EP4032077A1 - Funksensor sowie verfahren zur kommunikation mit einem funksensor - Google Patents

Funksensor sowie verfahren zur kommunikation mit einem funksensor

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EP4032077A1
EP4032077A1 EP20772247.1A EP20772247A EP4032077A1 EP 4032077 A1 EP4032077 A1 EP 4032077A1 EP 20772247 A EP20772247 A EP 20772247A EP 4032077 A1 EP4032077 A1 EP 4032077A1
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EP
European Patent Office
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radio sensor
external device
radio
sensor
wireless interface
Prior art date
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Pending
Application number
EP20772247.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Enocean GmbH
Original Assignee
Enocean GmbH
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Publication date
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Publication of EP4032077A1 publication Critical patent/EP4032077A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H04Q2209/886—Providing power supply at the sub-station using energy harvesting, e.g. solar, wind or mechanical

Definitions

  • the invention relates to a radio sensor.
  • the invention also relates to a method for communication with a radio sensor.
  • Radio sensors send periodically or controlled by measured values by radio over specified distances (typically less than 200 meters range in buildings and less than 20 km range outside of buildings) data to one or more receivers, such as gateways, actuators, receiving devices, devices, systems or combinations thereof .
  • radio sensors include, in particular, radio sensors that collect and transmit data from the immediate or nearer surroundings.
  • measurement parameters that are recorded by such radio sensors are temperature, humidity, gas concentrations, distance and position of objects to reference points, accelerations, thermal radiation or illuminance.
  • radio sensors known today when they are placed on the market, have a fixed range of functions that cannot be changed without significant effort and special technology (e.g. wired reprogramming or changing the hardware). A dealer, installer or end user is usually not able to do this.
  • a problem of such radio sensors is therefore that a range of functions or different work or Operating parameters have previously been set unchangeable or only to a very limited extent, e.g. B. can be changed by coding devices on the radio sensors themselves, or by means of complex processes. Up to now, maintenance of such radio sensors has only been possible to a very limited extent, if at all.
  • this object is achieved by a radio sensor explained below.
  • Such a radio sensor has a first wireless interface for transmitting data. Furthermore, the radio sensor has a second wireless interface set up separately from the first wireless interface. The second wireless interface is set up for the wireless transmission of information from an external device to the radio sensor and / or from the radio sensor to the external device.
  • Such a radio sensor enables simple configuration, maintenance or diagnosis of the functionality of the radio sensor or a system with such a radio sensor and receivers controlled by it, such as gateways, actuators, receiving devices, devices, (sub) systems or combinations thereof, by means of an external device , which can be coupled to the second wireless interface of the radio sensor.
  • Information or data can be easily transferred from the external device to the wireless sensor and / or from Radio sensor can be transmitted to the external device by means of the second wireless interface of the radio sensor.
  • radio sensor thus enables simple and flexible configuration and maintenance via the second wireless interface. In this way, the radio sensor can also be flexibly adapted to different (possibly changed) operating situations or operating scenarios.
  • the radio sensor specifically the second wireless interface, is implemented to receive information or data in encrypted form from the external device and / or to transmit it to the external device. This increases the security of communication between the radio sensor and the external device via the second wireless interface.
  • the radio sensor is set up to include one or more receivers, such as e.g.
  • Such recipients can e.g. B. be devices and components of an automated building or building services system, such. B. lamps, lights, displays, blinds, roller shutters, window actuators, electronic access or locking systems, air conditioning systems (in particular so-called “heating, ventilation and air conditioning” systems) HVAC), etc.
  • the radio sensor is designed to be mobile and flexibly positioned.
  • the radio sensor monitors physical environmental parameters in buildings, in industry or in nature and transmits corresponding measured values to the respective receiver.
  • environmental parameters are temperatures, humidity, gas concentrations, water quality, air pressure, light intensity, water content, e.g. in soils, particle concentration in the air, etc.
  • the radio sensor monitors parameters that have to do with the state of technical equipment and transmits corresponding measured values to the respective receiver. Examples are: material flow control in production, level measurement in containers, occupancy status of rooms such as toilets or meeting rooms, security status of windows, doors, access barriers, occupancy status of parking areas for automobiles, status of lighting systems, maintenance status of technical systems and wear parts, etc.
  • the second wireless interface is set up for the wireless transmission of energy from the external device to the radio sensor.
  • This has the advantage that energy can be provided to the radio sensor via the second wireless interface, which energy is used to operate the radio sensor.
  • This is e.g. B. very helpful during a configuration or maintenance by the external device by means of the second wireless interface.
  • the radio sensor itself does not have to provide any energy for this or spend. This is particularly advantageous in the case of so-called energy self-sufficient radio sensors with very limited energy reserves. A configuration or maintenance can easily be carried out with such radio sensors despite very limited energy reserves, because the energy required for this is made available via the second wireless interface.
  • operating the radio sensor means, for example, that the radio sensor is set up to be operated in an active operating state using energy that is transmitted from the external device to the radio sensor.
  • the second wireless interface is set up as a bidirectional data interface for the wireless exchange of information between the radio sensor and the external device.
  • the radio sensor is set up via the bidirectional data interface, for example, to transmit a response to the external device in response to a request from an external device that is transmitted to it.
  • the radio sensor is set up via the bidirectional data interface, for example, to transmit a request to the external device and then to receive a response from the external device. This has the advantage that not only information / data can be transferred from the external device to the radio sensor, but information / data can also be read out from the radio sensor by the external device. In this way, z. B. maintenance data or a history of the reliability of the radio sensor can be collected.
  • the bidirectional interface enables such data to be read out.
  • the reliability or quality of the radio sensor during operation e.g. a link quality of a radio connection between the radio sensor and one or more receivers
  • the second wireless interface is set up as follows: as an inductive interface, in particular for near-field
  • Communication (range typically a few centimeters to a few meters) and / or as a radio interface and / or as an optical interface and / or as a capacitive interface and / or as an acoustic interface.
  • the second wireless interface is set up as an inductive interface in accordance with the so-called “Near Field Communication” or “NFC” standard. This enables good and reliable compatibility with external devices that also have a corresponding NFC interface.
  • the second wireless interface is set up as a radio interface for the wireless exchange of information and / or energy via radio signals (radio frequency, RF).
  • the second wireless interface is set up as an optical interface for the wireless exchange of information and / or energy via light. This is advantageous, for example, if interference or interference from radio signals is avoided have to be, e.g. B. in a laboratory environment or a place of use with highly regulated requirements for electromagnetic compatibility (EMC).
  • the second wireless interface is set up as an acoustic interface for the wireless exchange of information and / or energy via acoustic signals, for example ultrasound.
  • the radio sensor has an energy converter for converting ambient energy, e.g. energy from the immediate environment, in particular mechanical energy or light energy or thermal energy, into electrical energy for operating the radio sensor.
  • the radio sensor is thus set up as an energy self-sufficient radio sensor. The radio sensor therefore does not require a cable connection for power supply.
  • the wireless sensor draws the energy it needs to measure and transmit the data from its surroundings.
  • the energy converter is, for example, an electromechanical or electrothermal energy converter or an energy converter that converts electromagnetic radiation from the visible or invisible spectrum into electrical energy.
  • the energy converter is set up, for example, as a solar cell or Peltier element to convert light energy or thermal energy into electrical energy.
  • the radio sensor also has an energy store in order to store the electrical energy provided by the energy converter.
  • the radio sensor can be installed in locations without direct access to a wired infrastructure and advantageously draws the energy required for operation from the immediate vicinity. This has the benefit of one (from the point of view of the energy supply) maintenance-free operation without changing or charging batteries.
  • the radio sensor can be configured or maintained via the second wireless interface in such a way that a functional scope of the radio sensor and / or operating parameters of the radio sensor are influenced by means of one or more of the following measures: activation, deactivation, reading out, changing.
  • Some or all of the functions and / or operating parameters of the radio sensor can be activated / stored in the radio sensor. These can be selected and / or activated via the external device by means of communication via the second wireless interface. Alternatively, new functions and / or operating parameters that are not yet stored there are loaded / programmed into the radio sensor, likewise via the external device by means of communication via the second wireless interface.
  • the radio sensor is equipped, for example, with devices or controls for activating or limiting or defining a specific scope of functions or also specific work or operating parameters.
  • Predefined working parameters such as radio frequencies, operating modes, communication standards, etc.
  • Predefined security levels Enable or disable one, several or all predefined functions
  • Such a method is set up for communication between a wireless sensor and an external device and comprises the following steps:
  • the wireless interface of the radio sensor being set up separately from another wireless interface of the radio sensor for transmitting data, transmitting information from the external device to the radio sensor and / or from the radio sensor to the external device by means of the established communication link.
  • information or data is transmitted in encrypted form from the radio sensor to the external device or from the external device to the radio sensor. This increases the security of communication between the radio sensor and the external device via the wireless interface set up for this purpose. Otherwise will the same effects or advantages achieved as have been explained above in connection with the radio sensor according to the first aspect.
  • the process includes the step:
  • this step can also take place at the beginning (initially) before the further steps explained above or in parallel with these further steps.
  • the energy transmitted from the external device to the radio sensor is advantageously used to operate the radio sensor.
  • the energy is advantageously transmitted by the external device during configuration or maintenance of the radio sensor.
  • the process includes the step:
  • a desired configuration of the radio sensor is advantageously stored in the external device.
  • a query / exchange between the external device and an online service includes e.g. B. an authentication of the external device on the online service to check the corresponding rights of the external device to carry out a configuration explained above and / or to retrieve, specify or authorize a desired configuration of the wireless sensor.
  • a connection between the external device and the online service is advantageously encrypted for security reasons.
  • the external device is connected to the online service and obtains a release for configuring or maintaining the radio sensor on the online service, with the external device only being able to configure or maintain the radio sensor if the release was obtained on the online service.
  • a configuration or maintenance of the radio sensor can only be carried out via the external device if the configuration or maintenance or its scope has been released (authorized) via the online service.
  • the online service specifies a certain scope for configuring or maintaining the radio sensor, the scope for configuring or maintaining the radio sensor in the external device being achieved via the Authorized share.
  • the external device first sends a request for configuration or maintenance of the radio sensor to the online service. This checks the request or a related scope of a configuration or maintenance or whether the external device has the appropriate rights.
  • the online service uses a user account to check whether certain configurations or settings of the radio sensor have been activated in advance or whether they have been acquired by a user of the external device. In this case, the online service authorizes the request or a related scope of configuration or maintenance, which can then be carried out on the wireless sensor via the external device. If these mechanisms fail, configuration or maintenance of the wireless sensor via the external device will be failed by the online service.
  • the process includes the step:
  • Identification information takes place. This has the advantage that the radio sensor is identified for the measures mentioned and these measures are carried out as a function of such an identification. This guarantees a safe and error-free configuration and maintenance of the radio sensor.
  • the identification information of the radio sensor is read out by means of the communication link between the wireless ones Interfaces of the radio sensor and the external device.
  • the identification information of the radio sensor is read out by means of the communication link between the wireless ones Interfaces of the radio sensor and the external device.
  • Identification information via a separate path e.g. B. by reading a QR code on the wireless sensor via a sensor (such as a camera) on the external device.
  • the identification information of the radio sensor is forwarded or checked from the external device to an online service (server).
  • This online service can be the aforementioned online service or another online service.
  • a connection for this purpose between the external device and the online service is advantageously encrypted for security reasons.
  • the process comprises the steps:
  • information is exchanged bidirectionally between the radio sensor and the external device via the communication link.
  • the process comprises the steps:
  • Transmission path between the radio sensor and one or more receivers can be checked and / or influenced.
  • information / data relating to the radio sensor itself but also information / data relating to the one or more receivers and transmitted back to the radio sensor (triggered by the radio signal sent by the radio sensor).
  • This returned information / data is then transmitted to the external device via the wireless interface of the radio sensor set up for this purpose and can be evaluated and analyzed there.
  • the transmission of radio signals from the radio sensor to the one or more receivers also takes place in these implementations, for example, via the further separate interface of the radio sensor.
  • the above measures also have the advantage that the transmission path between the radio sensor and the one or more receivers can be checked without the external device being coupled to a radio network (e.g. wireless local area network, WLAN or WiFi) must be within which the radio sensor communicates with the one or more receivers. Rather, the radio sensor is an intermediary between the transmission path of the one or more receivers and the external device, with data being passed on to the external device via the one or more receivers by means of the radio sensor and the wireless interface set up. In this way, the transmission path between the radio sensor and the one or more receivers can be checked very easily by means of the external device, without having to allow an unknown external device to access a private radio network.
  • a radio network e.g. wireless local area network, WLAN or WiFi
  • the above object is achieved according to a third aspect by an arrangement with a radio sensor and an external device according to patent claim 15.
  • the arrangement is set up in particular to carry out a method according to the second aspect.
  • the radio sensor is advantageously set up like the radio sensor according to the first aspect.
  • the external device is set up to communicate with the wireless sensor.
  • the external device discussed herein is e.g. B. a smartphone, tablet device or a smartwatch.
  • Figure 1 is a schematic representation of an exemplary embodiment of a radio sensor and an external device
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a system with a radio sensor, an external device with online connection and several receivers,
  • FIG. 3 shows a perspective illustration of an exemplary embodiment of the radio sensor
  • FIG. 4 shows an exploded view of the exemplary embodiment of the radio sensor according to FIG. 3, as well as
  • FIG. 5 shows a schematic representation of an implementation of a method for configuring a radio sensor.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an embodiment of a radio sensor 1 and an external device 12.
  • the radio sensor 1 is designed as an energy self-sufficient radio sensor 1.
  • the radio sensor 1 has an energy converter 7.
  • This energy converter 7 converts non-electrical ambient energy into electrical energy. Non-electrical forms of environmental energy are, in particular, light energy, mechanical energy, thermal energy, electrical or magnetic alternating fields and electromagnetic radiation.
  • the energy converter 7 is designed, for example, as a solar cell or thermoelectric converter or as a piezoelectric or electromagnetic converter for converting mechanical energy.
  • the radio sensor 1 also has an energy management unit 6. This energy management unit 6, which is preferably implemented as an electronic circuit, provides all or some of the following features:
  • the radio sensor 1 is energy self-sufficient, the electrical energy required for operation being provided from the environment.
  • the radio sensor 1 can thus be used flexibly and mobile at different locations or in different application scenarios.
  • the radio sensor 1 in the embodiment according to FIG. 1 has a microcontroller or a central processing unit 11 and a non-volatile memory 10.
  • data for example, data, in particular program data or software, are stored in the non-volatile memory 10. This information is processed via the microcontroller 11.
  • the microcontroller 11 is set up to control the radio sensor 1 for its intended use.
  • the radio sensor 1 has one or more measuring sensors 29, which measure measurement data of physical parameters from the immediate vicinity (up to a few meters) and make them available to the microcontroller 11. Examples of measured variables are air temperature, air humidity, distance to objects in the vicinity, gas concentrations, magnetic fields, accelerations, thermal radiation, soil moisture, air humidity, number of particles in the air, presence of objects and much more.
  • the radio sensor 1 has two separate wireless interfaces 2 and 3.
  • the first wireless interface 2 is a radio interface, it being possible for radio signals to be transmitted from the radio sensor 1 via an antenna 4.
  • Such radio signals are used, for example, to control one or more receivers that communicate with the radio sensor 1 via a radio link. Such communication takes place, for example, within a WLAN network, a Bluetooth network, an EnOcean network, a Zigbee network or via other radio standards for short to medium ranges.
  • the second wireless interface 3 is, for example, an NFC interface, wherein a wireless communication link can be established between the radio sensor 1 and the external device 12 via the antenna 5, whereby information or data 19 and / or energy 20 between the radio sensor 1 and the external device 12 can be exchanged.
  • the external device 12 For wireless communication with the radio sensor 1, the external device 12 has a corresponding wireless interface 14 with an antenna 16, via which a corresponding wireless communication connection with the interface 3 (antenna 5) of the radio sensor 1 can be established.
  • the external device 12 provides the radio sensor 1 with energy 20 via this wireless connection.
  • This energy supply is advantageous in order to be able to operate the radio sensor 1 independently of its own energy supply, as explained above, at least for configuration purposes.
  • the energy 20 is transmitted from the external device 12 to the radio sensor 1 via the corresponding wireless interfaces 3 and 14.
  • the external device 12 also includes a user interface 13, for example a touch-sensitive display, a battery 18 for powering the external device 12, a microcontroller or a central processing unit 28 for controlling the external device 12 and another wireless interface 15 with an antenna 17, which is set up, for example, as a radio interface.
  • the external device 12 can also be used in a mobile manner and can be integrated into any radio network, for example into a WLAN.
  • the external device 12 is, for example, a mobile device such as a smartphone, tablet device or smartwatch.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an embodiment of a system with a radio sensor 1, an external device 12 with online connection to an online service 21a and with several receivers 22, 23 and 24 that can be addressed or controlled via the radio sensor 1 .
  • the radio sensor 1 or the external device 12 according to the exemplary embodiment in FIG. 2 are set up, for example, according to the configuration of the embodiment from FIG.
  • the receivers 22 and 23 are, for example, gateways and / or other transmitting / receiving devices. Alternatively or in addition, the receivers 22 and 23 are actuators, devices or entire systems with appropriate transmission / Reception functionality.
  • the receivers 22 and 23 are connected to a network or a data bus 30 and can use them to communicate with one another or with other bus users (not shown).
  • the network or the data bus 30 is optionally linked to an online service 21b. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, this differs from the online service 21a and provides, for example, an online database for communication or operating data of the radio sensor 1 and / or the receivers 22 and 23.
  • the online services 21a and 21b are integrated in a service provided.
  • the receiver 24 is, for example, a gateway and / or some other transmitting / receiving device and is communicatively connected to a component 24b.
  • the component 24b represents, for example, an actuator of a device or system, e.g. an HVAC system, or such a device or system itself.
  • the receivers 22, 23 and 24 have antennas 22a, 23a and 24a as corresponding transmitting / receiving devices.
  • the radio sensor 1 can communicate bidirectionally with the receivers 22, 23 and 24 via its radio interface 2 and antenna 4 (see Figure 1), in particular send control signals to the receivers 22, 23 and 24 or, optionally, corresponding return signals (for example status signals) received from recipients 22, 23 and 24.
  • the external device 12 communicates with the radio sensor 1, as has been explained in connection with FIG. 1, ie in particular via a wireless interface within the radio sensor 1 (e.g. the interface 3 according to FIG. 1) and via a corresponding wireless interface in the external Device 12 (e.g. the interface 14 according to FIG. 1).
  • a wireless interface within the radio sensor 1 e.g. the interface 3 according to FIG. 1
  • a corresponding wireless interface in the external Device 12 e.g. the interface 14 according to FIG. 1).
  • Implementation in Figure 2 are the radio sensor 1 and the external device 12 configured to exchange information or data 19 bidirectionally via the corresponding wireless interfaces 3 and 14. Furthermore, the external device 12 is configured to provide electrical energy 20 from the external device 12 to the radio sensor 1 via the corresponding wireless interfaces 3 and 14.
  • the external device 12 is connected to the online service 21a via a separate wireless radio interface (for example the interface 15 according to FIG. 1).
  • the online service 21a is, for example, a service provided via a server for authenticating the external device 12 or the radio sensor 1.
  • the online service 21a is set up, for example, to authorize or release the permitted scope of a configuration or maintenance of the radio sensor 1 in the external device 12.
  • a corresponding functionality or a method for configuring the radio sensor 1 by means of the external device 12 based on the system, as shown in FIG. 2, is explained in more detail below in connection with a method according to FIG. 5.
  • the external device 12 is optionally equipped with a sensor system in order to acquire additional information about the radio sensor 1.
  • additional information is, for example, identification information of the radio sensor 1.
  • the sensor system on the external device 12 is, for example, a camera of the external device 12.
  • a marker is placed on the camera of the external device 12 Radio sensor 1, for example a so-called QR code, recorded optically.
  • This marker contains, for example, identification information of the radio sensor 1, which can be processed accordingly after the marker has been scanned by the external device 12.
  • detected identification information of the radio sensor 1 can be sent via the external device 12 to the online service 21a in order to be checked or verified there.
  • one or more communication connections are preferably made between the radio sensor 1 and the receivers 22, 23 and 24, between the receivers 22, 23 and the data bus 30 or online service 21b, between the radio sensor 1 and the external device 12 or between the external device 12 and the online service 21a in encrypted form.
  • FIG. 3 shows a perspective illustration of a further exemplary embodiment of a radio sensor 1, as can be used, for example, in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 4 shows an exploded view of the embodiment of the radio sensor 1 according to FIG. 3, individual components of the radio sensor 1 being illustrated.
  • the radio sensor 1 according to FIG. 4 has an upper housing part 26 and a lower housing part 27.
  • the upper housing part 26 comprises a cover 26a for an energy converter 7.
  • the lower housing part 27 is used to accommodate the other components of the radio sensor 1.
  • a circuit board 25 is accommodated between the upper housing part 26 and the lower housing part 27, which contains all electrical or electronic components of the radio sensor 1 (apart from Energy converter 7) includes.
  • the first wireless interface 2 is set up on the board 25, which is, for example, a radio interface analogous to the implementation in FIG.
  • the second wireless interface 3 is set up on the board 25, which is, for example, an NFC interface analogous to the implementation according to FIG. 1.
  • an energy store 8 is set up on the circuit board 25, which can store the electrical energy from the energy converter 7, which is designed here as a solar cell by way of example.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of an implementation of a method for configuring a radio sensor with several method steps S1 to S9. Such a method for configuring the radio sensor 1 in a system according to the exemplary implementation from FIG. 2 is explained in more detail below. All of the following explanations relate structurally to the exemplary implementation in FIG. 2, various method steps of a method being explained in various implementation examples according to FIG.
  • the external device 12 is battery-operated (battery 18) with user interface 13 and enables bidirectional communication 19 with the radio sensor 1 and energy transmission 20 to the radio sensor 1.
  • the communication link between the external device 12 and the radio sensor 1 is via the wireless interfaces 3 and 14 (see Figure 1) with a short range, typically up to a few meters.
  • the external device 12 has access to the online service 21a, in order to use data and / or authorizations / authorizations to carry out actions in connection with a Exchange the configuration of the radio sensor 1 with the online service 21a.
  • a communication link between the radio sensor 1 and the external device 12 or between the external device 12 and the online service 21a is preferably established by means of secure (encrypted) communication.
  • a set of predefined functions of the radio sensor 1 is selected on the external device 12.
  • a release (rights to make this change) is obtained via the connection to the online service 21a by either a release for the individual radio sensor 1 (e.g. via one from the device
  • radio sensor 1 detected identification information of the radio sensor 1 is obtained, or a limited usable release for all radio sensors of one type, e.g. B. "radio sensor with properties xyz".
  • an account linked to the external device 12 is checked in the online service 21a to determine whether corresponding rights have been activated or acquired, for example whether a certain range of functions or certain configurations of the radio sensor 1 are activated were, e.g. through purchase.
  • step S3 the device 12 is brought into the vicinity of the radio sensor 1.
  • step S4 the wireless interface (interface 14 according to FIG. 1) of the device 12 supplies the radio sensor 1 with electrical energy.
  • step S5 a communication link is established between the wireless interface of the device 12 and the wireless interface (interface 3 according to FIG. 1) of the radio sensor 1 initiated.
  • a step S6 the transmission of the set of predefined functions to the radio sensor 1 is started manually or automatically.
  • the functions of the radio sensor 1 are configured in step S7 on the basis of the set of predefined functions.
  • step S8 after completing the configuration of the radio sensor 1, what the device 12 z. B. is communicated via a corresponding return signal from the radio sensor 1, the set configuration of the radio sensor 1 is checked by the device 12. This happens e.g.
  • this configuration is stored in the device 12 and / or in the online service 21a so that it can be clearly assigned (e.g. via an identification number of the radio sensor 1).
  • a step S1 the device 12 is brought into the vicinity of the radio sensor 1.
  • the wireless interface (interface 14 according to FIG. 1) of the device 12 supplies the radio sensor 1 with electrical energy.
  • a step S3 a communication connection between the wireless interface of the device 12 and the wireless interface (interface 3 according to FIG. 1) of the radio sensor 1 is initiated.
  • step S4 identification information of the radio sensor 1 is queried via its wireless interface (see interface 3 from FIG. 1). Alternatively or in addition, a QR code of the radio sensor 1 is read out, which is queried with a camera of the device 12.
  • the device 12 preferably has information about which the receiver 22, 23 or 24 the radio sensor 1 is to be assigned to (one or more receivers 22, 23 or 24).
  • a defined functional scope and / or defined operating parameters are optionally specified by means of the external device 12, which include defined communication between the radio sensor 1 and one or more of the receivers 22, 23 or 24.
  • the defined functional scope and / or the defined operating parameters are optionally set up in the radio sensor 1.
  • the defined scope of functions and / or the defined operating parameters are specified, for example, analogously to the 1) implementation example by the online service 21a.
  • the radio sensor 1 is optionally caused to transmit a radio signal to the receiver or receivers 22, 23 or 24, optionally with the energy 20 fed in via the interface.
  • the radio sensor 1 is optionally switched to a receive mode in order to confirm it (Return signal, acknowledge signal) of the reception of its radio signal transmitted in step S6 by the receiver or receivers 22, 23 or 24.
  • This confirmation is qualitatively evaluated according to signal strength and correctness, for example by means of identifiers (identification information) of the receivers 22, 23 or 24). This determines whether the correct receiver or receivers 22, 23 or 24 are being controlled with the desired functionality.
  • Steps S6 and S7 can also be carried out iteratively for several of the receivers 22, 23 or 24.
  • step S8 status information is transmitted as a function of the confirmation or confirmations received from the radio sensor 1 to the external device 12 by means of the communication connection, and the transmitted status information is evaluated by the external device 12.
  • a last step S9 after successful communication between the radio sensor 1 and an associated receiver 22, 23 or 24, this pairing is permanently stored, preferably in the relevant receivers 22, 23 or 24, optionally also in the radio sensor 1 and / or in the external device 12 and / or in online service 21a or online service 21b. In this way, an assignment is fixed and, optionally, the quality of the radio connection has also been checked.
  • the advantage of these measures is that for the assignment and checking of a pairing between the radio sensor 1 and one or more of the receivers 22, 23 or 24, the device 12 does not have access to a radio network or a radio connection between the radio sensor 1 and the Recipients 22, 23 or 24 is necessary. Rather, information is exchanged about this between the radio sensor 1 and the device 12 via the wireless communication link between these components of the system. In this way, the system can be configured or maintained without a user of the device 12 having to be granted access to the radio network or a radio connection between the radio sensor 1 and the receivers 22, 23 or 24. This increases security.
  • a step S1 the device 12 is brought into the vicinity of the radio sensor 1.
  • the wireless interface (interface 14 according to FIG. 1) of the device 12 supplies the radio sensor 1 with electrical energy.
  • a step S3 a communication connection between the wireless interface of the device 12 and the wireless interface (interface 3 according to FIG. 1) of the radio sensor 1 is initiated.
  • a radio telegram is sent from the radio sensor 1 to one or more of the receivers 22, 23 or 24, initialized by the device 12.
  • a reaction of the one is checked or the multiple receivers 22, 23 or 24.
  • the radio sensor 1 is switched to receive mode and the acknowledge signals of the one or more receivers 22, 23 or 24 are evaluated History of
  • a fault memory of the radio sensor 1 is read out by the device 12 and, optionally, this information read out is evaluated.
  • the initiation and implementation of takes place
  • Troubleshooting measures e.g. B. by a software update or a new configuration of the radio sensor 1 by the device 12 according to the measures explained above.
  • the device 12 recommends other repair measures, e.g. B. a hardware replacement of the radio sensor 1.
  • non-volatile memory 11 microcontroller, central processing unit 12 external device

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Funksensor (1) mit einer ersten drahtlosen Schnittstelle (2) zum Aussenden von Daten. Der Funksensor (1) hat eine separat von der ersten drahtlosen Schnittstelle (2) eingerichtete, zweite drahtlose Schnittstelle (3). Die zweite drahtlose Schnittstelle (3) ist zum drahtlosen Übermitteln von Information (19) zwischen dem Funksensor (1) und einem externen Gerät (12) eingerichtet. Ferner wird ein Verfahren zur Kommunikation zwischen einem Funksensor (1) und einem externen Gerät (12) beschrieben. Bei dem Verfahren erfolgt ein Herstellen einer Kommunikationsverbindung zwischen einer drahtlosen Schnittstelle (3) des Funksensors (1) und einer drahtlosen Schnittstelle (14) des externen Gerätes (12) sowie ein Übermitteln von Information (19) zwischen dem Funksensor (1) und dem externen Gerät (12) mittels der aufgebauten Kommunikationsverbindung. Dadurch ist ein einfaches Konfigurieren bzw. Warten des Funksensors (1) mittels des externen Gerätes (12) in Abhängigkeit von der ausgetauschten Information (19) ermöglicht.

Description

Beschreibung
Funksensor sowie Verfahren zur Kommunikation mit einem Funksensor
Die Erfindung betrifft einen Funksensor. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kommunikation mit einem Funksensor .
Funksensoren senden periodisch oder gesteuert durch Messwerte per Funk über vorgegebene Entfernungen (typisch unter 200 Meter Reichweite in Gebäuden und unter 20 km Reichweite außerhalb von Gebäuden) Daten an einen oder mehrere Empfänger, wie Gateways, Aktoren, Empfangseinrichtungen, Geräte, Systeme oder Kombinationen daraus ab.
Zu solchen Funksensoren zählen insbesondere Funksensoren, die Daten aus der unmittelbaren oder näheren Umgebung erheben und aussenden. Beispiele für Mess-Parameter, die von solchen Funksensoren erfasst werden, sind Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Gaskonzentrationen, Abstand und Lage von Objekten zu Referenzpunkten, Beschleunigungen, Wärmestrahlung oder Beleuchtungsstärke.
Die heute bekannten Funksensoren haben, wenn sie in Verkehr gebracht werden, einen festgelegten Funktionsumfang, der nicht ohne signifikanten Aufwand und spezielle Technik (z. B. drahtgebundene Neu-Programmierung oder Änderung der Hardware) geändert werden kann. Ein Händler, Installateur oder Endnutzer ist dazu üblicherweise nicht in der Lage.
Ein Problem solcher Funksensoren besteht somit darin, dass ein Funktionsumfang oder verschiedene Arbeits- oder Betriebsparameter bisher unveränderbar festgelegt sind oder nur sehr eingeschränkt, z. B. durch Kodiervorrichtungen an den Funksensoren selbst, oder mittels aufwändiger Prozesse veränderbar sind. Auch eine Wartung solcher Funksensoren ist bisher nur sehr eingeschränkt, wenn überhaupt, möglich.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Funksensor sowie ein Verfahren anzugeben, die eine einfachere und flexiblere Konfiguration bzw. Wartung eines Funksensors ermöglichen .
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt durch einen nachfolgend erläuterten Funksensor gelöst.
Ein solcher Funksensor weist eine erste drahtlose Schnittstelle zum Aussenden von Daten auf. Des Weiteren weist der Funksensor eine separat von der ersten drahtlosen Schnittstelle eingerichtete, zweite drahtlose Schnittstelle auf. Die zweite drahtlose Schnittstelle ist zum drahtlosen Übermitteln von Information von einem externen Gerät an den Funksensor und/oder vom Funksensor an das externe Gerät eingerichtet .
Ein solcher Funksensor ermöglicht eine einfache Konfiguration, Wartung oder Diagnose der Funktionalität des Funksensors oder eines Systems mit einem solchen Funksensor und davon angesteuerten Empfängern, wie z.B. Gateways, Aktoren, Empfangseinrichtungen, Geräten, (Teil-)Systemen oder Kombinationen daraus, mittels eines externen Gerätes, das mit der zweiten drahtlosen Schnittstelle des Funksensors koppelbar ist. Informationen bzw. Daten können auf einfache Weise vom externen Gerät an den Funksensor und/oder vom Funksensor an das externe Gerät mittels der zweiten drahtlosen Schnittstelle des Funksensors übertragen werden.
Auf diese Weise können ein Funktionsumfang wie auch Arbeits oder Betriebsparameter des Funksensors bei einer Installation des Funksensors festgelegt oder auch flexibel, einfach und umfangreich nachträglich geändert werden. Auch (nachträgliche) Software-Updates oder Software- Freischaltungen können über die zweite drahtlose Schnittstelle einfach und günstig drahtlos durchgeführt werden. Somit ermöglicht der Funksensor über die zweite drahtlose Schnittstelle eine einfache und flexible Konfiguration bzw. Wartung. Der Funksensor ist auf diese Weise auch flexibel an verschiedene (womöglich veränderte) Betriebssituationen oder Betriebsszenarios anpassbar.
In diversen Ausführungsformen ist der Funksensor, konkret die zweite drahtlose Schnittstelle implementiert, Informationen bzw. Daten verschlüsselt vom externen Gerät zu erhalten und/oder an das externe Gerät zu übertragen. Dies erhöht die Sicherheit einer Kommunikation des Funksensors mit dem externen Gerät über die zweite drahtlose Schnittstelle.
In diversen Ausführungsformen ist der Funksensor eingerichtet, einen oder mehrere Empfänger, wie z.B.
Gateways, Aktoren, Empfangseinrichtungen, Geräte, Systeme oder Kombinationen daraus anzusteuern. Solche Empfänger können z. B. Geräte und Komponenten einer automatisierten Gebäude- oder Haustechnikanlage sein, wie z. B. Lampen, Leuchten, Anzeigen, Jalousien, Rollladen, Fensteraktoren, elektronische Zugangs- oder Schließanlagen, Klimaanlagen (insbesondere sogenannte „Heizung, Lüftung, Klimatechnik"- Anlagen, englisch: Heating, Ventilation and Air Conditioning, HVAC), usw. In diversen Ausführungsformen ist der Funksensor eingerichtet mobil und flexibel positioniert zu werden.
In anderen Ausführungsformen überwacht der Funksensor physikalische Umgebungsparameter in Gebäuden, in der Industrie oder in der Natur und übermittelt entsprechende Messwerte an die jeweiligen Empfänger. Beispiele für solche Umgebungsparameter sind Temperaturen, Luftfeuchtigkeit, Gaskonzentrationen, Wasserqualität, Luftdruck, Lichtstärke, Wassergehalt, z.B. in Böden, Partikelkonzentration in der Luft, usw.
In anderen Ausführungsformen überwacht der Funksensor Parameter, welche mit dem Zustand von technischen Einrichtungen zu tun haben, und übermittelt entsprechende Messwerte an die jeweiligen Empfänger. Beispiele sind: Materialflusskontrolle in der Produktion, Füllstandsmessung in Behältern, Besetzungszustand von Räumen wie z.B. Toiletten oder Besprechungsräumen, Sicherheitszustand von Fenstern, Türen, Zugangsschranken, Besetzungszustand von Parkflächen für Automobile, Zustand von Beleuchtungsanlagen, Wartungszustand von technischen Anlagen und Verschleißteilen, usw.
In diversen Ausführungsformen des Funksensors ist die zweite drahtlose Schnittstelle zum drahtlosen Übertragen von Energie vom externen Gerät an den Funksensor eingerichtet. Dies hat den Vorteil, dass dem Funksensor über die zweite drahtlose Schnittstelle Energie bereitgestellt werden kann, die zum Betreiben des Funksensors dient. Dies ist z. B. während einer Konfiguration oder Wartung durch das externe Gerät mittels der zweiten drahtlosen Schnittstelle sehr hilfreich. Der Funksensor selbst muss hierfür keine Energie bereitstellen oder aufwenden. Dies ist insbesondere bei sogenannten energieautarken Funksensoren mit stark begrenzten Energiereserven vorteilhaft. Eine Konfiguration oder Wartung ist bei solchen Funksensoren trotz stark begrenzter Energiereserven gut durchführbar, weil die hierfür benötigte Energie über die zweite drahtlose Schnittstelle bereitgestellt wird.
In diversen Ausführungsformen des Funksensors bedeutet ein Betreiben des Funksensors beispielsweise, dass der Funksensor eingerichtet ist, in einem aktiven Betriebszustand über Energie betrieben zu werden, die vom externen Gerät an den Funksensor übertragen wird.
In diversen Ausführungsformen des Funksensors ist die zweite drahtlose Schnittstelle als bidirektionale Daten- Schnittstelle eingerichtet zum drahtlosen Austausch von Information zwischen dem Funksensor und dem externen Gerät. Der Funksensor ist über die bidirektionale Daten- Schnittstelle beispielsweise eingerichtet, auf eine an ihn übertragene Anfrage eines externen Gerätes hin eine Rückantwort an das externe Gerät zu übertragen. Alternativ oder ergänzend ist der Funksensor über die bidirektionale Daten-Schnittstelle beispielsweise eingerichtet, eine Anfrage an das externe Gerät zu übertragen und daraufhin eine Rückantwort des externen Gerätes zu empfangen. Dies hat den Vorteil, dass nicht nur Informationen/Daten von dem externen Gerät an den Funksensor übergeben werden können, sondern auch Informationen/Daten durch das externe Gerät aus dem Funksensor ausgelesen werden können. Auf diese Weise können z. B. Wartungsdaten oder eine Historie der Zuverlässigkeit des Funksensors erhoben werden. Die bidirektionale Schnittstelle ermöglicht, solche Daten auszulesen. Weiterhin kann auf diese Weise eine Zuverlässigkeit bzw. Qualität des Funksensors im Betriebsfall (z. B. eine Link-Qualität einer Funkverbindung zwischen dem Funksensor und einem oder mehreren Empfängern) bidirektional ausgetauscht und abgefragt werden.
In diversen Ausführungsformen des Funksensors ist die zweite drahtlose Schnittstelle folgendermaßen eingerichtet: als induktive Schnittstelle, insbesondere zur Nahfeld-
Kommunikation (Reichweite typisch einige Zentimeter bis wenige Meter) und/oder als Funkschnittstelle und/oder als optische Schnittstelle und/oder als kapazitive Schnittstelle und/oder als akustische Schnittstelle.
Beispielsweise ist die zweite drahtlose Schnittstelle als induktive Schnittstelle gemäß dem so genannten „Near Field Communication" oder „NFC"-Standard eingerichtet. Dies ermöglicht eine gute und zuverlässige Kompatibilität mit externen Geräten, die ebenfalls eine entsprechende NFC- Schnittstelle aufweisen. Alternativ oder ergänzend ist die zweite drahtlose Schnittstelle als Funkschnittstelle zum drahtlosen Austausch von Information und/oder Energie über Funksignale (englisch: Radio Frequency, RF) eingerichtet.
Dies ermöglicht eine Kommunikation auch über höhere Entfernungen. Dies ist für sehr exponierte Einsatzorte und/oder im industriellen Umfeld vorteilhaft. Weiter alternativ oder ergänzend ist die zweite drahtlose Schnittstelle als optische Schnittstelle zum drahtlosen Austausch von Information und/oder Energie über Licht eingerichtet. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn Interferenzen oder Störungen von Funksignalen vermieden werden müssen, z. B. in einem Laborumfeld oder einem Einsatzort mit stark reglementierten Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV). Weiter alternativ oder ergänzend ist die zweite drahtlose Schnittstelle als akustische Schnittstelle zum drahtlosen Austausch von Information und/oder Energie über akustische Signale, z.B. Ultraschall, eingerichtet.
In diversen Ausführungsformen des Funksensors weist der Funksensor einen Energiewandler zum Wandeln von Umgebungsenergie, z.B. Energie aus der unmittelbaren Umgebung, insbesondere mechanische Energie oder Lichtenergie oder thermische Energie, in elektrische Energie zum Betreiben des Funksensors auf. Der Funksensor ist somit als energieautarker Funksensor eingerichtet. Der Funksensor benötigt also keine Kabelverbindung zur Energieversorgung.
Der Funksensor bezieht seine zum Messen und zum Aussenden der Daten benötigte Energie vielmehr aus der Umgebung. Der Energiewandler ist zum Beispiel ein elektromechanischer oder elektrothermischer Energiewandler oder ein Energiewandler, der elektromagnetische Strahlung aus dem sichtbaren oder nicht sichtbaren Spektrum in elektrische Energie wandelt. Konkret ist der Energiewandler zum Beispiel als Solarzelle oder Peltierelement eingerichtet zum Wandeln von Lichtenergie oder thermischer Energie in elektrische Energie. In diversen Ausführungsformen weist der Funksensor zudem einen Energiespeicher auf, um die vom Energiewandler bereitgestellte elektrische Energie zu speichern.
Auf diese Weise kann der Funksensor an Orten ohne direkten Zugang zu kabelgebundener Infrastruktur installiert werden und bezieht vorteilhaft die zum Betrieb notwendige Energie aus der unmittelbaren Umgebung. Dies hat den Vorteil eines (aus Sicht der Energieversorgung) wartungsfreien Betriebs ohne Batteriewechsel oder Batterieladung.
Alternativ oder ergänzend zu Ausführungen des Funksensors mit einem Energiewandler ist auch ein Batteriebetrieb über eine oder mehrere Batterien möglich.
In diversen Ausführungsformen des Funksensors ist der Funksensor über die zweite drahtlose Schnittstelle derart konfigurierbar bzw. wartbar, dass ein Funktionsumfang des Funksensors und/oder Betriebsparameter des Funksensors mittels einer oder mehrerer der folgenden Maßnahmen beeinflusst werden: Aktivierung, Deaktivierung, Auslesen, Verändern. Dabei sind einige oder alle Funktionen und/oder Betriebsparameter des Funksensors aktivierbar im Funksensor ausgeführt/hinterlegt . Über das externe Gerät mittels einer Kommunikation über die zweite drahtlose Schnittstelle sind diese auswählbar und/oder aktivierbar. Alternativ erfolgt ein Laden/Programmieren neuer Funktionen und/oder Betriebsparameter in den Funksensor, die noch nicht dort hinterlegt sind, ebenfalls über das externe Gerät mittels einer Kommunikation über die zweite drahtlose Schnittstelle. Der Funksensor ist hierzu beispielsweise mit Vorrichtungen oder Steuerungen zum Freischalten oder Limitieren oder Festlegen eines bestimmten Funktionsumfangs oder auch bestimmter Arbeits- oder Betriebsparameter ausgestattet.
Zum Beispiel können einzelne oder eine Kombination der folgenden Optionen eingestellt oder vorgesehen werden:
Vordefinierte Arbeitsparameter wie z.B. Funkfrequenzen, Betriebsmodi, Kommunikationsstandards, etc.,
Vordefinierte Sicherheitslevel, Freischalten oder Sperren einer, mehrerer oder aller vordefinierten Funktionen,
Freischalten oder Sperren einer, mehrerer oder aller Funktionen nur bedingt oder temporär oder dauerhaft, Programmierung neuer, bislang nicht im Funksensor hinterlegter Funktionen, Arbeits- oder Betriebsparameter.
Die obige Aufgabe wird gemäß einem zweiten Aspekt durch ein nachfolgend erläutertes Verfahren gelöst.
Ein solches Verfahren ist zur Kommunikation zwischen einem Funksensor und einem externen Gerät eingerichtet und umfasst die folgenden Schritte:
Herstellen bzw. Aufbauen einer Kommunikationsverbindung zwischen einer drahtlosen Schnittstelle des Funksensors und einer drahtlosen Schnittstelle des externen Gerätes, wobei die drahtlose Schnittstelle des Funksensors separat von einer weiteren drahtlosen Schnittstelle des Funksensors zum Aussenden von Daten eingerichtet ist, Übermitteln von Information vom externen Gerät an den Funksensor und/oder vom Funksensor an das externe Gerät mittels der aufgebauten Kommunikationsverbindung.
Durch ein derartiges Verfahren werden dieselben Effekte bzw. Vorteile erzielt, wie sie im Zusammenhang mit dem Funksensor gemäß dem ersten Aspekt oben erläutert worden sind.
In diversen Implementierungen des Verfahrens werden Informationen bzw. Daten verschlüsselt vom Funksensor an das externe Gerät oder vom externen Gerät an den Funksensor übermittelt. Dies erhöht die Sicherheit einer Kommunikation des Funksensors mit dem externen Gerät über die hierfür eingerichtete drahtlose Schnittstelle. Ansonsten werden dieselben Effekte bzw. Vorteile erzielt, wie sie im Zusammenhang mit dem Funksensor gemäß dem ersten Aspekt oben erläutert worden sind.
In diversen Implementierungen umfasst das Verfahren den Schritt:
Übertragen von Energie vom externen Gerät an den Funksensor mittels der drahtlosen Schnittstelle des Funksensors.
Durch diese Maßnahme werden dieselben Effekte bzw. Vorteile erzielt, wie sie im Zusammenhang mit dem Funksensor gemäß dem ersten Aspekt oben erläutert worden sind. Dieser Schritt kann im Verfahren auch zu Anfang (initial) vor den weiteren oben erläuterten Schritten oder parallel zu diesen weiteren Schritten erfolgen.
In diversen Implementierungen dient die vom externen Gerät an den Funksensor übertragene Energie vorteilhaft zum Betreiben des Funksensors. Die Energie wird vorteilhaft während einer Konfiguration oder Wartung des Funksensors durch das externe Gerät übertragen.
In diversen Implementierungen umfasst das Verfahren den Schritt:
Konfigurieren bzw. Warten des Funksensors mittels des externen Gerätes in Abhängigkeit von der übermittelten Information, wobei ein Funktionsumfang des Funksensors und/oder Betriebsparameter des Funksensors mittels einer oder mehrerer der folgenden Maßnahmen beeinflusst werden: Aktivierung, Deaktivierung, Auslesen, Verändern. Eine gewünschte Konfiguration des Funksensors ist dabei vorteilhaft im externen Gerät hinterlegt. Durch Aufbauen der Kommunikationsverbindung und Austauschen von Informationen zwischen dem Funksensor und dem externen Gerät mittels der aufgebauten Kommunikationsverbindung kann die gewünschte Konfiguration im Funksensor eingestellt werden.
In diversen Implementierungen des Verfahrens ist eine Abfrage/Austausch zwischen dem externen Gerät und einem Online-Dienst (Server) vorgesehen. Dies umfasst z. B. eine Authentifizierung des externen Gerätes am Online-Dienst, um entsprechende Rechte des externen Gerätes zur Vornahme einer oben erläuterten Konfiguration zu überprüfen und/oder eine gewünschte Konfiguration des Funksensors abzurufen, vorzugeben oder zu autorisieren. Eine Verbindung zwischen dem externen Gerät und dem Online-Dienst erfolgt aus Sicherheitsgründen vorteilhaft verschlüsselt.
In diversen Implementierungen des Verfahrens ist das externe Gerät an den Online-Dienst angebunden und erwirkt eine Freigabe zum Konfigurieren bzw. Warten des Funksensors am Online-Dienst, wobei das Konfigurieren bzw. Warten des Funksensors durch das externe Gerät nur durchführbar ist, wenn die Freigabe am Online-Dienst erwirkt wurde. Durch diese Maßnahmen kann eine Konfiguration oder Wartung des Funksensors über das externe Gerät nur durchgeführt werden, wenn die Konfiguration oder Wartung bzw. deren Umfang über den Online-Dienst freigegeben (autorisiert) ist.
In diversen Implementierungen des Verfahrens gibt der Online- Dienst einen bestimmten Umfang zum Konfigurieren bzw. Warten des Funksensors vor, wobei der Umfang zum Konfigurieren bzw. Warten des Funksensors im externen Gerät über die erwirkte Freigabe autorisiert wird. Beispielsweise richtet das externe Gerät zunächst eine Anfrage zur Konfiguration oder Wartung des Funksensors an den Online-Dienst. Dieser prüft die Anfrage bzw. einen damit zusammenhängenden Umfang einer Konfiguration oder Wartung bzw., ob das externe Gerät über entsprechende Rechte verfügt. Zum Beispiel prüft der Online- Dienst anhand eines Benutzerkontos, ob bestimmte Konfigurationen oder Einstellungen des Funksensors vorab freigeschaltet sind oder über einen Benutzer des externen Gerätes erworben wurden. In diesem Fall autorisiert der Online-Dienst die Anfrage bzw. einen damit zusammenhängenden Umfang einer Konfiguration oder Wartung, die dann über das externe Gerät am Funksensor vorgenommen werden können. Schlagen diese Mechanismen fehl, wird eine Konfiguration oder Wartung des Funksensors über das externe Gerät durch den Online-Dienst versagt.
In diversen Implementierungen umfasst das Verfahren den Schritt :
Auslesen von Identifikationsinformationen des Funksensors durch das externe Gerät, wobei das Konfigurieren bzw. Warten des Funksensors in Abhängigkeit von den ausgelesenen
Identifikationsinformationen erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass der Funksensor für die genannten Maßnahmen identifiziert wird und diese Maßnahmen in Abhängigkeit von einer solchen Identifikation durchgeführt werden. Somit ist eine sichere und fehlerfreie Konfiguration bzw. Wartung des Funksensors gewährleistet .
In diversen Implementierungen des Verfahrens erfolgt das Auslesen der Identifikationsinformationen des Funksensors mittels der Kommunikationsverbindung zwischen den drahtlosen Schnittstellen des Funksensors und des externen Gerätes. Alternativ erfolgt das Auslesen der
Identifikationsinformationen über einen separaten Weg, z. B. durch Lesen eines QR-Codes am Funksensor über einen Sensor (wie z. B. eine Kamera) des externen Gerätes.
In diversen Implementierungen des Verfahrens erfolgt ein Weiterleiten bzw. Prüfen der Identifikationsinformationen des Funksensors vom externen Gerät an einen Online-Dienst (Server). Dieser Online-Dienst kann der oben genannte Online- Dienst oder ein anderer Online-Dienst sein. Eine Verbindung zu diesem Zwecke zwischen dem externen Gerät und dem Online- Dienst erfolgt aus Sicherheitsgründen vorteilhaft verschlüsselt.
In diversen Implementierungen umfasst das Verfahren die Schritte :
Aussenden eines Funksignals durch den Funksensor an einen oder mehrere Empfänger, veranlasst durch das externe Gerät mittels der Kommunikationsverbindung,
Empfangen eines oder mehrerer Rücksignale des einen oder der mehreren Empfänger durch den Funksensor,
Speichern einer Paarung des Funksensors mit dem einen oder den mehreren Empfängern.
Diese Maßnahmen erlauben eine sehr einfache Paarung des Funksensors mit einem oder mehreren Empfängern, gesteuert bzw. veranlasst durch das externe Gerät, das über die Kommunikationsverbindung und die hierfür eingerichtete drahtlose Schnittstelle mit dem Funksensor kommuniziert. Das Aussenden des Funksignals erfolgt beispielsweise über die weitere separate Schnittstelle des Funksensors. Das Speichern der Paarung erfolgt beispielsweise im Funksensor oder im Empfänger und optional ergänzend im externen Gerät.
In diversen Implementierungen des Verfahrens wird Information zwischen dem Funksensor und dem externen Gerät bidirektional über die Kommunikationsverbindung ausgetauscht. Dadurch werden dieselben Effekte bzw. Vorteile erzielt, wie sie im Zusammenhang mit dem Funksensor gemäß dem ersten Aspekt oben erläutert worden sind.
In diversen Implementierungen umfasst das Verfahren die Schritte:
Aussenden eines Funksignals durch den Funksensor an einen oder mehrere Empfänger,
Empfangen eines oder mehrerer Rücksignale des einen oder der mehreren Empfänger durch den Funksensor,
Übermitteln von Statusinformationen in Abhängigkeit von dem oder den empfangenen Rücksignalen vom Funksensor an das externe Gerät mittels der Kommunikationsverbindung, Auswerten der übermittelten Statusinformationen durch das externe Gerät.
Diese Maßnahmen erlauben eine Prüfung, Konfiguration, Wartung oder Änderung eines Gesamtsystems, umfassend den Funksensor und einen oder mehrere Empfänger, wie Gateways, Aktoren, Empfangseinrichtungen, Geräte, Systeme oder Kombinationen daraus, die über den Funksensor angesteuert werden. Mittels der aufgebauten Kommunikationsverbindung zwischen dem externen Gerät und dem Funksensor kann eine
Übertragungsstrecke zwischen dem Funksensor und einem oder mehreren Empfängern überprüft und/oder beeinflusst werden. Somit werden nicht nur Informationen/Daten betreffend den Funksensor selbst, sondern auch Informationen/Daten betreffend den einen oder die mehreren Empfänger generiert und von diesen an den Funksensor rückübermittelt (ausgelöst durch das vom Funksensor gesendete Funksignal). Diese rückübermittelten Information/Daten werden dann über die hierfür eingerichtete drahtlose Schnittstelle des Funksensors an das externe Gerät übermittelt und können dort ausgewertet und analysiert werden. Das Aussenden von Funksignalen vom Funksensor an den einen oder die mehreren Empfänger erfolgt in diesen Implementierungen beispielsweise ebenfalls über die weitere separate Schnittstelle des Funksensors.
Die obigen Maßnahmen haben zudem den Vorteil, dass eine Überprüfung der Übertragungsstrecke zwischen dem Funksensor und dem einen oder den mehreren Empfängern durchgeführt werden kann, ohne dass das externe Gerät in ein Funknetzwerk (z. B. Wireless Local Area Network, WLAN oder Wifi) gekoppelt sein muss, innerhalb dessen der Funksensor mit dem einen oder den mehreren Empfängern kommuniziert. Vielmehr ist der Funksensor Vermittler zwischen der Übertragungsstrecke des einen oder der mehreren Empfänger und dem externen Gerät, wobei Daten über den einen oder die mehreren Empfänger mittels des Funksensors und die eingerichtete drahtlose Schnittstelle an das externe Gerät weitergegeben werden. Auf diese Weise ist eine Überprüfung der Übertragungsstrecke zwischen dem Funksensor und dem einen oder den mehreren Empfängern mittels des externen Gerätes sehr einfach möglich, ohne einem unbekannten externen Gerät Zugang zu einem privaten Funknetzwerk gestatten zu müssen.
Bei Anwendung dieser in diesen Implementierungen vorgesehenen Maßnahmen werden in weitergehenden Implementierungen die folgenden weiteren Schritte durchgeführt: Vorgeben eines definierten Funktionsumfangs und/oder von definierten Betriebsparametern mittels des externen Gerätes, die eine definierte Steuerung eines oder mehrerer Empfänger durch den Funksensor umfassen,
Einrichten des definierten Funktionsumfangs und/oder der definierten Betriebsparameter im Funksensor,
Aussenden des Funksignals durch den Funksensor an den einen oder die mehreren Empfänger in Abhängigkeit von dem definierten Funktionsumfang und/oder den definierten Betriebsparametern,
Speichern einer Paarung des Funksensors mit dem einen oder den mehreren Empfängern, wenn die ausgewerteten Statusinformationen vorbestimmten Kriterien entsprechen.
Durch diese zusätzlichen Maßnahmen ist es alternativ oder ergänzend zu den obigen Maßnahmen möglich, eine besonders leichte und vorteilhafte Zuordnung (Paarung) von Komponenten und Funktionen von mehreren Geräten untereinander im System, umfassend den Funksensor und einen oder mehrere Empfänger, zu ermöglichen. Dies wird durch das externe Gerät mittels der zum Funksensor aufgebauten Kommunikationsverbindung gesteuert. Dies ist insbesondere bei der Installation des Funksensors nützlich, jedoch auch bei Wartung und Fehlersuchen im System.
Die obige Aufgabe wird gemäß einem dritten Aspekt durch eine Anordnung mit einem Funksensor und einem externen Gerät nach Patentanspruch 15 gelöst. Die Anordnung ist insbesondere eingerichtet, ein Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt durchzuführen. In diversen Ausführungsformen der Anordnung ist der Funksensor vorteilhaft wie der Funksensor gemäß dem ersten Aspekt eingerichtet. Das externe Gerät ist eingerichtet, mit dem Funksensor zu kommunizieren. Das hierin erläuterte externe Gerät ist z. B. ein Smartphone, Tablet-Gerät oder eine Smartwatch.
Sämtliche strukturellen Merkmale, Aspekte, Vorteile und Effekte des Funksensors gemäß dem ersten Aspekt finden Niederschlag in verfahrensgemäßen Merkmalen, Aspekten, Vorteilen und Effekten des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt, und umgekehrt. Selbiges gilt zwischen der Anordnung gemäß dem dritten Aspekt und dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsformen unter Zuhilfenahme mehrerer Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Funksensors und eines externen Gerätes,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Systems mit einem Funksensor, einem externen Gerät mit Online-Anbindung und mehreren Empfängern,
Figur 3 eine perspektivische Darstellung einer exemplarischen Ausführungsform des Funksensors,
Figur 4 eine Explosionsdarstellung der exemplarischen Ausführungsform des Funksensors gemäß Figur 3, sowie
Figur 5 eine schematische Darstellung einer Implementierung eines Verfahrens zum Konfigurieren eines Funksensors. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Funksensors 1 und eines externen Gerätes 12.
Der Funksensor 1 ist in dieser Ausführungsform als energieautarker Funksensor 1 ausgeführt. Der Funksensor 1 weist einen Energiewandler 7 auf. Dieser Energiewandler 7 wandelt nichtelektrische Umgebungsenergie in elektrische Energie. Nichtelektrische Umgebungsenergieformen sind insbesondere Lichtenergie, mechanische Energie, Wärmeenergie, elektrische oder magnetische Wechselfelder und elektromagnetische Strahlung. Der Energiewandler 7 ist zum Beispiel als Solarzelle oder thermoelektrischer Wandler oder als piezoelektrischer oder elektromagnetischer Wandler zur Wandlung mechanischer Energie ausgeführt. Weiterhin weist der Funksensor 1 eine Energie-Management-Einheit 6 auf. Diese Energie-Management-Einheit 6, die vorzugsweise als elektronische Schaltung realisiert wird, leistet alle oder einige der folgenden Merkmale:
Laden eines Energiespeichers 8, der zum Beispiel ein Kondensator und/oder ein chemischer Energiespeicher sein kann, mit den Ladungen, die der Energiewandler 7 bereitstellt,
Reglung der Energiespeicherung durch Vermeiden von Überspannungen zum Schutz des Energiespeichers 8,
Regelung des Energieverbrauchs des Funksensors 1 durch ggf. notwendiges Abtrennen aller Verbraucher oder durch Reduzierung der Verbrauchsströme bei Unterspannung zum Schutz des Energiespeichers 8,
Bereitstellen einer Backup-Energie im Falle schwacher Umgebungsenergie durch eine elektrochemische Batterie, vorzugsweise in Lithium-Technologie durch Umschalten auf diese im Bedarfsfall,
Regelung der Spannung (über einen optionalen Spannungswandler 9), die durch die Energie-Management- Einheit 6 für den Betrieb des Funksensors 1 ausgegeben wird auf den für den Betrieb der elektrisch nachgeschalteten Komponenten akzeptierten Bereich.
Auf diese Weise ist der Funksensor 1 energieautark, wobei die zum Betrieb benötigte elektrische Energie aus der Umgebung bereitgestellt wird. Der Funksensor 1 ist somit flexibel und mobil an verschiedenen Einsatzorten bzw. in verschiedenen Einsatzszenarien einsetzbar.
Des Weiteren weist der Funksensor 1 in der Ausführungsform gemäß Figur 1 einen Mikrocontroller bzw. eine zentrale Recheneinheit 11 und einen nichtflüchtigen Speicher 10 auf.
Im nichtflüchtigen Speicher 10 sind beispielsweise Daten, insbesondere Programmdaten bzw. Software, gespeichert. Diese Informationen werden über den Mikrocontroller 11 verarbeitet. Allgemein ist der Mikrocontroller 11 zur Steuerung des Funksensors 1 zur bestimmungsgemäßen Verwendung eingerichtet.
Weiterhin weist der Funksensor 1 einen oder mehrere Messfühler 29 auf, welche Messdaten physikalischer Parameter aus der näheren Umgebung (bis zu wenigen Metern) messen und dem Mikrokontroller 11 zur Verfügung stellen. Beispiele für Messgrößen sind Lufttemperatur, Luftfeuchte, Abstand zu Objekten in der Nähe, Gaskonzentrationen, Magnetfelder, Beschleunigungen, Wärmestrahlung, Bodenfeuchte, Luftfeuchte, Partikelanzahl in der Luft, Anwesenheit von Objekten und vieles mehr. Der Funksensor 1 weist in der Ausführungsform gemäß Figur 1 zwei separate drahtlose Schnittstellen 2 und 3 auf. Die erste drahtlose Schnittstelle 2 ist eine Funk-Schnittstelle, wobei über eine Antenne 4 Funksignale vom Funksensor 1 ausgesendet werden können. Derartige Funksignale dienen beispielsweise zum Ansteuern eines oder mehrerer Empfänger, die über eine Funkverbindung mit dem Funksensor 1 kommunizieren. Eine derartige Kommunikation erfolgt beispielsweise innerhalb eines WLAN-Netzwerkes, eines Bluetooth-Netzwerkes, eines EnOcean-Netzwerks, eines Zigbee-Netzwerks oder über andere Radiostandards für geringe bis mittlere Reichweiten.
Die zweite drahtlose Schnittstelle 3 ist beispielsweise eine NFC-Schnittstelle, wobei über die Antenne 5 eine drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen dem Funksensor 1 und dem externen Gerät 12 aufgebaut werden kann, wodurch Informationen bzw. Daten 19 und/oder Energie 20 zwischen dem Funksensor 1 und dem externen Gerät 12 ausgetauscht werden.
Das externe Gerät 12 weist zur drahtlosen Kommunikation mit dem Funksensor 1 eine entsprechende drahtlose Schnittstelle 14 mit einer Antenne 16 auf, über die eine entsprechende drahtlose Kommunikationsverbindung mit der Schnittstelle 3 (Antenne 5) des Funksensors 1 aufgebaut werden kann.
In der Konstellation gemäß Figur 1 erfolgt beispielsweise ein bidirektionaler Austausch von Informationen/Daten 19 zwischen dem Funksensor 1 und dem externen Gerät 12 mittels der jeweiligen drahtlosen Schnittstelle 3 auf Seiten des Funksensors 1 und der drahtlosen Schnittstelle 14 auf Seiten des externen Gerätes 12. Des Weiteren stellt das externe Gerät 12 dem Funksensor 1 über diese drahtlose Verbindung Energie 20 bereit. Diese Energiebereitstellung ist vorteilhaft, um den Funksensor 1 unabhängig von dessen eigener Energiebereitstellung, wie oben erläutert, zumindest zu Konfigurationszwecken betreiben zu können. Die Energie 20 wird über die entsprechenden drahtlosen Schnittstellen 3 und 14 vom externen Gerät 12 an den Funksensor 1 übertragen.
Des Weiteren umfasst das externe Gerät 12 noch ein Benutzer- Interface 13, zum Beispiel ein berührungsempfindliches Display, eine Batterie 18 zur Stromversorgung des externen Gerätes 12, einen Mikrocontroller bzw. eine zentrale Recheneinheit 28 zur Steuerung des externen Gerätes 12 sowie eine weitere drahtlose Schnittstelle 15 mit einer Antenne 17, die beispielsweise als Funk-Schnittstelle eingerichtet ist. Auf diese Weise ist auch das externe Gerät 12 mobil einsetzbar und in jegliche Funknetzwerke, zum Beispiel in ein WLAN, integrierbar. Das externe Gerät 12 ist beispielsweise ein mobiles Gerät, wie ein Smartphone, Tablet-Gerät oder Smartwatch .
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Systems mit einem Funksensor 1, einem externen Gerät 12 mit Online-Anbindung an einen Online-Dienst 21a sowie mit mehreren Empfängern 22, 23 und 24, die über den Funksensor 1 angesprochen bzw. angesteuert werden können. Der Funksensor 1 bzw. das externe Gerät 12 gemäß der beispielhaften Ausführungsform in Figur 2 sind beispielsweise gemäß der Konfiguration der Ausführungsform aus Figur 1 eingerichtet .
Die Empfänger 22 und 23 sind zum Beispiel Gateways und/oder sonstige Sende-/Empfangseinrichtungen. Alternativ oder ergänzend sind die Empfänger 22 und 23 Aktoren, Geräte oder ganze Systeme mit entsprechender Sende- /Empfangsfunktionalität. Die Empfänger 22 und 23 sind an ein Netzwerk bzw. einen Datenbus 30 angebunden und können darüber miteinander oder mit weiteren (nicht dargestellten) Busteilnehmern kommunizieren. Das Netzwerk bzw. der Datenbus 30 ist optional an einen Online-Dienst 21b angebunden. Dieser unterscheidet sich im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 vom Online-Dienst 21a und stellt z.B. eine Online-Datenbank für Kommunikations- oder Betriebsdaten des Funksensors 1 und/oder der Empfänger 22 und 23 bereit. Alternativ sind die Online- Dienste 21a und 21b in einem bereitgestellten Dienst integriert .
Der Empfänger 24 ist zum Beispiel ein Gateway und/oder eine sonstige Sende-/Empfangseinrichtung und kommunikativ an eine Komponente 24b angebunden. Die Komponente 24b stellt zum Beispiel einen Aktor eines Gerätes oder Systems, z.B. eines HVAC-Systems, oder ein solches Gerät oder System selbst dar. Die Empfänger 22, 23 und 24 weisen als entsprechende Sende- /Empfangseinrichtungen Antennen 22a, 23a und 24a auf. Der Funksensor 1 kann über seine Funk-Schnittstelle 2 und Antenne 4 (vergleiche Figur 1) mit den Empfängern 22, 23 und 24 bidirektional kommunizieren, insbesondere Steuersignale an die Empfänger 22, 23 und 24 senden bzw. optional entsprechende Rücksignale (zum Beispiel Statussignale) von den Empfängern 22, 23 und 24 erhalten.
Das externe Gerät 12 kommuniziert mit dem Funksensor 1, wie im Zusammenhang mit Figur 1 erläutert worden ist, d.h. insbesondere über eine drahtlose Schnittstelle innerhalb des Funksensors 1 (z. B. die Schnittstelle 3 gemäß Figur 1) und über eine entsprechende drahtlose Schnittstelle im externen Gerät 12 (z. B. die Schnittstelle 14 gemäß Figur 1). In der
Implementierung in Figur 2 sind der Funksensor 1 und das externe Gerät 12 konfiguriert, bidirektional über die entsprechenden drahtlosen Schnittstellen 3 und 14 Informationen bzw. Daten 19 auszutauschen. Des Weiteren ist das externe Gerät 12 konfiguriert, über die entsprechenden drahtlosen Schnittstellen 3 und 14 elektrische Energie 20 vom externen Gerät 12 an den Funksensor 1 bereitzustellen.
Das externe Gerät 12 ist über eine separate drahtlose Funk- Schnittstelle (z. B. die Schnittstelle 15 gemäß Figur 1) an den Online-Dienst 21a angebunden. Der Online-Dienst 21a ist beispielsweise ein über einen Server bereitgestellter Dienst zur Authentifizierung des externen Gerätes 12 bzw. des Funksensors 1. Alternativ oder ergänzend wird über den Online-Dienst 21a ein Funktionsumfang bzw. Betriebsparameter oder Arbeitsparameter des Funksensors 1 oder ein erlaubter Umfang einer Konfiguration oder Wartung des Funksensors 1 vorgegeben, in Abhängigkeit derer der Funksensor 1 konfiguriert werden kann. Der Online-Dienst 21a ist beispielsweise eingerichtet den erlaubten Umfang einer Konfiguration oder Wartung des Funksensors 1 im externen Gerät 12 zu autorisieren bzw. freizugeben. Eine entsprechende Funktionalität bzw. ein Verfahren zur Konfiguration des Funksensors 1 mittels des externen Gerätes 12 ausgehend von dem System, wie in Figur 2 dargestellt, wird im Zusammenhang mit einem Verfahren gemäß Figur 5 unten näher erläutert.
Im System gemäß Figur 2 ist das externe Gerät 12 optional mit einer Sensorik ausgestattet, um zusätzliche Informationen über den Funksensor 1 zu erfassen. Derartige zusätzliche Informationen sind zum Beispiel Identifikationsinformationen des Funksensors 1. Die Sensorik am externen Gerät 12 ist zum Beispiel eine Kamera des externen Gerätes 12. Beispielsweise wird über die Kamera des externen Gerätes 12 ein Marker am Funksensor 1, zum Beispiel ein sogenannter QR-Code, optisch erfasst. Dieser Marker enthält beispielsweise Identifikationsinformationen des Funksensors 1, die nach Scannen des Markers durch das externe Gerät 12 entsprechend verarbeitet werden können. Optional können erfasste Identifikationsinformationen des Funksensors 1 über das externe Gerät 12 an den Online-Dienst 21a gesendet werden, um dort überprüft bzw. verifiziert zu werden.
Vorzugsweise erfolgen in der Implementierung gemäß Figur 2 eine oder mehrere Kommunikationsverbindungen zwischen dem Funksensor 1 und den Empfängern 22, 23 und 24, zwischen den Empfängern 22, 23 und dem Datenbus 30 bzw. Online-Dienst 21b, zwischen dem Funksensor 1 und dem externen Gerät 12 bzw. zwischen dem externen Gerät 12 und dem Online-Dienst 21a in verschlüsselter Form.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Funksensors 1, wie er beispielsweise in den Figuren 1 und 2 Anwendung finden kann.
Figur 4 zeigt eine Explosionsdarstellung der Ausführungsform des Funksensors 1 gemäß Figur 3, wobei einzelne Komponenten des Funksensors 1 verdeutlicht sind. Insbesondere weist der Funksensor 1 gemäß Figur 4 einen oberen Gehäuseteil 26 sowie einen unteren Gehäuseteil 27 auf. Der obere Gehäuseteil 26 umfasst eine Abdeckung 26a für einen Energiewandler 7.
Der untere Gehäuseteil 27 dient zur Aufnahme der sonstigen Komponenten des Funksensors 1. Insbesondere ist zwischen dem oberen Gehäuseteil 26 und dem unteren Gehäuseteil 27 eine Platine 25 aufgenommen, die sämtliche elektrischen bzw. elektronischen Komponenten des Funksensors 1 (abgesehen vom Energiewandler 7) umfasst. Insbesondere ist gemäß Figur 4 auf der Platine 25 die erste drahtlose Schnittstelle 2 eingerichtet, die beispielsweise analog zur Implementierung in Figur 1 eine Funkschnittstelle ist. Des Weiteren ist auf der Platine 25 die zweite drahtlose Schnittstelle 3 eingerichtet, die beispielsweise analog zur Implementierung gemäß Figur 1 eine NFC-Schnittstelle ist. Weiterhin ist auf der Platine 25 ein Energiespeicher 8 eingerichtet, der die elektrische Energie aus dem Energiewandler 7, der hier exemplarisch als Solarzelle ausgeführt ist, speichern kann.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Implementierung eines Verfahrens zum Konfigurieren eines Funksensors mit mehreren Verfahrensschritte S1 bis S9. Nachfolgend wird ein derartiges Verfahren zum Konfigurieren des Funksensors 1 in einem System gemäß der beispielhaften Implementierung aus Figur 2 näher erläutert. Sämtliche nachfolgenden Erläuterungen beziehen sich strukturell auf die beispielhafte Implementierung in Figur 2, wobei diverse Verfahrensschritte eines Verfahrens in verschiedenen Implementierungsbeispielen gemäß Figur 5 erläutert werden.
Wie oben erläutert ist das externe Gerät 12 batteriebetrieben (Batterie 18) mit Benutzer-Interface 13 und ermöglicht eine bidirektionale Kommunikation 19 mit dem Funksensor 1 und eine Energieübertragung 20 auf den Funksensor 1. Die Kommunikationsverbindung zwischen dem externen Gerät 12 und dem Funksensor 1 erfolgt über die drahtlosen Schnittstellen 3 und 14 (siehe Figur 1) mit geringer Reichweite, typisch bis wenige Meter. Das externe Gerät 12 hat Zugang zum Online- Dienst 21a, um bei Benutzung oder zeitlich versetzt zur Benutzung Daten und/oder Berechtigungen/Autorisierungen zum Ausführen von Aktionen im Zusammenhang mit einer Konfiguration des Funksensors 1 mit dem Online-Dienst 21a auszutauschen. Eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Funksensor 1 und dem externen Gerät 12 bzw. zwischen dem externen Gerät 12 und dem Online-Dienst 21a erfolgt vorzugsweise mittels abgesicherter (verschlüsselter) Kommunikation.
1) Implementierungsbeispiel eines Verfahrens gemäß Figur 5 für den Ablauf der Konfiguration von Funktionen des Funksensors 1 gemäß Figur 2.
In einem Schritt S1 wird auf dem externen Gerät 12 ein Satz von vordefinierten Funktionen des Funksensors 1 ausgewählt.
In einem optionalen Schritt S2 wird dazu eine Freigabe (Rechte, diese Änderung vorzunehmen) über die Anbindung an den Online-Dienst 21a erwirkt, indem entweder eine Freigabe für den individuellen Funksensor 1 (z. B. über eine vom Gerät
12 erfasste Identifikationsinformation des Funksensors 1) erwirkt wird, oder eine limitiert verwendbare Freigabe für alle Funksensor eines Typs, z. B. „Funksensor mit Eigenschaften xyz", erwirkt wird. Beispielsweise wird im Online-Dienst 21a hierfür ein mit dem externen Gerät 12 verknüpftes Konto überprüft, ob entsprechende Rechte freigeschaltet oder erworben wurden, z.B. ob ein bestimmter Funktionsumfang oder bestimmte Konfigurationen des Funksensors 1 freigeschaltet wurden, z.B. durch käuflichen Erwerb.
In einem weiteren Schritt S3 wird das Gerät 12 in die Nähe des Funksensors 1 gebracht. In einem Schritt S4 versorgt die drahtlose Schnittstelle (Schnittstelle 14 gemäß Figur 1) des Gerätes 12 den Funksensor 1 mit elektrischer Energie. In einem Schritt S5 wird eine Kommunikationsverbindung zwischen der drahtlosen Schnittstelle des Gerätes 12 und der drahtlosen Schnittstelle (Schnittstelle 3 gemäß Figur 1) des Funksensors 1 initiiert.
In einem Schritt S6 wird die Übertragung des Satzes von vordefinierten Funktionen an den Funksensor 1 manuell oder automatisch gestartet. Sobald der Satz von vordefinierten Funktionen an den Funksensor 1 übertragen worden ist, erfolgt in Schritt S7 die Konfiguration der Funktionen des Funksensors 1 anhand des Satzes von vordefinierten Funktionen. In einem optionalen Schritt S8 wird nach Abschluss der Konfiguration des Funksensors 1, was dem Gerät 12 z. B. über ein entsprechendes Rücksignal vom Funksensor 1 mitgeteilt wird, die eingestellte Konfiguration des Funksensors 1 durch das Gerät 12 geprüft. Dies geschieht z.
B. durch Senden von Testdaten vom Gerät 12 an den Funksensor 1.
In einem optionalen letzten Schritt S9 wird nach Abschluss der Konfiguration des Funksensors 1 diese Konfiguration im Gerät 12 und/oder im Online-Dienst 21a eindeutig zuordenbar (z. B. über eine Identifikationsnummer des Funksensors 1) gespeichert .
2) Implementierungsbeispiel eines Verfahrens gemäß Figur 5 für den Ablauf einer Zuordnung des Funksensors 1 zu einem oder mehreren Empfängern 22, 23 oder 24 im System gemäß Figur
2.
In einem Schritt S1 wird das Gerät 12 in die Nähe des Funksensors 1 gebracht. In einem Schritt S2 versorgt die drahtlose Schnittstelle (Schnittstelle 14 gemäß Figur 1) des Gerätes 12 den Funksensor 1 mit elektrischer Energie. In einem Schritt S3 wird eine Kommunikationsverbindung zwischen der drahtlosen Schnittstelle des Gerätes 12 und der drahtlosen Schnittstelle (Schnittstelle 3 gemäß Figur 1) des Funksensors 1 initiiert.
In einem Schritt S4 wird eine Identifikationsinformation des Funksensors 1 über dessen drahtlose Schnittstelle (siehe Schnittstelle 3 aus Figur 1) abgefragt. Alternativ oder ergänzend wird ein QR-Code des Funksensors 1 ausgelesen, der mit einer Kamera des Gerätes 12 abgefragt wird.
Vorzugsweise verfügt das Gerät 12 über Informationen, welchem der Empfänger 22, 23 oder 24 der Funksensor 1 zugeordnet werden soll (einem oder mehreren Empfängern 22, 23 oder 24). In einem Schritt S5 erfolgt optional das Vorgeben eines definierten Funktionsumfangs und/oder von definierten Betriebsparametern mittels des externen Gerätes 12, die eine definierte Kommunikation des Funksensors 1 mit einem oder mehreren der Empfänger 22, 23 oder 24 umfassen. Optional wird dabei der definierte Funktionsumfang und/oder die definierten Betriebsparameter im Funksensor 1 eingerichtet. Der definierte Funktionsumfang und/oder die definierten Betriebsparameter werden beispielsweise analog zum 1) Implementierungsbeispiel durch den Online-Dienst 21a vorgegeben .
In einem weiteren Schritt S6 wird der Funksensor 1 optional veranlasst, ein Funksignal an den oder die Empfänger 22, 23 oder 24 auszusenden, optional mit der über die Schnittstelle eingespeisten Energie 20.
In einem weiteren Schritt S7 wird der Funksensor 1 optional in einen Empfangsmodus geschaltet, um eine Rückbestätigung (Rücksignal, Acknowledge-Signal) des Empfangs seines in Schritt S6 ausgesendeten Funksignals durch den oder die Empfänger 22, 23 oder 24 zu empfangen. Diese Rückbestätigung wird qualitativ nach Signalstärke und Richtigkeit, z.B. vermittels Kennungen (Identifikationsinformationen) der Empfänger 22, 23 oder 24) bewertet. Dadurch wird festgestellt, ob der oder die richtigen Empfänger 22, 23 oder 24 mit der gewünschten Funktionalität angesteuert werden.
Die Schritte S6 und S7 können auch iterativ für mehrere der Empfänger 22, 23 oder 24 durchgeführt werden.
In einem optionalen Schritt S8 erfolgt ein Übermitteln von Statusinformationen in Abhängigkeit von der oder den empfangenen Rückbestätigungen vom Funksensor 1 an das externe Gerät 12 mittels der Kommunikationsverbindung sowie ein Auswerten der übermittelten Statusinformationen durch das externe Gerät 12.
In einem letzten Schritt S9 wird nach erfolgreicher Kommunikation zwischen dem Funksensor 1 und einem zugehörigen Empfänger 22, 23 oder 24 diese Paarung dauerhaft gespeichert, vorzugsweise in den betreffenden Empfängern 22, 23 oder 24, optional auch im Funksensor 1 und/oder im externen Gerät 12 und/oder im Online-Dienst 21a bzw. Online-Dienst 21b. Damit ist eine Zuordnung fixiert und optional auch die Qualität der Funkverbindung überprüft worden.
Der Vorteil dieser Maßnahmen besteht darin, dass zur Zuordnung und Überprüfung einer Paarung zwischen dem Funksensor 1 und einem oder mehreren der Empfänger 22, 23 oder 24 kein Zugriff des Gerätes 12 auf ein Funknetz oder eine Funkverbindung zwischen dem Funksensor 1 und den Empfängern 22, 23 oder 24 notwendig ist. Vielmehr erfolgt ein Informationsaustausch darüber zwischen dem Funksensor 1 und dem Gerät 12 über die drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen diesen Komponenten des Systems. Auf diese Weise kann das System konfiguriert oder gewartet werden, ohne dass einem Benutzer des Gerätes 12 Zugriff auf das Funknetz oder eine Funkverbindung zwischen dem Funksensor 1 und den Empfängern 22, 23 oder 24 eingeräumt werden muss. Dies erhöht die Sicherheit .
3) Implementierungsbeispiel eines Verfahrens gemäß Figur 5 für eine Fehlersuche, Wartung oder Qualitätssicherung im System mit dem Funksensor 1 und den Empfängern 22, 23 oder 24 gemäß Figur 2.
Bei Funktionsstörungen des Funksensors 1 oder eines oder mehrerer der Empfänger 22, 23 oder 24 kann mit dem mobilen Gerät 12 auf einfache Weise eine umfangreiche Diagnose durchgeführt werden.
In einem Schritt S1 wird das Gerät 12 in die Nähe des Funksensors 1 gebracht. In einem Schritt S2 versorgt die drahtlose Schnittstelle (Schnittstelle 14 gemäß Figur 1) des Gerätes 12 den Funksensor 1 mit elektrischer Energie. In einem Schritt S3 wird eine Kommunikationsverbindung zwischen der drahtlosen Schnittstelle des Gerätes 12 und der drahtlosen Schnittstelle (Schnittstelle 3 gemäß Figur 1) des Funksensors 1 initiiert.
In einem Schritt S4 erfolgt ein Aussenden eines Funktelegramms des Funksensors 1 an einen oder mehrere der Empfänger 22, 23 oder 24 initialisiert durch das Gerät 12. In einem Schritt S5 erfolgt ein Prüfen einer Reaktion des einen oder der mehreren Empfänger 22, 23 oder 24. In einem Schritt S6 erfolgt ein Umschalten des Funksensors 1 in den Empfangsmodus und ein Auswerten von Acknowledge-Signalen des einen oder der mehreren Empfänger 22, 23 oder 24. In einem Schritt S7 erfolgt ein Auslesen einer Historie der
Funkverbindung zwischen dem Funksensor 1 und dem einen oder den mehreren Empfängern 22, 23 oder 24 mittels der drahtlosen Kommunikationsverbindung durch das Gerät 12 und optional eine Auswertung der ausgelesenen Informationen. Optional erfolgt ein Auslesen eines Fehlerspeichers des Funksensors 1 durch das Gerät 12 und optional eine Auswertung dieser ausgelesenen Informationen. In einem optionalen weiteren Schritt S8 erfolgt das Einleiten und Durchführen von
Fehlerbeseitigungsmaßnahmen, z. B. durch ein Software-Update oder eine Neu-Konfiguration des Funksensors 1 durch das Gerät 12 gemäß den oben erläuterten Maßnahmen. In einem letzten optionalen Schritt S9 erfolgt eine Empfehlung von anderen Reparaturmaßnahmen durch das Gerät 12, z. B. ein Hardwaretausch des Funksensors 1.
Sämtliche beschriebenen Ausführungsformen und/oder Implementierungen sind lediglich beispielhaft gewählt.
Bezugszeichenliste
1 Funksensor
2 erste drahtlose Schnittstelle
3 zweite drahtlose Schnittstelle
4 Antenne
5 Antenne
6 Energie-Management-Einheit
7 Energiewandler
8 Energiespeieher
9 Spannungswandler
10 Nichtflüchtiger Speicher 11 Mikrocontroller, zentrale Recheneinheit 12 externes Gerät
13 Benutzerinterface
14 erste drahtlose Schnittstelle
15 zweite drahtlose Schnittstelle
16 Antenne
17 Antenne
18 Batterie
19 Informationen, Daten
20 Energie
21a, 21b Online-Dienst 22 Empfänger oder Sende-Empfänger
23 Empfänger oder Sende-Empfänger
24 Empfänger oder Sende-Empfänger 22a Antenne 23a Antenne 24a Antenne 24b Aktor
25 Platine
26 oberer Gehäuseteil 26a Abdeckung unterer Gehäuseteil Mikrocontroller, zentrale Recheneinheit Messfühler Datenbus
Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche
1. Funksensor (1) mit einer ersten drahtlosen Schnittstelle (2) zum Aussenden von Daten und mit einer separat von der ersten drahtlosen Schnittstelle (2) eingerichteten, zweiten drahtlosen Schnittstelle (3), die zum drahtlosen Übermitteln von Information (19) von einem externen Gerät (12) an den Funksensor (1) und/oder vom Funksensor (1) an das externe Gerät (12) eingerichtet ist, wobei die zweite drahtlose Schnittstelle (3) zudem zum drahtlosen Übertragen von Energie (20) vom externen Gerät (12) an den Funksensor (1) während einer Konfiguration oder Wartung des Funksensors (1) durch das externe Gerät (12) eingerichtet ist, wobei die Energie zum Betreiben des Funksensors (1) dient.
2. Funksensor (1) nach Anspruch 1, wobei die zweite drahtlose Schnittstelle (3) als bidirektionale Daten- Schnittstelle eingerichtet ist zum drahtlosen Austausch von Information (19) zwischen dem Funksensor (1) und dem externen Gerät (12).
3. Funksensor (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite drahtlose Schnittstelle (3) folgendermaßen eingerichtet ist: als induktive Schnittstelle, insbesondere zur Nahfeld-
Kommunikation und/oder als Funkschnittstelle und/oder als optische Schnittstelle und/oder als kapazitive Schnittstelle.
4. Funksensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Funksensor (1) einen Energiewandler (7) zum Wandeln von Umgebungsenergie, insbesondere mechanische Energie oder Lichtenergie oder thermische Energie, in elektrische Energie zum Betreiben des Funksensors (1) aufweist.
5. Funksensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Funksensor (1) über die zweite drahtlose Schnittstelle (3) derart konfigurierbar bzw. wartbar ist, dass ein Funktionsumfang des Funksensors (1) und/oder Betriebsparameter des Funksensors (1) mittels einer oder mehrerer der folgenden Maßnahmen beeinflusst werden:
Aktivierung,
Deaktivierung,
Auslesen,
Verändern.
6. Verfahren zur Kommunikation zwischen einem Funksensor (1) und einem externen Gerät (12), umfassend die folgenden Schritte:
Übertragen von Energie (20) vom externen Gerät (12) an den Funksensor (1) während einer Konfiguration oder Wartung des Funksensors (1) durch das externe Gerät (12) mittels einer drahtlosen Schnittstelle (3) des Funksensors (1), wobei die Energie zum Betreiben des Funksensors (1) dient, Herstellen einer Kommunikationsverbindung zwischen der drahtlosen Schnittstelle (3) des Funksensors (1) und einer drahtlosen Schnittstelle (14) des externen Gerätes (12), wobei die drahtlose Schnittstelle (3) des Funksensors (1) separat von einer weiteren drahtlosen Schnittstelle (2) des Funksensors (1) zum Aussenden von Daten eingerichtet ist,
Übermitteln von Information (19) - vom externen Gerät (12) an den Funksensor (1) und/oder
- vom Funksensor (1) an das externe Gerät (12) mittels der aufgebauten Kommunikationsverbindung.
7. Verfahren nach Anspruch 6, umfassend den Schritt: Konfigurieren bzw. Warten des Funksensors (1) mittels des externen Gerätes (12) in Abhängigkeit von der übermittelten Information (19), wobei ein Funktionsumfang des Funksensors (1) und/oder Betriebsparameter des Funksensors (1) mittels einer oder mehrerer der folgenden Maßnahmen beeinflusst werden:
- Aktivierung,
- Deaktivierung,
- Auslesen,
- Verändern.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das externe Gerät (12) an einen Online-Dienst (21a) angebunden ist und eine Freigabe zum Konfigurieren bzw. Warten des Funksensors (1) am Online- Dienst (21a) erwirkt, wobei das Konfigurieren bzw. Warten des Funksensors (1) durch das externe Gerät (12) nur durchführbar ist, wenn die Freigabe am Online-Dienst (21a) erwirkt wurde.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Online-Dienst (21a) einen bestimmten Umfang zum Konfigurieren bzw. Warten des Funksensors (1) vorgibt und der Umfang zum Konfigurieren bzw. Warten des Funksensors (1) im externen Gerät (12) über die erwirkte Freigabe autorisiert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, umfassend die Schritte: Aussenden eines Funksignals durch den Funksensor (1) an einen oder mehrere Empfänger (22, 23, 24) veranlasst durch das externe Gerät (12) mittels der Kommunikations erbindung,
Empfangen eines oder mehrerer Rücksignale des einen oder der mehreren Empfänger (22, 23, 24) durch den Funksensor (1),
Speichern einer Paarung des Funksensors (1) mit dem einen oder den mehreren Empfängern (22, 23, 24).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei Information (19) zwischen dem Funksensor (1) und dem externen Gerät (12) bidirektional über die Kommunikationsverbindung ausgetauscht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, umfassend die Schritte: Aussenden eines Funksignals durch den Funksensor (1) an einen oder mehrere Empfänger (22, 23, 24),
Empfangen eines oder mehrerer Rücksignale des einen oder der mehreren Empfänger (22, 23, 24) durch den Funksensor (1),
Übermitteln von Statusinformationen in Abhängigkeit von dem oder den empfangenen Rücksignalen vom Funksensor (1) an das externe Gerät (12) mittels der KommunikationsVerbindung,
Auswerten der übermittelten Statusinformationen durch das externe Gerät (12).
13. Anordnung mit einem Funksensor (1) und einem externen Gerät (12), wobei die Anordnung eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12 durchzuführen.
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