KR20230070014A - 무선 센서 모듈 및 무선 센서 모듈을 구성하는 모듈러 시스템 - Google Patents

무선 센서 모듈 및 무선 센서 모듈을 구성하는 모듈러 시스템 Download PDF

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가브리엘 바흐만
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미카엘 하이더
크리스티안 프로홈마더
세바스티안 거츠
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크리스티안 비를
랄스 고에틀
하이코 케른
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비카 알렉산더 비간드 에스이 운트 코. 케이쥐.
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Abstract

본 발명은 무선 센서 모듈(FSM)에 관한 것으로, - 센서(S, S2)를 갖는 적어도 하나의 센서 회로 기판(SP)을 갖고, 그리고/또는 무선 센서 모듈 외부의 센서에 연결하기 위한 단자를 갖는 센서 베이스 모듈; - 프로세스 단말(PA) 및/또는 확장 센서 단말; - 센서 베이스 모듈과 센서 회로 기판(SP)을 수용하는 하우징 부분; 및 - 무선 회로 기판(FP) 및 무선 회로 기판에 전기 에너지를 공급하는 에너지 저장소(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L)를 운반하는 구조적 캐리어(TT)를 갖는 무선 센서 유닛을 포함하되, 상기 에너지 저장소(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L)는 전기적으로 병렬로 연결된 전기 배터리(BA) 및 전기 콘덴서(K)를 포함한다. 본 발명은 또한 그러한 무선 센서 모듈(FSM)을 형성하기 위한 모듈식 시스템에 관한 것이다.

Description

무선 센서 모듈 및 무선 센서 모듈을 구성하는 모듈러 시스템
본 발명은 무선 센서 모듈 및 무선 센서 모듈을 구성하는 모듈러 시스템에 관한 것이다.
측정된 값들을 전송하는 무선 센서 모듈은 대체로 종래 기술에서 알려져 있다.
본 발명의 목적은 새로운 무선 센서 모듈 및 무선 센서 모듈을 형성하는 모듈러 시스템을 특정하는 것이다.
본 발명에 따르면, 그 목적은 청구항 1에 나타낸 특징을 갖는 무선 센서 모듈 및 청구항 30에 나타낸 특징을 갖는 모듈러 시스템에 의해 달성된다.
본 발명의 가능한 실시예들은 종속 청구항의 주제이다.
본 발명에 따른 무선 센서 모듈은 특히 압력, 온도, 흐름 또는 레벨 측정에서 얻어진 측정 데이터를 송신하기 위해 설계되어 있다. 무선 센서 모듈은 센서 및/또는 무선 센서 모듈 외부의 센서에 연결하기 위한 연결부를 포함하는 적어도 하나의 센서 기판을 갖는 센서 베이스 모듈을 포함한다. 또한, 무선 센서 모듈은 처리 포트 및/또는 확장된 센서 포트, 센서 베이스 모듈 및 센서 기판을 수용하는 하우징부, 및 구조체 캐리어를 포함하는 무선 센서 유닛을 포함한다. 구조체 캐리어는 무선 기판 및 실질적으로 전기 에너지를 공급하는 에너지 저장 장치를 운반하고, 에너지 저장 장치는 전기 배터리와 전기 커패시터를 포함한다. 배터리와 커패시터는 전기적으로 병렬로 연결되어 있다.
배터리는 무선 센서 모듈에 연속 동작으로 에너지가 공급될 수 있게 한다. 병렬로 연결된 커패시터는 버퍼링을 위해 제공되고, 특히 무선 센서 모듈의 돌입 전류(inrush current) 위상이 발생하는 전류 피크 이벤트에서 및/또는 돌입 전류 위상이 발생하는 동안 전원 장치를 대체하거나 지원한다. 특히, 커패시터는 또한 배터리가 긴 휴지기 이후 동작할 때 및 이 경우 전지 화학(cell chemistry)이 동작하여 초기에 순시 전압 강하(voltage dip)로 시작할 때 배터리 전압을 지원한다.
무선 센서 모듈의 가능한 일실시예에서, 배터리는 특히 리튬 염화티오닐 기반인 리튬 전지로 구성된다. 또한, 커패시터는 하이브리드 계층 커패시터로 설계되고, 전극 및/또는 리튬 층간삽입 화합물(lithium intercalation compound)에 기반한 전지 구조를 포함한다. 그러한 구조는 계층 결정의 결정 격자 평면들 사이의 원자, 이온, 또는 작은 분자들의 층간삽입을 가능하게 한다. 이 면에서, 그렇게 형성된 배터리 및 커패시터는 낮은 내부저항을 보이고, 높은 전류 펄스를 전달할 수 있다. 순수 염화 티오닐(SOCl2) 구조의 대안으로서, 이는 염화티오닐과 리튬(Li)의 결합에서 염화설퍼릴(SO2Cl2)과 같은 보다 최적화된 혼합물에 사용될 수 있다.
예를 들어, 리튬 전지는 10% 내지 30%의 리튬 산화코발트 니켈의 질량 분율(mass fraction), 10% 내지 20%의 흑연 또는 탄소 (C6)의 질량 분율 및 15% 내지 50%의 상술한 리튬 염화티오닐의 질량 분율을 갖는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 리튬 전지의 전해질은 기본적으로 염화티오닐에 리튬 테트라클로로알루미네이트(lithium tetrachloroaluminate) 용액을 포함한다. 염화티오닐은 또한 전기화학 반응에 기반한 활성 감극제(depolarizer)이기도 하다. 따라서 전해질은 보통 음극액(catholyte) 또는 액체 음극으로 지칭된다. 음극은, 예를 들어, 테플론 바인더를 갖는 고 다공성 아세틸렌 카본 블랙으로 만들어진다. 나머지 컴포넌트들은 니켈-도금강판과 하우징이다. 전체적으로, 이 컴포넌트들은 예를 들어 17 내지 20 그램의 질량을 갖는다. 예를 들어, 3 내지 4 볼트 전압에서 정격 출력은 2.2 내지 3.0 Ah이다. 예를 들어, 리튬 전지에 대한 평균 연속방전 전류는 사이클에 따라 약 100 mA이고, 따라서 커패시터와 결합하여 단락 전류(short circuit) 스파이크를 버퍼링하는 것이 최적이다.
예를 들어, 커패시터의 펄스 전류 성능은 질량이 단지 3.0 내지 5.0 그램으로 설계된 상태에서 최대 0.5 또는 0.75 또는 1 암페어이다. 예를 들어, 3 내지 4 볼트 전압에서 정격 출력은 0.05 내지 0.10 Wh이다. 설계와 관련하여, 이 목적에 사용되는 타입은 하이브리드 계층 커패시터였다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 층간삽입 연결부는 나선형으로 감겨 성능을 향상시킨다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 배터리 용량은 5 내지 15 Wh이고, 커패시터의 용량은 90 내지 220 Ws이다. 그러한 값들은 특히 무선 센서 모듈에서 사용하기 적합한 것으로 알려졌다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 커패시터는 전기적으로 배터리에 의해 특히 정상 동작 중에 충전될 수 있고, 따라서 커패시터는 버퍼링을 위해 항상 충전된다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 에너지 저장 장치 및 무선 기판은 무선 센서 유닛에서 서로에 대해 끼워지는 형태로 배치된다. 이는 에너지 저장 및 무선 기판이 밀집 배치되게 할 수 있다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 무선 센서 유닛의 축 표면 평면(axial surface plane)과 에너지 저장 장치의 축 표면 평면 사이에 형성된 인터레이스 각도(interlacing angle)는 0도 보다 크고, 따라서 축 표면 평면의 연장부는 외부와 교차한다. 이는 에너지 저장 장치 및 무선 기판의 특별히 밀집된 배치를 가능하게 한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 축 표면 평면은 하우징 섹션의 중앙축에 적어도 실질적으로 수직으로 연장되거나, 에너지 저장 장치 및 무선 기판은 자신의 축 표면 평면들이 평행하게 달리도록 서로에 대해 배치된다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 에너지 저장 장치 및 무선 기판은 무선 센서 유닛의 중앙축에 대해 중심에서 벗어나 배치되거나, 무선 센서 유닛의 중앙축에 배치된다. 이러한 방식으로, 공간이 보다 잘 사용될 수 있다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 무선 회로 기판은 상위 섹션 및 하위 섹션을 갖되, 안테나는 상위 섹션의 무선 기판에 장착되고, 에너지 저장 장치에 결합된 커넥터는 안테나 아래에 배치된다. 이는 무선 기판을 용이하게 결합되게 하고, 안테나와 커넥터의 공간 절약 배치를 가능하게 한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 무선 센서 유닛은 구조체 캐리어, 또는 센서 베이스 모듈과 무선 센서 유닛 사이에 배치된 중간 링에 기계적으로 결합된 하우징 캡을 포함하고, 특히 밀봉방식으로 에너지 저장 장치와 무선 기판을 에워싸서 외부 영향으로부터 보호한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, O-링은 하우징 캡과 구조체 캐리어 사이에, 또는 하우징 캡과 중간 링 사이에 배치되어, 비용효과가 높고 신뢰성있는 밀봉을 제공한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 하우징 캡과 구조체 캐리어 사이, 또는 하우징 캡과 중간 링 사이에는 바요넷 잠금장치(bayonet lock)를 형성하는 잠금 요소를 갖는다, 바요넷 잠금장치는 연결하기 쉽고, 안정적이며, 또한 해제하기 쉬운 연결을 제공한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 하우징 캡은 내부 정지부 및/또는 내부 단차를 갖고, 에너지 저장 장치는 정지부 및/또는 단차를 통해 축 방향으로 고정된다. 대안적으로 또는 추가하여, 에너지 저장 장치는 적어도 하나의 스프링 요소를 통해 고정되거나 진동이 감쇠된다. 이는 에너지 저장 장치를 충격에서 보호할 뿐만 아니라 간단하고 신뢰성있게 저장 및 고정할 수 있게 한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 하우징 캡은 플라스틱으로 만들어지고, 따라서 특히 가벼우며, 저비용으로 사용가능하고, 무선 통신을 손상시키지 않는다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 센서 베이스 모듈 및 센서 기판을 수용하는 하우징 섹션은 스테인리스 강판으로 만들어진다. 이는 화학적 저항뿐만 아니라 높은 기계적 안정감을 가져와 매체와 환경 영향을 처리한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 하우징 캡 및 하우징 섹션은 구조체 캐리어 또는 중간 링을 통해, 결과적으로 특별히 단순한 방식으로, 구성요소를 추가할 필요없이 서로 연결된다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 구조체 캐리어는 에너지 저장 장치 및 무선 기판용 리셉터클들(receptacles)을 일체로 형성하고, 리셉터클들 각각은 특히 에너지 저장 장치 및 무선 기판을 섹션별로 둘러싸는 가이드 섹션으로 설계되고, 및/또는 이들을 U-형상의 및/또는 원형 섹션으로 지지한다. 이는 에너지 저장 장치 및 무선 기판이 고정 요소를 추가할 필요없이 간단하고 신뢰성있는 방식으로 지지될 수 있게 한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 구조체 캐리어는 보편적으로 적용가능한 PCB 홀더로 설계되고, 그에 의해 내부 리셉터클 또는 샤프트는 상이한 PCB 지오메트리(geometry) 및/또는 상이한 타입의 에너지 저장 장치와 결합될 수 있고, 상이한 하우징 캡을 통해 외부로부터 차단될 수 있으며, 에너지 저장 장치의 변화 이벤트에서 밀봉 및 재개방될 수 있다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터 또는 마이크로컨트롤러가 제공되고, 각각은 센서 베이스 모듈을 활성화한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 센서 베이스 모듈은 활성 상태에서 센서에 의해 검출된 적어도 하나의 측정값을 처리하고, 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터 또는 마이크로컨트롤러는 측정값 처리 후, 특히 50 내지 500 ms, 특히 200 ms 후 센서 베이스 모듈을 비활성화하도록 설계된다. 따라서 무선 센서 모듈의 에너지 소비가 감소될 수 있다.
이는 센서 베이스 모듈을 웨이크업(wake up)하여 인터럽트를 통해 측정 값을 요청하거나 또는 스위치 요소를 통해 일정 시간동안 절환할 수 있다. 이는 선택에 따라 주기적으로 가능하다. 여기서 측정 값에 대한 요청 클럭은 사용자에 의해 외부에서, 특히 휴대 단말 장치의 앱에서 무선 인터페이스를 통해 또는 다른 인터페이스, 예를 들어, UART 또는 I2C 프로토콜을 통해 설정될 수 있다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터 및 마이크로컨트롤러는 적어도 하나의 센서 및/또는 대기모드에 있는 무선 센서 모듈 외부의 센서에 연결하여 추가로 전력 소비를 줄이기 위한 연결부를 갖는 센서 베이스 모듈을 유지하도록 구성된다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터 또는 마이크로컨트롤러는 측정 값이 요구될 때 적어도 하나의 센서 및/또는 무선 센서 모듈의 외부에 있는 센서에 연결하기 위한 연결부로 인터럽트를 통해 센서 베이스 모듈을 대기 모드로부터 활성화한다. 따라서, 센서 베이스 모듈은 에너지 소비가 낮은 대기 모드에서 최대 시간 구간 동안 동작될 수 있고, 측정값 요구 및 전송이 요구될 때 최소 시간 구간 동안만 활발하게 동작된다. 이는 특히 무선 센서 모듈의 낮은 에너지 동작을 가능하게 한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 센서 베이스 모듈 및 적어도 하나의 해당 센서는 대기 모드에서 1 μA 미만의 소비 전력을 갖는다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 센서는 압전 센서, 후막(thick-film) 세라믹 센서, 박막 센서, 열흐름 (thermal flow) 센서, 또는 광학 레벨 (optical level) 센서이다. 그러한 센서들은 해당 측정값을 특별히 안전하게 검출한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 무선 기판은 적어도 두 상이한 무선 표준을 사용하는 데이터 전송용 전송부들을 포함하고, 무선 표준은, 예를 들어, 블루투스 및/또는 무선 HART 및/또는 처프 대역 확산(chirp spread spectrum) 변조 기법에 기반한 전용 전송(proprietary transmission) 방법을 포함한다. 대안적으로 및/또는 추가하여, 무선 기판은 적어도 하나의 칩 안테나를 포함한다. 이는 상이한 무선 표준을 가질 수 있는 다른 장치로의 데이터 전송을 가능하게 한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 무선 기판이 블루투스 표준 또는 무선 HART에 따른 송신을 위해 설계될 때, 무선 기판은 제2의 가능한 무선 기판보다 작게, 특히, 공간 연장 방향으로 더 짧게 설계된다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 무선 기판은 소위 로라(Lora) 표준에 따라 전송용으로 설계되고, 이 경우, 무선 기판은 보다 큰 치수(dimensions)를 갖고, 전송용 인쇄회로기판 안테나를 사용한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 무선 기판은 소위 로라 표준 및 블루투스 표준에 따른 전송용으로 설계된다. 이 경우, 무선 기판은 블루투스, 표준에 따른 전송용 단독 설계의 경우에서보다 길다. 본 명세서에서 제시된 고정 지오메트리는 특히 인쇄회로기판이 무선 기판의 길이와 무관하게 동일 리셉터클에, 및 로라 표준에 따른 전송용 인쇄 안테나와 블루투스 표준에 따른 전송용 칩 내부 안테나 둘 다에 고정된다.
무선 센서 모듈 및 센서 자체 및/또는 무선 센서 모듈 외부의 센서 사이의 용이한 통신을 가능하게 하기 위해, 무선 센서 모듈의 가능한 추가 실시예에서, 무선 센서 유닛는 센서 및/또는 무선 센서 모듈 외부의 적어도 하나의 센서와 데이터 통신을 위해 설계된 적어도 하나의 통신 인터페이스를 포함한다.
무선 센서 모듈의 가능한 추가 실시예에서, 무선 센서 유닛은 전기 접촉부를 갖는 전기적 모듈 결합 섹션을 포함하고, 센서 베이스 모듈은 전기 접촉부를 갖는 전기 모듈 결합 섹션을 포함한다. 이리한 면에서, 접촉부는 센서 신호 전송 및 전력 전송을 가능하게 한다. 또한, 무선 센서 유닛의 모듈 결합 섹션들의 전기 접촉부 및 센서 베이스 모듈의 결합 방향은 무선 기판 및 무선 센서 유닛의 에너지 저장 장치의 장착 방향과 동일하다. 따라서, 전기 접촉부의 결합은 무선 기판 및 에너지 저장 장치가 결합되는 동안 간단한 방식으로 수행될 수 있다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 처리 포트 또는 확장된 센서 포트의 개구는 전기 모듈 결합 섹션들의 결합 방향과 동일한 방향이고, 이로써 무선 센서 모듈 및 컴포넌트들이 단순화된다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 모듈 결합 섹션들 중 적어도 하나는 특히 무선 센서 유닛에 부착된 캡티브 멈춤링(captive retaining ring)을 갖는다. 멈춤 링은 모듈 결합 섹션들의 연결부가 확보될 수 있게 하고, 캡티브 배열은 모듈 결합 섹션들이 용이하게 다뤄질 수 있게 한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 두 모듈 결합 섹션들은 조인트 연결용 바요넷 잠금 장치를 형성하기 위한 상보적인(complementary) 잠금 요소를 포함한다. 바요넷 잠금 장치는 설치하기 쉽고 안정적이며 해제하기도 쉬운, 센서 베이스 모듈 및 무선 센서 유닛 사이의 연결을 가능하게 한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 두 모듈 결합 섹션들은 조인트 연결을 위한 바요넷 잠금장치를 형성하기 위한 상보적인 스레드(thread), 특히 M12 스레드를 갖고, 스레드는 특히 안전한 연결을 가능하게 한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 모듈 결합 섹션들 중 하나의 전기 접촉부들은 소켓 접촉부로 형성되고, 다른 모듈 결합 섹션의 전기 접촉부는 소켓 접촉부를 보완하는 핀 접촉부로 형성된다. 이는 간단하고 , 안전하고, 강건하며, 내구성있는 연결을 가능하게 한다.
이 경우, 모듈 결합 섹션들은, 예를 들어, 무선 센서 유닛 및 센서 베이스 모듈을 위한 고정된 결합 커넥터를 형성하여 추가적인 체결장치들(fastening devices)이 필요하지 않다. 예를 들어, 결합 커넥터는 전기 소켓 접촉부만이 무선 센서 유닛에 장착되는 방식으로 설계되는 반면, 강건하고 내구성있는 핀 접촉부는 센서 베이스 모듈에 장착된다. 예를 들어, 결합 커넥터는 4 내지 5개의 접촉부만을 갖는다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 결합 커넥터는 무선 센서 유닛이 송수신 조건이 개선된 위치에서 센서 베이스부로부터 원격에 배치될 수 있도록 케이블을 포함한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 처리 포트는 무선 센서 모듈을 기계적으로 위치결정(positioning)하여 상보적인 포트에만 고정하도록 구성된다. 따라서, 추가 위치결정 및 고정 수단이 필요하지 않다.
무선 센서 모듈의 가능한 다른 실시예에서, 무선 센서 모듈은 휴대 단말 장치의 실제 위치를 데이터베이스의 위치 데이터와 비교하여 이전에 데이터베이스에 저장된 위치 데이터를 통해 휴대 단말 장치의 무선 센서에 대한 국소 접근(local approach)을 검출하도록 설계된 검출 유닛을 포함한다. 이로써 휴대 단말 장치가 무선 센서 모듈에 접근할 때, 예를 들어, 휴대 단말 장치가 국소 공간 및/또는 반경 안에 위치할 때, 휴대 단말 장치를 통해 메시지를 출력할 가능성이 있다. 무선 센서의 메시지 및 측정 값들은 일정 거리 안에 있는 국소 접근에 의해 일정 거리 안에 있게 됨으로써 및 휴대 단말 장치 및/또는 무선 센서 모듈에 저장된 임계값들에 의해 이 값들이 측정되는 동안 초과된다면 트리거될 수 있다.
이 접근은 또한 휴대 단말 장치를 사용하여 위성-기반 위치결정 시스템에 의해 결정될 수 있고, 그에 따라 적어도 하나의 무선 센서의 하나 이상의 위치들이 설정되는 동안 초기에 결정되고, 무선 센서에 대한 위치 평가용 데이터베이스에 설정되는 동안 연관된 휴대 단말 장치에 의해 저장된다. 특히, 사용가능한 반경 내 모든 장치들도 또한 각 무선 센서가 자신의 위성-기반 위치결정부를 갖지 않아도 요청에 따라 데이터베이스와 비교를 수행할 수 있다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 무선 센서 유닛은 측정된 값들을 평가 및 디스플레이하는 수신국에 제1 연결 프로토콜을 통해 및 사용자의 휴대 단말 장치에 제2 연결 프로토콜을 통해 연결된다. 휴대 단말 장치는 특히 결정부 및 음성 인터페이스를 포함하고, 이를 통해 사용자는 측정된 값들을 음성 및 구술 서비스를 통해 요청할 수도 있다. 무선 센서 유닛에 접근시, 국소 공간 및/또는 반경에 도달되지 않아도 사용가능한 장치를 통해 메시지가 출력될 수 있다. 이 목적을 위해, 휴대 단말 장치와의 통신은 제2 프로토콜을 통해, 특히 이동 네트워크, 인터넷, 또는 GSM 서비스를 통해 이뤄진다. 한편, 제1 프로토콜은 또한, 예를 들어, 소위 JSON 파일 (JSON = JavaScript Object Notation)의 형태로 https 푸시 서비스(push service)로 구현될 수 있다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 센서 기반 모듈은 하위 센서 모듈을 형성하고, 무선 센서 유닛은 상위 센서 모듈을 형성한다. EMC 기판은 무선 기판 및 센서 기판 사이에 배치되되, 하위 센서 모듈 및 상위 센서 모듈 사이에 형성된 모든 전기적 연결은 EMC 기판을 통해 라우팅된다. 이 문맥에서, 용어 “하위 센서 모듈”, “상위 센서 모듈”, “하부(bottom)” 및 “상부(top)”는 보통의 무선 센서 모듈의 의도된 용도 및 도시된 도면을 참조하여 사용된다. 물론, 실제 적용에서, 무선 센서 모듈의 “오버헤드” 장착 또는 다른 장착 방향이 일어날 수 있고, 이 경우 상부 및 하부는 상이할 수 있다. 가능한 일실시예에서, 용어 “하부”는 처리 매체 또는 외부 커넥터용 포트가 제공되는 무선 센서 모듈의 측면을 의미하는 것으로 이해된다. 이 경우, EMC 기판은 상위 센서 모듈 및 하위 센서 모듈 사이의 결합 평면을 간단한 방식으로 형성한다. 또한, EMC 기판은 하나의 기판 상의 전자파 적합성(electromagnetic compatibility) 제어를 위한 모든 수단을 결합하고, 이는 항상 하위 표준 컴포넌트(subordinate standard component)로 설계될 수 있다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 센서 기판, 무선 기판 및 EMC 기판 사이의 모든 전기적 연결은 센서 기판, 무선 기판 및 EMC 기판의 인쇄 회로 기판들에 영구적으로 고정된 플러그인(plug-in) 커넥터를 통해 이뤄지고, EMC 기판은 무선 센서 유닛과 센서 베이스 모듈 사이의 밀봉 섹션을 형성한다. 플러그인 커넥터의 설계는 센서 기판, 무선 기판 및 EMC 기판의 용이한 전기적 연결을 가능하게 한다. EMC 기판에 의한 밀봉 섹션의 형성은 무선 센서 유닛과 센서 베이스 모듈 사이의 간단한 밀봉을 추가 밀봉 요소없이 가능하게 한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 커넥터들은 적어도 하나의 적어도 6핀 커넥터 플러그에서 형성되고, UART 프로토콜 또는 I²C 프로토콜은 내부 데이터 프로토콜로 제공된다. 그러한 설계는 적은 노력으로 간단하게 구현될 수 있다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, EMC 기판은 밀봉 방식으로 하위 센서 모듈 또는 구조체 캐리어의 하우징의 일부에 연결되고, 또는 중간 링 및/또는 EMC 기판은 하우징, 구조체 캐리어 또는 중간 링에서 밀봉 방식으로 가이드된다. 이 실시예는 무선 센서 모듈을 조립 또는 분해하는 동안 추가 밀봉 요소없이 모든 컴포넌트들에 대한 간단한 처리로 무선 센서 유닛과 센서 베이스 모듈 사이의 밀봉이 특별히 단순하게 구현되게 한다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, EMC 기판은 간단하고 신뢰성있는 결합을 구현하는 무선 센서 유닛의 모듈 결합 섹션에 연결되고, 플러그인 연결을 통해 센서 기판에 결합된다.
무선 센서 모듈의 다른 가능한 실시예에서, 연장된 센서 커넥터는 무선 센서 모듈 외부의 센서에 결합되도록 구성된다. 이 경우, 무선 센서 모듈의 내부 처리 포트는 생략될 수 있다.
무선 센서 모듈의 추가 가능한 실시예에서, 제어룸, 라우터 또는 운영자가 원하는 대로 및/또는 그에 의해 요구된 대로, 또는 에너지 저장 장치의 충전 상태의 기능으로서 센서 데이터 송신 타이밍을 제어할 수 있는 지능형 및/또는 설정가능한 소프트웨어가 제공된다. 동시에, 티치인(teach-in) 또는 디폴트로, 또는 라이브러리로부터 선택에 의해 특정 동작 패턴을 저장 및 실행하는 것이 가능하다.
상술한 무선 센서 모듈을 형성하는 본 발명에 따른 모듈러 시스템은 센서 및/또는 무선 센서 모듈 외부의 센서에 연결하기 위한 연결부를 포함하는 적어도 하나의 센서 기판을 갖는 센서 베이스 모듈을 포함한다. 모듈러 시스템은 처리 포트 및/또는 연장된 센서 포트, 센서 베이스 모듈 및 센서 기판을 수용하는 하우징부, 및 구조체 캐리어를 포함하는 적어도 하나의 무선 센서 유닛을 더 포함한다. 구조체 캐리어는 전기를 공급하기 위해 제공된 상이한 치수의 무선 기판 및 상이한 치수의 에너지 저장 장치를 수용하도록 설계되고, 무선 기판 및 에너지 저장 장치의 손상없는 조립 및 분해를 위해 설계된 체결 구조체를 포함한다. 또한, 모듈러 시스템은 복수의 상이한 무선 기판들 및 상이한 치수를 갖는 복수의 에너지 저장 장치들을 포함하고, 각각은 특히 전기적으로 병렬로 연결된 전기 배터리 및 전기 커패시터를 포함한다. 또한, 모듈러 시스템은 상이한 크기의 하우징 캡들을 포함하고, 각각은 기계적으로 개별 구조체 캐리어와 결합될 수 있되, 구조체 캐리어에 결합하기 위한 결합 구조체에서 시작해서 대향 단부까지 이어지는 하우징 캡들의 각 길이는 에너지 저장 장치들의 상이한 치수들 및/또는 상이한 무선 기판들의 상이한 치수들에 대응한다.
모듈러 시스템은 상이한 무선 컴포넌트들을 허용하는 무선 센서 모듈, 센서 셀들 또는 센서 요소들의 모듈러 구조체가 상이한 에너지 저장장치들과 결합될 수 있게 한다. 에너지 저장 장치들은 구조적인 변화없이 상이한 크기로 구조체 캐리어 및 적절한 하우징 캡에 의해 수용될 수 있다.
또한, 모듈러 시스템은 무선 센서 유닛이 인터페이스를 통해 무선 센서 모듈 내부의 센서, 무선 센서 모듈 외부의 센서에, 또는 에너지 저장 장치에 연결되게 한다.
또한, 모듈러 시스템은 상이한 센서 베이스 모듈이 상이한 무선 센서 유닛들과 결합되게 한다. 따라서, 한편으로는 하위 센서 베이스 모듈의 설계가 가능하고, 하위 센서 베이스 모듈은 압력, 온도, 흐름 또는 레벨 센서를 갖는다. 다른 한편으로, 센서 베이스 모듈은 센서 신호 처리 모듈로 동작하는 무선 센서 유닛에 추가될 수 있고, 케이블로, 예를 들어, 4 mA 내지 20 mA의 전류를 갖는 상이한 프로토콜, 소위 HART 프로토콜, Profibus 프로토콜, 또는 임의의 다른 프로토콜을 통해 무선 센서 유닛 외부의 다른 센서에 결합될 수 있다.
이 모듈 접근은 다양한 센서 기술로 다양한 기존 센서를 무선 센서 유닛에 결합시킬 수 있다.
이 모듈성은 특히 무선 센서 유닛 및 센서 베이스 모듈 사이의 센서 인터페이스에 의해, 또는 센서 신호 처리 모듈의 일부 상에서 가능하고, 센서 인터페이스는 측정된 변수와 무관하다.
배터리 샤프트 또는 배터리 리셉터클 축에서 상이한 길이를 갖는 상이한 에너지 저장 장치를 위해 상이하게 제공된 설치 공간에 의해 구현되는 확장형 에너지 공급 개념의 가능성 외에, 사용된 무선 표준에 대한 모듈성이 제공된다. 상이한 무선 기판들이 사용되어 플러그 커넥트에 연결될 수 있고, 그에 따라 무선 기판들 각각은 특히 동일한 회로 기판 지오메트리와 연결 옵션들을 가지며, 특히 하나의 축, 예를 들어, 길이에서만 다르다.
따라서, 모듈러 시스템을 통해, 처음으로 상이한 에너지 저장 장치들을 플랫폼 기반으로 무선 센서 유닛 내 상이한 무선 기판들 및 무선 표준들과 결합할 수 있고, 차례로 상이한 타입 또는 측정 타입의 센서 베이스 모듈 또는 기준 표준 센서들과 결합될 수 있다.
이하에서 본 발명의 가능한 실시예들이 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 최신 기술에 따른 통합 안테나를 갖는 무선 센서를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 최신 기술에 따른 부착 안테나를 갖는 무선 센서를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3A는 무선 센서 모듈의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3B는 도 3A에 따른 무선 센서 모듈의 추가 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4A는 무선 센서 모듈의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4B는 도 4A의 무선 센서 모듈의 추가 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 무선 센서 모듈의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6A는 제1 구성에서 부분적으로 분해된 무선 센서 모듈의 투시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6B는 제2 구성에서 부분적으로 분해된 무선 센서 모듈의 투시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 섹션으로 상이하게 구성된 하위 센서 모듈을 갖는 무선 센서 모듈의 분해도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 상위 센서 모듈과 하위 센서 모듈을 연결하기 위한 결합 커넥터를 갖는 분해된 무선 센서 모듈의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 9A는 애플리케이션 환경에서 무선 센서 모듈을 개략적으로 도시한 것이다.
도 9B는 다른 애플리케이션 환경에서 무선 센서 모듈을 개략적으로 도시한 것이다.
모든 도면에서 대응 부분은 동일 참조부호로 표시된다.
도 1은 종래 무선 센서(FS)의 가능한 실시예를 도시한 것이다.
무선 센서(FS)는 무선 기판(EP) 에 결합된 통합 안테나(A) 및 센서 기판(SP)이 할당된 센서(S)를 포함한다. 여기서 안테나(A)는 하우징 캡(KG)에서 컴포넌트로 통합된다.
센서 기판(SP)은 안테나(A)를 통해 센서 데이터를 송신할 수 있고, 이 목적을 위해 단일 셀 에너지 저장 장치(ES), 예를 들어, 전력 누적기(accumulator) 또는 배터리로부터 전기 에너지를 얻는다. 송신 외에, 센서 기판(SP)은 센서(S)를 통해 획득된 센서 데이터의 평가와 처리를 위해 설계된다.
도 2는 종래 무선 센서(FS)의 다른 가능한 실시예를 도시한 것이다.
도 1에 도시된 예와 대비하여, 안테나(A)는 하우징 캡(KG) 외부에 장착된다.
도 3A는 본 발명에 따른 무선 센서 모듈(FSM)의 가능한 실시예의 단면도를 도시한 것이다.
무선 센서 모듈(FSM)은 상위 센서 모듈(OSM) 및 그에 결합된 하위 센서 모듈(USM)를 포함한다.
도시된 실시예에서, 압력 또는 온도 센서로 설계된 센서(S)는 센서 기판(SP)에 할당되고, 둘 모두는 하위 센서 모듈(USM)에 배치된다.
센서 기판(SP)은 EMC 기판 (EMV)를 통해 무선 기판(FP)에 연결되고 상위 센서 모듈(OSM)과 하위 센서 모듈(USM) 사이의 인터페이스를 형성한다.
상위 센서 모듈(OSM)에서, 무선 안테나로 설계된 안테나(A)는 무선 기판(FP)상에 “온보드(onboard)” 배치된다.
도 4A에 보다 상세하게 도시된 것처럼, 무선 기판(FP) 및 센서 기판(SP)은 전력 공급장치용 에너지 저장 장치(ES)에 결합되고, 에너지 저장 장치(ES)는 배터리(BA)를 누적기 및 커패시터(K)의 형태로 포함한다. 하우징 캡(KG)은 에너지 저장 장치(ES) 및 무선 기판(FP), 즉, 적어도 필수적으로 상위 센서 모듈(OSM)를 밀봉하여 감싼다.
도 3B는 도 3A에 따른 평면(SA)에서 무선 센서 모듈(FSM)의 추가 단면도를 도시한 것으로, 무선 기판(EP)에 대향하는 위치에 있는 배터리(BA) 및 커패시터(K)의 배치를 보여준다.
배터리(BA) 및 커패시터(K) 모두는 무선 센서 유닛의 상위 센서 모듈(OSM) 내에 수용되고, 구조체도 4A에 보다 상세하게 도시된 구조체 캐리어(TT) 또는 캐리어부에 의해 서로 상대적으로 미리 결정된 방향으로 고정된다. 구조체 캐리어(TT)는 하나 이상의 상이한 무선 기판들(FP), 즉, 무선 인쇄회로기판들을 수용하도록 설계된다.
밀집 배치를 형성하기 위해, 인쇄 회로 기판(FP)의 회로 기판 평면의 축(G1)은 결합된 에너지 저장 장치(ES)의 중간 평면의 축(G2)이 끼워져서 배터리(BA)와 커패시터(K)를 구성하고, 두 평면의 교차점(SCP)에서 이들은 특히 서로에 대해 5 ° 내지 35 ° 또는 10 ° 내지 60 °의 각도 α를 갖는다.
특히, 배터리(BA) 및 커패시터(K)는 서로 전기적으로 병렬로 연결되어 있다. 도시된 내부 배치를 설계하여, 상이한 회로 기판 지오메트리 및 상이한 배터리 타입들은 이어지는 실시예들에서 상세하게 설명되는 것처럼 서로 결합될 수 있다.
도 4A는 본 발명에 따른 무선 센서 모듈(FSM)의 가능한 추가 실시예의 단면도, 특히 도 3A 및 3B에 따른 무선 센서 모듈(FSM)의 보다 상세한 원리도(principle view)를 도시한 것이다.
여기서, 무선 센서 유닛은 하위 센서 모듈(USM) 상에 상위 센서 모듈(OSM)로 배치된다.
또한, 여기서, 센서(S)는 센서 데이터의 평가 및 증폭을 위해 하위 센서 모듈(USM)에서 센서 기판(SP)과 결합되어 배치된다.
센서(S)는 수신기 베이스부(AUT)에 의해 감싸져서 센서(S) 및 센서 기판(SP)를 특히 밀봉된 방식으로 수용한다. 수신기 베이스부(AUT)는 스레드가 형성되는 하위 처리 포트(PA)와 연결을 수립한다.
또한, 수신기 베이스부(AUT)는 그 외부면에 장치 연결 표면들(GA)을 제공하여 사용자가 공구를 통해 수신기 베이스부(AUT)를 처리부(process)에 결합하고 밀봉 방식으로 체결할 수 있다.
예를 들어, 수신기 베이스부(AUT)는 V-형상(tough-shaped)이고 실시예에 도시된 것처럼 처리 포트(PA)를 포함한다. 처리 포트(PA)는 트랜스듀서 하위부(AUT)에 용접되거나 형성된다. 상세하게 도시되지 않은 실시예에서, 처리 포트는 트랜스듀서 하위부(AUT)의 컴포넌트가 아니다.
상위 센서 모듈(PSM)은 구조체 캐리어(TT) 또는 캐리어부를 포함하고, 통합 안테나(A)를 갖는 무선 기판(FP)뿐만 아니라 배터리(BA) 및 커패시터(K)를 포함하는 에너지 저장 장치를 수용한다.
배터리(BA) 및 커패시터(K)는 커넥터(SV1)를 통해 무선 기판(FP)에 결합되고 수요에 따라 상위 센서 모듈(OSM)의 모든 기판에 전기 에너지를 공급한다.
스프링 요소(FE)는 구조체 캐리어(TT) 내 탄성 프리로드(elastic preload)를 통해 배터리(BA) 및 커패시터(K)를 고정하고 에너지 저장 장치(ES)를 위해 외부에서 작용하는 진동을 감쇠한다.
무선 기판(FP)은 통합된 도체 트랙 또는 “온보드” 장착된 컴포넌트로 설계된 안테나(A)를 갖는다.
무선 기판(FP)은 상위 센서 모듈(OSM)과 하위 센서 모듈(USM) 사이의 인터페이스를 형성하는 제2 커넥터(SV2)를 통해 EMC 기판(EMV)에 결합된다.
EMC 기판(EMV)는 다른 커넥터(SV3)를 통해 센서 기판(SP)에 결합된다. 전기 커넥터(SV3)는 센서 데이터 및 전력을 모두 송신하지만, 다른 하위 센서 모듈(USM)에 결합될 수 있도록 몇 개의 핀 접촉부와 함께 설계되기도 한다.
특히, 이 커넥터(SV3)는 범용 무선 송신 연결부(UFSV)가 이 점에서 제공될 수 있는 방식으로 설계된다.
이 방식으로 설계된 인터페이스는 특히 이 점에서 연결된 센서(S) 또는 센서 기판(SP)이 측정된 값들의 개별 폴링을 위해 간단히 윈도우에서 제 시간에 절환된다는 사실을 특징으로 한다. 이는, 예를 들어, 무선 기판(FP)의 요구 및 제어로 MOSFET 또는 시작 값을 통해 전기 전류를 온(on)시켜서 이뤄질 수 있다. 이로써, 하위 센서 모듈(USM)의 온/오프는 소프트웨어 또는 메모리에 정의되어 있거나 사용자에 의해, 특히 휴대 통신 장치를 통한 무선 제어에 의해 설정된, 미리 결정된 시간 또는 클라킹(clocking)에 따라 실현될 수 있다.
이는, 예를 들어, 앱에 의해 블루투스 무선 표준을 통해 이뤄질 수 있거나, 소위 MIOTY 또는 LORAWAN 프로토콜과 같은 다른 무선 프로토콜을 통해 원격 액세스에 의해서도 이뤄질 수 있다. 이 경우, 예를 들어, FP 무선 기판상의 발광 다이오드(LED)와 같은 통합 광은 사용자에게 전류 상태를 제공한다. 광은, 예를 들어, 하우징 캡(KG) 내 개구(OE)를 통해 볼 수 있다.
하우징 캡(KG)은 바요넷 잠금장치(BJ)를 통한 구조체 캐리어(TT)로 가이드되어서 공구없이 제거될 수 있다. 또한, 하우징 캡(KG)은 에너지 저장 장치(ES)의 축 가이드 및 제한을 위해 내부에 정지부(AS)를 갖고, 그에 의해 정지부(AS)는 플라스틱부 상의 주형식(molded-on) 단차로 설계될 수도 있다.
하우징 캡(KG)은 또한 O-링(OR)를 통해 센터링 중간 링(ZR)에 밀봉하고 중간 링은 밀봉방식으로 EMC 기판(EMV)을 수용하고 용접된 조인트(SW)를 통해 수신기 베이스부(AUT)에 원주방향으로 부착된다.
도 4B는 무선 센서 모듈(FSM)의 다른 단면도로, 구조체 캐리어(TT) 내 에너지 저장 장치(ES)의 배치를 도시한다.
여기에서 필수적으로 도시된 것은 구조체 캐리어(TT)로, 배터리(BA), 커패시터(K) 및 무선 기판(FP)을 수용한다. 배터리(BA)와 무선 기판(FP) 모두는 하우징 캡(KG) 내 주형식 가이드 립(molded-on guide rib, AN)에 의해 교환가능하게 가이드된다.
도 3B에 도시된 것처럼, 무선 기판(EP)의 인쇄 회로 기판 평면의 축들(G1, G2)은 보다 밀집된 배치를 위해 배터리(BA)와 커패시터(K)로 구성된 결합된 에너지 저장 장치(ES)의 중간 평면에 끼워지고, 두 평면들 또는 평면들의 축들(G1, G2) 사이의 교차점(SCP)은 특히 5 ° 내지 35 ° 또는 10 ° 내지 60 °의 각도 α를 갖는다.
두 평면 사이의 교차점(SCP)은 특별히 하우징 캡(KG) 밖에 있다. 배터리(BA)와 커패시터(K)는 특히, 과열 또는 오버로드된 이벤트에서 무선 기판(FP)과 자동으로 단절되는 집적 회로를 통해 연결된다.
도 5는 본 발명에 따른 무선 센서 모듈(FSM)의 다른 가능한 실시예의 단면도를 도시한 것이다.
또한, 여기서, 중간 링(ZR)은 하위 센서 모듈(USM)과 상위 센서 모듈(OSM) 사이의 인터페이스로서 EMC 기판(EMV)을 수용하고, 중간 링(ZR)은 구조체 캐리어(TT) 또는 수신기 베이스부(AUT)에 선택적으로 영구적으로 연결된다.
하우징 캡(GK)은 (1) 방향으로 회전 후 제거될 수 있다. 이하에서, 무선 기판(EP)은 (2) 방향에서 구조체 캐리어(TT)의 샤프트로부터 제거 또는 교환될 수 있고, 또는 짧은 에너지 저장 장치(ES-K)는 (3) 방향에서, 즉, 수직 상향으로 구조체 캐리어(TT)의 샤프트로부터 제거 또는 교환될 수 있다. 이러한 방식으로, 에너지 저장 장치(ES-K)의 변경 및 무선 기판(FP)의 변경이 모두 가능하다.
상이한 무선 기판들(FP)이 가능하기 때문에, 무선 표준 또는 송신 타입이 용이하게 이러한 방식으로 변경될 수 있다. 이는 특히 EMC 기판(EMV) 상에 배치된 제2 커넥터(SV2)의 수직 설계에 의해 지지된다.
또한, 여기서, 스프링 요소(FE)는 그 길이에 무관하게 진동을 감쇠하는 방식으로 상위 센서 모듈(OSM) 내 에너지 저장 장치(ES)를 고정 및/또는 지지한다.
점선들은 보다 큰, 즉, 특히 더 긴 에너지 저장 장치(ES-L)을 갖는 상이한 장비를 도시한 것이다. 유사하게, 안테나(A)를 갖는 보다 긴 무선 기판(FP)의 사용은 옵션으로서 파선으로 표시되어 있다.
에너지 저장 장치(ES, ES K, ES-L)의 설계에 따라, 상이한 하우징 캡들(GK)이 장착될 수 있고, 이 캡들은 특히 상이한 길이로 특징지어지며, 무선 센서 모듈(FSM)의 연장 방향으로, 즉, 예를 들어, 처리 포트(PA)에 대향하는 방향에서 높이에서 다르다.
모든 다른 측면들에서, 도시된 무선 센서 모듈(FSM)의 구조체은 특히 도 4A 및 4B에 도시된 실시예에 해당한다.
도 6A는 제1 구성에서, 즉, 특히 제1 장치 변형에서 본 발명에 따라 부분적으로 분해된 무선 센서 모듈(FSM)의 다른 가능한 실시예에 대한 투시도를 보여준다.
이 경우, 구조체 캐리어(TT)는 짧고, 작은 에너지 저장 장치(ES-K)를 구비하고, 헤드룸(B1)만큼 구조체 캐러어(TT)로부터 돌출되어 있다.
무선 기판(FP)은 짧은 버전에서 구조체 캐리어(TT) 위로 돌출한 높이(FP1)로 배치되고, 그에 의해 커넥터(SV1)는 상위 센서 모듈(OSM)의 높이(X)로 구조체 캐리어(TT) 또는 중간 링(ZR)을 향한다.
바요넷(BJB)은 구조체 캐리어(TT) 상에 형성되고, 여기에 하우징 캡(KG)의 놉(BN)이 장착되어 회전에 의해 잠궈질 수 있을 때 체결된다.
모든 다른 측면들에서, 도시된 무선 센서 모듈(FSM)의 구조는 특히 도 4A 및 4B에 도시된 실시예에 해당한다.
도 6B는 제2 구성에서, 즉, 특히 제2 장치 변형에서 본 발명에 따라 부분적으로 분해된 무선 센서 모듈(FSM)의 다른 가능한 실시예에 대한 투시도를 도시한 것이다.
여기서, 구조체 캐리어(TT)는 보다 크고, 긴 에너지 저장 장치(ES-L)를 구비하고, 헤드룸(B2)과 함께 구조체 캐러어(TT)로부터 돌출되어 있다. 헤드룸(B2)은 도 6A에 도시된 무선 센서 모듈(FSM)의 예의 헤드룸(B1)보다 크다.
긴 버전에서, 무선 기판(FP)은 구조체 캐리어(TT) 위로 돌출한 높이(FP2)로 설계되고, 그에 의해 커넥터(SV1)는 또한 상위 센서 모듈(OSM) 내 동일한 높이(X)에서 도 6A에 도시된 실시예에서 처럼 구조체 캐리어(TT) 또는 중간 링(ZR)을 향한다.
모든 구성에서, 에너지 저장 장치(ES, ES-K, ES-L)로의 커넥터는 특히 동일한 높이(X)에서 방향지어져 케이블 연장 또는 케이블 단축없이 모든 결합을 가능하게 한다.
모든 다른 측면들에서, 도시된 무선 센서 모듈(FSM)의 구조는 특히 도 4A 및 4B에 도시된 실시예에 해당한다.
도 7은 가능한 결합이 있는 플랫폼도로서 섹션에 상이하게 설계된 하위 센서 모듈들(USM)을 갖는 본 발명에 따른 무선 센서 모듈(FSM)의 추가 가능한 실시예의 분해도를 도시한 것이다.
상위 센서 모듈(OSM)은 무선 기판(FP)과 에너지 저장 장치(ES)를 수용하는 하우징 캡(KG)을 포함한다.
EMC 기판(EMV)은 범용 무선 송신 연결부 (UFSV2)를 통해 상위 센서 모듈과 연결되고 밀봉 방식으로 중간 링(ZR) 내에 장착된다. 중간 링(ZR)은 또한 하우징 캡(KG)을 향해 밀봉된다.
상위 센서 모듈(OSM)의 종단으로서, EMC 기판(EMV)는 범용 무선 통신 링크(UFSV3)를 갖고, 이를 통해 몇 개의 상이한 하위 센서 모듈들(USM1, USM2, USM3)이 결합되어 동작될 수 있다.
이는, 예를 들어, 통합 센서(S)를 갖는 도 5에 이미 도시된 하위 센서 모듈(USM1)을 포함하고, 통합 센서는 처리 포트(PA)와 결합되고 수신기 베이스부(AUT) 내에 연관 센서 기판(SP)과 함께 배치된다.
그러나, 수신기 베이스부(AUT) 내에 다른 하위 센서 모듈(USM2)을 기판(PL2)과 함께 배치할 수 있고, 여기서 커넥터(SV4)는 하향의 처리 포트(PA) 대신 기판(PL2)과 결합된다. 커넥터(SV4)는 인터페이스를 제공하고, 이를 통해 종래 센서(S2)가 케이블(KA)을 통해 연결될 수 있다.
여기서, 센서 (S2)는 압력 센서 또는 다른 센서로 설계될 수 있고, 센서는 4 mA 내지 20 mA 표준에 따라 또는 소위 HART 또는 Profibus 표준에 따라 동작가능하다. 또한 센서(S2)는 다른 센서 프로토콜을 통해 어드레싱될 수 있다. 또한, 센서(S2)는 인터럽트를 통해 어드레스되거나 MOSFET를 통해 순차적으로 어드레스되어 온될 수 있다.
또한 상위 센서 모듈(OSM)의 수신기 베이스부(AUT3) 내 기판(PL3)과 함께 다른 하위 센서 모듈(USM3)을 배치하는 것이 가능하고, 그에 의해 종래 센서(S3) 외에, 파워 뱅크도 추가 외부 에너지 저장 장치(PB)로서 하향 커넥터(SV4) 상의 Y-케이블(YK)을 통해 연결될 수 있다. 이러한 방식으로, 상위 센서 모듈(OSM)은 보다 많은 에너지로 더 길게 및/또는 보다 짧은 간격으로 측정 데이터를 송신하거나 전송할 수 있다.
모든 다른 측면들에서, 도시된 무선 센서 모듈(FSM)의 구조는 특히 도 4A 및 4B에 도시된 실시예에 해당한다.
도 8은 상위 센서 모듈(OSM) 및 하위 센서 모듈(USM)을 연결하기 위한 결합 커넥터(KV1)를 갖고, 다른 것들 중에서 센서(S)와 센서 기판(SP)을 갖는, 본 발명에 따른 분해된 무선 센서 모듈(FSM)의 추가적인 다른 실시예의 단면도를 도시한 것이다.
그에 따라, 본 실시예에서, 무선 센서 모듈(FSM)은 전기 모듈 결합 섹션으로서 결합 커넥터(KV1) 외에 처리부(P)에서 범용 무선 송신 연결부(UFSV3)를 포함한다.
이 목적을 위해, 상위 센서 모듈(OSM) 및 하위 센서 모듈(USM)은, 특히 고정된 결합 커넥터(KV1)을 통해 서로 연결되고, 결합 커넥터는 상위 센서 모듈(OSM)의 그 부분에 핀 접촉부(ST)를 및 하위 센서 모듈(USM)의 그 부분에 소켓 접촉부(BU)를 포함하고, 하위 센서 모듈(USM)은 처리 포트(PA)와 함께 처리부(P)에 장착되며, 따라서 추가 체결 장치가 필요하지 않다.
특히, 무선 송신 연결부(UFSV3)는, 상위 센서 모듈(OSM)에는 주석 도금된 전기 소켓 접촉부(BU)만이 장착되는 한편, 하위 센서 모듈(USM)에는 둥근 설계의 강건하고 지속가능한 핀 접촉부(ST)가 장착되는 방식으로 설계된다.
또한, 결합 커넥터(KV1)는 특히 4개 또는 최대 5개의 접촉부만을 갖고, 따라서 매우 밀집된 방식으로 구성되고, 예를 들어, M12 스레드로 설계된 스레드(G1A)를 갖는 캡티브 멈춤 링(SOSI)을 갖고, 상위 센서 모듈(OSM)의 암 커넥터(female connector)에 장착된다.
상위 스레드(G1A)는 하위 센서 모듈(USM)의 커넥터 섹션(STA) 상의 스레드(G2A)에 체결된다.
선택적으로, 상위 센서 모듈(OSM) 및 하위 센서 모듈(USM)은 또한 상위 센서 모듈(OSM)이 개선된 송신 및 수신 조건이 존재하는 위치에 배치될 수 있도록 이 중간 모듈 인터페이스에서 분리될 수도 있고, 결합 커넥터(KV)를 사용하여 케이블에 의해 연결될 수도 있다. 또한 결합 커넥터(KV)는 특히 4개, 최대 5개만의 접촉부를 갖고, 스레드(G2B)를 갖는 캡티브 멈춤 링(SOSI)를 가지며, 스레드(GB2)는, 예를 들어, M12 스레드로 형성되고 하위 센서 모듈(USM)의 커넥터 섹션(STA)의 스레드(G2A)에 체결하기 위해 설계된다. 또한, 결합 커넥터(KV)는 상위 센서 모듈(OSM)의 스레드(G1A)에 체결하기 위해 형성된 스레드(G1B)를 갖는 커넥터 섹션(STA1)을 갖는다.
특히, 사용자는 하우징 캡(KG1)을 느슨히하여 에너지 저장 장치(ES1)를, 특히 다른 베터리(BA)용 다른 에너지 저장 장치(ES1)를 교환할 가능성이 있다. 이 에너지 저장 장치(Es2)는 또한 추가 용량(ZK)를 갖고 따라서 보다 긴 설계를 갖는다.
또한, 무선 기판(FP) 및 결과적으로 무선 표준 또한 측정점, 상부 센서 모듈(OSM) 또는 하위 센서 모듈(FSM)을 포함하는 전체 무선 센서 모듈(FSM)을 바꾸거나, 처리부(P)에서 분리하지 않고 교환될 수 있다.
도 9A는 측정값들을 송신하기 위해 또는 통신을 위해 두 연결 프로토콜 (P1, P2)을 사용하는 애플리케이션 환경에서 본 발명에 따른 무선 센서 모듈(FSM)의 가능한 예를 도시한 것이다.
여기서, 상위 센서 모듈(OSM)은 제1 연결 프로토콜(P1)을 통해 측정된 값들을 평가 및 단말(TM)에 디스플레이하기 위해 수신국(GW1)으로 연결된다. 이는 통신 경로(UP1)를 형성한다. 또한, 상위 센서 모듈(OSM)은 제2 연결 프로토콜(P2)를 통해 사용자(US)의 휴대 단말 장치(MBT)에 연결된다. 이는 추가 통신 경로(UP2)를 형성한다.
휴대 단말 장치(MBT)는 위치 결정부 및 음성 인터페이스를 포함하고, 음성 인터페이스를 통해 사용자(US)는, 예를 들어, 측정된 값들을 음성 및 구술 서비스를 통해 요청할 수도 있다.
무선 센서(FS)에 접근할 때, 거리가 국소 공간 또는 반경 안에 있을 때에도 메시지는 이 경우에 사용가능한 장치를 통해 출력될 수 있다.
이 목적을 위해, 휴대 단말 장치(MBT)로의 통신은 제2 프로토콜을 통해, 특히 이동 네트워크, 인터넷(IN), 또는 GSM 서비스를 통해 제2 수신국(GW2) 및/또는 데이터베이스(DB)와 이뤄진다. 제1 연결 프로토콜(P1) 또한, 예를 들어, 소위 Https 푸시 서비스로 소위 JSON 파일 형태로 구현될 수도 있다.
따라서 통신 통로(UP1, UP2)는 특히 상이한 송신 타입에 대해 센서 데이터가 상이한 수신기들로 중복 전송되어 형성된다.
도 9B는 건물(G) 내 추가 애플리케이션 환경에서 본 발명에 따른 무선 센서 모듈(FSM)의 가능한 예를 도시한 것이다.
무선 센서(FS)의 메시지들 및 측정 값들은, 이들이 측정되는 동안 초과된다면, 한편으로는 국소 접근에 의해 및/또는 일정 거리 안에 있음으로써, 및 다른 한편으로, 무선 센서 모듈FSMP에 저장된 임계값들에 의해 트리거될 수 있다.
휴대 단말 장치(MBT)의 무선 센서 모듈(FSM)로의 접근은 또한 이 경우에 위성 기반 위치 결정부(GPS)를 통해 구현될 수 있고, 이 경우 무선 센서(FS) 또는 센서(S)의 하나 이상의 위치들은 설정되는 동안 초기에 결정되고, 설정되는 동안 연관된 휴대 단말 장치(MBT)에 의해 결정되고, 무선 센서(FS) 또는 센서(S)에 대한 위치 평가를 위해 데이터베이스(DB)에 저장된다. 특히, 이는 가용 반경 내 모든 장치들이 요청에 따라 각 무선 센서(FS)가 자신의 위성-기반 위치결정장치(GPS)를 갖지 않아도 데이터베이스(DB)와 비교할 수 있게 한다.
본 발명은 상술한 상세 실시예에 제한되지 않는다. 또한 다음의 청구항들에 명시된 범위 내에서 변경될 수 있다. 유사하게, 종속 청구항들의 개별 측면들이 결합될 수 있다.
(1) 방향 (2) 방향
(3) 방향 (X) 높이
A 안테나 AN 가이딩 립
AS 정지부 AUT 수신기 베이스부
B1, B2 헤드룸 BA 배터리
BJ 바요넷 잠금장치 BJB 바요넷 경로
BN 놉 BU 소켓 접촉부
DB 데이터베이스 EMVEMC 기판
ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L 에너지 저장 장치
FE 스프링 요소 FP 무선 기판
FP1, FP2 높이 FS 무선 센서
FSM 무선 센서 모듈 G 건물
G1, G2 축 G1A, G2A, G1B, G2B 스레드
GA 장치 연결면 GPS 위성 기반 위치결정장치
GW1, GW2 수신국 IN 인터넷
K 커패시터 KA 케이블
KV, KV1 결합 커넥터 KG, KG1 하우징 캡
MBT 휴대 단말 장치 OE 개구
OR O-링 OSM 상위 센서 모듈
P 처리부 P1, P2연결 프로토콜
PA 처리 포트 PB 외부 에너지 저장장치
PL2, PL3 기판 S, S2 센서
SA 평면 SCP 교차점
SOSI 멈춤 링 SP 센서 기판
ST 핀 접촉부 STA, STA1 커넥터 섹션
SV1 bis SV4 커넥터 SW 용접된 조인트
TM 단말 TT 구조체 캐리어
UFSV, UFSV2, UFSV3 범용 무선 송신 연결부
UP1, UP2 통신 경로 US 사용자
USM, USM1, USM2, USM3 하위 센서 모듈
YK Y-케이블 ZK 추가 용량
ZR 중간 링 α 각

Claims (30)

  1. 특히 압력, 온도, 흐름 또는 레벨 측정에서 얻어진 측정 데이터를 송신하는 무선 센서 모듈(FSM)에 있어서,
    - 센서(S, S2), 및/또는 센서 모듈을 상기 무선 센서 모듈 외부의 센서 모듈에 연결하기 위한 연결부를 포함하는 적어도 하나의 센서 기판(SP)를 갖는 센서 베이스 모듈;
    - 처리 포트(PA) 및/또는 연장된 센서 포트;
    - 상기 센서 베이스 모듈 및 상기 센서 기판(SP)를 수용하는 하우징 섹션; 및
    - 자체 내에서 무선 기판(FP) 및 에너지 저장 장치(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L)를 반송하는 구조체 캐리어(TT)를 갖고, 상기 에너지 저장 장치(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L)는 상기 무선 기판(FP)에 전기 에너지를 공급하며, 상기 에너지 저장 장치(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L)는 전기적으로 병렬로 연결된 전기 배터리(BA) 및 전기 커패시터(K)를 포함하는, 무선 센서 유닛을 포함하는 무선 센서 모듈(FSM).
  2. 제1 항에 있어서,
    - 상기 배터리(BA)는 특히 리튬 염화티오닐 기준으로 동작하는 리튬 전지로 구성되고, 및
    - 상기 커패시터(K)는 전극 및/또는 리튬 층간삽입 화합물에 기반한 셀 구조체를 포함하는 하이브리드 계층 커패시터로 형성되는, 무선 센서 모듈(ESM).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    - 상기 배터리(BA)의 용량은 5 Wh 내지 15 Wh이고,
    - 상기 커패시터(K)의 용량은 90 Ws 내지 220 Ws인, 무선 센서 모듈(ESM).
  4. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커패시터(K)는 상기 배터리(BA)에 의해 전기적으로 충전가능한, 무선 센서 모듈(ESM).
  5. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 에너지 저장 장치(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L) 및 상기 무선 기판(FP)은 상기 무선 센서 유닛에서 서로에 대해 끼워져서 배치되고,
    - 상기 무선 센서 유닛의 축 표면 평면과 상기 에너지 저장 장치(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L)의 축 표면 평면 사이에 형성된 인터레이스 각도(α) 는 0도 보다 크고, 따라서 축 표면 평면 연장은 외부와 교차하고,
    - 상기 축 표면 평면은 적어도 상기 하우징 섹션의 중심 축에 적어도 실질적으로 수직하고,
    또는
    - 상기 에너지 저장 장치(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L) 및 상기 무선 기판(FP)은 자신들의 축 표면 평면에 평행하게 달리는 방식으로 서로에 대해 배열되는, 무선 센서 모듈(FSM).
  6. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 에너지 저장 장치(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L) 및 상기 무선 기판(FP)은 상기 무선 센서 유닛의 중심 축에 대해 중심에서 벗어나 배치되고, 또는
    - 상기 에너지 저장 장치(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L) 및 상기 무선 기판(FP)은 상기 무선 센서 유닛의 중심 축에 배치되는, 무선 센서 모듈(FSM).
  7. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 무선 기판(FP)은 상위 섹션 및 하위 섹션을 갖고,
    - 안테나(A)는 상기 상위 섹션에서 상기 무선 기판(FP)에 장착되고, 및
    - 상기 에너지 저장 장치(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L)에 결합된 커넥터(SV1 내지 SV4)는 상기 안테나 (A) 아래에 배치되는, 무선 센서 모듈(FSM).
  8. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무선 센서 유닛은 상기 구조체 캐리어(TT)에 또는 상기 센서 베이스 모듈 및 상기 무선 센서 유닛 사이에 배치된 중간 링(ZR)에 기계적으로 결합된 하우징 캡(KG, KG1)을 포함하는, 무선 센서 모듈(FSM).
  9. 제 8 항에 있어서, O-링(OR)이 상기 하우징 캡(KG, KG1) 및 상기 구조체 캐리어(TT) 사이에 또는 상기 하우징 캡(KG, KG1) 및 상기 중간 링(ZR) 사이에 배치되는, 무선 센서 모듈(FSM).
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 하우징 캡(KG, KG1)과 상기 구조체 캐리어(TT) 또는 상기 하우징 캡(KG, KG1)과 상기 중간 링(ZR) 은 바요넷 잠금장치(BJ)를 형성하는 잠금 요소들을 갖는, 무선 센서 모듈(FSM).
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 하우징 캡(KG, KG1)은 내부 정지부(AS) 및/또는 내부 단차를 갖고,
    - 상기 에너지 저장 장치(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L) 는 상기 정지부(AS) 및/또는 상기 단차를 통해 축방향으로 고정되고, 및/또는
    - 상기 에너지 저장 장치(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L) 는 적어도 하나의 스프링 요소(FE)를 통해 진동-감쇠 방식으로 고정 또는 장착되는, 무선 센서 모듈(FSM).
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 하우징 캡(KG, KG1)은 플라스틱으로 형성되고,
    - 상기 센서 베이스 모듈 및 상기 센서 기판(SP)을 수용하는 상기 하우징 섹션은 스테인리스 강으로 형성되고, 및
    - 상기 하우징 캡(KG, KG1) 및 상기 하우징 섹션은 상기 구조체 캐리어(TT) 또는 중간 링(ZR)을 통해 서로 연결되는, 무선 센서 모듈(FSM).
  13. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 구조체 캐리어(TT)는 상기 에너지 저장 장치(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L) 및 상기 무선 기판(FP)용 리셉터클들을 일체로 형성하고, 및
    - 상기 리셉터클들은 각각 특히 섹션들 내에서 상기 에너지 저장 장치(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L) 및 상기 무선 기판(FP)을 감싸는 가이드 섹션으로 형성되고, 및/또는 U-형상 및/또는 원형 섹션들 내에서 지지하는, 무선 센서 모듈(FSM).
  14. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 센서 베이스 모듈을 활성화하도록 설계된 금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터 또는 마이크로컨트롤러가 제공되고,
    - 상기 활성화 상태에서, 상기 센서 베이스 모듈은 상기 센서(S, S2)에 의해 검출된 적어도 하나의 측정된 값을 처리하고, 및
    - 상기 금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터 또는 마이크로컨트롤러는 상기 측정된 값을 처리한 후, 특히 50 ms 내지 500ms, 특히 200 ms 이후 상기 센서 베이스 모듈을 비활성화하도록 설계되는, 무선 센서 모듈(FSM).
  15. 제14 항에 있어서,
    - 상기 금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터 및 마이크로컨트롤러는 상기 센서 베이스 모듈을 적어도 하나의 센서(S, S2) 및/또는 대기모드에서 상기 무선 센서 모듈 외부의 센서에 연결하기 위한 상기 연결부로 유지하도록 설계되고,
    - 상기 센서 베이스 모듈 및 상기 적어도 하나의 해당 센서(S, S2)는 상기 대기 모드에서 1 μA 미만의 소비 전류를 갖고, 및
    상기 금속 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터 또는 마이크로컨트롤러는 적어도 하나의 센서(S, S2)로 및/또는 측정 값이 요구될 때 상기 무선 센서 모듈 외부의 센서에 연결하기 위한 상기 연결부로 상기 대기모드로부터 인터럽트를 통해 상기 센서 베이스 모듈을 활성화하는, 무선 센서 모듈(FSM).
  16. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서(S, S2)는
    - 압전 센서(piezo sensor),
    - 후막 세라믹 센서,
    - 박막 센서,
    - 열 흐름 센서, 또는
    - 광학 레벨 센서인, 무선 센서 모듈(FSM).
  17. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 무선 기판(FP)은 적어도 두 상이한 무선 표준을 갖는 데이터 송신용 송신 유닛들을 포함하고, 및
    - 상기 무선 표준들은 블루투스 및/또는 무선 HART 및/또는 처프 대역 확산 변조 기법에 기반한 독점 송신 방법을 포함하고, 및/또는
    - 상기 무선 기판(FP)은 칩 안테나로 설계된 적어도 하나의 안테나(A)를 포함하는, 무선 센서 모듈(FSM).
  18. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 무선 센서 유닛은 적어도 하나의 통신 인터페이스를 포함하고, 및
    - 상기 통신 인터페이스는 상기 센서들(S, S2) 및/또는 상기 무선 센서 모듈 외부의 적어도 하나의 센서로 데이터 송신을 위해 설계되는, 무선 센서 모듈(FSM).
  19. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 무선 센서 유닛은 전기 접촉부를 갖는 전기 모듈 결합 섹션을 포함하고,
    - 상기 센서 베이스 모듈은 전기 접촉부를 갖는 전기 모듈 결합 섹션을 포함하고, 및
    - 상기 무선 센서 유닛의 상기 모듈 결합 부분들의 상기 전기 접촉부의 결합 방향은 상기 무선 센서 유닛의 상기 무선 기판(FP) 및 상기 에너지 저장 장치(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L) 의 장착 방향과 동일한, 무선 센서 모듈(FSM).
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 처리 포트(PA) 또는 상기 연장된 센서 포트의 개구는 상기 전기 모듈 결합 섹션들의 상기 결합 방향과 동일한, 무선 센서 모듈(FSM).
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    - 상기 모듈 결합 섹션들 중 적어도 하나는 특히 상기 무선 센서 유닛에 부착된 캡티브 멈춤링을 갖고,
    - 두 모듈 결합 섹션들은 조인트 연결용 바요넷 잠금 장치(BJ)를 형성하는 상보적인 잠금 요소들을 갖고, 및/또는
    - 두 모듈 결합 섹션들은 공통 연결용 바요넷 잠금장치(BJ)를 형성하는 상보적인 스레드(G1A, G2A), 특히 M12 스레드를 갖는, 무선 센서 모듈(FSM).
  22. 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 모듈 결합 섹션들 중 하나의 상기 전기 접촉부들은 소켓 접촉부들(BU) 로 형성되고,
    - 상기 다른 모듈 결합 섹션의 상기 전기 접촉부들은 상기 소켓 접촉부들(BU)과 상보적인 핀 접촉부들(ST)로 설계되는, 무선 센서 모듈(FSM).
  23. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 포트(PA)는 상보적인 연결부에서만 기계적으로 상기 무선 센서 모듈을 위치결정하고 고정하도록 설계된, 무선 센서 모듈(FSM).
  24. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 휴대 단말 장치(MBT)의 실제 위치를 데이터베이스(DB)의 위치 데이터와 정합하여 이전에 상기 데이터베이스(DB)에 저장된 상기 위치 데이터를 통해 상기 휴대 단말 장치(MBT)의 무선 센서로의 국소 접근을 검출하는 검출 유닛을 포함하는, 무선 센서 모듈(FSM).
  25. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 센서 베이스 모듈은 하위 센서 모듈(USM)을 형성하고,
    - 상기 무선 센서 유닛은 상위 센서 모듈(OSM)을 형성하고,
    - EMC 기판(EMV)은 상기 무선 기판(FP)과 상기 센서 기판(SP) 사이에 배치되고,
    - 상기 하위 센서 모듈(USM)과 상기 상위 센서 모듈(OSM) 사이에 형성된 모든 전기 연결부들은 상기 EMC 기판(EMV)를 통해 라우팅되는, 무선 센서 모듈(FSM).
  26. 제25 항에 있어서,
    - 상기 센서 기판(SP), 상기 무선 기판(FP) 및 상기 EMC 기판(EMV) 사이의 모든 전기 연결은 상기 센서 기판(SP), 상기 무선 기판(FP) 및 상기 EMC 기판(EMV) 의 인쇄 회로 기판들에 영구적으로 고정된 플러그 연결부(SV1 내지 SV4)를 통해 이뤄지고, 및
    - 상기 EMC 기판(EMV)은 상기 무선 센서 유닛 및 상기 센서 베이스 모듈 사이에 밀봉 섹션을 형성하는, 무선 센서 모듈(FSM).
  27. 제26 항에 있어서,
    - 상기 커넥터들(SV1 내지 SV4)은 적어도 하나의 적어도 6-폴 연결 플러그에 형성되고, 및
    - UART 프로토콜 또는 I²C 프로토콜은 내부 데이터 프로토콜로 제공되는, 무선 센서 모듈(FSM).
  28. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,
    - 상기 EMC 기판(EMV)은 밀봉 방식으로 상기 하위 센서 모듈(USM)의 하우징의 일부 또는 상기 구조체 캐리어(TT), 또는 상기 중간 링(ZR)에 연결되고, 및/또는
    - 상기 EMC 기판(EMV)은 밀봉 방식으로 상기 하우징, 상기 구조체 캐리어(TT) 또는 상기 중간 링(ZR)에서 가이드되는, 무선 센서 모듈(FSM).
  29. 제 25 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 EMC 기판(EMV)은 상기 무선 센서 유닛의 상기 모듈 결합 섹션에 결합되고, 및/또는
    - 상기 EMC 기판((EMV)은 플러그인 연결부를 통해 상기 센서 기판(SP)에 결합되는, 무선 센서 모듈(FSM).
  30. 선행하는 항 중 어느 한 항에 따른 무선 센서 모듈(FSM)을 형성하는 모듈러 시스템에 있어서,
    - 센서(S, S2), 및/또는 상기 무선 센서 모듈 외부의 센서에 연결하기 위한 연결부를 포함하는 적어도 하나의 센서 기판(SP)을 갖는 센서 베이스 모듈;
    - 처리 포트(PA) 및/또는 연장된 센서 포트;
    - 상기 센서 베이스 모듈 및 상기 센서 기판(SP)을 수용하는 하우징 섹션; 및
    - 상이한 치수의 무선 기판들(FP), 및 상기 무선 기판들(FP)의 전기 공급을 위해 제공된 상이한 치수의 에너지 저장 장치들(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L)을 수용하도록 설계되고, 상기 무선 기판(FP)과 상기 에너지 저장 장치들(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L)의 손상없는 장착 및 분리를 위해 설계된 체결 구조체를 포함하는 구조체 캐리어(TT)를 갖는 적어도 하나의 무선 센서 유닛;
    - 몇 개의 상이한 무선 기판들(FP);
    - 특히, 각각 전기적으로 병렬로 연결된 전기 배터리(BA) 및 전기 커패시터(K)를 포함하는, 상이한 치수를 갖는 몇 개의 에너지 저장 장치들(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L); 및
    - 상이한 크기의 하우징 캡들(KG, KG1)을 포함하되, 각각은 기계적으로 개별 구조체 캐리어(TT)와 결합될 수 있고, 상기 구조체 캐리어(TT)에 결합하기 위한 결합 구조체에서 시작해서 대향 단부까지 이어지는 상기 하우징 캡들(KG, KG1)의 각 길이는 상기 에너지 저장 장치들(ES, ES1, ES2 ES-K, ES-L)의 상이한 치수들 및/또는 상기 상이한 무선 기판들(FP)의 상이한 치수들에 대응하는, 모듈러 시스템.
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CN108414003A (zh) * 2018-01-15 2018-08-17 厦门致联科技有限公司 一种智能检测仪
CN208606779U (zh) * 2018-08-21 2019-03-15 西安因联信息科技有限公司 一种内置天线式的无线智能传感器
CN110793575A (zh) * 2019-11-23 2020-02-14 浙江托普云农科技股份有限公司 一种农田信息监测装置

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