EP1960979A1 - Energiegenerator als alarmsensor - Google Patents

Energiegenerator als alarmsensor

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EP1960979A1
EP1960979A1 EP06830155A EP06830155A EP1960979A1 EP 1960979 A1 EP1960979 A1 EP 1960979A1 EP 06830155 A EP06830155 A EP 06830155A EP 06830155 A EP06830155 A EP 06830155A EP 1960979 A1 EP1960979 A1 EP 1960979A1
Authority
EP
European Patent Office
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sensor
energy
sensor according
measured variable
generator
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EP06830155A
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English (en)
French (fr)
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EP1960979B1 (de
Inventor
Jens Makuth
Dirk Scheibner
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Publication of EP1960979A1 publication Critical patent/EP1960979A1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18—Status alarms
    • G08B21/182—Level alarms, e.g. alarms responsive to variables exceeding a threshold

Definitions

  • the invention relates to a sensor for monitoring a
  • Measured variable with an output unit for a sensor signal where ⁇ in the sensor signal is provided from exceeding a threshold value by the measured variable for output.
  • the invention further relates to a method for monitoring a measured variable using a sensor with a Ausgabeein ⁇ unit for a sensor signal, the sensor signal from over ⁇ falls below a threshold value by the measured variable to Ausga ⁇ be provided.
  • Such a sensor or such a method is used in particular in the field of automation and drive technology to ⁇ - for example, in production machines, machine tools, process plants, transportation systems, logistics and building automation - are used.
  • an air quality assessment As a framework for use increasingly occur a large number of measuring points and the use of hard to reach places.
  • a broad use of sensory monitoring networks only makes sense at a low cost for the individual sensor.
  • ABB introduces the Wireless Interface to Sensors and Actuators (WISA) concept for wireless proximity switches (see ABB, "Create New Freedoms - The New Installation Concept with Wireless Proximity Switches”). Company publication).
  • the wireless sensors are powered electromagnetically by primary coils. The necessity of such Pri ⁇ märspulen around the sensor field to provide a represents JE but a high cost and is limited to use on a fixed production cells.
  • the invention is based on the object of the monitoring chen ei ⁇ ner measured variable cost effective way to enable.
  • the senor is an energy generator which is provided for generating energy by means of the measured variable for the energy supply of the sensor.
  • This object is further achieved in a method of the type mentioned above in that a fiction, ⁇ according sensor is used as the sensor.
  • the properties of the Energygenera ⁇ tors determine the type of measurement variable (or vice versa).
  • the measure of the measured variable is the energy generated in the energy generator. The sensor works only if the measurand is present at all. If the measured variable and thus the generated energy exceed a defined threshold value, a signal is output. The required minimum energy was generated by the energy generator by conversion from the measurand.
  • the invention can be used for all parameters that also allow power generation. Since the actual transducer is eliminated, the sensor of the invention is simpler in construction than a conventional sensor. This leads to nied ⁇ challenging costs and better miniaturization.
  • the power supply is self-sufficient according to the invention, no wiring is necessary. Compared to battery-powered wireless systems, the battery replacement is eliminated. Despite autonomous energy generation from the environment, a high level of reliability is guaranteed because the size to be measured also provides the energy for the sensor. When the measured value is present, it testifies ⁇ the sensor power and can work.
  • Such sensors according to the invention are therefore suitable under cost and reliability aspects for wide use or in inaccessible places.
  • Target applications are, for example, MP & F (Maintenance Products & Functions) alarm sensors for monitoring fault conditions, such as a motor that is running too hot or a system that is too strong.
  • the output unit for wireless communication of the sensor signal is pre ⁇ see. This can be done, for example, via radio or via optical free-space communication.
  • the output unit for the visual display of the sensor signal is pre ⁇ see. This can be done, for example, by switching an electrochromic display.
  • the sensor signal is an alarm signal.
  • an opti cal ⁇ display may for example, merely of an optical A- consist larm Lake.
  • the sensor signal has the current value of the measured variable. Not only can this indicate that the threshold to be monitored has been exceeded by the measured variable, but also its current value.
  • the threshold by characteristics of the power generator is turned ⁇ .
  • This can be achieved, for example, by the fact that the energy generator only generates enough energy to output the sensor signal after reaching the threshold value by the measured variable or, in fact, begins to generate energy only when the threshold value is reached by the measured variable.
  • An illustrative example of the latter case can be realized, for example, by adapting band edge distances in solar cells.
  • the senor has a control unit, which is provided for monitoring the overshoot of the threshold value by the measured variable.
  • an averaging of the measured quantity over time intervals by means of the energy is possible.
  • the time intervals are set by properties of the power generator. This means that the dynamics of the energy generator determines the averaging.
  • a weakly damped energy generator can directly follow the measured variable and provides the instantaneous value of the measured variable. At lower dynamics, the energy generator acts as a low pass and an average value is measured.
  • the senor has an energy store, which is provided for supplying energy to the output unit.
  • the sensor signal can be output even if the energy generated by the energy generator would otherwise be insufficient to operate the output unit.
  • the energy supply is charged more either by the energy generator during operation of the sensor, or the energy storage is already in commissioning of the sensor in a preloaded state.
  • the threshold value is given by a specific content of the energy storage device .
  • the threshold corresponds to a certain extent to a temporal integral of the measured variable, ie the sensor signal is output only when the energy cumulatively generated by the measured variable has reached the threshold value. This can be particularly advantageous if it Telindus industry, such as for example in the Lebensmit ⁇ , rather than arriving intensity on the amount of light on the radiation ⁇ , or as in nuclear risk areas on the amount of radiation.
  • the invention can be used for all measured variables which also allow an energy production - eg alternating variables or gradients.
  • the energy generator eg by solar cells can be realized.
  • temperature sensors for example, generators using the Seebeck effect can be used.
  • Sensors for mechanical vibrations often use the electrodynamic, piezoelectric or capacitive transducer principle. Radioactivity can be converted by directly knocking out electrons from, for example, the Si lattice or by conversion into thermal energy and then into electrical energy.
  • Chemical sensors can use fuel cells, for example, working with methanol from the environment and this detect it, or chemical dry batteries that allow moisture detected who can ⁇ .
  • 1 shows the basic structure of an advantageous embodiment of the sensor according to the invention
  • 2 shows a practical realization of the invention
  • the parameter M for example the temperature, mechanical see vibrations, light, radioactive radiation, chemical
  • the energy generator 2 thus also serves as a transducer.
  • the stored energy in the energy storage 5 is from the
  • Control unit 3 monitored. Exceeds generated Ener ⁇ energy and thus the cumulative measure a threshold M, the energy contained in the energy store 5 is used, to wirelessly enforce an alarm signal from ⁇ by means of the output unit 4 or optical display, for example, by switching of an electrochromic display.
  • the energy generator 2 is designed so that it converts mechanical vibra ⁇ tion energy into electrical energy.
  • Known derar ⁇ term energy generators 2 use the electrodynamic, piezoelectric or capacitive transducer principle.
  • the Energyge ⁇ erator 2 is to be designed so that the Ener gy produced ⁇ proportional to the measured variable M, in this case, the vibration is. The occurring amplitudes of the mechanical vibration generate correspondingly an electrical output signal.
  • the concrete conversion principle determines the type of measured variable M.
  • a capacitive energy generator 2 for example, generates charge transfer currents from the oscillation. These are proportional to the change in the deflection, ie the vibration velocity.
  • a derarti ⁇ ger vibration sensor 1 can be used as a bearing monitoring for simple machines such as electric motors 6.
  • the invention relates to a sensor for monitoring a measured variable with an output unit for a sensor signal, wherein the sensor signal is provided from exceeding a threshold value by the measured variable for output.
  • the invention has for its object to provide a simple and inexpensive threshold sensor that works completely wireless and yet reliable in terms of communication and energy.
  • This object is solves ge ⁇ that the sensor has an energy generator for generating energy by means of the measure of the energy supply of the sensor ⁇ provided.
  • the power generator at the same time the measuring transducer is ⁇ , representing a transducer in the proper sense.
  • the measure of the measured variable is the erzeug in the energy generator ⁇ te energy.
  • the sensor operates only when the measured variable over ⁇ ever exists.
  • the invention can be used for all parameters that also allow power generation.
  • the energy supply is self-sufficient according to the invention, no wiring is necessary. Despite autonomous energy generation from the environment, a high level of reliability is guaranteed because the size to be measured also provides the energy for the sensor.

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Description

Beschreibung
Energiegenerator als Alarmsensor
Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Überwachung einer
Messgröße mit einer Ausgabeeinheit für ein Sensorsignal, wo¬ bei das Sensorsignal ab Überschreitung eines Schwellwertes durch die Messgröße zur Ausgabe vorgesehen ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Überwachung einer Messgröße mittels eines Sensors mit einer Ausgabeein¬ heit für ein Sensorsignal, wobei das Sensorsignal ab Über¬ schreitung eines Schwellwertes durch die Messgröße zur Ausga¬ be vorgesehen ist.
Ein derartiger Sensor bzw. ein derartiges Verfahren kommt insbesondere auf dem Gebiet der Automatisierungs- und An¬ triebstechnik - beispielsweise bei Produktionsmaschinen, Werkzeugmaschinen, verfahrenstechnischen Anlagen, Transport- Systemen und Logistik sowie Gebäudeautomation - zum Einsatz. Hier gibt es eine Vielzahl einfacher sensorischer Überwachungsaufgaben, die durch Detektion einer Schwellwertüberschreitung charakterisiert sind. Beispielhaft sei hier die Wälzlagerüberwachung einfacher Maschinen, Helligkeits- und Temperaturüberwachung in Produktionsprozessen der Lebensmittelindustrie oder eine Luftqualitätsbewertung genannt. Als Rahmenbedingungen für den Einsatz treten zunehmend eine große Anzahl von Messstellen und der Einsatz an schwer zugänglichen Stellen auf. Weiterhin ist ein breiter Einsatz sensorischer Überwachungsnetze nur bei niedrigen Kosten für den Einzelsensor sinnvoll.
Konventionelle Sensoren sind dafür nur bedingt geeignet. Ins¬ besondere der immense Verdrahtungsaufwand bei großen Sensor- netzen ist problematisch. Der Einsatz komplett drahtloser
Sensoren wird durch den Aspekt der Energieversorgung behindert. Heute verfügbare Batterietechnologien liefern in Kombination mit im industriellen Umfeld einsetzbaren drahtlosen Datenübertragungstechniken nur eine sehr begrenzte Lebensdauer. Ein regelmäßiger Austausch ist jedoch gerade bei komplexen Sensornetzen und schwer zugänglichen Einbauorten nicht praktikabel. Diese Faktoren behindern die massenhafte Ver- breitung einfacher sensorischer Schwellwertüberwachungen im industriellen Umfeld.
Gegenwärtig eingesetzte Sensorsysteme bestehen in der Regel aus dem eigentlichen Messwandler, der Signalverstärkung und -Verarbeitung, einer Kommunikationseinheit sowie einer Energieversorgung. Heute üblich sind drahtgebundene Sensoren. Es zeichnet sich jedoch zur Reduktion des Verdrahtungsaufwandes ein deutlicher Trend zu drahtloser Sensorik ab. Derartige Sensoren arbeiten heute in der Regel mit batteriegestützter Energieversorgung, mit dem Nachteil einer begrenzten Lebensdauer. Zur Umgehung dieses Nachteils werden gegenwärtig verschiedene Ansätze zur Energieversorgung aus der Umgebung untersucht. Dabei favorisiert man folgende Quellen: Licht, Wär¬ me, mechanische Schwingungen und chemische Energie (vgl. Woi- as, P., „Micro energy harvesting - a novel supply concept for distributed and embedded microsystems", Mikrosystemtechnik Kongress 2005, 10.-12.10.05, Freiburg). ABB stellt alternativ das WISA-Konzept (Wireless Interface to Sensors and Actua- tors) für drahtfreie Näherungsschalter vor (vgl. ABB, „Schaf- fen Sie sich neue Freiheiten - Das neue Installationskonzept mit drahtfreien Näherungsschaltern", Firmenschrift) . Dabei werden die drahtlosen Sensoren elektromagnetisch durch Primärspulen versorgt. Die Notwendigkeit, durch derartige Pri¬ märspulen um den Sensor ein Feld bereitzustellen, stellt je- doch einen hohen Aufwand dar und begrenzt den Einsatz auf fixe Fertigungszellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Überwachung ei¬ ner Messgröße auf möglichst kostengünstige Weise zu ermögli- chen.
Diese Aufgabe wird bei einem Sensor der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Sensor einen Energiegenerator aufweist, der zur Energieerzeugung mittels der Messgröße für die Energieversorgung des Sensors vorgesehen ist.
Diese Aufgabe wird ferner bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass als Sensor ein erfindungs¬ gemäßer Sensor verwendet wird.
Durch die erfindungsgemäße gleichzeitige Nutzung der Messgrö¬ ße zur Energiegewinnung stellt der Energiegenerator dabei gleichzeitig den Messwandler dar, ein Messwandler im eigentlichen Sinne entfällt. Die Eigenschaften des Energiegenera¬ tors bestimmen die Art der Messgröße (bzw. umgekehrt) . Das Maß für die Messgröße ist die im Energiegenerator erzeugte Energie. Der Sensor arbeitet nur, wenn die Messgröße über- haupt vorhanden ist. Übersteigen die Messgröße und damit die erzeugte Energie einen festgelegten Schwellwert, so wird ein Signal ausgegeben. Die dazu nötige Mindestenergie wurde vom Energiegenerator durch Wandlung aus der Messgröße erzeugt.
Die Erfindung kann für alle Messgrößen eingesetzt werden, die auch eine Energieerzeugung erlauben. Da der eigentliche Messwandler entfällt, ist der erfindungsgemäße Sensor einfacher aufgebaut als ein konventioneller Sensor. Dies führt zu nied¬ rigeren Kosten und einer besseren Miniaturisierbarkeit . Die Energieversorgung ist erfindungsgemäß autark, es ist keine Verdrahtung nötig. Gegenüber batteriebetriebenen drahtlosen Systemen entfällt der Batteriewechsel. Trotz autarker Energiegewinnung aus der Umgebung ist eine hohe Zuverlässigkeit garantiert, da die zu messende Größe auch die Energie für den Sensor bereitstellt. Wenn die Messgröße vorhanden ist, er¬ zeugt der Sensor Energie und kann arbeiten.
Derartige erfindungsgemäße Sensoren sind damit unter Kosten- und Zuverlässigkeitsaspekten zum breiten Einsatz oder an un- zugänglichen Stellen geeignet. Zielapplikationen sind beispielsweise MP&F- (Maintenance Products & Functions-) Alarm- Sensoren zur Überwachung von Fehlzuständen wie z.B. ein zu heiß laufender Motor oder eine zu stark schwingende Anlage. In einer vorteilhaften Form der Ausführung ist die Ausgabeeinheit zur drahtlosen Kommunikation des Sensorsignals vorge¬ sehen. Diese kann z.B. über Funk oder mittels optischer Freiraumkommunikation erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Form der Ausführung ist die Ausgabeeinheit zur optischen Anzeige des Sensorsignals vorge¬ sehen. Dies kann z.B. durch Umschalten eines elektrochromen Displays erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Form der Ausführung ist das Sensorsignal ein Alarmsignal. In diesem Fall kann eine opti¬ sche Anzeige beispielsweise lediglich aus einem optischen A- larmzeichen bestehen.
In einer weiteren vorteilhaften Form der Ausführung weist das Sensorsignal den aktuellen Wert der Messgröße auf. Hierdurch kann nicht nur angezeigt werden, dass der zu überwachende Schwellwert von der Messgröße überschritten wurde, sondern auch ihr derzeitiger Wert.
In einer weiteren vorteilhaften Form der Ausführung ist der Schwellwert durch Eigenschaften des Energiegenerators einge¬ stellt. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass der E- nergiegenerator erst ab Erreichen des Schwellwertes durch die Messgröße genug Energie zur Ausgabe des Sensorsignals erzeugt oder überhaupt erst ab Erreichen des Schwellwertes durch die Messgröße beginnt, Energie zu erzeugen. Ein anschauliches Beispiel für den letztgenannten Fall ist z.B. durch Anpassung von Bandkantenabständen in Solarzellen realisierbar.
In einer weiteren vorteilhaften Form der Ausführung weist der Sensor eine Kontrolleinheit auf, die zur Überwachung der Ü- berschreitung des Schwellwertes durch die Messgröße vorgese- hen ist.
In einer weiteren vorteilhaften Form der Ausführung ist eine Mittelung der Messgröße über Zeitintervalle mittels des Ener- giegenerators durchführbar, wobei die Zeitintervalle durch Eigenschaften des Energiegenerators eingestellt sind. D.h. die Dynamik des Energiegenerators legt die Mittelung fest. Ein schwach gedämpfter Energiegenerator kann der Messgröße direkt folgen und liefert den Momentanwert der Messgröße. Bei geringerer Dynamik wirkt der Energiegenerator als Tiefpass, und es wird ein gemittelter Wert gemessen.
In einer weiteren vorteilhaften Form der Ausführung weist der Sensor einen Energiespeicher auf, der zur Energieversorgung der Ausgabeeinheit vorgesehen ist. Hierdurch kann das Sensorsignal auch dann ausgegeben werden, wenn die vom Energiegenerator erzeugte Energie andernfalls nicht ausreichen würde, die Ausgabeeinheit zu betreiben. Dabei wird der Energiespei- eher entweder vom Energiegenerator während des Betriebes des Sensors geladen, oder der Energiespeicher befindet sich bereits bei Inbetriebnahme des Sensors in einem vorgeladenen Zustand.
In einer weiteren vorteilhaften Form der Ausführung ist der Schwellwert durch einen bestimmten Inhalt des Energiespei¬ chers gegeben. In dieser Ausführungsform entspricht der Schwellwert gewissermaßen einem zeitlichen Integral der Messgröße, d.h. es wird erst dann das Sensorsignal ausgegeben, wenn die durch die Messgröße kumulativ erzeugte Energie den Schwellwert erreicht hat. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn es, wie beispielsweise in der Lebensmit¬ telindustrie, eher auf die Lichtmenge als auf die Strahlungs¬ intensität ankommt, oder wie in nuklearen Gefahrenbereichen auf die Strahlungsmenge.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind je nach Art der zu überwachenden Messgröße zu nennen. Die Erfindung kann für alle Messgrößen eingesetzt werden, die auch eine Energieer- zeugung - z.B. Wechselgrößen oder Gradienten - erlauben. Dies umfasst z.B. Helligkeitssensoren, Temperatursensoren, Sensoren für mechanische Schwingungen oder Auslenkungen, Sensoren für Radioaktivität oder chemische Sensoren. Bei Helligkeits- Sensoren ist der Energiegenerator z.B. durch Solarzellen realisierbar. Bei Temperatursensoren sind z.B. Generatoren unter Nutzung des Seebeck-Effektes einsetzbar. Sensoren für mechanische Schwingungen nutzen häufig das elektrodynamische, pie- zoelektrische oder kapazitive Wandlerprinzip. Radioaktivität lasst sich durch direktes Herausschlagen von Elektronen aus z.B. dem Si-Gitter wandeln oder durch Wandlung in thermische und dann in elektrische Energie. Chemische Sensoren können Brennstoffzellen nutzen, die beispielsweise mit Methanol aus der Umwelt arbeiten und dieses damit detektieren, oder chemische Trockenbatterien, mit denen Feuchtigkeit detektiert wer¬ den kann.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
FIG 1 den grundsätzlichen Aufbau einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors, FIG 2 eine praktische Realisierung des erfindungsgemäßen
Prinzips anhand einer Schwingungsüberwachung,
FIG 3 die Abhängigkeit des Ausgangssignals des Energiege¬ nerators von den Eigenschaften des Energiegenera¬ tors .
FIG 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors 1 mit Energiegenerator 2, Kontrolleinheit 3, Ausgabeeinheit 4 und Energie¬ speicher 5. Die Messgröße M - z.B. die Temperatur, mechani- sehe Schwingungen, Licht, radioaktive Strahlung, chemische
Energie, Feuchtigkeit - wirkt auf den dazu passenden Energie¬ generator 2 und wird dort proportional in elektrische Energie gewandelt und im Energiespeicher 5 zwischengespeichert. Der Energiegenerator 2 dient also gleichzeitig als Messwandler. Die im Energiespeicher 5 gespeicherte Energie wird von der
Kontrolleinheit 3 überwacht. Überschreitet die erzeugte Ener¬ gie und damit die kumulative Messgröße M einen Schwellwert, so wird die im Energiespeicher 5 befindliche Energie benutzt, um mittels der Ausgabeeinheit 4 drahtlos ein Alarmsignal ab¬ zusetzen oder z.B. durch Umschalten eines elektrochromen Displays optisch anzuzeigen.
FIG 2 zeigt eine praktische Realisierung des erfindungsgemä¬ ßen Prinzips anhand einer Schwingungsüberwachung. Der Energiegenerator 2 ist so gestaltet, dass er mechanische Schwin¬ gungsenergie in elektrische Energie wandelt. Bekannte derar¬ tige Energiegeneratoren 2 nutzen das elektrodynamische, pie- zoelektrische oder kapazitive Wandlerprinzip. Der Energiege¬ nerator 2 ist dabei so zu gestalten, dass die erzeugte Ener¬ gie proportional zur Messgröße M, also in diesem Fall der Schwingung, ist. Die auftretenden Amplituden der mechanischen Schwingung erzeugen entsprechend ein elektrisches Ausgangs- Signal. Dabei bestimmt das konkrete Wandlungsprinzip die Art der Messgröße M. Ein kapazitiver Energiegenerator 2 beispielsweise generiert aus der Schwingung Umladeströme. Diese sind proportional zur Änderung der Auslenkung, also der Schwinggeschwindigkeit. Dies ist damit auch die überwachte Messgröße M. Überschreitet das von der Kontrolleinheit 3 ü- berwachte Ausgangssignal einen Schwellwert, so wird mit der im Energiespeicher 5 befindlichen Energie ein Alarmsignal mittels der Ausgabeeinheit 4 drahtlos abgesetzt. Ein derarti¬ ger Schwingungssensor 1 ist als Lagerüberwachung für einfache Maschinen wie z.B. Elektromotoren 6 einsetzbar.
FIG 3 zeigt die Abhängigkeit des Ausgangssignals des Energie¬ generators 2 von den Eigenschaften des Energiegenerators 2. Oben in der Figur ist der zeitliche Verlauf der Messgröße M zu sehen, aus der sich, je nach der eingestellten Dynamik des Energiegenerators 2 unterschiedliche Ausgangssignale ergeben. Ein Energiegenerator 2 mit hoher Dynamik (schwacher Dämpfung) kann der Messgröße M zeitlich direkt folgen (unten links) , ein Energiegenerator 2 mit niedriger Dynamik (hoher Dämpfung) wirkt hingegen als Tiefpass und glättet die Messgröße M (un¬ ten rechts) . Die Dynamik des Energiegenerators 2 legt also die zeitliche Mittelung der Messgröße M fest. Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Sensor zur Überwachung einer Messgröße mit einer Ausgabeeinheit für ein Sensorsignal, wobei das Sensorsignal ab Überschreitung eines Schwellwertes durch die Messgröße zur Ausgabe vorgesehen ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen und kostengünstigen Schwellwertsensor anzugeben, der vollständig drahtlos und trotzdem zuverlässig in Bezug auf Kommunikation und Energiegewinnung arbeitet. Diese Aufgabe wird dadurch ge¬ löst, dass der Sensor einen Energiegenerator aufweist, der zur Energieerzeugung mittels der Messgröße für die Energie¬ versorgung des Sensors vorgesehen ist. Durch die erfindungs¬ gemäße gleichzeitige Nutzung der Messgröße zur Energiegewin¬ nung stellt der Energiegenerator dabei gleichzeitig den Mess¬ wandler dar, ein Messwandler im eigentlichen Sinne entfällt. Das Maß für die Messgröße ist die im Energiegenerator erzeug¬ te Energie. Der Sensor arbeitet nur, wenn die Messgröße über¬ haupt vorhanden ist. Die Erfindung kann für alle Messgrößen eingesetzt werden, die auch eine Energieerzeugung erlauben. Die Energieversorgung ist erfindungsgemäß autark, es ist kei- ne Verdrahtung nötig. Trotz autarker Energiegewinnung aus der Umgebung ist eine hohe Zuverlässigkeit garantiert, da die zu messende Größe auch die Energie für den Sensor bereitstellt.

Claims

Patentansprüche
1. Sensor (1) zur Überwachung einer Messgröße (M) mit einer Ausgabeeinheit (4) für ein Sensorsignal, wobei das Sensorsig- nal ab Überschreitung eines Schwellwertes durch die Messgröße (M) zur Ausgabe vorgesehen ist, d a d u r c h g e k e n n- z e i c h n e t, dass der Sensor einen Energiegenerator (2) aufweist, der zur Energieerzeugung mittels der Messgröße (M) für die Energieversorgung des Sensors (1) vorgesehen ist.
2. Sensor nach Anspruch 1, wobei die Ausgabeeinheit (4) zur drahtlosen Kommunikation des Sensorsignals vorgesehen ist.
3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ausgabeeinheit (4) zur optischen Anzeige des Sensorsignals vorgesehen ist.
4. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorsignal ein Alarmsignal ist.
5. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorsignal den aktuellen Wert der Messgröße (M) aufweist.
6. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwellwert durch Eigenschaften des Energiegenera- tors (2) eingestellt ist.
7. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (1) eine Kontrolleinheit (3) aufweist, die zur Überwa¬ chung der Überschreitung des Schwellwertes durch die Messgrö- ße (M) vorgesehen ist.
8. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mittelung der Messgröße (M) über Zeitintervalle mittels des Energiegenerators (2) durchführbar ist, wobei die Zeitinter- valle durch Eigenschaften des Energiegenerators (2) einge¬ stellt sind.
9. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (1) einen Energiespeicher (5) aufweist, der zur Energieversorgung der Ausgabeeinheit (4) vorgesehen ist.
10. Sensor nach Anspruch 9, wobei der Schwellwert durch einen bestimmten Inhalt des Energiespeichers (5) gegeben ist.
11. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Energiegenerator (2) als Solarzelle ausgeführt ist.
12. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Energiegenerator (2) als elektrodynamischer Generator ausgeführt ist .
13. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Ener¬ giegenerator (2) als piezoelektrischer Generator ausgeführt ist .
14. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Ener- giegenerator (2) als kapazitiver Generator ausgeführt ist.
15. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Energiegenerator (2) als thermoelektrischer Generator ausgeführt ist .
16. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Energiegenerator (2) als Brennstoffzelle ausgeführt ist.
17. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Ener- giegenerator (2) als chemische Trockenbatterie ausgeführt ist .
18. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Energiegenerator (2) zur Nutzung von durch radioaktive Strahlung aus einem Halbleitergitter herausgeschlagenen Elektronen vorgesehen ist.
19. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Energiegenerator (2) zur Nutzung von durch radioaktive Strahlung erzeugte Wärme zur Wandlung in elektrische Energie vorgesehen ist .
20. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Energiegenerator (2) zur Nutzung von elektrischen und/oder magnetischen Wechselfeldern zur Energieerzeugung vorgesehen ist.
21. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Energiegenerator (2) zur Nutzung von Gradientenfeldern zur Energieerzeugung vorgesehen ist.
22. Verfahren zur Überwachung einer Messgröße (M) mittels ei- nes Sensors (1) mit einer Ausgabeeinheit (4) für ein Sensor¬ signal, wobei das Sensorsignal ab Überschreitung eines Schwellwertes durch die Messgröße (M) zur Ausgabe vorgesehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Sensor (1) ein Sensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 verwendet wird.
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EP06830155A Revoked EP1960979B1 (de) 2005-12-14 2006-11-28 Energiegenerator als alarmsensor

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