oder einer leitfähigen Paste oder auch in Form einer Drahtschleife oder durch eine Ätztechnik hergestellt werden.
Die in Fig. 2 dargestellte Antenneneinheit 18 ist als in einer ersten Richtung 46 lang gestreckte Dipolantenne 48 ausgebildet und weist quer, insbesondere radial zur ersten Richtung verlaufende Dipolstrahlungsrichtungen 50 auf, in Richtung von welchen primär eine Abstrahlung eines elektromagnetischen Feldes erfolgt.
Die Basis 40 ist beispielsweise bei großer Ausdehnung der Informationsträgereinheit 10 in der ersten Richtung 46 aus einem biegbaren, insbesondere biegeschlaffen Material, beispielsweise einem Kunststoffband, hergestellt, auf welchem einerseits die Leiterbahn 44 einfach und dauerhaft aufbringbar ist und andererseits auch der integrierte Schaltkreis 42 einfach fixierbar ist, insbesondere so, dass eine dauerhafte elektrische Verbindung zwischen äußeren Anschlussstellen 52 des integrierten Schaltkreises 42 und den Leiterbahnen 44 realisierbar ist, und welches in der Lage ist, sich in seiner Form im Kabel den Kabelkomponenten anzupassen.
Sofern die Basis 40 als Flachmaterial ausgebildet ist, ist es von Vorteil, wenn diese mit für deren Umgebung stumpf wirkenden Kantenbereichen 41 ausgebildet ist, um Beschädigungen der Umgebung der Basis 40 im Kabel beim Bewegen des Kabels zu vermeiden. Dies bedeutet, bei aus einem dünnen Flachmaterial ausgebildeter Basis 40, dass diese zum Beispiel abgerundete Eckbereiche aufweist, und wenn möglich auch stumpf wirkende, zum Beispiel entgratete, Kanten aufweist.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Informationsträgereinheit 10', dargestellt in Fig. 3 und 4, weist die Antenneneinheit 18' eine in einer Fläche 54 liegende gefaltete Dipolantenne 56 auf, wobei der Verlauf und die Form der Fläche 54 durch den Verlauf und die Form der Basis 40 vorgegeben ist, die an die Kabelkomponenten angepasst ist.
Dadurch, dass die die gefaltete Dipolantenne 56 bildende Leiterbahn 44 in der Fläche 54 verläuft, hat insgesamt die Dipolantenne 56 eine Dipolstrahlungsrichtung 50' die primär quer, insbesondere senkrecht, zu dem jeweiligen Bereich 58 der Fläche 54 verläuft, in dem diese liegt, so dass in jedem Bereich 58 der Fläche 54 zwei einander entgegengesetzte Dipolstrahlungsrichtungen 50' vorliegen. Im Übrigen ist das zweite Ausführungsbeispiel hinsichtlich der mit dem ersten Ausführungsbeispiel identischen Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel vollinhaltlich Bezug genommen werden kann.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Informationsträgereinheit 10", dargestellt in Fig. 5, sind diejenigen Elemente, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass hinsichtlich der Beschreibung derselben vollinhaltlich auf das erste Ausführungsbeispiel Bezug genommen werden kann.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist beim dritten Ausführungsbeispiel dem Prozessor 12 noch ein Sensor 30 zugeordnet, mit welchem der Prozessor 12 in der Lage ist, physikalische Größen des Kabels, wie beispielsweise Strahlung, Temperatur, Druck, Zug, Dehnung oder Feuchtigkeit, zu erfassen und beispielsweise entsprechende Werte in dem Speicherfeld 28 abzuspeichern.
Der Sensor 30 kann dabei je nach Einsatzfeld ausgebildet sein.
Beispielsweise ist es denkbar, den Sensor 30 zur Messung eines Drucks als druckempfindliche Schicht auszubilden, wobei die Druckempfindlichkeit beispielsweise über eine Widerstandsmessung oder bei einer mehrlagigen Schicht eine kapazitive Messung erfolgen kann.
Alternativ dazu ist es beispielsweise zur Ausbildung des Sensors 30 als Temperatursensor denkbar, den Sensor 30 als mit der Temperatur variablen Widerstand auszubilden, so dass durch eine Widerstandsmessung eine Temperaturmessung möglich ist. Bei der Ausbildung des Sensors als Zug- oder Dehnungssensor ist der Sensor 30 beispielsweise als Dehnungsmessstreifen ausgebildet, der je nach Dehnung seinen elektrischen Widerstand ändert.
Sollte jedoch der Sensor als irreversibel auf eine bestimmte Dehnung oder auf einen bestimmten Zug reagierender Sensor ausgebildet sein, so ist ebenfalls möglich, den Sensor als eine elektrische Verbindung lösender Sensor auszubilden, beispielsweise als Draht oder Leiterbahn, bei der die elektrische Verbindung ab einem bestimmten Zug einer bestimmten Dehnung durch Bruch an einer Sollbruchstelle oder Rissbildung unterbricht oder von einem niedrigen zu einem hohen Widerstand übergeht.
Die Zugmessung oder die Dehnungsmessung ließe sich aber auch gegebenenfalls durch eine kapazitive Messung realisieren.
Im Fall eines Feuchtigkeitssensors ist der Sensor vorzugsweise als mehrlagige Schichtstruktur ausgebildet, die ihren elektrischen Widerstand oder ihre Kapazität je nach Feuchtigkeit ändert.
Im Übrigen arbeitet das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 in gleicher Weise wie das erste Ausführungsbeispiel.
Der Sensor 30 ist dann aktiv, wenn die Informationsträgereinheit 10 durch das Lesegerät 20 aktiviert ist, so dass genügend Leistung zur Verfügung steht, um auch den Sensor 30 zu betreiben. Während der Aktivierung der Informationsträgereinheit 10" ist somit der Sensor 30 in der Lage, Messwerte dem Prozessor 12 zu übermitteln, welcher diese Messwerte dann beispielsweise im Speicherfeld 28 speichert und dann, wenn diese vom Lesegerät 20 angefordert werden, ausliest.
Eine Realisierung des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Informationsträgereinheit 10", dargestellt in Fig. 6, umfasst die Basis 40, auf welcher ein integrierter Schaltkreis 42 angeordnet ist, der den Prozessor 12, den Speicher 14 und den Analogteil 16 aufweist, sowie Leiterbahnen 44, auf der Basis 40, welche die Dipolantennen 48 der Antenneneinheit 18 bilden. Die Leiterbahnen 44 sind auf der Basis 40 mittels beliebiger in Form durch Ätzen einer Kupferschicht oder Aufdrucken eines leitfähigen Lacks oder einer leitfähigen Paste aufgebracht.
Außerdem ist auf der Basis 40 der Sensor 30 in Form einer um die Dipolantenne 48 herum angeordneten mehrlagigen Schichtstruktur 58 angeordnet, die bei diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise ein Platz sparender, kapazitiver Feuchtigkeitssensor ist, so dass der Sensor 30 ebenfalls entweder unmittelbar neben dem integrierten Schaltkreis 42 angeordnet sein kann oder als Teil des integrierten Schaltkreises 42.
Der kapazitive Sensor 30 des zweiten Ausführungsbeispiels kann aufgrund seiner zustandsabhängigen Kapazität alternativ zum Feuchtigkeitssensor auch als ein Temperatur- oder ein Drucksensor ausgebildet sein.
Im Gegensatz zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen ist bei einem vierten Ausführungsbeispiel 10'", dargestellt in Fig. 7, dem Analogteil 16 eine Antenneneinheit 18" zugeordnet, die eine zweigeteilte Wirkung aufweist, nämlich beispielsweise ein Antennenteil 18a, welcher in gewohnter Weise mit dem Lesegerät 20 kommuniziert und ein Antennenteil 18b, welcher in der Lage ist, an ein magnetisches Wechselfeld 31 anzukoppeln und diesem Energie zu entziehen, um mit dieser aus dem magnetischen Wechselfeld 31 entzogenen Energie die Informationsträgereinheit 10 unabhängig vom Lesegerät 20 zu betreiben.
Beispielsweise kann das elektromagnetische Wechselfeld 31 durch das Streufeld einer unabgeschirmten Datenleitung, einer unabgeschirmten Steuerleitung, einer gepulsten Stromleitung oder einer Wechselstromleitung erzeugt werden, welche beispielsweise an eine Wechselspannungsquelle mit 50 Hz oder einer höheren Frequenz angeschlossen ist. Damit besteht die Möglichkeit, unabhängig davon, ob mit dem Lesegerät 20 ein Einlesen oder Auslesen von Informationen erfolgen soll, die Informationsträgereinheit 10" so lange mit Energie zu versorgen, so lange das Wechselfeld 31 existent ist.
Die Frequenz des Wechselfeldes 31 und eine Resonanzfrequenz des Antennenteils 18b können so aneinander angepasst werden, dass der Antennenteil 18b in Resonanz betrieben ist und somit eine optimale Energieeinkopplung aus dem Wechselfeld 31 erlaubt.
Eine derartige vom Lesegerät 20 unabhängige Versorgung der Informationsträgereinheit 10 mit elektrischer Energie ist insbesondere dann sinnvoll, wenn mit dem Sensor 30 über längere Zeiträume eine physikalische Zustandsgröße erfasst werden soll, die nicht mit dem Zeitraum der Ankopplung des Lesegeräts 20 an die Antenneneinheit 18a zusammenfallen, sondern von dieser unabhängig sein sollen. Somit lässt sich beispielsweise die Informationsträgereinheit 10 durch Einschalten des elektromagnetischen Wechselfeldes 31 aktivieren, so dass seitens des Sensors 30 physikalische Zustandsgrößen gemessen und über den Prozessor 12 erfasst sowie beispielsweise im Speicherfeld 28 abgelegt werden können, unabhängig von der Frage, ob das Lesegerät 20 mit der Antenneneinheit 18 gekoppelt ist oder nicht.
Mit einer derartigen Informationsträgereinheit 10'" besteht die Möglichkeit mit dem Sensor 30 über lange Zeiträume Messungen durchzuführen, so dass auch eine Vielzahl von Messwerten anfällt, die zu einer großen Datenmenge führt, wenn alle Messwerte gespeichert werden.
Aus diesem Grund erfolgt seitens des Prozessors 12 eine Auswahl der Messwerte nach mindestens einem Auswahlkriterium, um die Datenmenge im Speicherfeld 28 zu reduzieren.
Ein Auswahlkriterium ist beispielsweise ein Schwellwert, bei dessen Überschreiten ein Speichern des Messwerts erfolgt, so dass damit die Datenmenge drastisch reduziert wird.
Ein anderes Auswahlkriterium kann auch eine statistische Verteilung darstellen, so dass nur Messwerte, die von einer vorab ermittelten statischen Verteilung signifikant abweichen, gespeichert werden und folglich auch dadurch die Datenmenge reduziert wird.
Eine Realisierung des dritten Ausführungsbeispiels der Informationsträgereinheit 10'", dargestellt in Fig. 8, umfasst eine Basis 40, die in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist. Ferner sind auf der Basis 40 der integrierte Schaltkreis 42 und die Leiterbahnen 44 angeordnet, die bei diesem Ausführungsbeispiel gefaltete Dipolantennen 56 wie beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4 darstellen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist allerdings der Sensor 30 als Dehnungsmessstreifen 60 ausgebildet, welcher bei diesem Ausführungsbeispiel auf einer mit der Basis 40 verbundenen Unterlage 62 angeordnet ist, die in einer Längsrichtung 64 des Dehnungsmessstreifens 60 dehnbar ist.
Die Längsrichtung 64 verläuft bei diesem Ausführungsbeispiel parallel zur Richtung 46, welche eine Längsrichtung der Basis 40 darstellt.
Bei dieser Informationsträgereinheit 10'" sind somit, sofern der Dehnungsmessstreifen 60 mit einem zu dehnenden Bestandteil des Kabels fest verbunden ist, Dehnungen in der Längsrichtung 64 des Dehnungsmessstreifens messbar und seitens des Prozessors 12 auf dem integrierten Schaltkreis 42 erfassbar.
Eine den voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen entsprechende Informationsträgereinheit lässt sich bei einem Kabel erfindungsgemäß in unterschiedlichen Varianten einsetzen.
Ein in Fig. 9 dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kabels 80 umfasst als Kabelkomponente einen Kabelinnenkörper 82, in welchem mehrere elektrische oder optische Leiterstränge 84 verlaufen, wobei die elektrischen Leiterstränge 84 beispielsweise jeweils eine elektrisch leitende Ader 86 eines elektrischen Leiters aufweisen, der isoliert ist. Dabei sind die elektrischen oder optischen Leiterstränge 84 vorzugsweise miteinander um eine Längsrichtung 88 verseilt, das heißt sie liegen um die Längsrichtung 88 des Kabels 80 herum angeordnet und verlaufen in einem Winkel zu einer Parallelen zur Längsrichtung 88, welche den jeweiligen Leiterstrang 84 schneidet.
Der Kabelinnenkörper 82 ist über seine gesamte Erstreckung in einer Längsrichtung 88 des Kabels 80 beispielsweise von einer eine weitere Kabelkomponente darstellenden Trennlage 92 umschlossen, die den Kabelinnenkörper 82 von einem eine weitere Kabelkomponente darstellenden Kabelmantel 100 trennt, der den Kabelinnenkörper 82 umschließt und eine Kabelaußenfläche 102 bildet.
Bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kabels 80 ist zwischen der Kabelaußenfläche 102 und dem Kabelinnenkörper 82 eine Informationsträgereinheit 10, beispielsweise gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, angeordnet.
Wie vergrößert in Fig. 10 dargestellt, ist die Informationsträgereinheit 10 so ausgerichtet, dass die erste Richtung 46, längs welcher sich die Dipolantennen 48 erstrecken, ungefähr parallel zu einer Verseilrichtung 94 verläuft, wobei die Erstreckung der Basis 40 in der ersten Richtung 46 einem Bruchteil eines Umfangs des Kabelinnenkörpers 82 entspricht, beispielsweise weniger als einem Viertel desselben. Bei dieser Ausrichtung der Leiterbahn 44 liegt eine Komponente der Dipolstrahlungsrichtung 50 quer zur Verseilrichtung 94, vorzugsweise senkrecht zu dieser, so dass die als Dipolantenne 48 ausgebildete Antenneneinheit 18 insgesamt quer zur ersten Richtung 46 und somit auch quer zur Längsrichtung der Dipolantenne 48 hauptsächlich abstrahlt oder hauptsächlich zum Empfang elektromagnetischer Strahlung geeignet ist.
Bei dem Kabelinnenkörper 82 ist beispielsweise ein Teil der Leiterstränge 84, als elektrische Leiterstränge 84 ausgebildet, beispielsweise die Leiterstränge 84i, 842, 844, 845 und die anderen Leiterstränge, beispielsweise die Leiterstränge 843 sowie 846 und 847 können optische oder elektrische Leiterstränge sein, das heißt diese Leiterstränge können beispielsweise jeweils einen Lichtleiter umfassen oder als Lichtleiter ausgebildet sein.
Sind beispielsweise die Adern 861 und 865 der Leiterstränge 84i und 845 galvanisch voneinander getrennt, so kann zwischen diesen Adern 861 und 865 und der Antenneneinheit 18 der Informationsträgereinheit 10 eine parasitäre Kopplung über ein elektromagnetisches Feld 110 erfolgen, das dadurch entsteht, dass sich die beiden Adern 861 und 865 ähnlich Dipolen verhalten und somit mit der als Dipolantenne 48 ausgebildeten Antenneneinheit 18 in Wechselwirkung treten.
Der Frequenzbereich, in welchem sich ein derartiges elektromagnetisches Feld ausbildet, wird dabei vorzugsweise durch einen Resonanzfrequenzbereich der Antenneneinheit 18 vorgegeben, der jedoch auf den Resonanzfrequenzbereich der Antenneneinheit 19 des Schreib-/Lesegeräts 20 abgestimmt ist, während die beiden Adern 861 und 865 der Leiterstränge 84iund 845 dabei so angeordnet und ausgebildet sind, dass diese keinen Resonanzfrequenzbereich und keine Abschirmung aufweisen, um eine gute Abstrahlung zu erhalten. Durch diese, durch das parasitäre elektromagnetische Feld 110 bedingte Kopplung zwischen der Antenneneinheit 18 der Informationsträgereinheit 10 und den Adern 861 und 865 der Leiterstränge 84i und 845 und der Antenneneinheit 19 des Schreib-/Lesegeräts 20 entsteht in dem erfindungsgemäßen Kabel 80 eine wirksame Antennenreichweite ARW, welche ein Vielfaches, mindestens ein ungefähr doppeltes, noch besser ein mehr als ungefähr 10- faches, einer Antennenreichweite AW zwischen der Antenneneinheit 18 und der Antenneneinheit 19 beträgt, wenn die Antenneneinheit 18 wechselwirkungsfrei, das heißt ohne Beeinflussung durch ihre Umgebung angeordnet ist.
Dabei wird unter Antennenreichweite die Reichweite einer Antenneneinheit 18 verstanden, in der es noch möglich ist, bei einer definierten Antennenfeldstärke Informationen in Längsrichtung des Kabels zu übertragen. Die Antennenreichweite entspricht somit der Schreib-/Lesereichweite der Antenneneinheit 18 in Längsrichtung des Kabels.
Somit besteht beispielsweise die Möglichkeit, die Antenneneinheit 19 des Schreib-/Lesegeräts 20 relativ zur Informationsträgereinheit 10 so anzuordnen, dass der Abstand in Kabellängsrichtung 88 maximal der wirksamen Antennenreichweite ARW entspricht, wodurch innerhalb des Abstandes ARW eine Kopplung zwischen der Antenneneinheit 19 des Schreib-/Lesegeräts 20 und der Antenneneinheit 18 der Informationsträgereinheit 10 in Kabellängsrichtung 88 erfolgt. Diese vergrößerte wirksame Antennenreichweite ARW aufgrund der Kopplung über parasitäre elektromagnetische Felder 110 zwischen der Antenneneinheit 18 und den Leitersträngen 84i und 845 ermöglicht es beispielsweise, wie in Fig. 9 dargestellt, mit der Antenneneinheit 19 des Schreib-/Lesegeräts 20 über ein elektromagnetisches Feld 110 an die Leiterstränge 84i und 845 über elektromagnetische Feldkopplung anzukoppeln, um diese anzuregen, und damit über die Leiterstränge 84iund 845, die über das parasitäre elektromagnetische Feld 110 mit der Antenneneinheit 18 der Informationsträgereinheit 10 koppelbar sind, eine Kopplung zwischen der Antenneneinheit 19 des Schreib-/Lesegeräts 20 und der Antenneneinheit 18 der Informationsträgereinheit 10 über eine Entfernung herzustellen, die bis zu der wirksamen Antennenreichweite ARW reicht, obwohl die eigentliche Antennenreichweite AR, die von der Umgebung unbeeinflusst ist, einen Bruchteil der Antennenreichweite ARW beträgt, so dass an Stellen des Kabels 80 eine Kopplung des Schreib-/Lesegeräts 20 und der Informationsträgereinheit 10 über elektromagnetische Felder herstellbar ist, die ohne das parasitäre elektromagnetische Feld nicht möglich ist.
Damit kann man, ein und dieselbe Informationsträgereinheit 10 innerhalb des doppelten der wirksamen Antennenreichweite ARW an die jeweilige Schreib- /Leseeinheit 20 ankoppeln.
Somit besteht beispielsweise die Möglichkeit, ohne auch nur annähernde Kenntnis der Position der Informationsträgereinheit 10 in Längsrichtung 88 des Kabels 80, Informationen aus dieser, beispielsweise über Art und Spezifikationen des Kabels, auszulesen oder auch Informationen einzuschreiben. Somit kann, wenn über die gesamte Länge des Kabels 80 Informationen aus einer der Informationsträgereinheiten 10 verfügbar sein sollen, durch die parasitären elektromagnetischen Felder und die durch die mögliche Kopplung der Antenneneinheiten 18, 19 die Zahl der notwendigen Informationsträgereinheiten 10 gegenüber einem Kabel 80 ohne parasitäre elektromagnetische Felder 110 reduziert werden.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kabels 80', dargestellt in Fig. 9, sind in der Längsrichtung 88 in definierten Abständen A, beispielsweise konstanten Abständen A, die Informationsträgereinheiten 10 aufeinander folgend angeordnet.
Ist der Abstand A kleiner oder gleich der wirksamen Antennenreichweite ARW der Antenneneinheiten 18 der Informationsträgereinheiten 10, so besteht die Möglichkeit, dass die Antenneneinheiten 18 der Informationsträgereinheiten 10 über die parasitäre Kopplung mit den Leitersträngen 84iund 844 miteinander koppeln, und somit besteht die Möglichkeit, Informationen von einerlδi der Antenneneinheiten 18 auf die andere 182 der Antenneneinheiten 18 zu übertragen.
In diesem Fall ist beispielsweise bei einer Informationsträgereinheit 10 gemäß Fig. 1 das Speicherfeld 28 dazu vorgesehen, empfangene Informationen in der Informationsträgereinheit 10 zwischenzuspeichern und für ein Weitersenden der Informationen wieder zur Verfügung zu stellen.
In diesem Fall ist ein Protokoll für die Informationsübermittlung seitens der Informationsträgereinheiten 10 so aufzubauen, dass die jeweilige Informationsträgereinheit 10 in der Lage ist, ob die Information für diese Informationsträgereinheit 10 vorgesehen ist oder für eine weitere. Je nach dem, wie diese Information aufgebaut ist, ist der Prozessor 12 in der Lage, zu entscheiden, ob die Information für diese Informationsträgereinheit 10 bestimmt ist und somit zu speichern und entsprechend zu verarbeiten ist, oder ob es sich um Information handelt, die lediglich zwischenzuspeichern und weiterzuleiten ist, ohne dass die Informationsträgereinheit 10 selbst die Information verarbeitete und beispielsweise aufgrund einer Anforderung eigene Informationen aussendet.
Bei einer derartigen Anordnung der Informationsträgereinheiten 10 in einem erfindungsgemäßen Kabel 80' besteht je nach der Qualität der Kopplung zwischen den Informationsträgereinheiten 10 über parasitäre elektromagnetische Felder 110 die Möglichkeit, nicht nur zwei unmittelbar benachbarte Informationsträgereinheiten 10, beispielsweise die Informationsträgereinheiten 1Oi und 1O2 miteinander zu koppeln, sondern eine ganze Reihe in der Längsrichtung 88 des Kabels 80 aufeinander folgend angeordneter Informationsträgereinheiten 10, wobei jede der Informationsträgereinheiten 10 Informationen, die nicht für diese bestimmt sind, im Speicherfeld 28 zwischenspeichert und nachfolgend wieder sendet.
Im Falle passiver Informationsträgereinheiten 10 ist dabei beispielsweise vorgesehen, dass die Energie durch parasitär oder nicht parasitär an die Antenneneinheit 18 ankoppelnde elektromagnetische Felder zunächst dazu eingesetzt wird, den eigenen Energiespeicher zu laden und dann bei einem ausreichenden Ladezustand des eigenen Energiespeichers die im Speicherfeld 28 zwischengespeicherten Informationen wieder auszusenden oder auch eigene in einem der Speicherfelder gespeicherte Informationen auszusenden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, wie im Zusammenhang mit dem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Informationsträgereinheit 10" beschrieben, der jeweiligen Informationsträgereinheit 10" Energie über das Streufeld weiterer Leitungsstränge, beispielsweise die Leitungsstränge 842und 844 zu übertragen, so dass die Informationsträgereinheiten 10 konstant mit Energie versorgt sind und somit unabhängig von der Energieversorgung in der Lage sind, über die parasitären elektromagnetischen Felder eingekoppelte Informationen zu speichern und gegebenenfalls selbst wiederum mit der notwendigen Sendeleistung zu senden.
Insbesondere besteht die Möglichkeit zur Schaffung eines Informationsträgernetzwerks, über die Länge oder einen Teil der Länge des Kabels 80', das es erlaubt, unter Zwischenschaltung einer oder mehrerer Informationsträgereinheiten 10 zwischen einzelnen Informationsträgereinheiten 10 in der Längsrichtung 88 des Kabels 80' und dem Schreib-/Lesegerät 20 Informationen auszutauschen.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kabels 80", dargestellt in Fig. 12 sind im Gegensatz zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel die Informationsträgereinheiten 10, gemäß dem zweiten oder vierten Ausführungsbeispiel so ausgerichtet, dass deren erste Richtung 46 ungefähr parallel zur Längsrichtung 88 des Kabels 80" verläuft, während die Dipolstrahlungsrichtung 50 quer zur Längsrichtung 88 des Kabels 80" zum Kabelinnenkörper 82 hin gerichtet ist. Auch in diesem Fall ist noch eine Kopplung über ein parasitäres elektromagnetisches Feld 110 mit mindestens zwei Leitersträngen 84 des Kabelinnenkörpers 82 möglich, so dass die bereits im Zusammenhang mit dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen Kopplungen ebenfalls realisierbar sind, wobei davon auszugehen ist, dass die wirksame Antennenreichweite ARW gegenüber dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel etwas reduziert ist.
Bei einem vierten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kabels 80"', dargestellt in Fig. 13, sind im Gegensatz zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen die Informationsträgereinheiten 10 so ausgerichtet, dass deren erste Richtungen 46 quer zur Längsrichtung 88 des Kabels 80"' verlaufen. Die Basis 40 der Informationsträgereinheiten 10 ist insbesondere um den Kabelinnenkörper 82 gewickelt, so dass auch die Dipolantenne 48 in einer quer zur Kabellängsrichtung 88 verlaufenden Fläche 55 liegt und sich somit durch den Einbau in das Kabel 80"', entsprechend einer gefalteten Dipolantenne verhält und eine hauptsächliche Dipolstrahlungsrichtung 50" aufweist, die ungefähr in Längsrichtung 88 des Kabels 80"' verläuft. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt eine Kopplung über parasitäre elektromagnetische Felder über beispielsweise die Leiterstränge 84i und 845 wie im Zusammenhang mit den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben, allerdings gegebenenfalls mit etwas reduzierter Wirkung, so dass insgesamt auch die wirksame Antennenreichweite ARW reduziert ist.
Bei einem fünften Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kabels 80"", dargestellt in Fig. 14 erfolgt eine Anregung der Leiterstränge 84i und 845 durch galvanische Kopplung derselben mit einem Schreib-/Lesegerät 20', das ohne Antenneneinheit ausgebildet ist, sondern unmittelbar galvanisch mit den Leitersträngen 84iund 845 gekoppelt ist und dadurch in diese Leiterstränge 84i und 845, die in dem Kabelinnenkörper 82 und somit im Kabel 80"" antennenähnlich wirken, Hochfrequenz einkoppelt, wobei diese in einem Frequenzbereich liegt, in dem die Leiterstränge 84i und 845 nichtresonant zusammenwirken und keine Abschirmung haben, so dass aufgrund dieser Bedingung eine Abstrahlung eines parasitären elektromagnetischen Feldes, insbesondere eines dipolähnlichen elektromagnetischen Feldes erfolgt, die eine Kopplung einer der Antenneneinheiten 18 einer Informationsträgereinheit 10 im Kabel 80"" über das parasitäre elektromagnetische Feld erlaubt.
Je nach dem, wie weit in Kabellängsrichtung 88 die hinsichtlich ihrer Resonanz an die Hochfrequenz des Schreib-/Lesegeräts 20' fehlangepassten Leiterstränge 84i und 845 im Kabel 80"" das parasitäre elektromagnetische Feld zur Kopplung mit den Antenneneinheiten 18 erzeugen, besteht die Möglichkeit, unter direkter Zuhilfenahme der Leiterstränge 84iund 845 nicht nur eine Informationsträgereinheit 10 im Kabel 80"" anzusprechen, sondern mehrere Informationsträgereinheiten 10, die dem Ende 104, an dem die galvanische Kopplung der Leiterstränge 84i und 845 mit dem Schreib-/Lesegerät 20' erfolgt, nächstliegend angeordnet sind.
Günstigstenfalls besteht sogar die Möglichkeit, durch galvanische Ankopplung der Leiterstränge 84iund 845 an das Schreib-/Lesegerät, im Wesentlichen über die gesamte Länge des Kabels 80""alle in diesem angeordneten Informationsträgereinheiten 10 anzusprechen, diesen Informationen zu übermitteln oder von diesen Informationen auszulesen, so dass ein Informationsträgernetzwerk mit den im Zusammenhang mit einer Informationsträgereinheit 10 beschriebenen Möglichkeiten zur Verfügung steht. Die Anregung der Leiterstränge 84i und 845 am Ende 104 des Kabels 80"" kann alternativ zu einer galvanischen Kopplung auch durch Einkopplung über eine an diesem Ende 104 angeordnete geeignete Antenneneinheit 19 der Schreib-/Leseeinheit 20' erfolgen, so dass dann mit den Antenneneinheiten 18 der Informationsträgereinheiten 10 eine Kopplung über parasitäre elektromagnetische Felder 110, wie vorstehend beschrieben, erfolgt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Kabel umfassend einen Kabelinnenkörper (82), in welchem elektrische Leiterstränge (84) in Kabellängsrichtung (88) verlaufen, einen den Kabelinnenkörper (82) umschließenden Kabelmantel (100), welcher zwischen einer Kabelaußenfläche (102) und dem Kabelinnenkörper (82) liegt, und mindestens eine innerhalb der Kabelaußenfläche (102) angeordnete Informationsträgereinheit (10), d ad u rch g eke n nze ich net, dass die Informationsträgereinheit (10) eine Antenneneinheit (18) aufweist, welche durch parasitäre elektromagnetische Felder (110) zwischen der Antenneneinheit (18) und mindestens zwei der elektrischen Leiterstränge (84i, 845) des Kabelinnenkörpers (82) mit einem Schreib-/Lesegerät (20) koppelbar ist.
2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge (84i, 845) bei Anregung durch das Schreib-/Lesegerät (20) das parasitäre elektromagnetische Feld (110) in einem durch die Antenneneinheit (18) der Informationsträgereinheit (10) vorgegebenen Frequenzbereich aufbauen und abstrahlen.
3. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge (84i, 845) in dem Frequenzbereich des parasitären elektromagnetischen Feldes (110) nichtresonant zusammenwirken.
4. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge (84i. 845) sich dipolähnlich verhalten und die Antenneneinheit (18) durch die sich dabei ausbildenden parasitären elektromagnetischen Felder (110) mit den elektrischen Leitersträngen koppelbar ist.
5. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge (84i, 845) des Kabelinnenkörpers (82) galvanisch voneinander getrennt sind.
6. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge (84i, 845) im Wesentlichen in konstantem Abstand voneinander in dem Kabelinnenkörper (82) verlaufen.
7. Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge (84i, 845) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
8. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge (84i, 845) mit mindestens einem weiteren optischen und/oder elektrischen Leiterstrang (843, 846, 847) verseilt sind.
9. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (18) der Informationsträgereinheit (10) als Dipolantenne (48, 56) mit einer Dipolstrahlungsrichtung (50) ausgebildet ist.
10. Kabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Komponente der Dipolstrahlungsrichtung (50) quer zur Längsrichtung (88) des Kabels (80) verläuft.
11. Kabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Komponente der Dipolstrahlungsrichtung (50) ungefähr parallel zur Längsrichtung (88) des Kabels (80) verläuft.
12. Kabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Komponente der Dipolstrahlungsrichtung (50) quer zu einer Verseilrichtung (94) der Leiterstränge (84) im Kabelinnenkörper (82) verläuft.
13. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (18) im Kabel (80) dem Kabelinnenkörper (82) näher liegt als der Kabelaußenfläche (102).
14. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (18) an einer Trennlage (92) zwischen dem Kabelinnenkörper (82) und dem Kabelaußenmantel (100) angeordnet ist.
15. Kabel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (18) auf einer dem Kabelinnenkörper (82) abgewandten Seite der Trennlage (92) angeordnet ist.
16. Kabel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (18) in den Kabelmantel (100) eingebettet ist.
17. Kabel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung (88) des Kabels (80) eine Vielzahl von Informationsträgereinheiten (10) angeordnet ist, wobei die Informationsträgereinheiten (10) im Abstand voneinander angeordnet sind.
18. Kabel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Informationsträgereinheiten (10) in Längsrichtung (88) des Kabels (80) in einem definierten Abstandsraster (A) angeordnet ist.
19. Kabel nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das definierte Abstandsraster für die Informationsträgereinheiten (10) einen einheitlichen Abstand (A) zwischen den Informationsträgereinheiten (10) in Längsrichtung (88) des Kabels (80) vorgibt.
20. Kabel nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (18) einer der Informationsträgereinheiten (10) mit der Antenneneinheit (18) einer anderen der Informationsträgereinheiten (10) durch elektromagnetische Feldkopplung koppelbar ist.
21. Kabel nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass in Kabellängsrichtung (88) jeweils aufeinander folgende Antenneneinheiten (18) miteinander koppelbar sind.
22. Kabel nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheiten (18) der Informationsträgereinheiten (10) über parasitäre elektromagnetische Felder (110) über die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge (84i, 845) koppelbar sind.
23. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die parasitären elektromagnetischen Felder (110) zwischen der Antenneneinheit (18) und den mindestens zwei Leitersträngen (84i, 845) eine wirksame Antennenreichweite (ARW) der Antenneneinheit (18) in Kabellängsrichtung (88) ergibt, die gegenüber einer umgebungsunbeeinflussten Antennenreichweite (AR) der Antenneneinheit (18) um einen Faktor von mehr als zwei vergrößert ist.
24. Kabel nach einem der Ansprüche 17 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsträgereinheiten (10) relativ zueinander in dem Abstandsraster so angeordnet sind, dass die Abstände (A) zwischen den Informationsträgereinheiten (10) mindestens einem 2-fachen einer wirksamen Antennenreichweite der Informationsträgereinheiten (10) in Richtung der jeweils nächstliegenden Informationsträgereinheiten (10) entsprechen.
25. Kabel nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände mindestens einem 2,5-fachen der wirksamen Antennenreichweite der Informationsträgereinheiten in Richtung der nächstliegenden Informationsträgereinheit entsprechen.
26. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregung der mindestens zwei elektrischen Leiterstränge (84i, 845) durch elektromagnetische Feldkopplung mit einer Antenneneinheit (19) des Schreib-/Lesegeräts (20) erfolgt.
27. Kabel nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Feldkopplung zwischen der Antenneneinheit (19) des Schreib-/Lesegeräts (20) und den zwei elektrischen Leitern (84i, 845) durch den Kabelmantel (100) hindurch erfolgt.
28. Kabel nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die parasitären elektromagnetischen Felder (110) zwischen den mindestens zwei elektrischen Leitersträngen (84i, 845) und der Antenneneinheit (18) der Informationsträgereinheit (10) bei außerhalb einer umgebungsunbeein- flussten Antennenreichweite (AR) der Antenneneinheit (18) der Informationsträgereinheit (10) angeordneter Antenneneinheit (19) des Schreib-/Lesegeräts (20) erfolgt.
29. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregung der mindestens zwei elektrischen Leiterstränge (84i, 845) seitens des Schreib-/Lesegeräts (20') galvanisch erfolgt.
30. Kabel nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei elektrischen Leiterstränge (84i, 845) endseitig des Kabels (80) galvanisch mit dem Schreib-/Lesegerät (20') verbindbar sind.
31. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsträgereinheit (10) eine Basis (40) umfasst.
32. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein integrierter Schaltkreis (42) der Informationsträgereinheit (10) an der Basis (40) angeordnet ist.
33. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine als Antenneneinheit (18) wirkende Leitung (44) an der Basis (40) angeordnet ist.
34. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (40) aus einem biegbaren Material ist.
35. Kabel nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass das biegbare Material ein biegeschlaffes Material ist.
36. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsträgereinheit (10) mindestens einen Speicher (14) aufweist.
37. Kabel nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (14) ein Speicherfeld (22) aufweist, in welchem einmalig eingeschriebene Informationen schreibgeschützt gespeichert sind.
38. Kabel nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (14) ein Speicherfeld (24) aufweist, in welchem Informationen durch einen Zugangscode schreibgeschützt gespeichert sind.
39. Kabel nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (14) ein Speicherfeld (28) aufweist, welches frei mit Informationen beschreibbar ist.
40. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Informationsträgereinheiten (10) einzeln ansprechbar ist.
41. Kabel nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Informationsträgereinheiten (10) durch einen Zugangscode einzeln ansprechbar ist.
42. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsträgereinheiten (10) so ausgebildet sind, dass sie Informationen empfangen und nachfolgend wieder senden.
43. Kabel nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsträgereinheiten (10) die Information Zwischenspeichern.
44. Kabel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Informationsträgereinheit (10) des Kabels (40) Messwerte eines zugeordneten Sensors (30) erfasst.
45. Kabel nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (30) mindestens eine der Zustandsgrößen wie Strahlung, Temperatur, Zug, Druck, Dehnung oder Feuchtigkeit erfasst.
46. Kabel nach Anspruch 44 oder 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsträgereinheit (10) den Messwert im aktivierten Zustand erfasst.
47. Kabel nach einem der Ansprüche 44 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsträgereinheiten (10) durch ein Schreib-/Lesegerät (20) aktivierbar ist.
48. Kabel nach einem der Ansprüche 44 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsträgereinheiten (10) durch ein elektromagnetisches Feld (31) eines durch das Kabel (80) fließenden Stroms aktivierbar ist.
49. Kabel nach einem der Ansprüche 44 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsträgereinheit (10) in einem Speicherfeld (28) des Speichers (14) die Messwerte speichert.
50. Kabel nach einem der Ansprüche 44 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsträgereinheit (10) in dem Speicherfeld (28) einen Messwert nur dann speichert, wenn dieser einen Schwellwert übersteigt.
51. Kabel nach einem der Ansprüche 44 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsträgereinheit (10) in dem Speicherfeld (28) nur Messwerte speichert, die außerhalb einer statistisch ermittelten Normalmesswertverteilung liegen.
52. Verfahren zur Kommunikation zwischen einem Schreib-/Lesegerät (20) und einer in einem Kabel (80) angeordneten Informationsträgereinheit (10), welche zwischen einer Kabelaußenfläche (102) und einem Kabelinnenkörper (82) des Kabels (80) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelinnenkörper (82) mindestens zwei in Kabellängsrichtung (88) verlaufende elektrische Leiterstränge (84) aufweist, dass mittels des Schreib-/Lesegeräts (20) eine Anregung der zwei elektrischen Leiterstränge (84) erfolgt und dass die zwei elektrischen Leiterstränge (84) mittels parasitärer elektromagnetischer Felder (110) mit einer Antenneneinheit (18) der Informationsträgereinheit (10) gekoppelt werden.
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