PL229601B1 - Urządzenie do monitorowania warunków transportu i integralności przesyłek - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do monitorowania warunków transportu i integralności przesyłek umieszczone w obudowie i wyposażone w obwód elektroniczny zawierający czujniki pomiarowe oraz mikrokontroler, pamięć EEPROM, symetryzator, antenę, rezonator kwarcowy, blok zasilania, znamienne tym, że tylna część obudowy stanowi pokrywę i uchwyt montażowy, a przednia część obudowy (2) ma okienko (3) będące w kontakcie z czujnikiem światła wchodzącym w obręb elektronicznego obwodu, który zamontowany jest wewnątrz przedniej części obudowy i zawiera blok zasilania wyposażony w zabezpieczenie przed zmienioną polaryzacją baterii, a także otwór (4) do wyprowadzenia konektorowego złącza, do którego przyłączony jest peryferyjny element z czujnikiem ciśnienia.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do monitorowania warunków transportu i integralności przesyłek.

Znany z polskiego zgłoszenia patentowego nr 363814 jest system monitorowania warunków transportu przesyłek, przeznaczony do kontroli warunków transportu przez nadawcę w dowolnym miejscu, przewożonych różnymi środkami transportu. System charakteryzuje się tym, że jest wyposażony w pakiet, umieszczony w przesyłce, składający się z zespołu zawierającego czujniki wi elkości fizycznych takich jak temperatura, wilgotność, ciśnienie, połączonego z interfejsem pomiarowym, który jest połączony z mikroprocesorowym układem pomiarowo-rejestrującym, do którego jest dołączone źródło napięcia zasilania oraz układ pamięci, a ponadto pakiet jest wyposażony w węzeł nadawczy, sprzężony z węzłami odbiorczymi wyposażonymi w modemy, sprzężone z siecią telefonii komórkowej oraz ma bramę sieci komórkowej do sieci Internet mającej serwer z ogólnodostępną stroną internetową.

Z opisu patentowego nr 406335 znany jest rejestrator danych środowiskowych z bezprzewodową komunikacją bliskiego zasięgu. Rejestrator jest urządzeniem elektronicznym zamkniętym w obudowie i zawierającym cztery czujniki wraz z mikrokontrolerem umożliwiającym zbieranie i przetwarzanie danych. Czujniki te to: scalony układ pomiaru temperatury, scalony układ pomiaru wilgotności, scalony układ pomiaru ciśnienia, akcelerometr. Urządzenie zasilane jest z baterii. Rejestrator do celów interakcji maszyna-człowiek posiada przycisk umożliwiający rozpoczęcie i zatrzymanie rejestracji danych oraz wielokolorową diodę LED informującą o stanie urządzenia.

Urządzenie umożliwia odczyt oraz kasowanie zapisanych danych poprzez interfejs USB oraz bezprzewodowy interfejs krótkiego zasięgu typu NFC lub Bluetooth. Dane zbierane przez rejestrator gromadzone są w wewnętrznej pamięci FLASH mikrokontrolera.

Znane urządzenia do kontroli i rejestrowania warunków transportu nie uwzględniają detekcji światła otoczenia, detekcji nacisku wywieranego na przesyłkę a parametry te mają bezpośredni wpływ na stan dostarczanych przesyłek oraz zachowanie ich integralności.

Urządzenie do monitorowania warunków transportu i integralności przesyłek według wynalazku umieszczone jest w prostopadłościennej dwuczęściowej obudowie. Tylna część obudowy jest pokrywą i uchwytem montażowym. Przednia część zawiera okienko będące w kontakcie z czujnikiem światła i otwór do wyprowadzenia złącza konektorowego a od wewnątrz wyposażona jest w płytkę z obwodem elektronicznym i gniazdem na baterię. Obwód elektroniczny zawiera cztery czujniki pomiarowe: akcelerometr, czujnik temperatury otoczenia, czujnik światła i żyroskop a ponadto: mikrokontroler, pamięć EEPROM, symetryzator, antenę, rezonator kwarcowy, moduły komunikacyjne oraz blok zasilania dysponujący zabezpieczeniem przed zmienioną polaryzacją baterii. Przez złącze konektorowe przyłączony jest element peryferyjny z wbudowanym czujnikiem ciśnienia, który zabezpiecza znajdujący się w nim towar, umożliwia pomiar wywieranego nacisku w trakcie składowania i transportu a w razie przebicia informuje o naruszeniu integralności paczki lub uszkodzeniu towaru. Element peryferyjny ma postać worka foliowego zawierającego wewnątrz system połączonych ze sobą kanałów powietrznych.

Urządzenie według wynalazku umożliwia detekcję światła i nacisku wywieranego na przesyłkę, rejestrację i bezprzewodowe przesyłania wyników detekcji pozwalające na ich odczytywanie przez odbiorców bez konieczności rozpakowywania przesyłki co umożliwia diagnozowanie integralności przesyłek. Urządzenie pozwala na uzyskanie informacji o szczytowych wartościach parametrów, o przekroczeniu dopuszczalnych wartości określonych wcześniej przez nadawcę podczas konfiguracji systemu oraz precyzyjnego określenia czasu wystąpienia zdarzeń. Wykonanie czujników w technologii MEMS i zastosowanie mikrokontrolera typu SoC - zawierającego kompletny system elektroniczny, zapewnia wysoką dokładność pomiarów przy niewielkich wymiarach i wadze. Miniaturyzacja całego urządzenia zwiększa możliwości jego stosowania. Wyposażenie urządzenia w nadmuchiwany element peryferyjny z wbudowanym czujnikiem ciśnienia zabezpiecza znajdujący się w nim towar, a czujnik światła umożliwia ustalenie, czy w czasie transportu przesyłka była przepakowywana lub czy nie nastąpiło przebicie opakowania.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przednią część urządzenia od zewnątrz, fig. 2 - przednią część od wewnątrz, fig. 3 - tylną część od wewnątrz, fig. 4 - tylną część od zewnątrz, fig. 5 - przednią część płytki elektronicznej, fig. 6 - tylną część płytki elektronicznej, fig. 7 - schemat blokowy urządzenia, fig. 8 - element peryferyjny, fig. 9 PL 229 601 B1 połączenie elementu peryferyjnego z urządzeniem, fig. 10 - warianty montażu urządzenia, fig. 11 zastosowanie elementu peryferyjnego w praktyce.

Urządzenie do monitorowania warunków transportu i integralności przesyłek umieszczone jest w prostopadłościennej dwuczęściowej obudowie. Część obudowy tylna 1 jest pokrywą i uchwytem montażowym urządzenia. Na zewnętrznej stronie przedniej części obudowy 2 znajduje się okienko 3 do kontaktu z czujnikiem światła 9 i otwór 4 do wyprowadzenia konektorowego złącza 12. Wewnątrz przedniej części obudowy 5 usytuowana jest płytka 6 stanowiąca obwód elektroniczny i zawierająca gniazdo na baterię 7. Płytka elektroniczna zawiera cztery czujniki pomiarowe: akcelerometr 8, czujnik światła 9, czujnik temperatury otoczenia 10, żyroskop 11, a ponadto: mikrokontroler 15, pamięć EEPROM 16, symetryzator 17, antenę 18, rezonator kwarcowy 19 oraz blok zasilania dysponujący zabezpieczeniem przed zmienioną polaryzacją baterii 20. Przez konektorowe złącze 12 przyłączony jest za pomocą przewodu 21 peryferyjny element 13 w postaci nadmuchiwanego foliowego worka o kształcie maty lub kieszeni z wbudowanym czujnikiem ciśnienia 14. Montaż urządzenia na przesyłce może być dokonywany za pomocą wkrętów 22 albo dwustronnej piankowej taśmy samoprzylepnej 23 lub paska/opaski 24.

Zastosowany w urządzeniu mikrokontroler, który steruje pracą wszystkich podzespołów jest układem typu SoC (System-on-Chip) i obejmuje:

procesor, odpowiedzialny za zarządzanie wszystkimi elementami wchodzącymi w skład urządzenia; ulotną pamięć RAM (Random-Access Memory), w której znajduje się aktualnie wykonywany kod programu (skopiowany uprzednio z pamięci nieulotnej ROM podczas uruchomienia kontrolera), a także przechowywane są tymczasowo wartości parametrów dostarczanych przez wcześniej opisane zewnętrzne czujniki pomiarowe;

nieulotną pamięć ROM (Read-Only Memory) typu FLASH, w której przechowywany jest kod programu, urządzenia peryferyjne względem procesora (wchodzące w skład mikrokontrolera), tj.: moduł komunikacyjny Bluetooth Low Energy 4.0, łączący funkcje nadajnika i odbiornika sygnału bezprzewodowego;

przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC - Analog-to-Digital Converter), wykorzystywany jako układ pośredniczący między procesorem a czujnikiem posiadającym analogowe wyjście pomiarowe;

zegar czasu rzeczywistego (RTC - Real-Time Clock) pozwalający urządzeniu na dokładne określenie daty i czasu, w którym dane zostały odebrane z czujników pomiarowych;

moduł zarządzania energią (Power Management Module), pozwalający na stabilizowanie napięcia zasilającego oraz przełączanie mikrokontrolera w stan uśpienia (o niższym poborze energii), w czasie gdy pomiary nie są wysyłane z czujnika do mikrokontrolera;

moduły komunikacyjne, wspierające szeregowe interfejsy transmisji danych: TWI (Two-Wire Interface) - wykorzystywany w urządzeniu do komunikacji z zewnętrzną pamięcią nieulotną EEPROM, będącą nośnikiem dla danych, które zostały odczytane z czujników pomiarowych);

SPI (Serial Peripherial Interface) - wykorzystywany w urządzeniu do komunikacji z zewnętrznymi czujnikami, np. akcelerometr);

I²C (Inter-Integrated Circuit) - wykorzystywany w urządzeniu do komunikacji z zewnętrznymi czujnikami (np. żyroskop).

Claims (2)

1. Urządzenie do monitorowania warunków transportu i integralności przesyłek umieszczone w obudowie i wyposażone w obwód elektroniczny zawierający czujniki pomiarowe oraz mikrokontroler, pamięć EEPROM, symetryzator, antenę, rezonator kwarcowy, blok zasilania, znamienne tym, że tylna część obudowy (1) stanowi pokrywę i uchwyt montażowy, a przednia część obudowy (2) ma okienko (3) będące w kontakcie z czujnikiem światła (9) wchodzącym w obręb elektronicznego obwodu (6), który zamontowany jest wewnątrz przedniej części obudowy (5) i zawiera blok zasilania (20) wyposażony w zabezpieczenie przed zmienioną polaryzacją baterii, a także otwór (4) do wyprowadzenia konektorowego złącza (12), do którego przyłączony jest peryferyjny element (13) z czujnikiem ciśnienia (14).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że peryferyjny element (13) ma postać worka foliowego zawierającego wewnątrz system połączonych ze sobą kanałów powietrznych.