ES2347540T3 - Sistema sensor. - Google Patents
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Abstract
Aparato que tiene un sistema de sensor para proporcionar información de sensor para una función de monitorización, control u otra función operativa del aparato, comprendiendo el sistema de sensor: un transductor (16) adaptado para responder a una característica del entorno predeterminada del aparato para proporcionar una salida eléctrica, al menos un sensor (20) dispuesto para operarse mediante potencia derivada de la salida eléctrica para generar una señal de detección, y medios (38, 40) dispuestos para operarse mediante potencia derivada de la salida eléctrica y que responden a la señal de detección, para comunicar información de sensor a una unidad de procesamiento remota del sistema de sensor y asociada con dicha función, caracterizado porque están previstos medios (18) para acentuar dicha característica adyacentes al transductor (16).
Description
Sistema de sensor.
Esta invención se refiere a un sistema de sensor
para proporcionar información de sensor para una función de
monitorización, control u otra función operativa de un aparato, en
particular un vehículo terrestre, marítimo o aéreo.
Se conoce bien en vehículos tales como barcos y
aeronaves emplear una pluralidad de sensores conectados entre si y a
una unidad de control central remota por medio de conexiones
alámbricas para suministrar información de sensor para una función
de monitorización, control u otra función operativa del vehículo.
Los sistemas de sensor de este tipo son complicados y caros de
instalar, en vista de la necesidad de sistemas alámbricos complejos
para suministrar potencia a los sensores y para transmitir
información de sensor a la unidad de control desde los sensores.
Además, el mantenimiento de tales sistemas es caro, en vista de la
necesidad de monitorizar la integridad de las conexiones alámbricas
individuales y/o construir en redundancia suficiente como para
permitir el fallo de conexiones de este tipo sin afectar al
funcionamiento global del sistema. Los sistemas de este tipo
requieren además una fuente de alimentación central sustancial, que
puede ser cara de proporcionar y puede dar como resultado un volumen
no deseado en un entorno en el que el ahorro de peso y espacio
tienen una importancia fundamental.
El documento
EP-A-1022702 da a conocer un
transductor autoalimentado para monitorizar condiciones físicas
externas, tales como vibraciones en exceso en un cojinete, en el que
un transductor detecta la condición física externa y crea una señal
de potencia y característica que se usa para alimentar un circuito
de transmisión de RF para transmitir una señal de condición de fallo
y una dirección del origen de la transmisión.
El documento
US-A-6011346 da a conocer un aparato
para generar electricidad a partir de energía en una corriente de
flujo de fluido que comprende un elemento piezoeléctrico y un
restrictor de flujo conectado con el elemento para hacer que partes
de una corriente de flujo de fluido fluyan pasando por diferentes
lados del elemento de modo que el elemento se deforme para generar
electricidad en respuesta a ello.
Es un objetivo de la presente invención superar
estos problemas proporcionando una generación de potencia localizada
para un sistema de sensor en un aparato de este tipo.
Un objetivo adicional de la invención es
proporcionar un sistema de sensor eficaz y económico que tenga
generadores de potencia locales dispuestos para aprovechar las
características del entorno en cada ubicación de detección para
proporcionar las pequeñas cantidades de potencia eléctrica
requeridas.
Otro objetivo de la invención es usar las
características de una capa limite de fluido que fluye sobre una
superficie del aparato o vehículo en el que puede instalarse el
sistema de sensor para generar la potencia eléctrica para operar el
o cada uno de los sensores.
Un objetivo adicional de la presente invención
es proporcionar un sistema de sensor en un aparato o vehículo de
este tipo con una disposición de comunicación remota para transmitir
información de control información a y recibir información de
detección desde el sistema de sensor.
Aún otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un sistema de sensor de este tipo en un vehículo
terrestre, marítimo o aéreo, particularmente una aeronave.
Según la invención se proporciona un aparato que
tiene un sistema de sensor para proporcionar información de
detección para una función de monitorización, control u otra función
operativa del aparato, comprendiendo el sistema de sensor:
- un transductor adaptado para responder a una característica del entorno predeterminada del aparato para proporcionar una salida eléctrica,
- al menos un sensor dispuesto para operarse mediante potencia derivada de la salida eléctrica para generar una señal de detección, y
- medios dispuestos para operarse mediante potencia derivada de la salida eléctrica y que responden a la señal de detección, para comunicar información de sensor a una unidad de procesamiento remota del sistema de sensor y asociada con dicha función,
- caracterizado porque están previstos medios para acentuar dicha característica adyacentes al transductor.
El transductor proporciona de manera ventajosa
un generador de potencia localizado y es preferiblemente un
dispositivo de estado sólido, tal como un dispositivo piezoeléctrico
o termoeléctrico. El transductor puede disponerse para responder a
al menos uno de: una característica de capa limite de fluido que
fluye sobre una superficie del aparato, una característica
estructural del aparato, vibración en el aparato, radiación
electromagnética, y temperatura o diferencia de temperatura dentro
de y/o adyacente al aparato.
De manera conveniente, el propio transductor
puede constituir un sensor para medir una de estas
características.
En una forma preferida de la invención, el
transductor está adaptado para responder a presión, diferencias o
gradientes de temperatura, flujo o turbulencia en una capa limite de
fluido, tal como aire o agua, que fluye pasando por una superficie
del aparato. Más particularmente, el transductor está dispuesto de
manera ventajosa para responder a variaciones en una de estas
características.
De manera ventajosa, en este caso, una formación
pequeña, tal como un saliente, puede proporcionarse sobre o en una
superficie del aparato aguas arriba del transductor con el fin de
acentuar fluctuaciones o variaciones en el flujo de fluido a través
de la superficie.
En otra forma preferida de la invención, el
transductor está dispuesto para responder a vibraciones
estructurales del aparato. Por ejemplo, tales vibraciones pueden
deberse a la turbulencia de una capa limite de fluido que fluye
pasando por una superficie del aparato o pueden deberse a
vibraciones de maquinaria asociada con el aparato o a un enganche
por fricción de partes del aparato con superficies de contacto en el
entorno.
El al menos un sensor puede medir
características externas del aparato, tales como turbulencia,
velocidad y radiación incidente, o características internas tales
como vibración, alargamiento, resistencia eléctrica y temperatura, o
características fuera de limite.
En una forma preferida de la invención descrita
a continuación, el transductor está previsto sobre o incrustado en
una superficie del aparato.
En este caso, el o cada sensor puede estar
previsto también sobre o incrustado en la misma superficie o una
superficie opuesta del aparato.
Algunas o todas las partes del sistema de
sensor, incluyendo las conexiones eléctricas, pueden formarse sobre
la(s) superficie(s) mediante técnicas de deposición de
superficie, tales como técnicas de impresión.
De manera ventajosa, el sistema de sensor
incluye también medios para comunicar con una unidad de control
remota, por ejemplo usando radiación electromagnética. Los medios de
comunicación de este tipo pueden comprender de manera conveniente
enlaces de datos inalámbricos de corto alcance.
La invención en su forma preferida descrita en
el presente documento usa las características de una capa limite de
fluido que fluye pasando por una superficie de un vehículo para
suministrar información de sensor. Por ejemplo, el sistema de sensor
podría aplicarse a la superficie de ala de una aeronave para
proporcionar información de sensor para una función de
monitorización o control de la aeronave. De manera alternativa, el
sistema de sensor podría usarse en un cilindro de combustión de un
motor de un vehículo con el fin de detectar de forma precisa las
condiciones en la cámara de combustión, por ejemplo para controlar
el suministro de combustible.
De manera similar, la invención podría aplicarse
a la monitorización de condiciones dentro de tuberías en las
industrias de gas, agua y petróleo usando las características de una
capa limite de fluido que fluye a lo largo de la superficie interna
de un tubo.
Según otro aspecto de la presente invención, se
proporciona un sistema de sensor para proporcionar información de
detección para un sistema de monitorización, control u otro sistema
operativo de un aparato, que comprende:
- un transductor adaptado para responder a una característica del entorno predeterminada del aparato, tal como flujo de fluido sobre una superficie del aparato, para proporcionar una salida eléctrica, y
- al menos un sensor dispuesto para operarse mediante potencia derivada de la salida eléctrica para generar una señal de detección, estando previstos medios para acentuar dicha característica adyacentes al transductor.
Según otro aspecto de la presente invención,
está previsto un dispositivo para generar potencia eléctrica,
estando asociado dicho dispositivo en uso con una superficie
sometida a flujo de fluido que pasa por la misma, que comprende:
- un transductor adaptado para responder a una característica predeterminada de una capa limite del fluido para proporcionar una salida eléctrica, y
- medios para suministrar potencia eléctrica derivada de la salida eléctrica, estando previstos medios para acentuar dicha característica adyacentes al transductor.
La invención se describe además, a modo de
ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es una vista esquemática que ilustra
la operación de un generador de potencia local de un
sistema de sensor según la presente invención;
sistema de sensor según la presente invención;
la figura 2 es una vista esquemática que
corresponde a la figura 1 y que muestra una modificación de la
disposición de la figura 1;
la figura 3 es una vista esquemática de un
primer sistema de sensor según la presente invención;
la figura 4 es una vista esquemática de un
segundo sistema de sensor según la presente invención; y
la figura 5 es un diagrama de bloques del
sistema de sensor de las figuras 3 y 4.
En referencia inicialmente a la figura 1, se
describirá en primer lugar un generador de potencia local para su
uso en el sistema de sensor de la invención. Tal como se muestra en
la figura 1, un panel 10 de un vehículo, tal como una aeronave,
tiene una superficie 12 externa que está sometida a un flujo de
fluido sobre la misma en uso debido al movimiento del vehículo. Por
ejemplo, el panel 10 puede comprender el revestimiento de un ala de
aeronave, que está sometida a un flujo de aire durante las maniobras
en el suelo, el despegue, el vuelo y el aterrizaje. Tal como se
conoce bien, el flujo de fluido que pasa por el panel 10 en estas
condiciones generará una capa 14 limite de turbulencia adyacente al
panel 10 tal como se ilustra.
Un transductor 16 de estado sólido está montado
sobre la superficie 12, o de manera alternativa incrustado en el
panel 10 para estar próximo a o a nivel con la superficie 12, que en
el presente caso es un dispositivo piezoeléctrico. Este dispositivo
16 piezoeléctrico está sometido en uso a la turbulencia del aire en
la capa 14 limite y está dispuesto para responder a tal turbulencia
con el fin de generar una salida eléctrica. Tal como puede
apreciarse, la velocidad del flujo de aire que pasa por el panel 10
afectará al nivel de turbulencia en la capa 14 limite y por tanto al
nivel de la salida eléctrica desde el dispositivo 16 piezoeléctrico.
De hecho, el dispositivo 16 piezoeléctrico responde a fluctuaciones
de presión en la capa 14 limite y la energía de éstas se convierte
en cantidades relativamente pequeñas de potencia eléctrica.
Es posible acentuar la turbulencia en y por
tanto las fluctuaciones de presión de la capa 14 limite mediante una
disposición tal como la ilustrada en la figura 2, según la que se
proporciona una formación que comprende un saliente 18 sobre o en la
superficie 12 del panel 10 aguas arriba del dispositivo 16
piezoeléctrico de modo que la capa 14 limite queda obstruida y se ve
adicionalmente perturbada en su flujo. Tal como se ilustra, el
saliente 18 es en forma de nervio de sección rectangular montado
sobre la superficie 12, aunque pueden usarse formaciones
alternativas de cualquier forma siempre que el efecto sea aumentar
la turbulencia en las proximidades del dispositivo
16.
16.
Volviendo ahora a la figura 3, se describirá un
sistema de sensor que usa un generador de potencia local tal como se
muestra en las figuras 1 ó 2. Tal como se muestra, una serie de
sensores 20 de estado sólido están montados sobre o en la superficie
12 del panel 10 adyacentes al dispositivo 16 piezoeléctrico. Los
sensores 20 pueden estar montados, igual que el dispositivo 16
piezoeléctrico, sobre la superficie del panel 10 o al menos
incrustados parcialmente en la superficie del panel 10. Los sensores
20 pueden estar dispuestos en una fila o una matriz o de forma
aleatoria, aunque en cada caso se concibe que un número sustancial
de los mismos se asocie con el dispositivo 16 piezoeléctrico.
Los sensores 20, los otros elementos de circuito
montados sobre o en la superficie 12, y el dispositivo 16
piezoeléctrico pueden formarse todos por lo que se conoce como
proceso de "grabación directa" sobre la superficie 12. Un
proceso de este tipo implica técnicas de deposición de superficie,
tales como impresión por chorro de tinta, serigrafía y creación de
patrones sin máscara, para aplicar capas de materiales distintos a
la superficie. Mediante la selección apropiada de materiales de este
tipo, y las zonas de contacto entre los mismos, es posible formar
todos estos componentes eléctricos, así como el cableado asociado, a
través de técnicas de deposición de este tipo. Componentes
diferentes requieren simplemente la selección de diferentes capas de
material según su función. Tales componentes son económicos y
sencillos de producir en un volumen relativamente pequeño y sin los
problemas de un cableado y masa parásita añadidos.
El dispositivo 16 piezoeléctrico puede colocarse
en voladizo (no mostrado) por encima de la superficie 12, o por
encima de una cavidad (no mostrada) formada en la superficie 12, de
modo que se produce energía eléctrica mediante la presión y
velocidad de la capa limite que fluctúa y hace que la construcción
en voladizo piezoeléctrica vibre y así produzca señales eléctricas
alternantes que pueden extraerse a través de un circuito apropiado.
Aunque los dispositivos descritos anteriormente son robustos y
simples de aplicar, este dispositivo de tipo en voladizo produce más
potencia eléctrica. Se ha encontrado que, en ambos casos, la
incorporación de elementos que interrumpen el flujo limite tales
como el saliente 18 (véase la figura 2) aumenta las fluctuaciones
locales de presión y velocidad y así permite generar
significativamente más potencia eléctrica. Si la disposición es tal
que la superficie 12 adyacente al dispositivo 16 también puede
vibrar bajo las fluctuaciones de velocidad y presión de fluido
entonces esto aumenta la potencia eléctrica generada, y este efecto
puede aumentarse adicionalmente mediante el uso de elementos de
interrupción de flujo limite conformados y ubicados de forma
apropiada tales como el saliente 18.
En una aplicación de aeronave, por ejemplo, se
concibe que toda la superficie 12, por ejemplo, toda la superficie
del ala, pueda cubrirse con disposiciones de los sensores 20
agrupados cada uno alrededor de un respectivo dispositivo 16
piezoeléctrico.
Se apreciará que es igualmente posible, tal como
se muestra en la figura 4, que los sensores 20 se monten en su lugar
sobre o en una superficie 22 interna del panel 10 dirigida a la
superficie 12 sobre la que está previsto el dispositivo 16
piezoeléctrico. En este caso, se proporcionará una conexión 24 por
cable a través del interior del panel 10 para conectar el
dispositivo 16 piezoeléctrico a los sensores 20. Entonces se
proporcionan conexiones adicionales (no mostradas) entre los
sensores 20 y otros elementos de circuito como anteriormente sobre
el panel 10, en esta ocasión sobre la superficie 22 interna.
Volviendo ahora a la figura 5, se describirá el
sistema de circuitos eléctrico del sistema de sensor. Tal como se
muestra en la figura 5, el dispositivo 16 piezoeléctrico actúa no
sólo como generador de potencia sino también como sensor en si, y
está conectado a un circuito 30 de medición para monitorizar la
amplitud de su salida eléctrica. Por ejemplo, la salida del
dispositivo 16 puede representar la cantidad de turbulencia
adyacente al ala de una aeronave y por tanto la velocidad de la
aeronave. El circuito 30 está conectado a un circuito 32 tal como un
convertidor para convertir la salida recibida desde el circuito 30
de medición en una forma adecuada para su suministro a un circuito
34 de acumulación, tal como un integrador o condensador o pequeña
batería cargable para acumular la potencia eléctrica. Un suministro
36 de potencia está dispuesto para suministrar potencia desde el
acumulador 34 para la operación de los diversos elementos del
sistema de sensor.
La figura 5 muestra solo un sensor 20 aunque se
apreciará que en la práctica habrá una pluralidad de sensores de
este tipo, tal como se mencionó anteriormente. Tal como se muestra
en la figura 5, cada sensor 20 está dispuesto para recibir potencia
derivada del dispositivo 16 suministrada desde el suministro 36 de
potencia. La salida del sensor 20 se suministra a un circuito 38 de
procesamiento, que también recibe la salida de medición desde el
circuito 30 de medición de amplitud y que se suministra con potencia
desde el suministro 36 de potencia.
El circuito 38 de procesamiento está dispuesto
para extraer información de sensor de la salida de señal de sensor
desde el sensor 20 y de la salida de señal de medición desde el
circuito 38 de medición para convertir esta información en una forma
adecuada para su transmisión a una fuente remota, tal como una
unidad de control de un sistema de monitorización, control u otro
sistema operativo del vehículo. La salida desde el circuito 38 de
procesamiento se suministra a un dispositivo 40 de comunicación que
puede operarse para transmitir la información mediante radiación
electromagnética a la fuente remota. En el presente caso, el
dispositivo 40 de comunicación comprende un receptor y un transmisor
de radio. Tal como se muestra, el dispositivo 40 de comunicación se
suministra también con potencia desde el suministro 36 de
potencia.
Se entenderá que todo el sistema de sensor está
contenido en sí mismo y está montado sobre el panel 10 del vehículo,
o bien sobre la superficie 12 externa que lleva el dispositivo 16
piezoeléctrico o bien sobre la superficie 22 interna opuesta a la
superficie 12 que lleva el dispositivo 16 piezoeléctrico.
Se apreciará también que son posibles varias
modificaciones dentro del alcance de la invención.
Por ejemplo, el presente sistema de sensor se ha
descrito en relación con un vehículo tal como una aeronave, para
viajar por el aire respondiendo el transductor a fluctuaciones en la
capa limite de aire asociada con una superficie externa del
vehículo. Sin embargo, la invención puede aplicarse igualmente a un
vehículo marítimo tal como un barco o submarino en el que el fluido
que fluye sobre o pasando por el vehículo es agua.
La invención podría aplicarse también a la
detección de condiciones en una cámara de combustión de un cilindro
de combustión de motor de un vehículo con el fin de suministrar
información de sensor para el control del suministro de combustible,
por ejemplo.
La invención podría aplicarse igualmente a un
sistema de suministro de fluido, por ejemplo, para gas, agua o
petróleo, en el que el fluido se transporta a su destino a través de
tuberías. En este caso, el transductor se asociará con una
superficie interna de uno de los tubos.
La invención se ha descrito en relación con el
uso de un transductor que responde a la turbulencia en una capa
limite de fluido que fluye sobre una superficie, en otras palabras a
fluctuaciones de presión en esta capa. Es igualmente posible usar un
transductor que responda a fluctuaciones de temperatura (o
diferencias de temperatura) en esta capa, por ejemplo, un
dispositivo termoeléctrico.
En este caso, una formación, tal como la
formación 18, aún podría proporcionarse sobre la superficie aguas
arriba del dispositivo termoeléctrico, esta vez con el fin de crear
una diferencia de temperatura generando zonas de presión alta y baja
con temperaturas correspondientemente más altas y más bajas de
manera respectiva.
En el caso de un transductor que responde a
fluctuaciones de temperatura, puede usarse un dispositivo
termoeléctrico que comprende un termopar o una termopila dispuesto
sobre y/o dentro del panel 10 del vehículo de modo que pueden
crearse conexiones locales calientes y frías respectivamente debido
a variaciones en la temperatura o bien con el tiempo o bien con
separación/distancia física. Las variaciones de temperatura de este
tipo pueden tener lugar o bien en el fluido que fluye sobre o
pasando por el vehículo o bien en la propia estructura del
vehículo.
Otras posibilidades incluyen el uso de
transductores que responden a vibraciones en el panel sobre el que
están montados, por ejemplo, debido a la turbulencia de fluido o a
vibraciones de maquinaria asociada con el vehículo o a un enganche
por fricción de partes del vehículo con superficies de contacto por
ejemplo en el entorno.
Más especialmente, el dispositivo 16 puede ser
capaz de responder a una variedad de características externas tales
como turbulencia y radiación incidente, una variedad de
características internas tales como vibración, alargamiento y
temperatura, e igualmente una variedad de características fuera de
limite tales como temperatura diferencial.
De manera similar, los sensores 20 pueden usarse
para medir características externas tales como turbulencia o
radiación incidente, y características internas tales como
vibración, alargamiento, resistencia eléctrica y temperatura.
La energía en fluctuaciones del entorno de este
tipo es en general relativamente baja aunque es más que adecuada
para generar las pequeñas cantidades de potencia requeridas por el
presente sistema de sensor y dispositivo de comunicación.
Se entenderá que la potencia eléctrica generada
a partir del transductor 16 puede usarse de manera directa y
continua, o puede acumularse en el dispositivo 34 de acumulación
para su uso intermitente.
Los medios de comunicación descritos con
referencia a la figura 5 usan transmisiones de radio, aunque podrían
usar alternativamente transmisiones por infrarrojo o un acoplamiento
intimo de campos eléctricos o magnéticos.
Aunque la figura 5 muestra solo un dispositivo
16 y un sensor 20, debe entenderse que en la práctica puede haber
varios dispositivos 16, suministrando cada uno potencia a un grupo o
disposición de los sensores 20 y a un respectivo dispositivo 40 de
comunicación.
De esta manera puede construirse un sistema de
sensor muy complejo para suministrar una cantidad sustancial de
información de sensor a una unidad de procesamiento remota del
vehículo. Es posible incluso con un número suficiente de
dispositivos de este tipo establecer una red neural artificial (ANN)
que incluya la unidad de procesamiento central remota, con el fin de
proporcionar un sistema de procesamiento de información que pueda
adaptarse según las condiciones detectadas del entorno y que consiga
esta adaptación mediante un ajuste iterativo de la respuesta a la
información de sensor recibida en la unidad de procesamiento
central.
De este modo puede implementarse un sistema de
monitorización o control altamente sofisticado capaz de hacer frente
a situaciones de control complejas. Esto puede ser especialmente
ventajoso para aplicaciones especializadas en la industria de las
aeronaves.
La presente invención tiene varias ventajas, no
siendo la menor de ellas que ofrece un sistema simple, fiable y
robusto para proporcionar información de sensor a una fuente remota
tal como una unidad de control central. Además, este sistema básico
simple puede expandirse a formas complejas y sofisticadas, según la
aplicación.
Claims (17)
1. Aparato que tiene un sistema de sensor para
proporcionar información de sensor para una función de
monitorización, control u otra función operativa del aparato,
comprendiendo el sistema de sensor:
- un transductor (16) adaptado para responder a una característica del entorno predeterminada del aparato para proporcionar una salida eléctrica,
- al menos un sensor (20) dispuesto para operarse mediante potencia derivada de la salida eléctrica para generar una señal de detección, y
- medios (38, 40) dispuestos para operarse mediante potencia derivada de la salida eléctrica y que responden a la señal de detección, para comunicar información de sensor a una unidad de procesamiento remota del sistema de sensor y asociada con dicha función,
- caracterizado porque están previstos medios (18) para acentuar dicha característica adyacentes al transductor (16).
2. Aparato según la reivindicación 1, en el que
el transductor (16) está dispuesto para responder a al menos uno de:
una característica de capa (14) limite de fluido que fluye sobre una
superficie (12) del aparato, una característica estructural del
aparato, vibración en el aparato, radiación electromagnética, y
temperatura o diferencia de temperatura dentro de y/o adyacente al
aparato.
3. Aparato según la reivindicación 1 ó 2, en el
que el transductor (16) comprende un dispositivo de estado
sólido.
4. Aparato según la reivindicación 3, en el que
el transductor (16) comprende uno de un dispositivo piezoeléctrico y
un dispositivo termoeléctrico.
5. Aparato según cualquier reivindicación
anterior, en el que el transductor (16) constituye un sensor
adicional.
6. Aparato según cualquier reivindicación
anterior, en el que el transductor (16) está previsto sobre o al
menos parcialmente incrustado en una superficie (12) del
aparato.
7. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que el transductor (16) está previsto
sobre o al menos parcialmente incrustado en una superficie (12) del
aparato para responder a una característica predeterminada de una
capa (14) limite de fluido que fluye sobre la superficie (12).
8. Aparato según la reivindicación 7, en el que
los medios (18) de acentuación comprenden una formación sobre o en
la superficie (12) del aparato aguas arriba del transductor (16)
dispuesta para acentuar fluctuaciones en la característica de capa
limite.
9. Aparato según la reivindicación 6, 7 u 8, en
el que el al menos un sensor (20) está ubicado sobre o al menos
parcialmente incrustado en la misma superficie o una superficie (12,
22) opuesta del aparato.
10. Método para fabricar el aparato según
cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en el que al menos uno del
transductor (16), el al menos un sensor (20) y los medios (38, 40)
de comunicación está formado mediante técnicas de deposición de
capas sobre la o la superficie (12, 22) asociada del aparato.
11. Método para fabricar según la reivindicación
10, en el que al menos uno del transductor (16), el al menos un
sensor (20) y los medios (38, 40) de comunicación está formado
mediante técnicas de impresión sobre la o la superficie (12, 22)
asociada del aparato.
12. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, que comprende una pluralidad de los sensores
(20), y medios de generación de potencia locales para operar los
sensores, incluyendo dichos medios de generación el transductor
(16).
13. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9 ó 12, en el que los medios (38, 40) de
comunicación comprenden medios para transmitir y/o recibir radiación
electromagnética.
14. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9 ó 12 ó 13, que comprende un vehículo
terrestre, marítimo o aéreo.
15. Aparato según la reivindicación 14, que
comprende una aeronave.
16. Sistema de sensor para proporcionar
información de detección para una función de monitorización, control
u otra función operativa de un aparato, que comprende un aparato
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19 ó 12 a 14.
17. Dispositivo para generar potencia eléctrica,
estando asociado dicho dispositivo en su uso con una superficie
sometida a flujo de fluido que fluye por la misma, que comprende un
aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 ó 12 a
14.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1721067B1 (en) * | 2004-03-02 | 2010-01-06 | Rosemount, Inc. | Process device with improved power generation |
| US8538560B2 (en) | 2004-04-29 | 2013-09-17 | Rosemount Inc. | Wireless power and communication unit for process field devices |
| US8145180B2 (en) | 2004-05-21 | 2012-03-27 | Rosemount Inc. | Power generation for process devices |
| FI117364B (fi) * | 2004-05-21 | 2006-09-15 | Valtion Teknillinen | Energiantuotantojärjestely |
| US7262693B2 (en) | 2004-06-28 | 2007-08-28 | Rosemount Inc. | Process field device with radio frequency communication |
| US8160535B2 (en) | 2004-06-28 | 2012-04-17 | Rosemount Inc. | RF adapter for field device |
| US9184364B2 (en) | 2005-03-02 | 2015-11-10 | Rosemount Inc. | Pipeline thermoelectric generator assembly |
| US10180074B2 (en) * | 2005-12-16 | 2019-01-15 | Mehmet Arik | Wireless monitoring system |
| DE102006007801A1 (de) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Isabellenhütte Heusler Gmbh & Co. Kg | Füllstandssensor und zugehöriges Betriebs- und Herstellungsverfahren sowie entsprechende Verwendung |
| US7913566B2 (en) | 2006-05-23 | 2011-03-29 | Rosemount Inc. | Industrial process device utilizing magnetic induction |
| FR2904127B1 (fr) * | 2006-07-19 | 2008-10-17 | Somfy Sas | Procede de fonctionnement d'un dispositif de capteur domotique autonome pour detecter l'existence et/ou mesurer l'intensite d'un phenomene physique |
| US8188359B2 (en) | 2006-09-28 | 2012-05-29 | Rosemount Inc. | Thermoelectric generator assembly for field process devices |
| JP2009164738A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Omron Corp | 遠隔監視システム、遠隔監視端末、および遠隔監視端末制御プログラム |
| US8250924B2 (en) | 2008-04-22 | 2012-08-28 | Rosemount Inc. | Industrial process device utilizing piezoelectric transducer |
| JP5554328B2 (ja) | 2008-06-17 | 2014-07-23 | ローズマウント インコーポレイテッド | 本質安全の低電圧クランプ回路を備えるフィールド装置用ｒｆアダプタ |
| EP2310918B1 (en) | 2008-06-17 | 2014-10-08 | Rosemount, Inc. | Rf adapter for field device with variable voltage drop |
| US8929948B2 (en) | 2008-06-17 | 2015-01-06 | Rosemount Inc. | Wireless communication adapter for field devices |
| EP2294765B1 (en) | 2008-06-17 | 2017-01-18 | Rosemount Inc. | Rf adapter for field device with loop current bypass |
| US8694060B2 (en) | 2008-06-17 | 2014-04-08 | Rosemount Inc. | Form factor and electromagnetic interference protection for process device wireless adapters |
| US7977924B2 (en) | 2008-11-03 | 2011-07-12 | Rosemount Inc. | Industrial process power scavenging device and method of deriving process device power from an industrial process |
| US8232706B2 (en) * | 2009-01-09 | 2012-07-31 | The Boeing Company | Autonomous power generation unit for auxiliary system on an airborne platform |
| JP5351570B2 (ja) * | 2009-03-13 | 2013-11-27 | パナソニック株式会社 | センサデバイス |
| US8626087B2 (en) | 2009-06-16 | 2014-01-07 | Rosemount Inc. | Wire harness for field devices used in a hazardous locations |
| US9674976B2 (en) | 2009-06-16 | 2017-06-06 | Rosemount Inc. | Wireless process communication adapter with improved encapsulation |
| US8629788B1 (en) * | 2010-08-10 | 2014-01-14 | Rockwell Collins, Inc. | Sensing, display, and dissemination of detected turbulence |
| US10761524B2 (en) | 2010-08-12 | 2020-09-01 | Rosemount Inc. | Wireless adapter with process diagnostics |
| US20130005372A1 (en) | 2011-06-29 | 2013-01-03 | Rosemount Inc. | Integral thermoelectric generator for wireless devices |
| US9310794B2 (en) | 2011-10-27 | 2016-04-12 | Rosemount Inc. | Power supply for industrial process field device |
| US10488169B2 (en) * | 2017-05-23 | 2019-11-26 | Omnitek Partners Llc | Integrated event detection and electrical generator devices for a gravity dropped or ejected weapons |
| GB201915634D0 (en) * | 2019-10-29 | 2019-12-11 | Univ Coventry | An aerodynamic device |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3757695A (en) * | 1969-12-19 | 1973-09-11 | Us Army | Charging system for electric bomb fuzes (u) |
| US4160234A (en) * | 1976-03-29 | 1979-07-03 | Gould Inc. | Abnormal tire condition sensing system |
| US4275658A (en) | 1979-10-12 | 1981-06-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Safing and arming signature for fuzes |
| US4384482A (en) * | 1979-11-27 | 1983-05-24 | Imperial Clevite Inc. | Vibrating transducer power supply for use in abnormal tire condition warning systems |
| EP0147391A1 (en) * | 1983-06-03 | 1985-07-10 | Piezo Electric Products, Inc. | Piezoelectric fluid-electric generator |
| HU191156B (en) | 1984-07-11 | 1987-01-28 | Metripond Merleggyar,Hu | Measuring and signal processing arrangement for continuous operating of casting ladle balance |
| JPS6283641A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-17 | Sharp Corp | 電界効果型半導体センサ |
| JPS6482823A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-28 | Nissan Motor | Radio information card for radio type production control system |
| JPH01196518A (ja) * | 1988-01-30 | 1989-08-08 | Dainippon Printing Co Ltd | センサカード |
| GB8910146D0 (en) | 1989-05-03 | 1989-06-21 | Spirax Sarco Ltd | Monitoring condensate traps |
| JPH045198A (ja) * | 1990-04-23 | 1992-01-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池式電気飛行機 |
| AU654199B2 (en) | 1991-09-05 | 1994-10-27 | Ian Francis Crossing | Leg extension exercise/rehabilitation machine |
| US5781104A (en) * | 1996-12-23 | 1998-07-14 | Huang; Tien-Tsai | Pressure gauge with self-generating power capability for a tire pressure indicator |
| JP3592023B2 (ja) * | 1997-03-04 | 2004-11-24 | 日本碍子株式会社 | 機能性膜素子の製造方法 |
| GB2324156B (en) | 1997-04-10 | 2001-08-01 | Schlumberger Ind Ltd | Electrically isolated interface for fluid meter |
| DE19728392A1 (de) | 1997-07-03 | 1999-01-07 | Mantel Juval | Fluidströmungsmesser |
| JPH1134968A (ja) * | 1997-07-16 | 1999-02-09 | Kaiyo Sangyo Kenkyukai | 水面・水中曳航体及び曳航振動による発電システム |
| US6011346A (en) * | 1998-07-10 | 2000-01-04 | Halliburton Energy Services, Inc. | Apparatus and method for generating electricity from energy in a flowing stream of fluid |
| WO2000009974A1 (en) | 1998-08-12 | 2000-02-24 | Cornelius Stefanus Marais | Fluid reticulation power generation system |
| US6259372B1 (en) * | 1999-01-22 | 2001-07-10 | Eaton Corporation | Self-powered wireless transducer |
| US6175302B1 (en) * | 1999-04-02 | 2001-01-16 | Tien-Tsai Huang | Tire pressure indicator including pressure gauges that have a self-generating power capability |
| JP2000302211A (ja) * | 1999-04-19 | 2000-10-31 | Shin Sangyo Souzou Kenkyu Kiko | データキャリアおよび物流過程の品質保証方法 |
| JP2001157433A (ja) * | 1999-11-26 | 2001-06-08 | Fujitsu Ltd | 流体による振動発電装置 |
-
2002
- 2002-12-17 AT AT02805820T patent/ATE478325T1/de not_active IP Right Cessation
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