DE102017123676A1

DE102017123676A1 - Sensorgerät, Sensorsystem und Verfahren zum Betreiben eines Sensorgeräts

Info

Publication number: DE102017123676A1
Application number: DE102017123676.7A
Authority: DE
Inventors: Albert Dorneich; Roland Schäfer
Original assignee: Balluff GmbH
Current assignee: Balluff GmbH
Priority date: 2017-10-11
Filing date: 2017-10-11
Publication date: 2019-04-11
Also published as: US20190140700A1; US10707920B2; CN109655094A; CN109655094B

Abstract

Es wird ein Sensorgerät (14) bereitgestellt, umfassend eine Empfangseinrichtung (20), über welche das Sensorgerät (14) drahtlos mit elektrischer Energie versorgbar ist, eine Sendeeinrichtung (44), über welche Daten drahtlos sendbar sind, eine sensitive Einrichtung (26), mindestens eine Datenverarbeitungseinrichtung (30), welche signalwirksam an die sensitive Einrichtung (26) und die Sendeeinrichtung (44) gekoppelt ist, und welche Daten der sensitiven Einrichtung (26) verarbeitet und bearbeitete Daten als Sendedaten der Sendeeinrichtung (44) bereitstellt, und eine Einrichtung (52) für einen unterbrechungstoleranten Betrieb des Sensorgeräts (14) bezogen auf die elektrische Energieversorgung, wobei die Einrichtung (52) für einen unterbrechungstoleranten Betrieb durch Hardware und/oder Software des Sensorgeräts (14) realisiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sensorgerät.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Sensorsystem, umfassend einen Schreib- und/oder Lese-Kopf und mindestens ein Sensorgerät.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Sensorgeräts.
Die WO 2016/108888 A1 offenbart einen Temperaturdatenlogger.
Die WO 2014/070254 A1 offenbart einen Körpertemperaturlogger.
Die WO 2010/151903 A1 offenbart einen Verschlussmechanismus für eine Containertür.
Der Artikel „RF-Powered, Backscatter-Based Cameras“ von S. Naderiparizi, Z. Kapetanovic, J. R. Smith, beschäftigt sich mit Geräten, welche eine RF-Energieversorgung aufweisen.
Der Artikel „An RFID-Enabled Wireless Strain Gauge Sensor for Static and Dynamic Structural Monitoring" von E. DiGiampaolo, A. DiCarlofelice und A. Gregori in IEEE SENSORS JOURNAL, VOL. 17, NO. 2, JANUAR 15, 2017, Seiten 286 - 294 beschäftigt sich mit der Drahtlos-Sensorik von mechanischen Spannungsmessungen.
Der Artikel „Design of an RFID-Based Battery-Free Programmable Sensing Platform" von A. P. Sample, D. J. Yeager, P. S. Powledge, A. V. Mamishev, J. R. Smith, in IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, VOL. 57, NO. 11, NOVEMBER 2008, Seiten 2608 - 2615 beschäftigt sich mit einer drahtlosen Identifizierungs- und Sensorplattform.
Der Artikel „WISPCam: A Battery-Free RFID Camera“ von S. Naderiparizi, A. N. Parks, Z. Kapetanovic, B. Ransford, J. R. Smith, beschäftigt sich ebenfalls mit solchen Systemen.
Der Artikel „Chain: Tasks and Channels for Reliable Intermittent Programs" von A. Colin und B. Lucia, OOPSLA Proceedings of the 2016 ACM SIGPLAN International Conference on Object-oriented Programming, pages 514 - 530 beschäftigt sich mit „intermittent computing". Der Artikel „A Simpler, Safer Programming and Excution Model for Intermittent Systems" von B. Lucia und B. Ransford, PLDI'15, June 13-17, 2015, Portland, OR, USA, Seiten 575 - 585 beschäftigt sich ebenfalls mit intermittent computing.
Der Artikel „Self-Localizing Battery-Free Cameras“ von S. Naderiparizi, A. P. Sample, J. R. Smith, Y. Zhao, J. Youngquist beschäftigt sich mit RFID-Sensornetzwerken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sensorgerät der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches bei großer Variationsbreite bezüglich der Positionierbarkeit eine sichere Betriebsweise aufweist.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Sensorgerät erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Empfangseinrichtung vorgesehen ist, über welche das Sensorgerät drahtlos mit elektrischer Energie versorgbar ist, eine Sendeeinrichtung vorgesehen ist, über welche Daten drahtlos sendbar sind, eine sensitive Einrichtung vorgesehen ist, mindestens eine Datenverarbeitungseinrichtung vorgesehen ist, welche signalwirksam an die sensitive Einrichtung und die Sendeeinrichtung gekoppelt ist, und welche Daten der sensitiven Einrichtung verarbeitet und bearbeitete Daten als Sendedaten der Sendeeinrichtung bereitstellt, und eine Einrichtung für einen unterbrechungstoleranten Betrieb des Sensorgeräts bezogen auf die elektrische Energieversorgung, wobei die Einrichtung für einen unterbrechungstoleranten Betrieb durch Hardware und/oder Software des Sensorgeräts realisiert ist, vorgesehen ist.
Das erfindungsgemäße Sensorgerät lässt sich frei positionieren, da sowohl die Energieversorgung als auch die Datenübertragung drahtlos erfolgt. Es werden also keine Drahtanschlüsse und dergleichen benötigt.
An dem Sensorgerät selber erfolgt eine Datenverarbeitung für Daten der sensitiven Einrichtung. Dadurch lassen sich gewissermaßen „fertige“ Messdaten übertragen, welche aus den Ursprungsdaten der sensitiven Einrichtung gewonnen werden und insbesondere so aufbereitet werden, dass sie direkt nutzbar sind. Dadurch wiederum lässt sich der Datenverkehr des Sensorgeräts minimieren und dieses lässt sich energiesparend betreiben.
In dem Sensorgerät selber sind primäre Sensorsignale bereitgestellt, welche schlecht übertragbar sind. Durch die Datenverarbeitung entstehen verarbeitete, komprimierte Sensordaten, welche gut übertragen werden können.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten RFID-Sensorsystemen liegt eine große Menge an zu übertragenden Sensorsignalen vor. Dies verursacht eine lange Übertragungszeit. Weiterhin lässt sich nur eine geringe Energiemenge übertragen. Dies bedeutet wiederum bei solchen Systemen, dass an einem Sensor zwischengespeicherte Energie oft nicht ausreicht, um die große Menge an Sensorsignalen in einem einzigen Schritt zu übertragen. Die Übertragung bricht dann bei Unterschreiten einer Grenze ab und kann erst fortgesetzt werden, wenn genügend Energie gesammelt wurde. Es liegt dann ein Unterbrechungsbetrieb vor. Da bei der erfindungsgemäßen Lösung bereits verarbeitete, komprimierte Sensordaten übertragen werden und dadurch die Menge der Übertragungssignale signifikant verringert ist, lässt sich die Übertragungszeit reduzieren und es lässt sich die für die Übertragung benötigte Energiemenge reduzieren. Ein erfindungsgemäßes Sensorgerät ist gut geeignet, um Daten und Energie basierend auf RFID-Technologie zu übertragen.
Insbesondere lässt sich das Sensorgerät batterielos betreiben und dabei ohne eine elektrochemische Batteriezelle betreiben.
Es ist eine Einrichtung für einen unterbrechungstoleranten Betrieb des Sensorgeräts bezogen auf die elektrische Energieversorgung und insbesondere für eine unterbrechungstolerante Datenverarbeitung vorgesehen, welche bei nicht ausreichender elektrischer Energieversorgung des Sensorgeräts einen unwiederbringlichen Datenverlust verhindert und insbesondere einen Fortsetzungsbetrieb nach Wiederherstellung einer ausreichenden elektrischen Energieversorgung ermöglicht. Es lässt sich so auch bei nicht ausreichender interner elektrischen Energieversorgung des Sensorgeräts ein „Unterbrechungsbetrieb“ erreichen, bei welchem der Zustand vor der Unterbrechung zwischengespeichert ist, so dass eine Fortsetzung nach Wiederherstellung der internen elektrischen Stromversorgung ermöglicht ist. Das Sensorgerät nutzt „intermittent computing“, um bei nicht ausreichender interner elektrischer Stromversorgung einen unwiederbringlichen Datenverlust zu vermeiden. Für das Sensorgerät muss deshalb zur sicheren Funktionsweise keine dauerhafte interne Stromversorgung sichergestellt sein, sondern Stromausfälle (insbesondere aufgrund Entladung der elektrischen Energiespeichereinrichtung) sind tolerabel für die Funktionsweise, da ein Fortsetzungsbetrieb ermöglicht ist. Betriebsmodi für einen unterbrechungstoleranten Betrieb (für „intermittent operation“) sind in den oben erwähnten Artikeln von A. Colin, B. Lucia bzw. B. Lucia, B. Ransford beschrieben. Es wird ausdrücklich auf diese Artikel Bezug genommen.
Die Einrichtung für einen unterbrechungstoleranten Betrieb kann durch eine Hardwarelösung und/oder durch eine Softwarelösung des Sensorgeräts realisiert sein. Es ist eine Kombination sowohl einer Hardwarelösung als auch einer Softwarelösung möglich.
Insbesondere umfasst das Sensorgerät mindestens eine der folgenden Komponenten: eine nichtflüchtige Datenspeichereinrichtung, welche signalwirksam mit der Datenverarbeitungseinrichtung und/oder der sensitiven Einrichtung und/oder der Sendeeinrichtung verbunden ist, eine Energiespeichereinrichtung, welche an die Empfangseinrichtung gekoppelt ist, eine Messeinrichtung zur Ermittlung eines energetischen Beladungszustands der Energiespeichereinrichtung. Durch die Datenspeichereinrichtung lassen sich Daten und insbesondere auch Zwischendaten nichtflüchtig speichern. Dies ermöglicht insbesondere einen unterbrechungstoleranten Betrieb des Sensorgeräts. Wenn keine ausreichende interne Stromversorgung gewährleistet ist, dann kann die Datenspeichereinrichtung dazu genutzt werden, Zwischenzustände des Sensorgeräts zu speichern, so dass nach Wiederherstellung der ausreichenden elektrischen Energieversorgung ein Weiterbetrieb möglich ist, ohne dass Daten verloren gehen. Die Energiespeichereinrichtung kann dazu genutzt werden, Energie, welche durch die Empfangseinrichtung empfangen worden ist, zu speichern. Die Messeinrichtung kann genutzt werden, einen elektrischen Beladungszustand der Energiespeichereinrichtung zu ermitteln. Dadurch kann beispielsweise erkannt werden, wenn eine bestimmte Unterschwelle erreicht wird, um für eine Zwischenspeicherung der Daten zu sorgen.
Es ist günstig, wenn die Energiespeichereinrichtung mindestens einen Kondensator umfasst. Das Sensorgerät lässt sich dadurch mit kleinen Abmessungen ausbilden. Es erfolgt eine elektrostatische Energiespeicherung und insbesondere ist keine elektrochemische Energiespeicherung notwendig.
Günstig ist es, wenn elektrische Energie an das Sensorgerät über einen Luftspalt übertragbar ist und von der Empfangseinrichtung aufnehmbar ist, und Daten über einen Luftspalt von dem Sensorgerät sendbar sind und insbesondere Daten von dem Sensorgerät über einen Luftspalt empfangbar sind. Es lässt sich sowohl eine drahtlose Energieversorgung als auch eine drahtlose Datenübertragung (bidirektionell oder unidirektionell) erreichen. Der Luftspalt ist beispielsweise im Falle einer induktiven Energieübertragung einige Zentimeter groß. Im Falle einer elektromagnetischen Übertragung kann er einige Meter betragen.
Es ist dabei vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Empfangseinrichtung für elektrische Energie zur Aufnahme von induktiv übertragener elektrischer Energie und/oder zur Aufnahme von über elektromagnetische Wellen übertragener elektrischer Energie ausgebildet ist. Es lässt sich so drahtlos auf einfache Weise elektrische Energie übertragen.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Datenverarbeitungseinrichtung und/oder die Einrichtung für einen unterbrechungstoleranten Betrieb an einem Mikrocontroller realisiert sind.
Bei einem Ausführungsbeispiel gibt die Einrichtung für einen unterbrechungstoleranten Betrieb Haltepunkte vor, welche einen Zustand des Sensorgeräts im Betrieb charakterisieren und welche bei nicht ausreichender Energieversorgung des Sensorgeräts diesen Zustand sichern, wobei bei ausreichender Energieversorgung nach zuvor nicht ausreichender Energieversorgung eine Fortsetzung des Betriebs des Sensorgeräts und insbesondere eine Fortsetzung der Datenverarbeitung und Daten der sensitiven Einrichtung aufgrund von gespeicherten Haltepunktdaten ermöglicht ist. Diese Haltepunkte und die zugehörigen Haltepunktdaten lassen dann eine Fortsetzung eines Sensorbetriebs ohne unwiederbringliche Datenverluste nach Wiederherstellung einer ausreichenden Stromversorgung nachfolgend einem Intervall mit nicht ausreichender Stromversorgung zu.
Insbesondere ist eine Speicherung von Haltepunktdaten an einer nichtflüchtigen Datenspeichereinrichtung vorgesehen, so dass ein unterbrechungstoleranter Fortsetzungsbetrieb ermöglicht ist.
Es kann dabei günstig sein, dass Haltepunktdaten redundant gespeichert werden und insbesondere mehrfach gespeichert werden. So kann beispielsweise ein Stromausfall während eines Speichervorgangs zu keinen dauerhaften Datenverlusten führen.
Bei einer Ausführungsform ist der Einrichtung für einen unterbrechungstoleranten Betrieb eine Messeinrichtung zur Ermittlung eines energetischen Beladungszustands einer Energiespeichereinrichtung des Sensorgeräts zugeordnet, und die Einrichtung für einen unterbrechungstoleranten Betrieb sorgt insbesondere bei Erreichen einer Unterschwelle für einen energetischen Beladungszustands der Energiespeichereinrichtung für die Speicherung von Haltepunkten. Es wird dann gewissermaßen überwacht, wenn ein kritischer Zustand der Energiespeichereinrichtung erreicht ist, und es wird dann der notwendige Datensatz gespeichert, so dass wenn der kritische Zustand überschritten wird (was bedeutet, dass keine ausreichende elektrische Stromversorgung vorhanden ist), keine unwiederbringlichen Datenverluste entstehen.
Es ist auch alternativ oder zusätzlich möglich, dass die Einrichtung für einen unterbrechungstoleranten Betrieb für die Speicherung von Haltepunktdaten eines Betriebsprogramms (Betriebssystems) für den Betrieb des Sensorgeräts sorgt. Es lässt sich insbesondere so eine reine Softwarelösung für die Einrichtung für einen unterbrechungstoleranten Betrieb realisieren, wobei dann die Einrichtung einen minimalen elektrischen Energiebedarf aufweist.
Es ist dazu beispielsweise möglich, dass die Einrichtung für einen unterbrechungstoleranten Betrieb dafür sorgt, dass ein Betriebsprogramm in Arbeitsschritte eingeteilt wird, welche mehrfach hintereinander ausführbar sind, und dabei insbesondere das gleiche Ergebnis liefern wie bei einer einzigen Ausführung. Es lässt sich so eine Unterbrechungstoleranz erreichen.
Insbesondere sind die Arbeitsschritte derart, dass Eingangsdaten und Ausgangsdaten getrennt sind. Diese werden beispielsweise über Kanäle übertragen, welche für alle Arbeitsschritte zugänglich sind. Dadurch lassen sich Dateninkonsistenzen vermeiden.
Günstig ist es, wenn das Sensorgerät ein Gehäuse aufweist, in welchem Komponenten und insbesondere alle Komponenten des Sensorgeräts angeordnet sind. Es ergibt sich so ein Sensorgerät, welches auf einfache Weise an einer Anwendung positionierbar ist und beispielsweise auch beweglich positioniert werden kann(, da es drahtlos ist).
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn verarbeitete Daten durch die Sendeeinrichtung gesendet sind, welche direkt nutzbare Sensordaten sind. Diese Daten müssen dann insbesondere nicht außerhalb des Sensorgeräts weiterverarbeitet werden. Dadurch wiederum lässt sich der Datentransfer des Sensorgeräts minimiert halten, da nur „fertige“ Daten und nicht eine Vielzahl von Zwischendaten übermittelt werden.
Günstig ist es, wenn die Sendeeinrichtung Daten gemäß einem RFID-Protokoll sendet. Dadurch ergibt sich eine einfache Nutzbarkeit bzw. Weiterverarbeitbarkeit. Es ist weiterhin insbesondere vorgesehen, dass Energie an ein Sensorgerät über ein RFID-Protokoll übertragen wird. Es lassen sich dadurch bekannte RFID-Technologien verwenden. Bei der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich Nachteile von bekannten RFID-Sensorsystemen, und insbesondere eine große Menge der zu übertragenden Sensorsignale, verringern, da durch die Datenverarbeitungseinrichtung fertige, verarbeitete und auch komprimierte Sensordaten übertragen werden und dadurch weniger Unterbrechungen bei der Übertragung entstehen als bei bekannten RFID-Sensorsystemen. Unterbrechungen wiederum können durch die Einrichtung für einen unterbrechungstoleranten Betrieb aufgefangen werden.
Die Empfangseinrichtung kann dabei zum Empfangen von Daten ausgebildet sein. Dadurch lassen sich beispielsweise Steuerungsdaten an das Sensorgerät übermitteln.
Es kann auch eine von der Empfangseinrichtung für die drahtlose Energieversorgung getrennte Empfangseinrichtung für solche Empfangsdaten vorgesehen sein.
Insbesondere ist das Sensorgerät batterielos ausgebildet, das heißt es arbeitet batterielos. Dadurch ergibt sich eine hohe Einsatzvariabilität. Weiterhin ergibt sich ein verringerter Wartungsaufwand und eine Erhöhung von Einsatzzeiten, da kein Batterietausch notwendig ist.
Erfindungsgemäß wird ein Sensorsystem bereitgestellt, welches (mindestens) einen Schreib- und/oder Lese-Kopf und mindestens ein erfindungsgemäßes Sensorgerät umfasst, wobei der Schreib- und/oder Lese-Kopf dem mindestens einen Sensorgerät drahtlos elektrische Energie bereitstellt.
Es lässt sich dadurch das mindestens eine Sensorgerät an einer Anwendung positionieren. Es kann von dem Schreib- und/oder Lese-Kopf ständig elektrische Energie bereitgestellt werden oder es kann dem Sensorgerät durch den Schreib- und/oder Lese-Kopf nur temporär und beispielsweise periodisch elektrische Energie bereitgestellt werden.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass der Schreib- und/oder Lese-Kopf nur als Lesekopf ausgebildet ist, welcher (zusätzlich zur Energiebereitstellung) Daten des mindestens einen Sensorgeräts empfängt (und insbesondere bearbeitete Daten) oder nur als Sendekopf ausgebildet ist, welcher (zusätzlich zur Energiebereitstellung) Daten dem mindestens einen Sensorgerät bereitstellt, oder sowohl eine Lesefunktion als auch eine Schreibfunktion hat.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Betreiben eines Sensorgeräts vorgesehen, bei dem dem Sensorgerät drahtlos elektrische Energie bereitgestellt wird, in dem Sensorgerät Daten einer sensitiven Einrichtung verarbeitet werden, verarbeitete Daten von dem Sendegerät drahtlos gesendet werden, und unterbrechungstolerant bezüglich einer elektrischen Energieversorgung betrieben wird, wobei ein Zustand des Sensorgeräts gespeichert wird, bei welchem bei ausreichender elektrischer Energieversorgung nach einem Zustand mit nicht ausreichender elektrischer Energieversorgung ein Datenverarbeitungsvorgang fortgesetzt wird
Es muss dann keine Drahtverbindung beispielsweise zwischen einem Schreib- und/oder Lese-Kopf und dem Sensorgerät vorgesehen werden. Es ergibt sich eine große Freiheit für die Positionierbarkeit des Sensorgeräts an einer Anwendung.
Durch das Senden von verarbeiteten Daten lässt sich der Datentransfer aus dem Sensorgerät gering halten. Es müssen gewissermaßen keine Zwischendaten für die Weiterverarbeitung gesendet werden. Dadurch wiederum lässt sich das Sensorgerät energiesparend betreiben.
Es lässt sich insbesondere ohne (elektrochemische) Batterie betreiben.
Insbesondere entstehen durch Eintreten eines Zustands einer nicht ausreichenden elektrischen Energieversorgung des Sensorgeräts keine unwiederbringlichen Datenverluste. Bei einem entsprechenden Betrieb mit „intermittent computing“ wirken sich Unterbrechungen der elektrischen Stromversorgung unschädlich bezüglich Datenverlusten aus. Nach einer Wiederherstellung einer elektrischen Energieversorgung kann beispielsweise eine Datenverarbeitung im Sensorgerät fortgesetzt werden. Gemessene Daten gehen insbesondere nicht verloren. Es ergibt sich eine einfache Nutzbarkeit beziehungsweise Weiterverarbeitbarkeit von übertragenen (Sensor-)Daten.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Sensorsystems mit einem Schreib- und/oder Lese-Kopf (Sende- und/oder Lese-Schreib- und/oder Lese-Kopf) und eine Mehrzahl von Sensorgeräten;
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Sensorgeräts; und
3 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Empfangseinrichtung für elektrische Energie eines Sensorgeräts in Kopplung an eine entsprechende Sendeeinrichtung für elektrische Energie eines Schreib- und/oder Lese-Kopfs.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensorsystems 10, welches in 1 schematisch gezeigt ist, umfasst einen Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 und mindestens ein Sensorgerät 14. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind dem Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 mehrere Sensorgeräte 14a, 14b, 14c usw. zugeordnet.
Grundsätzlich kann das Sensorsystem 10 auch mehrere Köpfe 12 umfassen.
Der Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 dient zur drahtlosen Energieversorgung eines oder mehrerer Sensorgeräte 14 durch einen Luftspalt 16 hindurch. Der Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 stellt elektrische Energie einem Sensorgerät 14 insbesondere induktiv oder über elektromagnetische Wellen bereit.
Die Energieversorgung des entsprechenden Sensorgeräts 14 über den Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 ist drahtlos.
Ein Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 weist entsprechend eine Sendeeinrichtung 18 für elektrische Energie auf. Ein Sensorgerät 14 weist der Sendeeinrichtung 18 zugeordnet eine Empfangseinrichtung 20 für elektrische Energie auf.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sendeeinrichtung 18 (3) durch eine oder mehrere Spulen 19 gebildet und die Empfangseinrichtung 20 ist durch eine oder mehrere Spulen 21 gebildet. Entsprechend lässt sich elektrische Energie durch den Luftspalt 16 hindurch induktiv übertragen.
Es ist beispielsweise auch möglich, dass die Sendeeinrichtung 18 durch eine Antenne gebildet ist und die Empfangseinrichtung 20 durch eine Antenne gebildet ist (in 1 jeweils durch die Bezugszeichen 22 und 24 angedeutet). Entsprechend wird dann elektrische Energie durch den Luftspalt hindurch mittels elektromagnetischen Wellen übertragen.
Der Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 kann auch zusätzlich zur Energiebereitstellung eine Lesefunktion aufweisen, um Daten von Sensorgeräten 14 zu empfangen.
Er kann zusätzlich oder alternativ eine Sendefunktion für Daten aufweisen, um Daten an ein entsprechendes Sensorgerät 14 zu senden. Die Datenübertragung zwischen dem Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 und dem Sensorgerät 14 erfolgt dabei drahtlos durch den Luftspalt 16 hindurch.
Ein Sensorgerät 14 umfasst eine sensitive Einrichtung 26. Die sensitive Einrichtung 26 umfasst ein oder mehrere Sensorelemente (Messfühler), welche beispielsweise bestimmte physikalische und/oder chemische Eigenschaften und/oder die stoffliche Beschaffenheit einer Umgebung des Sensorgeräts 14 erfassen können. Die sensitive Einrichtung 26 erzeugt weiterverarbeitbare elektrische Signale, welche eben diese Eigenschaften charakterisieren.
Die „Umgebung“ ist in 1 mit dem Bezugszeichen 28 angedeutet.
Die sensitive Einrichtung 26 umfasst beispielsweise ein oder mehrere Temperatursensorelemente, ein oder mehrere Feuchtesensorelemente, ein oder mehrere Beschleunigungssensorelemente, ein oder mehrere Neigungssensorelemente, ein oder mehrere induktive Näherungssensorelemente, ein oder mehrere kapazitive Näherungssensorelemente, ein oder mehrere optische Sensorelemente, ein oder mehrere Reedschalter, ein oder mehrere magnetische Sensorelemente, eine oder mehrere Kameras, eine oder mehrere biologisch wirksame Sensorelemente, eine oder mehrere chemische Sensorelemente usw.
Ein Sensorgerät 14 umfasst ferner eine Datenverarbeitungseinrichtung 30. Die Datenverarbeitungseinrichtung 30 ist signalwirksam an die sensitive Einrichtung 26 gekoppelt. Die sensitive Einrichtung 26 stellt ihre Signale der Datenverarbeitungseinrichtung 30 bereit. Die Datenverarbeitungseinrichtung 30 verarbeitet die Daten der sensitiven Einrichtung 26. Es werden durch Datenverarbeitung verarbeitete Daten durch die Datenverarbeitungseinrichtung 30 bereitgestellt, welche dann durch eine Sendereinrichtung des Sensorgeräts 14 an den Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 übermittelt werden können (siehe unten).
Ein Sensorgerät 14 sendet Sensordaten drahtlos an den Schreib- und/oder Lese-Kopf 12. Die Sensordaten sind insbesondere solche Daten, welche direkt aus Messwerten abgeleitet sind und verarbeitbar sind. Es sind bereits aufbereitete Daten, die insbesondere nutzbar sind.
Es lässt sich dadurch das Sensorgerät 14 energiesparend betreiben, da das Datensenden für aus der sensitiven Einrichtung 26 gewonnene Daten minimiert werden kann. Es werden gewissermaßen „fertige“ Messwerte, nämlich fertige, vorverarbeitete, komprimierte Sensordaten von dem Sensorgerät 14 an den Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 gesandt und nicht Zwischensignale („primäre Sensorsignale“), die in dem Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 oder einer anderen Auswerteeinrichtung verarbeitet werden müssen. Im Fall von nicht verarbeiteten („primären“) Signalen ist im Vergleich zu der erfindungsgemäßen Lösung der Datenfluss sehr viel höher und damit auch der Energieverbrauch für das Datensenden.
Ein Sensorgerät 14 umfasst ein Gehäuse 32, in welchem die Komponenten des Sensorgeräts 14 und insbesondere die Empfangseinrichtung 20, die Datenverarbeitungseinrichtung 30 und die sensitive Einrichtung 26 angeordnet sind, sowie weitere Komponenten angeordnet sind, wie untenstehend noch erläutert.
Das Sensorgerät 14 ist ein Gerät, welches beabstandet von dem Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 positionierbar ist und welchem von dem Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 drahtlos elektrische Energie zu dessen Betrieb bereitgestellt wird. Ein Sensorgerät 14 ist dadurch ein autarkes Gerät, welches „fertige“ vorverarbeitete, komprimierte Sensordaten drahtlos dem Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 bereitstellt.
Das Sensorgerät 14 wird insbesondere batterielos betrieben, d. h. es wird insbesondere nicht mit einer elektrochemischen Batterie betrieben.
Die Empfangseinrichtung 20 umfasst beispielsweise eine Antenne 24. Es kann ferner ein Demodulator 34 vorgesehen sein, welcher empfangene Signale demoduliert. Die Empfangseinrichtung 20 ist dann sowohl eine Empfangseinrichtung für elektrische Energie als auch für Daten.
Demodulierte Signale werden von dem Demodulator 34 insbesondere der Datenverarbeitungseinrichtung 30 bereitgestellt, welche dazu mit dem Demodulator 34 signalwirksam verbunden ist.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Empfangseinrichtung 20 einen Gleichrichter 36 umfasst, welcher für eine Gleichrichtung der elektrischen Energieversorgungsspannung sorgt.
Es ist ferner eine elektrische Energiespeichereinrichtung 38 vorgesehen, welche elektrisch an die Empfangseinrichtung 20 und insbesondere an den Gleichrichter 36 gekoppelt ist. Die elektrische Energiespeichereinrichtung 38 kann elektrische Energie speichern. Sie ist elektrisch über die Empfangseinrichtung 30 und dabei durch die drahtlos über den Luftspalt 16 übertragene Energie beladbar.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die elektrische Energiespeichereinrichtung 38 einen oder mehrere Kondensatoren 40, welche entsprechend aufladbar sind.
Es kann ein Spannungsregler und/oder Spannungswandler 42 vorgesehen sein, welcher an die Datenverarbeitungseinrichtung 30 gekoppelt ist.
Die elektrische Energiespeichereinrichtung 38 versorgt die Komponenten des Sensorgeräts 14 mit elektrischer Energie.
Es ist eine Sendeeinrichtung 44 vorgesehen, welche über die Antenne 24 Daten drahtlos beispielsweise an den Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 senden kann. Die Sendeeinrichtung 44 ist signalwirksam an die Datenverarbeitungseinrichtung 30 gekoppelt. Die Datenverarbeitungseinrichtung 30 stellt der Sendeeinrichtung 44 Daten bereit, welche dann von dem Sensorgerät 14 sendbar sind.
Es ist ein Modulator 46 vorgesehen, welcher der Sendeeinrichtung 44 zugeordnet ist oder Teil dieser ist, und welcher von der Datenverarbeitungseinrichtung 30 bereitgestellte Daten moduliert, so dass sie von der Sendeeinrichtung 44 sendbar sind, d. h. durch den Luftspalt 16 hindurch insbesondere an den Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 übertragbar sind.
Die elektrische Energiespeichereinrichtung 38 versorgt den Modulator 46 und den Demodulator 44 mit entsprechender elektrischer Energie.
Es ist ferner eine nichtflüchtige Datenspeichereinrichtung 48 vorgesehen, in welcher Daten speicherbar sind. Die Datenspeichereinrichtung 48 steht dazu in signalwirksamer Verbindung mit der Datenverarbeitungseinrichtung 30. Falls notwendig, wird die Datenspeichereinrichtung 48 über die elektrische Energiespeichereinrichtung 38 mit elektrischer Energie versorgt.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist in dem Gehäuse 32 des Sensorgeräts 14 eine Messeinrichtung 50 zur Ermittlung eines energetischen Beladungszustands der Energiespeichereinrichtung 38 angeordnet. Diese misst, wieviel Energie in der elektrischen Energiespeichereinrichtung 38 gespeichert ist.
Das Sensorgerät 14 umfasst eine Einrichtung 52 für einen unterbrechungstoleranten Betrieb des Sensorgeräts 14. Die Einrichtung 52 steht in signalwirksamer Verbindung mit der Datenverarbeitungseinrichtung 30.
Wenn eine Messeinrichtung 50 vorhanden ist, dann steht sie in signalwirksamer Verbindung mit dieser Einrichtung 52.
Die Einrichtung 52 kann durch eine oder mehrere Hardwarekomponenten und/oder durch eine oder mehrere Softwarekomponenten des Sensorgeräts 14 realisiert sein.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist insbesondere die Datenverarbeitungseinrichtung 30 durch einen Mikrocontroller wie einen ULP-Mikrocontroller realisiert. Die Einrichtung 52 kann in diesem Mikrocontroller integriert sein.
Es ist die Aufgabe der Einrichtung 52, dafür zu sorgen, dass, wenn ein Zustand einer nicht ausreichenden Energieversorgung des Sensorgeräts 14 erreicht ist, nach Herstellung eines Zustands mit ausreichender Energieversorgung, das Sensorgerät 14 und insbesondere die Datenverarbeitung an der Datenverarbeitungseinrichtung 30 fortgesetzt werden kann, ohne dass unwiederbringliche Datenverluste aufgrund der nicht ausreichenden Energieversorgung entstanden sind und insbesondere keine Messdatenverluste aufgrund des Energieausfalls entstanden sind.
Die Einrichtung 52 arbeitet nach dem Prinzip des „intermittent computing“. Beispielsweise ist in dem Artikel „Chain: Tasks and Channels for Reliable Intermittent Programs" von A. Colin und B. Lucia, OOPSLA Proceedings of the 2016 ACM SIGPLAN International Conference on Object-oriented Programming, Seiten 514 - 530 ein intermittentes (unterbrechungstolerantes) Operationsmodel beschrieben, welcher auf einem „chain“-Algorithmus beruht.
In dem Artikel „A Simpler, Safer Programming and Execution Model for Intermittent Systems" von B. Lucia und B. Ransford, PLDI'15, June 13-17, 2015, Portland, OR, USA, Seiten 575 - 585 ist ein weiteres unterbrechungstolerantes System beschrieben.
Solche Systeme lassen sich für die Einrichtung 52 einsetzen.
Die Einrichtung 52 für unterbrechungstoleranteren Betrieb 52 sichert das Sensorgerät 14 gegenüber schädlichen Auswirkungen eines Energieausfalls ab in der Hinsicht, dass keine unwiederbringlichen Datenverluste entstehen, sondern dass eine einfache Fortsetzung des Betriebs nach ausreichender Beladung der Energiespeichereinrichtung vorhanden ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel mit der Messeinrichtung 50 wird ständig der Beladungszustand der elektrischen Energiespeichereinrichtung 38 gemessen. Wenn eine bestimmte Unterschwelle für den Beladungszustand erreicht wird, dann werden die notwendigen Zustandsdaten des Sensorgeräts als Haltepunktdaten in der Datenspeichereinrichtung 48 gespeichert. Es werden so gewissermaßen kurz vor einem internen Stromausfalls am Sensorgerät 14 die notwendigen Daten in der nichtflüchtigen Datenspeichereinrichtung 48 gespeichert.
Wenn dann wieder ausreichend Energie vorhanden ist, können diese Haltepunktdaten zur Fortsetzung des Betriebs verwendet werden, wobei insbesondere ausreichend Energie dann auch über die Messeinrichtung 50 überprüfbar ist.
Bei dieser Ausführungsform werden mit Hilfe der Messeinrichtung 50, die allerdings auch elektrische Energie benötigt, energiegesteuerte Haltepunktdaten verwendet, wobei die entsprechenden Haltepunktdaten in der Datenspeichereinrichtung 48 gespeichert sind. Dieses Verfahren wird auch als „energy guided checkpointing“ bezeichnet. Es erfordert die Messeinrichtung 50 als Hardware.
Es ist auch grundsätzlich möglich, dass die Einrichtung 52 allein auf Betriebsprogrammebene des Sensorgeräts 14 funktioniert und insbesondere Programmhaltepunkte erzeugt werden mit entsprechenden Programmhaltedaten.
Bei einer Ausführungsform wird ein Betriebsprogramm des Sensorgeräts 14 so ausgeführt, dass ein gewisser Zustand uns insbesondere Datenverarbeitungszustand an der Datenverarbeitungseinrichtung 30 als Haltepunktdaten an gewissen Betriebsprogramm-Haltepunkten in der Datenspeichereinrichtung 48 gespeichert wird.
Insbesondere erfolgt die Speicherung mit einer gewissen Redundanz. Beispielsweise ist eine doppelt gepufferte Speicherung in der Datenspeichereinrichtung 48 vorgesehen. Dadurch kann insbesondere ein Datenverlust im Fall eines Ausfalls der internen elektrischen Energieversorgung des Sensorgeräts 14 im Moment des Abspeicherns vermieden werden.
In diesem Fall ist die Einrichtung 52 insbesondere eine Untereinheit eines Betriebsprogramms für den Betrieb des Sensorgeräts 14.
Das Verfahren mit der Erzeugung von Programmhaltepunkten für ein Betriebsprogramm des Sensorgeräts 14 wird auch als „co-checkpointing“ für einen unterbrechungstoleranten Betrieb bezeichnet.
Bei einer weiteren Ausführungsform, welche insbesondere als reine Softwarelösung für die Einrichtung 52 implementiert ist, wird ein Betriebsprogramm des Sensorgeräts 14 in kleine Arbeitsschritte aufgeteilt, die mehrfach hintereinander ausführbar sind und das gleiche Ergebnis aufweisen. Es werden dazu insbesondere Eingangsdaten und Ausgangsdaten solcher Arbeitsschritte voneinander getrennt. Dadurch kann eine Dateninkonsistenz vermieden werden. Insbesondere tauschen dann die Arbeitsschritte Daten untereinander aus, indem sie Eingangsdaten aus Kanälen lesen und Ausgangsdaten in Kanäle schreiben, wobei vorzugsweise in allen Arbeitsschritten auf diese Kanäle zugreifbar ist.
Das entsprechende Verfahren wird auch als idempotente Programmierung („idempotent cogeneration“) bezeichnet.
Grundsätzlich dient die Einrichtung 52 für den unterbrechungstoleranten Betrieb dazu, Zeiten der fehlenden Energieversorgung (Zeiten des Stromausfalls) für das Sensorgerät 14 derart zu überbrücken, dass bei ausreichender Stromversorgung insbesondere der Datenverarbeitungseinrichtung 30 ein Weiterbetrieb möglich ist und insbesondere bereits ermittelte Messwerte der sensitiven Einrichtung 26 durch die Datenverarbeitungseinrichtung 30 weiterverarbeitbar sind und nicht verloren gegangen sind.
Die Sendeeinrichtung 44 überträgt bevorzugt ihre Sendedaten insbesondere mit einem RFID-Protokoll wie ISO15693, oder EPC (electronic product code ISO18000-63).
Erfindungsgemäß wird ein Sensorsystem 10 mit einem oder mehreren Sensorgeräten 14 bereitgestellt, bei dem ein Sensorgerät 14 vorverarbeitete, komprimierte „fertige“ Daten („sekundäre Sensordaten“) bereitstellt und drahtlos beispielsweise an den Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 überträgt. Es lässt sich so ein energiesparender Betrieb ermöglichen. Es ist insbesondere eine Funkübertragung vorgesehen. Der Datenverkehr lässt sich minimieren, da „fertige“ vorverarbeitete, komprimierte Sensordaten von dem Sensorgerät 14 gesendet werden.
Durch die Funkübertragung lässt sich ein Sensorgerät 14 an einer Anwendung positionieren, ohne dass eine Drahtverbindung vorgesehen werden muss.
Die elektrische Energieversorgung eines Sensorgeräts 14 erfolgt drahtlos über den Schreib- und/oder Lese-Kopf 12. Es muss keine elektrochemische Batterie für ein Sensorgerät 14 vorgesehen werden.
Es lässt sich elektrische Energie von dem Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 an das Sensorgerät 14 übertragen, wenn diese in einem bestimmten Mindestabstand zueinander liegen. Beispielsweise lässt sich auch bei einer relativen Bewegung zwischen dem Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 und einem oder mehreren Sensorgeräten 14 eine elektrische Energieversorgung des oder der Sensorgeräte 14 sicherstellen. Diese Energieversorgung kann beispielsweise periodisch sein.
Die Einrichtung 52 für einen unterbrechungstoleranten Betrieb gewährleistet dabei, dass in Zeiten mit fehlender interner Stromversorgung eines Sensorgeräts 14 keine Datenverluste auftreten, sondern nur die Datenverarbeitungstätigkeit und Sendetätigkeit eines Sensorgeräts 14 unterbrochen wird. Nach Wiederherstellung einer ausreichenden elektrischen Energieversorgung (wenn beispielsweise der Schreib- und/oder Lese-Kopf 12 in die Nähe eines Sensorgeräts 14 gelangt ist und elektrische Energie an die Empfangseinrichtung 20 und von dort an die elektrische Energiespeichereinrichtung 38 übertragen worden ist) kann insbesondere die Datenverarbeitung an der Datenverarbeitungseinrichtung 30 und auch die Messwertermittlung an der sensitiven Einrichtung 26 fortgesetzt werden. Der Zustand des Sensorgeräts 14 vor Ausfall der elektrischen Energieversorgung ist über die Einrichtung 52 gespeichert und ermöglicht gerade eine Fortsetzung unter Benutzung der zuvor vorhandenen Daten und beispielsweise unter Benutzung von zuvor ermittelten Messwerten.
Beispielsweise lässt sich das Sensorgerät auf einem rotierenden Teil wie beispielsweise einer Welle oder einem Drehtisch anordnen. Das Sensorgerät kann beispielsweise in einem Tank wie für Flüssigkeit oder Schüttgut angeordnet sein. Daten beziehungsweise Energie lassen sich beispielsweise dann durch eine Wandung oder ein Fenster hindurch übertragen. Das Sensorgerät kann in einem Reinraum oder in einer Vakuumkammer angeordnet sein. Der Schreib- und/oder Lese-Kopf kann außerhalb des Reinraums beziehungsweise der Vakuumkammer angeordnet sein. Das Sensorgerät kann an schwer zugänglichen Stellen angeordnet sein, zu denen kein Kabel gelegt werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Sensorsystem
12: Schreib- und/oder Lese-Kopf
14a, b, c: Sensorgerät
16: Luftspalt
18: Sendeeinrichtung
19: Spule
20: Empfangseinrichtung
21: Spule
22: Antenne
24: Antenne
26: sensitive Einrichtung
28: „Umgebung“
30: Datenverarbeitungseinrichtung
32: Gehäuse
34: Demodulator
36: Gleichrichter
38: elektrische Energiespeichereinrichtung
40: Kondensator
42: Spannungsregler und/oder Spannungswandler
44: Sendeeinrichtung
46: Modulator
48: Datenspeichereinrichtung
50: Messeinrichtung
52: Einrichtung für unterbrechungstoleranten Betrieb

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2016/108888 A1 [0004]
WO 2014/070254 A1 [0005]
WO 2010/151903 A1 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„An RFID-Enabled Wireless Strain Gauge Sensor for Static and Dynamic Structural Monitoring“ von E. DiGiampaolo, A. DiCarlofelice und A. Gregori in IEEE SENSORS JOURNAL, VOL. 17, NO. 2, JANUAR 15, 2017, Seiten 286 - 294 [0008]
„Design of an RFID-Based Battery-Free Programmable Sensing Platform“ von A. P. Sample, D. J. Yeager, P. S. Powledge, A. V. Mamishev, J. R. Smith, in IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, VOL. 57, NO. 11, NOVEMBER 2008, Seiten 2608 - 2615 [0009]
„Chain: Tasks and Channels for Reliable Intermittent Programs“ von A. Colin und B. Lucia, OOPSLA Proceedings of the 2016 ACM SIGPLAN International Conference on Object-oriented Programming, pages 514 - 530 [0011]
„intermittent computing“. Der Artikel „A Simpler, Safer Programming and Excution Model for Intermittent Systems“ von B. Lucia und B. Ransford, PLDI'15, June 13-17, 2015, Portland, OR, USA, Seiten 575 - 585 [0011]
„Chain: Tasks and Channels for Reliable Intermittent Programs“ von A. Colin und B. Lucia, OOPSLA Proceedings of the 2016 ACM SIGPLAN International Conference on Object-oriented Programming, Seiten 514 - 530 [0084]
„A Simpler, Safer Programming and Execution Model for Intermittent Systems“ von B. Lucia und B. Ransford, PLDI'15, June 13-17, 2015, Portland, OR, USA, Seiten 575 - 585 [0085]

Claims

Sensorgerät (14), umfassend eine Empfangseinrichtung (20), über welche das Sensorgerät (14) drahtlos mit elektrischer Energie versorgbar ist, eine Sendeeinrichtung (44), über welche Daten drahtlos sendbar sind, eine sensitive Einrichtung (26), und mindestens eine Datenverarbeitungseinrichtung (30), welche signalwirksam an die sensitive Einrichtung (26) und die Sendeeinrichtung (44) gekoppelt ist, und welche Daten der sensitiven Einrichtung (26) verarbeitet und bearbeitete Daten als Sendedaten der Sendeeinrichtung (44) bereitstellt, und eine Einrichtung (52) für einen unterbrechungstoleranten Betrieb des Sensorgeräts (14) bezogen auf die elektrische Energieversorgung, wobei die Einrichtung (52) für einen unterbrechungstoleranten Betrieb durch Hardware und/oder Software des Sensorgeräts (14) realisiert ist.
Sensorgerät nach Anspruch 1, umfassend mindestens eine der folgenden Komponenten: eine nichtflüchtige Datenspeichereinrichtung (48), welche signalwirksam mit der Datenverarbeitungseinrichtung (30) und/oder der sensitiven Einrichtung (26) und/oder der Sendeeinrichtung (44) verbunden ist; eine Energiespeichereinrichtung (38), welche an die Empfangseinrichtung (20) gekoppelt ist; eine Messeinrichtung (50) zur Ermittlung eines energetischen Beladungszustands der Energiespeichereinrichtung (38).
Sensorgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinrichtung (38) mindestens einen Kondensator (40) umfasst.
Sensorgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Energie an das Sensorgerät (14) über einen Luftspalt (16) übertragen ist und von der Empfangseinrichtung (20) aufnehmbar ist, und dass Daten über einen Luftspalt (16) von dem Sensorgerät (14) sendbar sind und insbesondere, dass Daten von dem Sensorgerät (14) über einen Luftspalt (16) empfangbar sind.
Sensorgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung (20) für elektrische Energie zur Aufnahme von induktiv übertragener elektrischer Energie und/oder zur Aufnahme von über elektromagnetische Wellen übertragener elektrischer Energie ausgebildet ist.
Sensorgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (52) für einen unterbrechungstoleranten Betrieb des Sensorgeräts (14) eine Einrichtung für eine unterbrechungstolerante Datenverarbeitung ist, welche bei nicht ausreichender elektrischer Energieversorgung des Sensorgeräts einen unwiederbringlichen Datenverlust verhindert und insbesondere einen Fortsetzungsbetrieb nach Wiederherstellung einer ausreichenden elektrischen Energieversorgung ermöglicht.
Sensorgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinrichtung (30) und/oder die Einrichtung (52) für einen unterbrechungstoleranten Betrieb an einem Mikrokontroller realisiert sind.
Sensorgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (52) für einen unterbrechungstoleranten Betrieb Haltepunkte vorgibt, welche einen Zustand des Sensorgeräts (14) im Betrieb charakterisieren und welche bei nicht ausreichender Energieversorgung des Sensorgeräts (14) diesen Zustand sichern, wobei bei ausreichender Energieversorgung nach zuvor nicht ausreichender Energieversorgung eine Fortsetzung des Betriebs des Sensorgeräts (14) und insbesondere eine Fortsetzung der Datenverarbeitung an Daten der sensitiven Einrichtung (26) aufgrund von gespeicherten Haltepunktdaten ermöglicht ist.
Sensorgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speicherung von Haltepunktdaten an einer nicht flüchtigen Datenspeichereinrichtung (48) vorgesehen ist.
Sensorgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass Haltepunktdaten redundant gespeichert werden und insbesondere mehrfach gespeichert werden.
Sensorgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung (52) für einen unterbrechungstoleranten Betrieb eine Messeinrichtung (50) zur Ermittlung eines energetischen Beladungszustands einer Energiespeichereinrichtung (38) des Sensorgeräts (14) zugeordnet ist, und die Einrichtung (52) für einen unterbrechungstoleranten Betrieb insbesondere bei Erreichen einer Unterschwelle für einen energetischen Beladungszustand der Energiespeichereinrichtung (38) für die Speicherung von Haltepunktdaten sorgt.
Sensorgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (52) für einen unterbrechungstoleranten Betrieb für die Speicherung von Haltepunktdaten eines Betriebsprogramms für den Betrieb des Sensorgeräts (14) sorgt.
Sensorgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (52) für einen unterbrechungstoleranten Betrieb sorgt, bei dem ein Betriebsprogramm in Arbeitsschritte eingeteilt ist, welche mehrfach hintereinander ausführbar sind und dabei das gleiche Ergebnis liefern wie bei einer einzigen Ausführung.
Sensorgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsschritte derart sind, dass Eingangsdaten und Ausgangsdaten getrennt sind.
Sensorgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (32), in welchem Komponenten und insbesondere alle Komponenten des Sensorgeräts (14) angeordnet sind.
Sensorgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass verarbeitete Daten durch die Sendeeinrichtung (44) gesendet sind, welche direkt nutzbare Sensorsignale sind.
Sensorgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung (44) Daten gemäß einem RFID-Protokoll sendet.
Sensorgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinrichtung (20) zum Empfangen von Daten ausgebildet ist.
Sensorgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine batterielose Ausbildung.
Sensorsystem, umfassend einen Schreib- und/oder Lese-Kopf (12) und mindestens ein Sensorgerät (14) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schreib- und/oder Lese-Kopf (12) dem mindestens einen Sensorgerät (14) drahtlos elektrische Energie bereitstellt.
Sensorsystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Schreib- und/oder Lese-Kopf (12) als Lesekopf ausgebildet ist, welcher Daten des mindestens einen Sensorgeräts (14) empfängt, als Sendekopf ausgebildet ist, welcher Daten dem mindestens einen Sensorgerät (14) bereitstellt, oder als Schreib- und/oder Lese-Kopf ausgebildet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Sensorgeräts (14), bei dem dem Sensorgerät (14) drahtlos elektrische Energie bereitgestellt wird, in dem Sensorgerät (14) Daten einer sensitiven Einrichtung (26) verarbeitet werden, und verarbeitete Daten von dem Sensorgerät (14) drahtlos gesendet werden, und das Sensorgerät (14) unterbrechungstolerant bezüglich einer elektrischen Energieversorgung betrieben wird, wobei ein Zustand des Sensorgeräts (14) gespeichert wird, bei welchem bei ausreichender elektrischer Energieversorgung nach einem Zustand mit nicht ausreichender elektrischer Energieversorgung ein Datenverarbeitungsvorgang fortgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass durch Eintreten eines Zustands einer nicht ausreichenden elektrischen Energieversorgung des Sensorgeräts keine unwiederbringlichen Datenverluste entstehen.