ES2586836T3

ES2586836T3 - Aparato calibrador inalámbrico y método de fabricación del mismo

Info

Publication number: ES2586836T3
Application number: ES15191450.4T
Authority: ES
Inventors: Fredrik Kekäläinen
Original assignee: ENEVO Oy
Current assignee: ENEVO Oy
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2017-07-21
Anticipated expiration: 2035-10-26
Also published as: PL3032640T3; SG10201508772SA; AU2015268577B1; CA2910523A1; CA2910523C; CN105698838A; EP3032640B1; US9163974B1; HK1221763A1; JP2016116219A; KR101629959B1; JP5882528B1; PL3032640T1; CN105698838B; ES2586836T1; EP3032640A1; DK3032640T3; PT3032640T

Abstract

Aparato calibrador inalámbrico, que comprende: -una placa de circuito impreso que comprende un transceptor inalámbrico y al menos un sensor, presentando la placa de circuito impreso un primer lado y un segundo lado; -una fuente de alimentación acoplada eléctricamente con la placa de circuito impreso; -una antena acoplada eléctricamente con el transceptor inalámbrico y montada en el primer lado de la placa de circuito impreso; y -un revestimiento que reviste la placa de circuito impreso, la fuente de alimentación y la antena, estando compuesto el revestimiento por poliuretano que tiene una densidad de 0,8-1,2 g/cm3, una capa protectora dispuesta dentro del revestimiento que está moldeada alrededor y reviste la antena, extendiéndose la capa protectora solo alrededor de la antena en el primer lado de la placa de circuito impreso y por una parte correspondiente del segundo lado de la segunda superficie de la placa de circuito impreso, ajustándose la capa protectora a la forma de la antena en el primer lado de la placa de circuito impreso, presentando la capa protectora un grosor de 4-8 mm, una densidad de como máximo 50 kg/m3 y una constante dieléctrica de 1-2,7.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

DESCRIPCION

Aparato calibrador inalambrico y metodo de fabricacion del mismo Campo tecnico

La presente divulgacion se refiere en general a un aparato calibrador inalambrico y a un metodo de fabricacion del mismo; y mas especificamente, a un aparato calibrador inalambrico que presenta una construccion robusta y una comunicacion inalambrica mejorada asi como a un metodo de fabricacion del mismo.

Antecedentes

Una red inalambrica que consiste en aparatos calibradores inalambricos distribuidos espacialmente para monitorizar y determinar condiciones fisicas o de entorno alrededor de los aparatos calibradores inalambricos se conoce ampliamente en la tecnica. Un ejemplo de este tipo incluye el uso de un aparato calibrador inalambrico junto con un contenedor de basura para determinar el nivel de llenado o la tasa de llenado del contenedor de residuos. Generalmente, tales calibradores estan expuestos a un entorno riguroso, por ejemplo, cambios de temperatura, choques fisicos, humedad, gases y productos quimicos. Por ejemplo, la temperatura ambiental de un contenedor de basura en areas como el medio este puede variar desde cerca de los 100°C durante el dia hasta los 0°C durante la noche. Ademas, los residuos o la basura recogidos en un contenedor de basura de este tipo pueden ser material organico, que se descompone y produces gases, tales como metano y dioxido de carbono. Ademas, los residuos pueden contener disolventes, tales como pintura y otros materiales, que pueden evaporarse y provocar corrosion. Ademas, un contenedor de basura puede estar expuesto a estres fisico en terminos de aceleracion/choques de hasta decenas de G. Adicionalmente, en algunos casos el calibrador puede estar expuesto a una emergencia por incendio y en tales casos seria deseable que el calibrador trabajase durante al menos unos pocos minutos cuando se expone a fuego directo o trabajase durante aproximadamente media hora cuando se expone a calor, aproximadamente 50°C, pudiendo por tanto desencadenar una alarma y cumpliendo tambien con regulaciones especificas.

Con el fin de abordar las cuestiones anteriores, un calibrador incluye normalmente un alojamiento de plastico que encierra los elementos electronicos del mismo. Por ejemplo, el calibrador puede estar colado con un material de plastico adecuado para encerrar sustancialmente los elementos electronicos y para proteger el calibrador frente al entorno riguroso mencionado anteriormente. Principalmente, se requiere que tales calibradores funcionen de manera inalambrica y por tanto es necesario que tengan una unidad de radio que funcione correctamente, que generalmente funciona basandose en estandares de red celular. En tal caso, es necesario que una antena de tal calibrador funcione eficazmente, dado que el calibrador es un dispositivo alimentado por bateria y se espera que tenga una larga vida alimentada por bateria. Sin embargo, el requisito de robustez (es decir el alojamiento de plastico) para tales calibradores impide la utilizacion de una construccion de antena externa, es decir se requiere que la antena este dispuesta dentro del alojamiento. El alojamiento de plastico que encierra la antena reduce drasticamente la eficacia de la antena. Por ejemplo, una antena de este tipo conduce a una necesidad o consumo de potencia aumentado para un transmisor del calibrador mientras envia senales. Ademas, una antena de este tipo reduce la sensibilidad para un receptor del calibrador mientras recibe las senales y en consecuencia un tiempo de funcionamiento reducido.

El documento WO 2014/114469 da a conocer un dispositivo de deteccion para un sistema de recogida de residuos inteligente. El dispositivo de deteccion esta montado en una tapa superior de un contenedor de residuos de manera separada colocando un elemento/elementos de separacion y una capa termorreflectante entre el sensor y la tapa superior, con el fin de proporcionar una barrera termica. El documento US 2004/0150565 presenta una estructura de antena de placa de circuito impreso. La seccion de antena incluye un par de rastros de antena compuestos por una capa de material electricamente conductor que incluye un recubrimiento externo protector. El documento US 2007/0285324 da a conocer una antena para aplicaciones para llevarse puestas sobre el cuerpo, antena que puede ser una antena flexible multicapa que comprende una capa protectora. El documento US 2012/0313824 presenta un dispositivo de radio que comprende revestimientos hechos de resina que tienen una propiedad de escasa perdida con respecto a la onda electrica.

Por tanto, en vista del analisis anterior, existe la necesidad de superar los inconvenientes mencionados anteriormente de un aparato calibrador inalambrico para tener una construccion robusta y una comunicacion inalambrica mejorada.

Sumario

La presente divulgacion pretende proporcionar un aparato calibrador inalambrico que solucione al menos parcialmente los problemas mencionados anteriormente.

La presente divulgacion tambien pretende proporcionar un metodo de fabricacion de un aparato calibrador inalambrico.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

En un aspecto, una realizacion de la presente divulgacion proporciona un aparato calibrador inalambrico que comprende:

- una placa de circuito impreso que comprende un transceptor inalambrico y al menos un sensor, presentando la placa de circuito impreso un primer lado y un segundo lado;

- una fuente de alimentacion acoplada electricamente con la placa de circuito impreso;

- una antena de seguimiento acoplada electricamente con el transceptor inalambrico y dispuesta sobre una zona de la superficie del primer lado de la placa de circuito impreso; y

- un revestimiento que reviste la placa de circuito impreso, la fuente de alimentacion y la antena, estando compuesto el revestimiento por poliuretano que tiene una densidad de 0,8-1,2 g/cm3,

una capa protectora dispuesta dentro del revestimiento que esta moldeada alrededor y reviste la antena, extendiendose la capa protectora en ambos lados de la placa de circuito impreso solo por la superficie de la placa de circuito impreso correspondiente a dicha zona sobre la que la antena de seguimiento esta dispuesta en el primer lado, ajustandose la capa protectora a la forma de la antena en el primer lado de la placa de circuito impreso, presentando la capa protectora un grosor de 4-8 mm, una densidad de como maximo 50 kg/m3 y una constante dielectrica de 1-2,7.

En otro aspecto, una realizacion de la presente divulgacion proporciona un metodo de fabricacion de un aparato calibrador inalambrico. El metodo comprende etapas de:

- disponer la capa protectora alrededor de la antena;

- disponer la placa de circuito impreso, la fuente de alimentacion y la antena sobre una estructura de soporte en un molde;

- llenar el molde con resina de poliuretano;

- permitir que la resina de poliuretano se endurezca;

- retirar el molde;

- retirar la estructura de soporte; y

- llenar un espacio que ha dejado la estructura de soporte con resina de poliuretano.

Las realizaciones de la presente divulgacion eliminan sustancialmente o al menos abordan parcialmente los problemas mencionados anteriormente en la tecnica anterior, y proporciona un aparato calibrador inalambrico que presenta una construccion robusta y una comunicacion inalambrica mejorada.

Aspectos, ventajas, caracteristicas y objetos adicionales de la presente divulgacion resultaran evidentes a partir de los dibujos y la descripcion detallada de las realizaciones ilustrativas interpretadas junto con las reivindicaciones adjuntas que siguen.

Se apreciara que las caracteristicas de la presente divulgacion son susceptibles de combinarse en diversas combinaciones sin apartarse del alcance de la presente divulgacion tal como se define mediante las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripcion de los dibujos

El sumario anterior, asi como la siguiente descripcion detallada de realizaciones ilustrativas, se entiende mejor si se lee junto con los dibujos adjuntos. Con el proposito de ilustrar la presente divulgacion, en los dibujos se muestran construcciones a modo de ejemplo de la divulgacion. Sin embargo, la presente divulgacion no se limita a los metodos e instrumentos especificos dados a conocer en el presente documento. Ademas, los expertos en la tecnica entenderan que los dibujos no son a escala. Siempre que sea posible, los elementos iguales se han indicado con numero identicos.

Ahora se describiran realizaciones de la presente divulgacion, unicamente a modo de ejemplo, con referencia a los siguientes diagramas, en los que:

la figura 1 es una vista en perspectiva de un aparato calibrador inalambrico, segun una realizacion de la presente divulgacion;

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

la figura 2 es una vista en seccion del aparato calibrador inalambrico de la figura 1 a lo largo de una linea de seccion A-A';

la figura 3 es una vista desde arriba del aparato calibrador inalambrico de la figura 1;

las figuras 4A y 4B son vistas desde arriba y lateral, respectivamente, de una capa protectora adaptada para rodear una antena del aparato calibrador inalambrico de la figura 2;

la figura 5 es una ilustracion de las etapas de un metodo para fabricar un aparato calibrador inalambrico, segun una realizacion de la presente divulgacion; y

la figura 6 es una vista en perspectiva de un aparato calibrador inalambrico, segun otra realizacion de la presente divulgacion.

En los dibujos adjuntos, se emplea un numero subrayado para representar un elemento sobre el cual se coloca el elemento subrayado o un elemento al cual es adyacente el numero subrayado. Un numero no subrayado hace referencia a un elemento identificado mediante una linea que conecta el numero no subrayado al elemento. Cuando un numero no esta subrayado y va acompanado por una flecha asociada, el numero no subrayado se usa para identificar un elemento general al que esta apuntando la flecha.

Descripcion detallada de realizaciones

La siguiente descripcion detallada ilustra realizaciones de la presente divulgacion y maneras en las que pueden implementarse. Aunque se han dado a conocer algunos modos para llevar a cabo la presente divulgacion, los expertos en la tecnica reconoceran que tambien son posibles otras realizaciones para llevar a cabo o poner en practica la presente divulgacion.

En una realizacion, la placa de circuito impreso (PCB) esta compuesta por material FR4 convencional. “FR” significa “retardador de la llama”, e indica que la seguridad de inflamabilidad de FR4 cumple con la norma de inflamabilidad. El material FR4 se crea a partir de los materiales constituyentes (resina epoxidica, refuerzo de tejido de vidrio, retardador de la llama bromado, etc.). Alternativamente, la PCB puede estar hecha de otro material adecuado tal como hidrocarburo cargado con ceramica con tejido de vidrio, y similares. La PCB esta configurada adicionalmente para tener cualquier forma adecuada tal como una forma rectangular, una circular o una poligonal.

La PCB esta montada en o conectada electricamente (operativamente) con diversos componentes electronicos y la fuente de alimentacion. Segun una realizacion, los diversos componentes electronicos comprenden el al menos un sensor, el transceptor inalambrico, un microcontrolador, una memoria y similares. Debe entenderse que los diversos componentes electronicos abarcan principalmente todos los componentes electronicos que se requieren para el funcionamiento de un calibrador inalambrico, tal como el aparato calibrador inalambrico de la presente divulgacion.

Segun una realizacion, los diversos componentes electronicos (el al menos un sensor, el transceptor inalambrico, el microcontrolador y similares) estan montados en o conectados electricamente con la PCB, por ejemplo, con la ayuda de una tecnica de soldadura por reflujo.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Segun una realizacion, el al menos un sensor es un sensor de nivel de llenado o un sensor de tasa de llenado que puede hacerse funcionar para determinar el nivel de llenado o la tasa de llenado del contenedor de basura. Por ejemplo, el sensor puede seleccionarse del grupo que consiste en un sensor ultrasonico, un sensor de infrarrojos, un sensor de presion, un sensor de peso, un sensor de radar de banda ultraancha, un sensor de camara CCD y un sensor laser. Segun otra realizacion, el aparato calibrador inalambrico de la presente divulgacion tambien comprende otros sensores seleccionados del grupo que consiste en un acelerometro, un sensor de humedad, un sensor de gas, un sensor de luz ambiental, un sensor de temperatura y similares.

El transceptor inalambrico de la presente divulgacion incluye un transmisor y un receptor para enviar y recibir senales inalambricas. En una realizacion el transceptor inalambrico incluye un transceptor celular que puede hacerse funcionar basandose en estandares celulares. Ademas, el transceptor inalambrico puede incluir un modem para recibir y transmitir las senales inalambricas.

Segun una realizacion, el microcontrolador de la presente divulgacion esta incorporado con la memoria para almacenamiento de datos y datos de programa. Los datos de programa incluyen instrucciones que definen un patron de funcionamiento del aparato calibrador inalambrico. Por ejemplo, los datos de programa incluyen instrucciones para definir un patron para el funcionamiento de los sensores, tal como monitorizar un nivel de llenado o una tasa de llenado de un contenedor de basura, y transmitir los datos detectados basandose en algunos criterios predefinidos. Segun una realizacion, la fuente de alimentacion es una bateria de iones de litio de calidad industrial. La fuente de alimentacion puede ser naturalmente cualquier otra clase de fuente de alimentacion adecuada, tal como una bateria de litio-cloruro de tionilo. La fuente de alimentacion proporciona la potencia electrica requerida a los diversos componentes electronicos y a la antena para el funcionamiento del aparato calibrador inalambrico.

La antena de la presente divulgacion esta acoplada electricamente con el transceptor inalambrico. La antena de la presente divulgacion es una antena de seguimiento. La antena de seguimiento esta dispuesta sobre la superficie de la placa de circuito impreso y la capa protectora se extiende solo sobre la superficie de la placa de circuito impreso correspondiente a una zona sobre la que la antena de seguimiento esta dispuesta sobre la placa de circuito impreso. Segun una realizacion, la antena esta montada a nivel con el primer lado de la placa de circuito impreso. Especificamente, la antena esta definida sobre una parte de la PCB. Por ejemplo, la antena incluye la parte de la PCB como sustrato sobre el que esta impreso un rastro metalico (que define una topologia de antena). En un ejemplo, la antena puede ser una PCB independiente (por ejemplo hecha de material FR-4) y estar acoplada operativa y estructuralmente con la PCB principal del aparato calibrador inalambrico. Adicionalmente, la antena esta configurada para poder hacerse funcionar en redes celulares convencionales, tales como sistema global para comunicaciones moviles (GSM), acceso multiple por division de codigo (CDMA), servicio general de radio por paquetes (GPRS), redes inalambricas de area local (WiFi, WLAN, etc.), Bluetooth o similar.

Segun una realizacion, la antena puede estar configurada para tener una forma de estructura de cupula sustancialmente plana. En un ejemplo, la antena puede estar configurada para tener las siguientes dimensiones, es decir un longitud de aproximadamente 65 mm, una altura de aproximadamente 28 mm y un grosor de aproximadamente 1 mm a 1,6 mm.

Tal como se menciono anteriormente, la antena de la presente divulgacion esta rodeada, presentando la capa protectora un grosor de aproximadamente 4-8 mm. El grosor puede ser por ejemplo de aproximadamente 5-7 mm o aproximadamente 4-6 mm o aproximadamente 6-8 mm. Adicionalmente, debe entenderse que la capa protectora debe estar configurada para tener una forma que se ajuste a la forma de la antena. Por ejemplo, la capa protectora tambien esta configurada para tener la forma de una estructura sustancialmente plana, con las siguientes dimensiones, es decir un longitud de aproximadamente 65 mm, una altura de aproximadamente 28 mm y un grosor de aproximadamente 6 mm (mostradas en las figuras 4A-4B). La capa protectora puede ser una unica capa que rodea toda la antena en ambos lados de la PCB o puede ser un par de capas protectoras acopladas con ambos lados de la antena.

Ademas, la capa protectora puede estar unida a cada lado de la PCB usando un adhesivo o una cola adecuados. Por tanto, la antena es una antena de seguimiento dispuesta sobre la placa de circuito impreso y la capa protectora se dispone en ambos lados de la placa de circuito impreso.

Segun una realizacion, la capa protectora esta compuesta por un material de plastico de celulas cerradas. El material de plastico de celulas cerradas es preferiblemente un material de plastico rigido de peso ligero, que es inmune a la lluvia y a la luz del sol. En un ejemplo, el material de plastico de celulas cerradas se selecciona del grupo que consiste en polietileno, polipropileno, poliuretano y poliestireno.

La capa protectora, tal como se menciono anteriormente, tiene una densidad de como maximo 50 kg/m3. Especificamente, la capa protectora tiene una densidad, es decir una razon de masa con respecto a volumen del material de plastico de celulas cerradas, de como maximo 50 kg/m3. El valor 50 kg/m3 indica que un cubo hecho del material de plastico de celulas cerradas tiene un volumen de 1 m3 y como maximo una masa de 50 kg. Por tanto, la capa protectora (que tiene dimensiones tales como una longitud de aproximadamente 65 mm, una altura de aproximadamente 28 mm y un grosor de aproximadamente 4-8 mm) puede ser una parte o un corte de tal cubo

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

(hecho de material de plastico de celulas cerradas y que tiene un volumen de 1 m3 y una masa de como maximo 50 kg). La densidad de la capa protectora es preferiblemente de al menos 10 kg/m3.

Adicionalmente, tal como se menciono anteriormente, la capa protectora tiene una constante dielectrica de 1-2,7. La constante dielectrica, tambien denominada permitividad relativa, es la razon de la permitividad de una sustancia con respecto a la permitividad del espacio libre. Es una expresion del grado en el que un material concentra el flujo electrico, y es el equivalente electrico de la permeabilidad magnetica relativa. En un ejemplo, la constante dielectrica de la capa protectora es de entre 1 y 2,4. En otro ejemplo, la constante dielectrica del revestimiento es de 4-7.

Segun una realizacion, la capa protectora de la presente divulgacion puede construirse de una manera diferente al tiempo que tienen las propiedades dadas a conocer anteriormente. En un ejemplo, la capa protectora esta compuesta por un material de plastico que consiste en dos laminas con gas atrapado entre las laminas. Alternativamente, la capa protectora esta construida para ser un revestimiento protector rigido lleno de gas.

Segun una realizacion de la presente divulgacion, el revestimiento esta configurado para tener una forma de tronco sustancialmente semiesferico (mostrado de la mejor manera en las figuras 1-2). En un ejemplo, el revestimiento puede ser un revestimiento solido que proporciona robustez al aparato calibrador inalambrico. Por ejemplo, el tamano del revestimiento es tal que una distancia desde la placa de circuito impreso, la fuente de alimentacion y la antena hasta una superficie exterior del revestimiento es de al menos 10 mm. Cuando se usa un sensor de proximidad ultrasonico (tambien denominado sensor ultrasonico en esta descripcion), el sensor no esta cubierto por el revestimiento.

Por tanto, segun una realizacion, el al menos un sensor no esta cubierto por el revestimiento. Especificamente, el revestimiento incluye una abertura que se extiende a lo largo de una altura (es decir desde una parte superior hasta una parte inferior de la misma) y el extremo de abertura en el al menos un sensor, de modo que el al menos un sensor es visible y accesible a traves de la abertura.

Tal como se menciono anteriormente, el revestimiento de la presente divulgacion esta compuesto por poliuretano que tiene una densidad de 0,8-1,2 g/cm3 (es decir 800-1200 kg/m3).

En otro aspecto, una realizacion de la presente divulgacion proporciona un metodo para fabricar el aparato calibrador inalambrico. El metodo comprende las etapas de:

- disponer la capa protectora alrededor de la antena;

- llenar el molde con poliuretano;

- permitir que la resina de poliuretano se endurezca;

- retirar el molde;

- retirar la estructura de soporte; y

En un ejemplo, la capa protectora se encola alrededor de la antena, es decir la capa protectora se encola sobre cada lado (superior o inferior) de la parte de PCB de la antena.

Segun una realizacion, la estructura de soporte puede ser insertos usados para sostener la PCB junto con la fuente de alimentacion y la antena dentro del molde. Tal como se menciono anteriormente, el revestimiento puede estar configurado para tener una forma de tronco sustancialmente semiesferico; por tanto el molde tambien puede estar configurado para tener una forma de tronco semiesferico. En este case, el molde incluiria una cavidad de forma de tronco semiesferico junto con una estructura hueca (prevista para descubrir el al menos un sensor cuando este se requiera).

Segun una realizacion, en la que se usa un sensor ultrasonico, cuando la PCB, la fuente de alimentacion y la antena se disponen sobre la estructura de soporte, el al menos un sensor presente sobre la PCB se coloca cerca de la estructura hueca (que tiene forma troncoconica) del molde. Especificamente, el molde incluye la estructura hueca adaptada para colocarse cerca del al menos un sensor, de modo que la abertura puede formarse en la parte superior del al menos un sensor presente, cuando el revestimiento se forma llenando el molde con la resina de poliuretano.

Segun una realizacion, la resina de poliuretano se forma tradicionalmente y de la manera mas comun haciendo

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

reaccionar un diisocianato o un poliisocianato con un poliol. Tanto los isocianatos como los polioles usados para preparar el poliuretano contienen en promedio dos o mas grupos funcionales por molecula. Normalmente, el principio de fabricacion incluye proporcionar la combinacion de resina e isocianato liquida a una razon estequiometrica especificada y mezclarlos entre si hasta que se obtiene una combinacion homogenea (resina de poliuretano).

En un ejemplo, la resina de poliuretano se vierte en el molde de una manera con el fondo hacia arriba con el molde en una posicion oblicua. Adicionalmente, antes de verter la resina de poliuretano en el molde se toman determinadas medidas, tal como, la estructura hueca del molde se dispone cerca del al menos un sensor.

Despues, se permite que la resina de poliuretano se endurezca en el molde durante un determinado periodo de tiempo para formar un revestimiento consistente y robusto alrededor de la PCB, la fuente de alimentacion y la antena. Adicionalmente, el molde se retira, es decir el revestimiento que reviste la PCB, la fuente de alimentacion y la antena se extrae del molde. Ademas se retira la estructura de soporte y de nuevo se llena un espacio que ha dejado la estructura de soporte con la resina de poliuretano. Esto da como resultado un revestimiento robusto solido alrededor de la PCB, la fuente de alimentacion y la antena, que es de naturaleza permanente y no puede abrirse. Esto excluye la manipulacion del aparato calibrador inalambrico de la presente divulgacion.

El aparato calibrador inalambrico de la presente divulgacion tambien proporciona una comunicacion inalambrica mejorada junto con la construccion robusta del mismo. Por ejemplo, la construccion de la antena y diversas propiedades (tal como densidad y constante dielectrica) de los materiales usados en la fabricacion del aparato calibrador inalambrico proporcionan una comunicacion inalambrica mejorada.

Segun una realizacion, una comunicacion inalambrica mejorada para el aparato calibrador inalambrico se determina con respecto a una eficacia de la antena para realizar una comunicacion inalambrica.

Haciendo referencia ahora a la tabla 1 a continuacion, se muestra que una eficacia de la antena (que tiene la capa protectora) del aparato calibrador inalambrico de la presente divulgacion se compara con una eficacia de una antena convencional (sin tal capa protectora). Adicionalmente, tal como se muestra en la tabla 1, la eficacia de la antena se calcula cuando la antena se hace funcionar en una red celular estandar, tal como GPRS850 MHz (banda de frecuencias), ch192. La tabla 1 tambien muestra otros diversos aspectos de la antena tenidos en consideracion mientras se calcula la eficacia de la misma. Por ejemplo, la tabla 1 incluye ID de EUT, es decir el ID del equipo sometido a prueba (que puede ser un ID de una antena o un ID de aparato calibrador inalambrico que tiene una antena) y el nivel MAX (dBm) es decir la razon de potencia maxima en relacion con un milivatio. La tabla 1 tambien incluye otros aspectos tales como, aspecto de la plataforma giratoria de la antena (tal como angulo e inclinacion) y la polarizacion de la antena.

Tabla 1

GPRS850, ch192: Plataforma giratoria Polarizacion

ID de EUT: nivel MAX (dBm) angulo inclinacion de la antena

924: 16,17 138 0 HOR Antena convencional sin espuma ETA

1203: 18,30 140 0 HOR Antena convencional sin espuma ETA

2361: 24,06 129 90 VER Antena con espuma ETA

2362: 23,30 129 90 VER Antena con espuma ETA

1694: 20,42 166 0 HOR Antena convencional con espuma ETA

Tal como se muestra, un EUT 924 (una antena convencional sin la capa protectora), en la banda de frecuencias de GPRS850 MHz, que esta polarizado horizontalmente y que tiene un angulo de plataforma giratoria de 138° y una inclinacion de 0°, puede hacerse funcionar (para enviar o recibir senales inalambricas) para tener una razon de potencia maxima de aproximadamente 16,17 dBm. De manera similar, un EUT 1203 (una antena convencional sin la capa protectora), en la banda de frecuencias de GPRS850 MHz, que esta polarizado horizontalmente y que tiene un angulo de plataforma giratoria de 140° y una inclinacion de 0° puede hacerse funcionar para tener una razon de potencia maxima de aproximadamente 18,30 dBm. Sin embargo, un EUT 2361 (una antena que tiene la capa protectora basada en la presente divulgacion), en la banda de frecuencias de GPRS850 MHz, que esta polarizado verticalmente y que tiene un angulo de plataforma giratoria de 129° y una inclinacion de 90° puede hacerse funcionar para tener una razon de potencia maxima de aproximadamente 24,06 dBm. De manera similar, un EUT 2362 (una antena que tiene la capa protectora), en la banda de frecuencias de GPRS850 MHz, que esta polarizado verticalmente y que tiene un angulo de plataforma giratoria de 129° y una inclinacion de 90° puede hacerse funcionar para tener una razon de potencia maxima de aproximadamente 23,30 dBm. La comparacion de las razones de potencia maximas de los EUT 924 y 1203 con respecto a los EUT 2361 y 2362 muestra claramente que los EUT 2361 y 2362 tienen eficacias de antena mejoradas. Por ejemplo, se muestra que las razones de potencia maximas aumentan en un intervalo de 5 a 8 dBm. Adicionalmente, un EUT 1694 (una antena convencional que tiene la capa protectora), en la banda de frecuencias de GPRS850 MHz, que esta polarizado horizontalmente y que tiene un angulo de plataforma giratoria de 166° y una inclinacion de 0° puede hacerse funcionar para tener una razon de potencia maxima de aproximadamente 20,42 dBm, que es tambien mejor que la razon de potencia maxima de los

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

EUT 924 y 1203 (antenas convencionales).

Haciendo referencia ahora a la tabla 2 a continuacion, la eficacia de la antena se calcula cuando la antena se hace funcionar en otra red celular estandar, tal como GSM 1900 MHz, ch663.

Tabla 2

GSM1900, ch663: Plataforma giratoria Polarizacion

ID de EUT: nivel MAX (dBm) angulo inclinacion de la antena

924: 20,49 158 0 HOR Antena convencional sin espuma ETA

1203: 19,62 159 0 HOR Antena convencional sin espuma ETA

2361: 25,43 199 90 VER Antena con espuma ETA

2362: 24,97 258 90 VER Antena con espuma ETA

1694: 25,28 174 0 HOR Antena convencional con espuma ETA

Tal como se muestra, un EUT 924 (una antena convencional sin la capa protectora), en la banda de frecuencias de GSM1900 MHz, que esta polarizado horizontalmente y que tiene un angulo de plataforma giratoria de 158° y una inclinacion de 0° puede hacerse funcionar para tener una razon de potencia maxima de aproximadamente 20,49 dBm. De manera similar, un EUT 1203 (una antena convencional sin la capa protectora), en la banda de frecuencias de GSM1900 MHz, que esta polarizado horizontalmente y que tiene un angulo de plataforma giratoria de 159° y una inclinacion de 0° puede hacerse funcionar para tener una razon de potencia maxima de aproximadamente 19,62 dBm. Sin embargo, un EUT 2361 (una antena que tiene la capa protectora basada en la presente divulgacion), en la banda de frecuencias de GSM1900 MHz, que esta polarizado verticalmente y que tiene un angulo de plataforma giratoria de 199° y una inclinacion de 90° puede hacerse funcionar para tener una razon de potencia maxima de aproximadamente 25,43 dBm. De manera similar, un EUT 2362 (una antena que tiene la capa protectora), en la banda de frecuencias de GSM1900, que esta polarizado verticalmente y que tiene un angulo de plataforma giratoria de 258° y una inclinacion de 45° puede hacerse funcionar para tener una razon de potencia maxima de aproximadamente 24,97 dBm. La comparacion de las razones de potencia maximas de los EUT 924 y 1203 con respecto a los EUT 2361 y 2362 muestra claramente que los EUT 2361 y 2362 tienen eficacias de antena mejoradas. Por ejemplo, se muestra que las razones de potencia maximas aumentan en un intervalo de 4 a 6 dBm. Adicionalmente, un EUT 1694 (una antena convencional que tiene la capa protectora), en la banda de frecuencias de GSM1900, que esta polarizado horizontalmente y que tiene un angulo de plataforma giratoria de 174° y una inclinacion de 0° puede hacerse funcionar para tener una razon de potencia maxima de aproximadamente 25,28 dBm, que es tambien mejor que la razon de potencia maxima de los EUT 924 y 1203 (antenas convencionales).

Basandose en los ejemplos anteriores, la eficacia de una antena con capa protectora mejora con un valor promedio de aproximadamente 3 dBm en la banda de frecuencias de 900 MHz y de 6 dBm en la banda de frecuencias de 1900 MHz. Por tanto, tales mejoras, por ejemplo, la mejora de 3 dB da como resultado una reduccion del 50% en el requisito de potencia para transmitir senales, y una mejora del 100% en la sensibilidad de recepcion para el transceptor inalambrico (acoplado electricamente a la antena).

La presente divulgacion proporciona un aparato calibrador inalambrico que tiene una construccion robusta y una comunicacion inalambrica mejorada. El aparato calibrador inalambrico puede usarse de manera adecuada en un entorno riguroso, tal como cambios de temperatura, choques fisicos, humedad, gases y productos quimicos. Adicionalmente, el aparato calibrador inalambrico, particularmente, la construccion de la antena y diversas propiedades de material usadas en la fabricacion del aparato calibrador inalambrico proporcionan una comunicacion inalambrica mejorada. Ademas, el aparato calibrador inalambrico de la presente divulgacion puede tener un aumento de la vida alimentada por bateria debido a tal comunicacion inalambrica mejorada. La aplicacion de tal aparato calibrador inalambrico puede encontrarse en diversos campos (aparte de los contenedores de basura), tal como para monitorizar de manera remota y determinar las condiciones fisicas o de entorno (tal como aceleracion, humedad, gas, luz, temperatura y similares).

Descripcion detallada de los dibujos

Haciendo referencia a la figura 1, se ilustra una vista en perspectiva de un aparato 100 calibrador inalambrico, segun una realizacion de la presente divulgacion. El aparato 100 calibrador inalambrico incluye un revestimiento 102 que tiene una forma de tronco sustancialmente semiesferico. En esta realizacion, el revestimiento 102 incluye una abertura 104 que se extiende a lo largo de una altura (es decir desde una parte superior hasta una parte inferior de la misma), que se muestra de la mejor manera en la figura 2. El revestimiento 102 tambien incluye una superficie 106 externa.

Haciendo referencia ahora a la figura 2, se ilustra una vista en seccion del aparato 100 calibrador inalambrico de la figura 1 a lo largo de una linea de seccion A-A’. Tal como se muestra, el revestimiento 102 reviste una placa 200 de circuito impreso (PCB), una fuente 202 de alimentacion y una antena 204. La PCB 200 esta montada en o conectada electricamente (operativamente) con diversos componentes electronicos, que incluyen, pero no se limitan a, al menos un sensor 210 (principalmente un sensor de tasa de llenado tal como un sensor ultrasonico), un

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

microcontrolador 212 y un transceptor 214 inalambrico. La PCB 200 tambien esta conectada operativamente con la fuente 200 de alimentacion y la antena 204. La antena 204 esta acoplada electricamente con el transceptor 214 inalambrico. La antena 204 esta rodeada por una capa 220 protectora.

La PCB 200, la fuente 202 de alimentacion y la antena 204 estan soportadas mediante una estructura de soporte, tal como riostras 230 de soporte, dentro del revestimiento 102. Especificamente, las riostras 230 de soporte se usan para soportar la PCB 200, la fuente 202 de alimentacion y la antena 204 dentro de un molde durante una fabricacion (colada) del revestimiento 102, y una vez que el revestimiento 102 se ha preparado (colado), el espacio que han dejado las riostras 230 de soporte se llena de resina de poliuretano para cerrar el espacio. El revestimiento 102 tambien incluye puntos 232 de union, tal como insertos de tuerca, para proporcionar una union simple en la estructura de destino.

Haciendo referencia ahora a la figura 3, se ilustra una vista desde arriba del aparato 100 calibrador inalambrico de la figura 1. Tal como se muestra, el al menos un sensor 210 no esta cubierto por el revestimiento 102, es decir el al menos un sensor 210 es visible o accesible a traves de la abertura 104. La figura 3 tambien ilustra respectivos componentes del aparato 100 calibrador inalambrico tal como se muestran en la figura 2.

Haciendo referencia ahora a las figuras 4A y 4B, se ilustran vistas desde arriba y lateral de la capa 220 protectora, respectivamente. Tal como se muestra, la capa 220 protectora esta configurada para tener una forma de estructura de cupula sustancialmente plana. Especificamente, la capa 220 protectora esta configurada para tener una forma tal, que la capa 220 protectora se ajusta apropiadamente a o rodea la antena 204 (o topologia de antena).

Haciendo referencia ahora a la figura 5, se ilustran etapas de un metodo 500 para fabricar un aparato calibrador inalambrico, segun una realizacion de la presente divulgacion. Especificamente, el metodo 500 ilustra las etapas de fabricacion del aparato 100 calibrador inalambrico, explicadas junto con las figuras 1-3.

En la etapa 502, la capa protectora se dispone alrededor de la antena.

En la etapa 504, la placa de circuito impreso, la fuente de alimentacion y la antena se disponen sobre una estructura de soporte en un molde.

En la etapa 506, el molde se llena de resina de poliuretano.

En la etapa 508 se permite que la resina de poliuretano dentro del molde se endurezca.

En la etapa 510 se retira el molde. La retirada del molde forma un revestimiento (poliuretano endurecido) que reviste la placa de circuito impreso, la fuente de alimentacion y la antena en su interior.

En la etapa 512 se retira la estructura de soporte.

En la etapa 514, un espacio que ha dejado la estructura de soporte se llena de resina de poliuretano.

Las etapas 502 a 514 son solo ilustrativas y tambien pueden proporcionarse otras alternativas, en las que se anaden una o mas etapas, se eliminan una o mas etapas, o se proporcionan una o mas etapas en una secuencia diferente sin apartarse del alcance de las reivindicaciones en el presente documento. Por ejemplo, el metodo 500 puede incluir encolar la capa protectora alrededor de la antena.

La figura 6 es una vista en perspectiva de un aparato 600 calibrador inalambrico, segun otra realizacion de la presente divulgacion. En esta realizacion, el al menos un sensor se selecciona para que sea de tal manera que no se requiera una apertura del revestimiento, es decir por ejemplo se usa un sensor de radar de banda ultraancha.

Claims

1.

10

15
2.

20
3.

25
4.
5.

30
6.

35 7.
8.

40
9.
10.

45
11.

50

REIVINDICACIONES

Aparato (100, 600) calibrador inalambrico que comprende:

- una placa (200) de circuito impreso que comprende un transceptor (214) inalambrico y al menos un sensor (210), presentando la placa de circuito impreso un primer lado y un segundo lado;

- una fuente (202) de alimentacion acoplada electricamente con la placa de circuito impreso;

- una antena (204) de seguimiento acoplada electricamente con el transceptor inalambrico y dispuesta sobre una zona de la superficie del primer lado de la placa de circuito impreso; y

- un revestimiento (102) que reviste la placa de circuito impreso, la fuente de alimentacion y la antena, estando compuesto el revestimiento por poliuretano que tiene una densidad de 0,8-1,2 g/cm3,

- una capa (220) protectora dispuesta dentro del revestimiento que esta moldeada alrededor y reviste la antena, extendiendose la capa protectora en ambos lados de la placa de circuito impreso solo por la superficie de la placa de circuito impreso correspondiente a dicha zona sobre la que la antena de seguimiento esta dispuesta en el primer lado, ajustandose la capa protectora a la forma de la antena en el primer lado de la placa de circuito impreso, presentando la capa protectora un grosor de 4-8 mm, una densidad de como maximo 50 kg/m3 y una constante dielectrica de 1 -2,7.

Aparato (100, 600) calibrador inalambrico segun la reivindicacion 1, en el que la capa (220) protectora esta compuesta por un material de plastico de celulas cerradas.

Aparato (100, 600) calibrador inalambrico segun la reivindicacion 2, en el que el material de plastico de celulas cerradas se selecciona del grupo que consiste en polietileno, polipropileno, poliuretano y poliestireno.

Aparato (100, 600) calibrador inalambrico segun la reivindicacion 1, en el que la capa (220) protectora esta compuesta por un material de plastico que consiste en dos laminas con gas atrapado entre las laminas.

Aparato (100, 600) calibrador inalambrico segun la reivindicacion 1, en el que la capa (220) protectora es un revestimiento protector rigido lleno de gas.

Aparato calibrador inalambrico segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la densidad de la capa (220) protectora es de 10-50 kg/m3.

Aparato (100, 600) calibrador inalambrico segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la constante dielectrica de la capa (220) protectora es de entre 1 y 2,4.

Aparato (100, 600) calibrador inalambrico segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la antena (204) esta montada a nivel con el primer lado de la placa (200) de circuito impreso.

Aparato (100, 600) calibrador inalambrico segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el revestimiento (102) comprende pigmentos de color.

Aparato (100, 600) calibrador inalambrico segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tamano del revestimiento (102) es tal que la distancia desde la placa (200) de circuito impreso, la fuente (202) de alimentacion y la antena (204) hasta una superficie exterior del revestimiento es de al menos 10 mm.

Aparato (100, 600) calibrador inalambrico segun la reivindicacion 10, en el que el al menos un sensor (210) no esta cubierto por el revestimiento (102).