WO2018114870A1 - Sensorsystem mit einer solarzelle - Google Patents

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WO2018114870A1
WO2018114870A1 PCT/EP2017/083417 EP2017083417W WO2018114870A1 WO 2018114870 A1 WO2018114870 A1 WO 2018114870A1 EP 2017083417 W EP2017083417 W EP 2017083417W WO 2018114870 A1 WO2018114870 A1 WO 2018114870A1
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WO
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sensor
solar cell
actuator
sensor system
housing
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PCT/EP2017/083417
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dietmar Weisser
Martin Götz
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Marquardt GmbH
Original Assignee
Marquardt GmbH
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/4204—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors with determination of ambient light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/028—Constructional details using a charging unit or battery

Definitions

  • the invention relates to a sensor system according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a sensor system is particularly suitable for optically operating sensors.
  • Such a sensor system comprises a sensor for measuring a measured variable, in particular a medium, and / or an actuator for outputting information. Furthermore, the sensor system comprises a solar cell for powering the sensor and / or the actuator for its operation.
  • the solar cell has a carrier, wherein an active layer for generating energy, in particular of electric current, is applied to the carrier with incident light.
  • the sensor and the solar cell are arranged separately from each other to prevent their mutual interference.
  • this requires a large-scale sensor system.
  • the invention has for its object to further develop the sensor system such that its size is reduced.
  • the sensor system should be able to be provided substantially completely with the active layer in a compact size.
  • the active layer has a recess.
  • the sensor and / or the actuator is arranged facing the recess.
  • the sensor system according to the invention provides a high power generation with a minimum area for the active layer and / or the carrier, and thus a largely self-sufficient power supply, with no impairment of the sensor and / or actuator functions are to be feared. Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the recess facing arrangement of the sensor may be provided that the sensor can be brought into contact and / or in cooperation with the medium.
  • the medium may be electromagnetic radiation, i.
  • the sensor works with electromagnetic radiation.
  • the electromagnetic radiation may be light radiation, infrared (IR) radiation or the like.
  • IR infrared
  • Such a sensor can be used in a variety of applications, for example, the sensor may be a brightness sensor, a motion sensor or the like.
  • the inventive design ensures that the sensor function is not affected by the solar cell.
  • the information may be an alarm.
  • the actuator may comprise a sound generator, a loudspeaker, a buzzer, a light signal transmitter or the like.
  • the embodiment of the invention also ensures that the actuator function is not affected by the solar cell.
  • the carrier can be made of glass.
  • the surface of the carrier may be at least partially provided with an antireflection coating.
  • an antireflection coating For example, offers a matting for this. It can further easily in a way to the recess
  • the corresponding breakthrough be located in the carrier to further improve access to the sensor and / or actuator.
  • the sensor and / or the actuator can in turn be arranged facing in the opening and / or the opening.
  • To extend the opening angle of the breakthrough may have a chamfer and / or a rounding, so that the access for the medium to the sensor and / or actuator is improved.
  • a housing may be provided.
  • the solar cell can be arranged on one side of the housing. This arrangement can be designed so that the solar cell simultaneously forms a wall for the housing, whereby costs are saved.
  • the sensor may be a sensor for measuring a measured variable of light radiation.
  • the sensor may be arranged in the housing such that light passes from the outside of the housing through the recess and / or the opening to the sensor.
  • a battery can be in electrical connection with the solar cell.
  • the battery can be charged by means of the energy generated by the solar cell.
  • the sensor and / or the actuator can be operated with the energy stored in the battery, so that failures of the sensor system with low and / or lack of illumination, for example, at night, are prevented.
  • a radio system for transmitting data for the sensor system may be provided.
  • the measured value of the measured variable can then be transferred without the need for complex wiring of the sensor system.
  • the radio system can also be used for external control of the
  • Radio system is located in the housing. An additional power supply is not necessary for the radio system if the radio system can be supplied with energy from the battery and / or from the solar cell for its operation. In an advantageous embodiment, a completely self-sufficient sensor system is created in such an embodiment.
  • Solar cells are mostly used to make devices with low energy requirements independent of an external power supply.
  • buffer accumulators are used to the absence of the sun, for example, at night, cloudy o.
  • various sensor modules are increasingly provided with solar cells. An integrated radio module can then ensure that the sensor module provides its determined data wirelessly and thus can operate completely independently.
  • solar cells made of amorphous silicon are used.
  • This type of solar cell consists of a thin "photovoltaic" layer, which is applied to a carrier material, which is usually glass, with the glass side facing the light
  • the solar cell it is common for the solar cell to be aligned in the direction of the light source.
  • Room wall the solar cell is therefore in the direction of the room, and not in the direction of the ceiling and / or room wall, aligned.
  • a sensor it may become necessary for a sensor also to be oriented in the same "viewing direction.” This applies, for example, to optical sensors, such as brightness sensors and / or motion sensors
  • aesthetics and / or energy requirements may require nearly the entire area of the sensor module to be photovoltaic-coated, but the thin silicon photovoltaic layer does not allow light to pass through to a brightness sensor, which is absorbed or reflected.
  • no infrared radiation can pass through the glass to a PIR (Passive Infrared) motion detector, which is absorbed or reflected.
  • PIR Passive Infrared
  • the sensor module should comprise a motion detector and / or light sensors.
  • the sensor module should offer the possibility of a breakthrough for a sound generator. For example, it may be at the
  • Sensor module to act a smoke detector with glass optics.
  • the solution according to the invention provides that at the required locations the solar-active layer is subsequently removed from the substrate or not applied at all.
  • the substrate also openings for sensors and / or sounder can be introduced.
  • the edges can be provided with phases and / or curves for design requirements.
  • the surface of the solar cell can also be provided with an AR (antireflection) coating, eg a matting, in order to avoid disturbing reflection.
  • the surface of the sensor system does not require separate zones for the solar cells. This achieves an optically uniform surface.
  • an integration of the solar active surface as a design element for the sensor system can take place. Furthermore, this offers
  • the solar cell can simultaneously serve as a housing wall for the sensor system, which involves the saving of an additional cover. In addition, no additional assembly steps for the solar cells are necessary, which also involves a cost savings.
  • Fig. 1 is a arranged on the ceiling of a house sensor system in perspective
  • FIG. 3 is a section along the line 3-3 in FIG. 1, FIG.
  • 4a is a section along the line 4-4 in Fig. 1, wherein the sensor is omitted
  • 4b is a section along the line 4-4 in Fig. 1, wherein the sensor is shown schematically
  • FIG. 5a shows a section as in Fig. 4a according to a further embodiment
  • FIG. 5b shows a section as in Fig. 4b according to the further embodiment
  • Fig. 6 is a section as in Fig. 5b according to yet another embodiment and
  • Fig. 7 is a plan view of the sensor system in the direction VII of Fig. 3 seen according to a further embodiment.
  • FIG. 1 shows a sensor system 2 arranged on the ceiling 1 in a room.
  • the sensor system 2 is, for example, a motion detector operating with electromagnetic radiation.
  • the sensor system 2 has a housing 3, wherein the housing 3 according to FIG. 2 can be fastened to the ceiling 1.
  • a sensor 4 for measuring a measured variable, in particular the measured variable of a medium.
  • the medium is the electromagnetic radiation, that is to say in particular light, infrared (IR) radiation or the like, optical radiation.
  • the sensor system 2 may have an actuator 5 for outputting information.
  • the actuator 5 may be a sound generator, a loudspeaker, a buzzer, a beacon or the like, so that an alarm can be generated as information to be output.
  • Power supply of the sensor 4 and / or the actuator 5 is arranged, whereby the sensor 4 and / or the actuator 5 by means of the energy generated by the solar cell 6 is operable.
  • the solar cell 6 is arranged on one side of the housing 3, specifically on the side facing the room, so that the solar cell 6 also serves as a corresponding housing wall.
  • An in Fig. 3 only schematically illustrated, located in the housing 3 battery 7 is in electrical communication with the solar cell 6, such that the Battery 7 can be charged by means of the energy generated by the solar cell 6.
  • the sensor 4 and / or the actuator 5 are operable with the stored energy in the battery 7, so that the sensor system 2 is operable even in the dark and / or lack of light.
  • the solar cell 6 comprises a carrier 8 made of glass and a photovoltaically active layer 9.
  • the active layer 9 applied to the carrier 8 serves to generate energy, namely electrical current, with incident light.
  • the active layer 9 has a recess 10.
  • the sensor 4 and / or the actuator 5 are arranged facing the recess 10. In such a way that the measurement of the measured variable by means of the sensor 4 and / or that the output of the
  • the senor 4 can be brought into contact and / or in interaction with the medium uninfluenced.
  • the recess 10 in the active layer 9 is also closer in Fig. 4a and the recess 10 facing sensor 4 in Fig. 4b to see.
  • a breakthrough 11 corresponding to the recess 9 can be located in the carrier 8, as shown in FIG. 5a.
  • the sensor 4 and / or the actuator 5 can then be arranged in the opening 3 and / or the opening 1 1 facing in the housing 3, as shown in Fig. 5b.
  • the sensor 4 may be a sensor for measuring a measured variable of
  • a first light beam 12 penetrates the glass carrier 8 and passes to the photovoltaic active layer 9, where the light beam 12 is absorbed to generate energy.
  • a second light beam 13 penetrates the carrier 8 made of glass at the recess 10 and / or penetrates the carrier 8 at the aperture 11 according to FIG.
  • a third light beam 14 is reflected as shown in FIG. 4b on the existing glass carrier 8, for example, if it is light in the IR (infrared) range.
  • the surface of the carrier 8 may be at least partially provided with a matting serving as an antireflection coating, which is not shown further.
  • the aperture 11 may have a chamfer 15 and / or a rounding.
  • the breakthrough 1 1 may consist of a bore with chamfer 15 or without bevel 15 in the glass substrate of the carrier 8.
  • Fig. 7 an embodiment can be seen in which the glass for the carrier 8 is provided with curves 16 instead of corners.
  • a bore with chamfer as a breakthrough 11 for a motion detector 17 in the manner of a PIR (passive infrared) sensor, another breakthrough 1 1 as a sound opening for a speaker and / or buzzer (Buzzer) 18 and another opening as
  • Recess 10 in the photovoltaic Itaisch active layer 9 for a brightness sensor 19 is provided.
  • a radio system 20 is provided for the transmission of data.
  • the radio system 20 is located in the housing 3 and is powered by the battery 7 and / or by the solar cell 6 with energy for its operation. With the aid of the radio system 20, the value of the measured variable measured by the sensor 4 can then be transmitted wirelessly for further processing.
  • Such a sensor system 2 works
  • the invention is not limited to the described and illustrated embodiment. Rather, it also encompasses all expert developments within the scope of the invention defined by the claims. Thus, the invention can not only for a motion detector but also for other, a solar cell and sensors and / or actuators combining sensor systems, in particular in which light substantially unimpaired by the solar cell pass from and / or reach the sensor and / or actuator, for example in a smoke detector, find use.
  • Reference Number List : ceiling (from room)

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem (2) mit einem Sensor (4) zur Messung einer Messgröße eines Mediums und/oder mit einem Aktor (5) zur Ausgabe einer Information. Das Sensorsystem (2) weist eine Solarzelle (6) zur Energieversorgung des Sensors (4) und/oder des Aktors (5) zu dessen Betrieb auf. Die Solarzelle (6) umfasst einen Träger, wobei eine aktive Schicht zur Erzeugung von Energie, insbesondere von elektrischen Strom, bei einfallendem Licht auf dem Träger aufgebracht ist. Die aktive Schicht weist eine Aussparung (10) auf. Der Sensor (4) und/oder der Aktor (5) sind der Aussparung (10) zugewandt angeordnet, insbesondere derart dass der Sensor (4) in Kontakt mit dem Medium bringbar ist und/oder dass die Ausgabe der Information mittels des Aktors (5) unbeeinträchtigt ist.

Description

Sensorsystem mit einer Solarzelle
Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein solches Sensorsystem eignet sich insbesondere für optisch arbeitende Sensoren.
Ein derartiges Sensorsystem umfasst einen Sensor zur Messung einer Messgröße, insbesondere eines Mediums, und/oder einen Aktor zur Ausgabe einer Information. Weiter umfasst das Sensorsystem eine Solarzelle zur Energieversorgung des Sensors und/oder des Aktors zu dessen Betrieb. Die Solarzelle weist einen Träger auf, wobei eine aktive Schicht zur Erzeugung von Energie, insbesondere von elektrischen Strom, bei einfallendem Licht auf dem Träger aufgebracht ist. Der Sensor und die Solarzelle sind getrennt voneinander angeordnet, um deren gegenseitige Beeinträchtigung zu verhindern. Dies bedingt jedoch ein großbauendes Sensorsystem.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Sensorsystem derart weiterzuentwickeln, dass dessen Baugröße verringert ist. Insbesondere soll das Sensorsystem bei kompakter Baugröße im wesentlichen vollständig mit der aktiven Schicht versehbar sein.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Sensorsystem durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Sensorsystem weist die aktive Schicht eine Aussparung auf. Der Sensor und/oder der Aktor ist der Aussparung zugewandt angeordnet. Und zwar insbesondere derart, dass die Messung der Messgröße mittels des Sensors und/oder dass die Ausgabe der Information mittels des Aktors unbeeinträchtigt ist. Mit anderen Worten ist eine Beeinflussung des Sensors und/oder des Aktors durch die aktive Schicht der Solarzelle weitgehend verhindert. Vorteilhafterweise bietet das erfindungsgemäße Sensorsystem eine hohe Energieerzeugung bei minimaler Fläche für die aktive Schicht und/oder den Träger, und damit eine weitgehend autarke Energieversorgung, wobei keinerlei Beeinträchtigungen der Sensor- und/oder Aktorfunktionen zu befürchten sind. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In weiterer Ausgestaltung kann eine derartige, der Aussparung zugewandte Anordnung des Sensors vorgesehen sein, dass der Sensor in Kontakt und/oder in Zusammenwirkung mit dem Medium bringbar ist. Es kann sich bei dem Medium um elektromagnetische Strahlung handeln, d.h. der Sensor arbeitet mit elektromagnetischer Strahlung. Insbesondere kann es sich bei der elektromagnetischen Strahlung um Lichtstrahlung, Infrarot(IR)-Strahlung o. dgl. handeln. Ein solcher Sensor kann vielfältige Anwendung finden, beispielsweise kann es sich bei dem Sensor um einen Helligkeitssensor, einen Bewegungssensor o. dgl. handeln. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung stellt dabei sicher, dass die Sensorfunktion nicht durch die Solarzelle beeinträchtigt wird. Weiter kann es sich bei der Information um einen Alarm handeln. Der Aktor kann einen Schallgeber, einen Lautsprecher, einen Summer, einen Lichtsignalgeber o. dgl. umfassen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung stellt auch dabei sicher, dass die Aktorfunktion nicht durch die Solarzelle beeinträchtigt wird.
In funktionssicherer Art und Weise kann der Träger aus Glas bestehen. Zwecks hoher Energieausbeute für die Solarzelle kann die Oberfläche des Trägers wenigstens teilweise mit einer Antireflexbeschichtung versehen sein. Beispielsweise bietet sich eine Mattierung hierfür an. Es kann des Weiteren in einfacher Art und Weise ein zur Aussparung
korrespondierender Durchbruch im Träger befindlich sein, um den Zugang zum Sensor und/oder Aktor weiter zu verbessern. Der Sensor und/oder der Aktor können wiederum im Durchbruch und/oder dem Durchbruch zugewandt angeordnet sein. Zur Erweiterung des Öffnungswinkels kann der Durchbruch eine Fase und/oder eine Rundung aufweisen, so dass der Zutritt für das Medium zum Sensor und/oder Aktor verbessert ist. Zum Schutz des Sensorsystems vor Fremdeinflüssen kann ein Gehäuse vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise kann die Solarzelle an einer Seite des Gehäuses angeordnet sein. Diese Anordnung kann so ausgeführt sein, dass die Solarzelle gleichzeitig eine Wandung für das Gehäuse bildet, wodurch Kosten eingespart werden. In bevorzugter Weise kann es sich bei dem Sensor um einen Sensor zur Messung einer Messgröße von Lichtstrahlung handeln. Dabei kann der Sensor derart im Gehäuse angeordnet sein, dass Licht von der Außenseite des Gehäuses durch die Aussparung und/oder den Durchbruch zum Sensor gelangt.
Insbesondere ist aufgrund dieser Anordnung die Ermittlung der Messgröße durch den Sensor unbeeinträchtigt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann ein Akku mit der Solarzelle in elektrischer Verbindung stehen. Dadurch ist der Akku mittels der von der Solarzelle erzeugten Energie aufladbar. Weiterhin können der Sensor und/oder der Aktor mit der im Akku gespeicherten Energie betreibbar sein, so dass Ausfälle des Sensorsystems bei geringer und/oder fehlender Beleuchtung, beispielsweise in der Nacht, verhindert sind.
Schließlich kann ein Funksystem zur Übertragung von Daten für das Sensorsystem vorgesehen sein. In einfacher Art und Weise ist dann der gemessene Wert der Messgröße übertragbar, ohne dass eine aufwändige Verkabelung des Sensorsystems erforderlich wäre. Selbstverständlich lässt sich das Funksystem auch zur externen Steuerung des
Sensorsystems verwenden. Zwecks Kompaktheit kann es sich anbieten, dass das
Funksystem im Gehäuse befindlich ist. Eine zusätzliche Energieversorgung ist für das Funksystem nicht notwendig, wenn das Funksystem zu dessen Betrieb mit Energie vom Akku und/oder von der Solarzelle versorgbar ist. In vorteilhafter Weise ist in einer solchen Ausgestaltung ein vollständig autarkes Sensorsystem geschaffen.
Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensorsystems ist nachfolgendes festzustellen.
Solarzellen werden meist verwendet, um Geräte mit niedrigem Energiebedarf unabhängig von einer externen Stromversorgung zu machen. Zusätzlich werden Puffer-Akkumulatoren eingesetzt, um die Abwesenheit der Sonne, beispielsweise in der Nacht, bei Bewölkung o. dgl, zu überbrücken. Auch diverse Sensormodule werden vermehrt mit Solarzellen versehen. Ein integriertes Funkmodul kann dann dafür sorgen, dass das Sensormodul seine ermittelten Daten kabellos zur Verfügung stellt und somit komplett autark funktionieren kann.
Gerade für den Innenbereich werden Solarzellen aus amorphem Silizium verwendet. Dieser Typ Solarzellen besteht aus einer dünnen„photovoltaischen" Schicht, welche auf einem Trägermaterial, bei dem es sich meistens um Glas handelt, aufgebracht ist. Die Glasseite ist dabei dem Licht zugewandt. Wird ein Sensormodul mit einer Solarzelle zur
Energieversorgung ausgestattet, ist es üblich, dass die Solarzelle in Richtung zur Lichtquelle ausgerichtet wird. Bei einem Raumsensor an der Zimmerdecke und/oder an der
Zimmerwand wird die Solarzelle demnach in Richtung zum Raum, und nicht in Richtung zur Zimmerdecke und/oder Zimmerwand, ausgerichtet sein.
Nun kann es aber notwendig werden, dass ein Sensor ebenfalls in dieselbe„Blickrichtung" ausgerichtet sein muss. Dies trifft beispielsweise auf optische Sensoren zu, wie Helligkeitsund/oder Bewegungssensoren. Im Stand der Technik werden dazu die Solarzellen und Sensoren nebeneinander angeordnet. Aus Gründen der Ästhetik und/oder auf Grund des Energiebedarfs kann es jedoch notwendig sein, dass annähernd die gesamte Fläche des Sensormoduls mit photovoltaischer Fläche belegt wird. Durch die dünne photovoltaische Silizium-Schicht kann jedoch kein Licht zu einem Helligkeitssensor durchdringen. Dieses wird absorbiert bzw. reflektiert. Zusätzlich kann durch das Glas keine Infrarot-Strahlung zu einem PIR(Passive Infrared)-Bewegungsmelder durchdringen. Diese wird absorbiert bzw. reflektiert.
Es soll daher ein Sensormodul geschaffen werden, welches annähernd vollständig mit solaraktiver Fläche bedeckt ist, aber dennoch den Betrieb weiterer Sensoren erlaubt.
Beispielsweise soll das Sensormodul einen Bewegungsmelder und/oder Lichtsensoren umfassen. Alternativ und/oder zusätzlich soll das Sensormodul die Möglichkeit eines Durchbruchs für einen Schallgeber bieten. Beispielsweise kann es sich bei dem
Sensormodul um einen Rauchmelder mit Glasoptik handeln. Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, dass an den benötigten Stellen die solaraktive Schicht vom Substrat nachträglich entfernt bzw. gar nicht aufgebracht wird. In das Substrat können auch Öffnungen für Sensoren und/oder Schallgeber eingebracht werden. Die Kanten können beispielsweise für designtechnische Anforderungen mit Phasen und/oder Rundungen versehen werden. Die Oberfläche der Solarzelle kann auch mit einer AR(Antireflex)- Beschichtung, z.B. einer Mattierung, versehen werden, um ein störendes Spiegeln zu vermeiden.
Geschaffen ist somit eine Solarzelle mit einem Durchbruch für eine Sensor- und/oder Aktoranwendung.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Oberfläche des Sensorsystems keine separaten Zonen für die Solarzellen benötigt. Dadurch wird eine optisch einheitliche Oberfläche erzielt. Somit kann auch eine Einbindung der solaraktiven Fläche als Designelement für das Sensorsystem erfolgen. Des Weiteren bietet das
Sensorsystem eine kompakte Baugröße. Die Solarzelle kann gleichzeitig als Gehäusewand für das Sensorsystem dienen, womit die Einsparung einer zusätzlichen Abdeckung einhergeht. Außerdem sind keine zusätzlichen Montageschritte für die Solarzellen nötig, womit auch eine Kosteneinsparung einhergeht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und
Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein an der Decke eines Hauses angeordnetes Sensorsystem in perspektivischer
Ansicht,
Fig. 2 das Sensorsystem in Richtung II der Fig. 1 gesehen, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1,
Fig. 4a einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 1 , wobei der Sensor weggelassen ist, Fig. 4b einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 1, wobei der Sensor schematisch dargestellt ist,
Fig. 5a einen Schnitt wie in Fig. 4a entsprechend einer weiteren Ausführung,
Fig. 5b einen Schnitt wie in Fig. 4b entsprechend der weiteren Ausführung,
Fig. 6 einen Schnitt wie in Fig. 5b entsprechend einer nochmals weiteren Ausführung und
Fig. 7 die Draufsicht auf das Sensorsystem in Richtung VII der Fig. 3 gesehen entsprechend einer weiteren Ausgestaltung.
In Fig. 1 ist ein an der Decke 1 in einem Raum angeordnetes Sensorsystem 2 zu sehen. Bei dem Sensorsystem 2 handelt es sich beispielsweise um einen mit elektromagnetischer Strahlung arbeitenden Bewegungsmelder. Das Sensorsystem 2 weist ein Gehäuse 3 auf, wobei das Gehäuse 3 gemäß Fig. 2 an der Decke 1 befestigbar ist. Im Gehäuse 3 befindet sich ein Sensor 4 zur Messung einer Messgröße, und zwar insbesondere der Messgröße eines Mediums. Bei dem Medium handelt es sich vorliegend um die elektromagnetische Strahlung, also insbesondere um Licht, Infrarot(IR)-Strahlen o. dgl. optische Strahlung. Alternativ oder auch ergänzend kann das Sensorsystem 2 einen Aktor 5 zur Ausgabe einer Information aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei dem Aktor 5 um einen Schallgeber, einen Lautsprecher, einen Summer in der Art eines Buzzers, einen Lichtsignalgeber o. dgl. handeln, so dass dadurch ein Alarm als auszugebende Information erzeugbar ist.
Am Gehäuse 3 ist eine in Richtung des Raumes ausgerichtete Solarzelle 6 zur
Energieversorgung des Sensors 4 und/oder des Aktors 5 angeordnet, womit der Sensor 4 und/oder der Aktor 5 mit Hilfe der von der Solarzelle 6 erzeugten Energie betreibbar ist. Bevorzugterweise ist die Solarzelle 6 an einer Seite des Gehäuses 3 angeordnet, und zwar an der dem Raum zugewandten Seite, so dass die Solarzelle 6 auch als eine entsprechende Gehäusewand dient. Ein in Fig. 3 lediglich schematisch dargestellter, im Gehäuse 3 befindlicher Akku 7 steht mit der Solarzelle 6 in elektrischer Verbindung, derart dass der Akku 7 mittels der von der Solarzelle 6 erzeugten Energie aufladbar ist. Der Sensor 4 und/oder der Aktor 5 sind mit der im Akku 7 gespeicherten Energie betreibbar, so dass das Sensorsystem 2 auch bei Dunkelheit und/oder Lichtmangel betreibbar ist.
Die Solarzelle 6 umfasst gemäß Fig. 3 einen aus Glas bestehenden Träger 8 und eine photovoltaisch aktive Schicht 9. Die auf dem Träger 8 aufgebrachte aktive Schicht 9 dient zur Erzeugung von Energie, und zwar von elektrischem Strom, bei einfallendem Licht. Wie weiter in Fig. 1 zu sehen ist, weist die aktive Schicht 9 eine Aussparung 10 auf. Der Sensor 4 und/oder der Aktor 5 sind der Aussparung 10 zugewandt angeordnet. Und zwar derart dass die Messung der Messgröße mittels des Sensors 4 und/oder dass die Ausgabe der
Information mittels des Aktors 5 von der aktiven Schicht 9 unbeeinträchtigt ist.
Insbesondere ist aufgrund dieser Anordnung der Sensor 4 unbeeinflusst in Kontakt und/oder in Zusammenwirkung mit dem Medium bringbar. Die Aussparung 10 in der aktiven Schicht 9 ist auch näher in Fig. 4a sowie der der Aussparung 10 zugewandte Sensor 4 in Fig. 4b zu sehen. Des Weiteren kann ein zur Aussparung 9 korrespondierender Durchbruch 11 im Träger 8 befindlich sein, wie in Fig. 5a gezeigt ist. Der Sensor 4 und/oder der Aktor 5 können dann im Durchbruch 11 und/oder dem Durchbruch 1 1 zugewandt im Gehäuse 3 angeordnet sein, wie in Fig. 5b dargestellt ist.
Bei dem Sensor 4 kann es sich um einen Sensor zur Messung einer Messgröße von
Lichtstrahlung, beispielsweise wie bereits erwähnt um einen Bewegungssensor, einen Helligkeitssensor o. dgl., handeln. Der Sensor 4 ist dann derart im Gehäuse 3 angeordnet, dass Licht von der Außenseite des Gehäuses 3 durch die Aussparung 10 und/oder den Durchbruch 11 zum Sensor 4 gelangt, so dass die Ermittlung der Messgröße durch den Sensor 4 unbeeinträchtigt erfolgen kann. Dies ist näher in Fig. 4b sowie Fig. 5b dargestellt. Ein erster Lichtstrahl 12 durchdringt den aus Glas bestehenden Träger 8 und gelangt zur photovoltaisch aktiven Schicht 9, wo der Lichtstrahl 12 zur Energieerzeugung absorbiert wird. Ein zweiter Lichtstrahl 13 durchdringt gemäß Fig. 4b den aus Glas bestehenden Träger 8 an der Aussparung 10 und/oder durchdringt gemäß Fig. 5b den Träger 8 am Durchbruch 11 und gelangt zum Sensor 4, wobei dann vom Sensor 4 die entsprechende Messgröße ermittelt wird. Ein dritter Lichtstrahl 14 wird gemäß Fig. 4b an dem aus Glas bestehenden Träger 8 reflektiert, beispielsweise falls es sich um Licht im IR(Infrarot)-Bereich handelt. Zur Verringerung von Reflexionen kann die Oberfläche des Trägers 8 wenigstens teilweise mit einer als Antireflexbeschichtung dienenden Mattierung versehen sein, was jedoch nicht weiter gezeigt ist.
Wie in Fig. 6 zu sehen ist, kann der Durchbruch 11 eine Fase 15 und/oder eine Rundung aufweisen. Durch die Fase 15 wird der Öffnungswinkel bzw. der Blickwinkel für den Sensor 4 entsprechend erweitert, so dass die Messgenauigkeit für den Sensor 4 gesteigert wird. Der Durchbruch 1 1 kann aus einer Bohrung mit Fase 15 oder auch ohne Fase 15 im Glassubstrat des Trägers 8 bestehen. Des Weiteren ist in Fig. 7 eine Ausgestaltung zu sehen, bei der das Glas für den Träger 8 mit Rundungen 16 anstelle von Ecken versehen ist. In Fig. 7 ist im Träger 8 eine Bohrung mit Fase als Durchbruch 11 für einen Bewegungsmelder 17 in der Art eines PIR(Passive Infrared)-Sensors, ein weiterer Durchbruch 1 1 als Schallöffhung für einen Lausprecher und/oder Summer(Buzzer) 18 sowie eine weitere Öffnung als
Aussparung 10 in der photovo Itaisch aktiven Schicht 9 für einen Helligkeitssensor 19 vorgesehen.
Schließlich ist, wie in Fig. 3 schematisch gezeigt ist, ein Funksystem 20 zur Übertragung von Daten vorgesehen. Das Funksystem 20 ist im Gehäuse 3 befindlich und wird vom Akku 7 und/oder von der Solarzelle 6 mit Energie zu dessen Betrieb versorgt. Mit Hilfe des Funksystems 20 lässt sich dann der vom Sensor 4 gemessene Wert der Messgröße kabellos zur weiteren Verarbeitung übertragen. Ein solches Sensorsystem 2 arbeitet
vorteilhafterweise vollständig autark.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann die Erfindung nicht nur für einen Bewegungsmelder sondern auch für sonstige, eine Solarzelle sowie Sensoren und/oder Aktoren kombinierende Sensorsysteme, insbesondere bei denen Licht im Wesentlichen unbeeinträchtigt durch die Solarzelle hindurch von und/oder zum Sensor und/oder Aktor gelangen soll, beispielsweise bei einem Rauchmelder, Verwendung finden. Bezugszeichen-Liste : : Decke (von Raum)
: Sensorsystem
: Gehäuse
: Sensor
: Aktor
: Solarzelle
: Akku
: Träger (von Solarzelle)
: aktive Schicht (von Solarzelle)0: Aussparung (in der aktiven Schicht) 1 : Durchbruch (im Träger)
,13,14: Lichtstrahl / Lichtstrahlung5: Fase (an Durchbruch)
: Rundung (an Träger)
: Bewegungsmelder
: Lautsprecher und/ oder Buzzer : Helligkeitssensor
: Funksystem

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Sensorsystem mit einem Sensor (4) zur Messung einer Messgröße, insbesondere eines Mediums, und/oder mit einem Aktor (5) zur Ausgabe einer Information, und mit einer Solarzelle (6) zur Energieversorgung des Sensors (4) und/oder des Aktors (5) zu dessen Betrieb, wobei die Solarzelle (6) einen Träger (8) umfasst, und wobei eine aktive Schicht (9) zur Erzeugung von Energie, insbesondere von elektrischen Strom, bei einfallendem Licht auf dem Träger (8) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Schicht (9) eine Aussparung (10) aufweist, und dass der Sensor (4) und/oder der Aktor (5) der Aussparung (10) zugewandt angeordnet ist, insbesondere derart dass die Messung der Messgröße mittels des Sensors (4) und/oder dass die Ausgabe der Information mittels des Aktors (5) unbeeinträchtigt ist.
2. Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) in Kontakt und/oder in Zusammenwirkung mit dem Medium bringbar ist, und dass es sich vorzugsweise bei dem Medium um elektromagnetische Strahlung, insbesondere um Licht- Strahlung, Infrarot(IR)-Strahlung o. dgl., handelt, insbesondere dass es sich bei dem Sensor (4) um einen Helligkeitssensor, einen Bewegungssensor o. dgl, handelt.
3. Sensorsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Information um einen Alarm handelt, und dass der Aktor (5) einen Schallgeber, einen Lautsprecher, einen Summer, einen Lichtsignalgeber o. dgl. umfasst.
4. Sensorsystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (8) aus Glas besteht, und dass vorzugsweise die Oberfläche des Trägers (8) wenigstens teilweise mit einer Antireflexbeschichtung versehen ist.
5. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Aussparung (10) korrespondierender Durchbruch (1 1) im Träger (8) befindlich ist, dass vorzugsweise der Sensor (4) und/oder der Aktor (5) im Durchbruch (11) und/oder dem Durchbruch (11) zugewandt angeordnet sind, und dass weiter vorzugsweise der Durchbruch (11) eine Fase (15) und/oder eine Rundung aufweist.
6. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (3) vorgesehen ist, und dass vorzugsweise die Solarzelle (6) an einer Seite des Gehäuses (3) angeordnet ist, insbesondere eine Wandung für das Gehäuse (3) bildet.
7. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sensor (4) um einen Sensor zur Messung einer Messgröße von Lichtstrahlung (13) handelt, und dass vorzugsweise der Sensor (4) derart im Gehäuse (3) angeordnet ist, dass die Lichtstrahlung (13) von der Außenseite des Gehäuses (3) durch die Aussparung (10) und/oder den Durchbruch (1 1) zum Sensor (4) gelangt, insbesondere derart dass die Ermittlung der Messgröße durch den Sensor (4) unbeeinträchtigt ist.
8. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Akku (7) mit der Solarzelle (6) in elektrischer Verbindung steht, derart dass der Akku (7) mittels der von der Solarzelle (6) erzeugten Energie aufladbar ist, und dass vorzugsweise der Sensor (4) und/oder der Aktor (5) mit der im Akku (7) gespeicherten Energie betreibbar ist.
9. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Funksystem (20) zur Übertragung von Daten vorgesehen ist, insbesondere derart dass der gemessene Wert der Messgröße übertragbar ist, dass vorzugsweise das Funksystem (20) im Gehäuse (3) befindlich ist, und dass weiter vorzugsweise das Funksystem (20) mit Energie vom Akku (7) und/oder von der Solarzelle (6) zu dessen Betrieb versorgbar ist.
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