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Die Erfindung betrifft ein mobiles Messgerät mit einem Energieversorgungsmodul, sowie ein Verfahren zur Energieversorgung eines mobilen Messgerätes.
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Es ist allgemein bekannt, zur Energieversorgung eines mobilen Messgerätes einen Akkumulator oder eine Primärzelle zu verwenden. Ein Akkumulator weist den Vorteil auf, dass er grundsätzlich aufladbar ist, wohingegen eine Primärzelle nach einem Aufbrauchen der darin gespeicherten Energie nicht wiederverwendet werden kann.
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Weiterhin ist die Verwendung einer Steuerungselektronik bekannt, durch die zwischen verschiedenen Mitteln der Energieversorgung gewechselt werden kann.
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So beschreibt
EP 3 333 008 A1 ein adaptives System zum Management einer Mehrzahl von Batteriezellen, die in einem gemeinsamen Schaltkreis miteinander verbunden sind. Dabei wechselt der Schaltkreis die Energieversorgung zwischen der Mehrzahl von Batteriezellen als Funktion eines ermittelten Zustands von jeder der Batteriezellen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Energieversorgungsmodul, insbesondere ein Energieversorgungsmodul mit einer besonders langen Laufzeit eines damit versorgten mobilen Messgerätes, zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe ein mobiles Messgerät mit einem Energieversorgungsmodul vorgeschlagen, wobei das Energieversorgungsmodul einen Akkumulator, eine Primärzelle und eine Steuerungselektronik aufweist.
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Der Akkumulator ist in dem mobilen Messgerät fest verbaut und über eine Aufladevorrichtung des mobilen Messgerätes aufladbar.
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Die Primärzelle ist ebenfalls in dem mobilen Messgerät fest verbaut.
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Die Steuerungselektronik ist ausgebildet, eine Energieversorgung des mobilen Gasmessgerätes so lange über den Akkumulator sicherzustellen wie eine elektrische Mindestversorgungsleistung durch den Akkumulator bereitgestellt ist und, falls die Mindestversorgungsleistung unterschritten ist, auf eine temporäre Energieversorgung durch die Primärzelle zu wechseln.
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Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass das Aufladen eines fest verbauten Akkumulator über die Aufladevorrichtung eine längere Laufzeit ermöglicht, als dies bei einer nur über eine Primärzelle sichergestellten Energieversorgung der Fall wäre. Weiterhin wurde erkannt, dass durch das Entladen des Akkumulators ein temporärer Ausfall des mobilen Messgerätes eintreten könnte, so dass im Falle eines entleerten oder nahezu entleerten Akkumulators die Energieversorgung über ein weiteres Mittel der Energieversorgung sichergestellt werden muss. Die Primärzelle stellt hierbei vorteilhaft eine besonders sichere Energieversorgung bereit, da Primärzellen typischerweise über eine längere Laufzeit als ein Akkumulator verfügen.
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So kann erfindungsgemäß selbst für den Fall, dass das mobile Messgerät für einen längeren Zeitraum genutzt werden muss, als dies durch eine reine Energieversorgung durch den Akkumulator möglich wäre, ein sicherer und zuverlässiger Betrieb ermöglicht werden.
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Dass Akkumulator und Primärzelle erfindungsgemäß fest verbaut sind, bedeutet, dass ein Wechsel dieser beiden Komponenten des Energieversorgungsmoduls aus dem mobilen Messgerät heraus ohne weitere Hilfsmittel nicht vorgesehen ist. Insbesondere bedeutet dies, dass es keinen Mechanismus an dem mobilen Messgerät gibt, der direkt dazu ausgebildet ist, eine Entnahme oder einen Wechsel einer dieser beiden Komponenten zu unterstützen. Dies reduziert einen Arbeitsaufwand bei der Verwendung des erfindungsgemäßen mobilen Messgerätes, da ein manueller Wechsel nicht notwendig ist. Vorzugsweise sind der Akkumulator und die Primärzelle nicht lösbar oder nur bedingt lösbar innerhalb des mobilen Messgerätes verbaut. Bedingt lösbar bedeutet hierbei, dass zumindest ein Hilfsfügeteil oder eine Lötverbindung zerstört werden muss, um das entsprechende Objekt zu entfernen. Ein derartiges Entfernen von Akkumulator oder Primärzelle ist in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform vorzugsweise nur für die Entsorgung dieser Komponenten vorgesehen.
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Dadurch dass Akkumulator und Primärzelle fest verbaut sind, wird weiterhin erfindungsgemäß sichergestellt, dass das mobile Messgerät mit Akkumulator und Primärzelle betrieben wird, und nicht durch einen manuellen Eingriff auf einem weniger sicheren Betrieb nur mit Akkumulator oder nur mit Primärzelle gewechselt werden kann. Weiterhin wird durch das feste Verbauen von Akkumulator und Primärzelle ein besonders sicheres mobiles Messgerät bereitgestellt, da der Wechsel der Primärzelle oder des Akkumulators in explosionsgefährdeten Bereichen gefährlich sein kann. Dadurch, dass kein Wechsel dieser Komponenten ohne weitere Hilfsmittel möglich ist, wird auch ein versehentliches Auftreten einer Explosionsgefahr vermieden.
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Die Mindestversorgungsleistung ist eine vorbestimmte Mindestversorgungsleistung. Dabei ist die Mindestversorgungsleistung typischerweise diejenige elektrische Leistung, die notwendig ist, um das mobile Messgerät zuverlässig zu betreiben.
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Vorteilhaft kann der Akkumulator in dem Energieversorgungsmodul derart dimensioniert sein, dass er den Betrieb des mobilen Messgerätes zwischen zwei Ladezyklen sicherstellt. Beispielsweise kann der Akkumulator zum Bereitstellen eines 24-stündigen Betriebs ausgelegt sein, falls ein tägliches Aufladen des Akkumulators über die Aufladevorrichtung vorgesehen ist. In einem anderen Beispiel ist der Akkumulator zum Bereitstellen eines wöchentlichen Betriebs ausgelegt, falls ein wöchentliches Aufladen des Akkumulators über die Aufladevorrichtung vorgesehen ist. So würde die Primärzelle im Regelfall gar nicht zum Einsatz kommen, und lediglich bei einem unerwartet langen Betrieb des mobilen Messgerätes durch die Steuerungselektronik angesteuert werden.
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Da die Primärzelle im vorgesehenen Betrieb des mobilen Messgerätes nur zum Einsatz kommt, falls der Akkumulator nicht mehr die elektrische Mindestversorgungsleistung bereitstellt, stellt es keinen Nachteil dar, dass sie fest verbaut ist. Mobile Messgeräte erfordern häufig eine sehr geringe Versorgungsleistung, so dass bei einer lediglich gelegentlichen Nutzung der Primärzelle eine ausreichend lange Lebenszeit der Primärzelle sichergestellt werden kann. Ausreichend lange bedeutet hierbei, dass die Haltbarkeit des erfindungsgemäßen Energieversorgungsmoduls zumindest vergleichbar sein kann mit derjenigen Haltbarkeit anderer Teile des mobilen Messgerätes, ohne dass dafür ein Wechsel von Akkumulator oder Primärzelle notwendig ist.
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Weiterhin erlaubt das erfindungsgemäße mobile Messgerät auch einen Betrieb nach sehr langen Lagerzeiten, da sich der Akkumulator während der langen Lagerzeit zwar möglicherweise entladen hat, aber die Primärzelle typischerweise noch die Energieversorgung nach einer langen Lagerzeit sicherstellen kann.
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Primärzellen werden typischerweise auch als Batterien bezeichnet. Die genaue Struktur eines Akkumulators und einer Primärzelle gemäß dieser Erfindung sind allgemein bekannt und werden daher nicht im Folgenden detailliert erläutert.
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Das erfindungsgemäße mobile Messgerät weist mindestens einen Akkumulator und mindestens eine Primärzelle auf. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das mobile Messgerät eine Mehrzahl von Akkumulatoren und/oder eine Mehrzahl von Primärzellen auf, die sämtlich innerhalb des mobilen Messgerätes fest verbaut sind. In dieser Ausführungsform wird durch die Steuerungselektronik auf eine Versorgung durch die eine oder die mehreren Primärzellen gewechselt, falls durch den einen oder die mehreren Akkumulatoren die Mindestversorgungsleistung unterschritten ist.
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Die Steuerungselektronik kann in Form einer Leiterplatte ausgebildet sein. Weiterhin kann die Steuerungselektronik eine Recheneinheit aufweisen zum Ausführen eines Vergleichs der elektrischen Versorgungsleistung mit der elektrischen Mindestversorgungsleistung. Die Steuerungselektronik weist erfindungsgemäß eine Speichereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, die vorbestimmte elektrische Mindestversorgungsleistung zu speichern und für einen Vergleich mit der aktuellen elektrischen Versorgungsleistung auszugeben.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen mobilen Messgerätes beschrieben.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Primärzelle in einem größeren Temperaturbereich als der Akkumulator betrieben werden. Insbesondere kann die Primärzelle in dieser Ausführungsform vorzugsweise in einem tieferen und/oder höheren Temperaturbereich betrieben werden als der Akkumulator. In dieser Ausführungsform stellt die Primärzelle sicher, dass selbst in Temperaturbereichen, in denen der Akkumulator strukturbedingt nicht mehr funktioniert, eine Energieversorgung des mobilen Messgerätes durch die Primärzelle sichergestellt ist. Hierdurch kann das mobile Messgerät in einem Temperaturbereich verwendet werden, in dem ein über einen Akkumulator versorgtes Messgerät nicht mehr verwendet werden kann. Typischerweise funktioniert in Akkumulator in einem Temperaturbereich zwischen -20 °C und 50 °C. Daher ist diese Ausführungsform vorteilhaft für eine Anwendung des mobilen Messgerätes in sehr kalten Regionen, beispielsweise in einer polaren Region, und/oder in sehr kalten Regionen, beispielsweise in einer Küstenregion.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Primärzelle eine Lithium-Primärzelle, insbesondere eine Lithium-Thionylchlorid-Primärzelle. Eine Lithium-Thionylchlorid-Primärzelle kann typischerweise in einem Temperaturbereich zwischen -50 °C und 85 °C betrieben werden. Daher kann in dieser Variante der Ausführungsform ein Betrieb eines entsprechend versorgten mobilen Messgerätes sowohl in sehr heißen als auch in sehr kalten Regionen sichergestellt werden. In einer anderen Variante dieser Ausführungsform ist die Lithium-Primärzelle eine Lithium-Eisensulfid-Primärzelle, eine Lithium-Iod-Primärzelle, eine Lithium-Mangandioxid-Primärzelle, eine Lithium-Schwefeldioxid-Primärzelle oder eine Lithium-Kohlenstoffmonofluorid-Primärzelle. Jede dieser Alternativen für die Lithium-Primärzelle weist einen eigenen spezifischen Temperaturbereich auf, in dem die entsprechende Primärzelle betrieben werden kann.
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In einer alternativen Ausführungsform ist die verwendete Primärzelle eine Alkali-Mangan-Primärzelle, eine Aluminium-Luft-Primärzelle, eine Nickel-Oxyhydroxid-Primärzelle, eine Quecksilberoxid-Zink-Primärzelle, eine Silberoxid-Zink-Primärzelle, eine Zink-Kohle-Primärzelle, eine Zinkchlorid-Primärzelle oder eine Zink-Luft-Primärzelle. Jede dieser Alternativen weist einen eigenen spezifischen Temperaturbereich auf, in dem die entsprechende Primärzelle betrieben werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuerungselektronik weiterhin ausgebildet, von der temporären Energieversorgung durch die Primärzelle zu der Energieversorgung durch den Akkumulator zurückzuwechseln, falls durch den Akkumulator die Mindestversorgungsleistung wieder bereitgestellt werden kann. In dieser Ausführungsform wird automatisch sichergestellt, dass nicht versehentlich eine dauerhafte Versorgung des mobilen Messgerätes über die fest verbaute Primärzelle bereitgestellt wird, wodurch die Primärzelle unnötig schnell verbraucht werden würde. In einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform wird durch die Steuerungselektronik das Ende eines Aufladevorgangs des Akkumulators über die Aufladevorrichtung erkannt und daraufhin auf die Energieversorgung durch den Akkumulator zurückgewechselt.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Aufladevorrichtung des mobilen Messgerätes eine elektrische Steckverbindung, die eine Aufnahme für ein Ladekabel einer externen Versorgungsvorrichtung aufweist. Eine derartige Aufladevorrichtung kann besonders günstig bereitgestellt werden. In einer Variante dieser Ausführungsform ist die Steuerungselektronik dazu ausgebildet, zu detektieren, ob ein Ladekabel mit der elektrischen Steckverbindung verbunden ist und abhängig von dieser Detektion die Energieversorgung zu steuern. Beispielsweise kann bei der Detektion des Ladekabels in der Steckverbindung auf die Energieversorgung durch die Primärzelle gewechselt werden. Weiterhin wird in einem alternativen oder ergänzenden Beispiel dieser Variante bei der Detektion des Trennens des Ladekabels von der elektrischen Steckverbindung auf eine Energieversorgung durch den Akkumulator gewechselt.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Aufladevorrichtung des mobilen Messgerätes ein Solarmodul. Abhängig von dem Anwendungsbereich des mobilen Messgerätes kann durch das Solarmodul in einer sonnigen Region besonders sicher ein dauerhafter Betrieb des erfindungsgemäßen Energieversorgungsmoduls sichergestellt werden. In einer Variante dieser Ausführungsform umfasst die Aufladevorrichtung neben dem Solarmodul eine elektrische Steckverbindung und/oder ein Induktionsmodul. In dieser Variante erlaubt das Solarmodul einen alternativen oder ergänzenden Aufladevorgang, neben einem konventionellen Aufladen über eine elektrische Steckverbindung oder ein Induktionsmodul.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Aufladevorrichtung des mobilen Messgerätes ein Induktionsmodul. In dieser Ausführungsform kann besonders sicher vermieden werden, dass elektronische Komponenten des mobilen Messgerätes mit einer Umgebung des Messgerätes in Kontakt kommen. Dies ist insbesondere vorteilhaft für einen Einsatz des mobilen Messgerätes in einem explosionsgefährdeten Bereich. Mobile Messgeräte verbrauchen typischerweise sehr wenig Strom, nämlich weniger als 0,3 mA, insbesondere weniger als 0,1 mA, vorzugsweise etwa 0,05 mA. Daher braucht auch über das Induktionsmodul nur ein geringer Ladestrom bereitgestellt werden. Vorzugsweise wird über das Induktionsmodul einen Ladestrom zwischen 10 mA und 100 mA, vorzugsweise etwa 50 mA bereitgestellt. Abhängig von dem Verhältnis zwischen Ladestrom und Durchschnittsverbrauch des mobilen Messgerätes kann bereits eine Ladedauer von wenigen Minuten pro Tag ausreichend sein, um eine ausreichende Stromversorgung des erfindungsgemäßen mobilen Messgerätes bereitzustellen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerungselektronik weiterhin dazu ausgebildet, das mobile Messgerät auszuschalten, falls mindestens eine Ausschaltbedingung aus einer Gruppe von Ausschaltbedingungen über ein entsprechendes Detektionsmittel des mobilen Messgerätes detektiert wurde. Hierdurch kann ein geringer Stromverbrauch des mobilen Messgerätes ermöglicht werden, was zusätzlich die Laufzeit des erfindungsgemäßen Energieversorgungsmoduls verlängert.
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In einer besonders bevorzugten Variante der vorhergehenden Ausführungsform umfasst die Gruppe von Ausschaltbedingungen ein Detektieren einer andauernden Bewegungslosigkeit, ein Detektieren einer vorbestimmten aktuellen Uhrzeit, ein Detektieren einer vorbestimmten Position und/oder ein Detektieren eines Ladevorgangs des Akkumulators. Bei diesen Ausschaltbedingungen handelt es sich um besonders zuverlässig detektierbare Ausschaltbedingungen, so dass ein versehentliches Ausschalten des mobilen Messgerätes vermieden wird. Vorzugsweise erfolgt das Detektieren der Ausschaltbedingung aus dieser Gruppe von Ausschaltbedingungen über ein Detektionsmittel des mobilen Messgerätes. Beispiele für ein solches Detektionsmittel sind ein Beschleunigungssensor, ein optischer Sensor, ein Vibrationssensor, ein Temperatursensor, ein Neigungsschalter, ein GPS-Sensor, ein Funkmodul, ein Induktionsmodul und/oder ein Zeitmesser. Die Funktionsweise dieser Detektionsmittel ist allgemein bekannt und wird daher im Folgenden nicht detailliert erläutert.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das mobile Messgerät ein mobiles Gasmessgerät. In dieser Ausführungsform wird besonders vorteilhaft erfindungsgemäß ausgenutzt, dass während der Dauer des Betriebs des mobilen Messgerätes nur ein sehr geringer durchschnittlicher Stromverbrauch vorliegt. Typischerweise liegt der Durchschnittsverbrauch des mobilen Gasmessgerätes in dieser Ausführungsform zwischen 0,02 mA und 1 mA, insbesondere zwischen 0,03 mA und 0,2 mA, vorzugsweise bei etwa 0,05 mA. Mithin ist bei einem Ladestrom von 50 mA nur eine Ladezeit von wenigen Minuten für ein vollständiges Aufladen des Akkumulators notwendig. Die Primärzelle braucht aufgrund des schnellen Aufladens somit kaum genutzt zu werden. Dadurch kann das erfindungsgemäße Energieversorgungsmodul eine besonders lange Laufzeit des mobilen Gasmessgerätes ermöglichen. Weiterhin ist vorteilhaft an dieser Ausführungsform, dass ein mobiles Gasmessgerät typischerweise nicht dauerhaft im Einsatz ist, so das Zeiten existieren, zu denen ein Aufladen des mobilen Gasmessgeräts sinnvoll sein kann, wie etwa während eines Wartungsmodus, insbesondere während eines Vergasungstests, während einer Kalibrierung, während eines Gerätetests und/oder während einer testweisen Gerätekommunikation. Weiterhin werden Gasmessgeräte typischerweise zu vorbestimmten Tageszeiten wie etwa nachts gelagert, sodass während einer Lagerung des Gasmessgeräts, insbesondere außerhalb eines Messbetriebs, ein Aufladen des Akkumulators erfolgen kann.
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Vorzugsweise sind der Akkumulator und/oder die Primärzelle derart in dem mobilen Messgerät fest verbaut, dass eine Schraubverbindung gelöst werden muss, um den Akkumulator und/oder die Primärzelle zu entfernen und/oder zu wechseln.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zur Lösung der oben genannten Aufgabe ein Verfahren zur Energieversorgung eines mobilen Messgerätes vorgeschlagen. Das erfindungsgemäß Verfahren weist dabei die folgenden Schritte auf:
- - festes Verbauen eines Akkumulators in dem mobilen Messgerät derart, dass der Akkumulator über eine Aufladevorrichtung des mobilen Messgerätes aufladbar ist,
- - festes Verbauen einer Primärzelle in dem mobilen Messgerät,
- - Steuern der Energieversorgung des mobilen Messgerätes derart, dass die Energieversorgung des mobilen Messgerätes so lange über den Akkumulator sichergestellt wird, wie eine elektrische Mindestversorgungsleistung durch den Akkumulator bereitgestellt wird, und Wechseln auf eine temporäre Energieversorgung durch die Primärzelle, falls die Mindestversorgungsleistung unterschritten wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht vorteilhaft eine besonders zuverlässige und langandauernde Energieversorgung des mobilen Messgerätes. So wird durch die Verwendung des Akkumulators eine aufladbare Energieversorgung bereitgestellt, die durch die Primärzelle abgesichert wird. Eine solche Absicherung kann beispielsweise während eines Ladevorgangs notwendig sein.
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Das feste Verbauen bedeutet erfindungsgemäß ein derartiges Verbauen, dass ein Anwender des Verfahrens nicht ohne weitere Hilfsmittel die Primärzelle und den Akkumulator Entfernen und/oder Wechseln kann. Vorzugsweise sind Primärzelle und Akkumulator derart fest Verbaut, dass der Wechsel und/oder das Entfernen von Primärzelle und/oder Akkumulator nicht ohne die teilweise Zerstörung eines Hilfsfügeteils oder einer Lötverbindung möglich sind.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform dieses erfindungsgemäßen Verfahrens, ist die Primärzelle in einem größeren Temperaturbereich einsetzbar als der Akkumulator. Hierdurch kann die Energieversorgung des mobilen Messgerätes auch in sehr kalten oder sehr heißen Einsatzgebieten bereitgestellt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin ein Zurückwechseln von der temporären Energieversorgung durch die Primärzelle zu der Energieversorgung durch den Akkumulator, falls durch den Akkumulator die Mindestversorgungsleistung wieder bereitgestellt werden kann. In dieser Ausführungsform wird vorteilhaft automatisiert zwischen der Primärzelle und dem Akkumulator als Mittel der Energieversorgung gewechselt.
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Die Erfindung soll nun anhand von in den Figuren schematisch dargestellten, vorteilhaften Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Von diesen zeigen im Einzelnen:
- 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen mobilen Messgerätes;
- 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen mobilen Messgerätes;
- 3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen mobilen Messgerätes;
- 4 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen mobilen Messgerätes 100.
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Das mobile Messgerät 100 weist ein Energieversorgungsmodul 110 auf, das einen Akkumulator 120, eine Primärzelle 130 und eine Steuerungselektronik 140 umfasst. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das mobile Messgerät 100 ein mobiles Gasmessgerät. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das mobile Messgerät ein optisches Messgerät oder ein Schallmessgerät. Das dargestellte mobile Messgerät 100 zeigt über eine Ausgabeeinheit (nicht dargestellt) eine gemessene Gaskonzentration eines zu messenden Gases an. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das mobile Messgerät eine Funkeinheit, über die ein Funksignal bereitgestellt wird, dass die gemessenen Messwerte, insbesondere die gemessene Gaskonzentrationen indiziert.
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Das Energieversorgungsmodul 110 ist vollständig innerhalb eines Gehäuses 105 des mobilen Messgerätes 100 angeordnet.
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Der Akkumulator 120 ist in dem mobilen Messgerät 100 fest verbaut. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Akkumulator 120 über eine Lötverbindung an einer inneren Struktur des Gehäuses 105 dauerhaft befestigt. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Akkumulator über eine Klebeverbindung oder eine Schweißverbindung innerhalb des mobilen Messgerätes fest verbaut. In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Akkumulator über ein Hilfsfügeteil innerhalb des mobilen Messgerätes fest verbaut, derart, dass das Hilfsfügeteil zerstört werden muss, um den Akkumulator aus dem mobilen Messgerät zu entfernen. In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Akkumulator durch eine Schraubverbindung innerhalb des mobilen Messgerätes fest verbaut. Erfindungsgemäß sind an dem mobilen Messgerät 100 keine Entnahmemittel vorgesehen, die eine manuelle Entnahme des Akkumulators 120 vereinfachen. Erfindungsgemäß kann das Gehäuse 105 dadurch derart ausgebildet sein, dass kein elektronisches Bauteil frei zugänglich ist, wodurch ein Betrieb auch im explosionsgefährdeten Bereich möglich ist. Weiterhin ist der Akkumulator 120 über eine Aufladevorrichtung 122 des mobilen Messgerätes 100 aufladbar. Die Aufladevorrichtung 122 weist hierfür eine elektrische Zuführleitung 124 zu dem Akkumulator 120 auf. Die Aufladevorrichtung 122 kann außerhalb des Energieversorgungsmoduls 110 angeordnet sein, wie dies in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Die Aufladevorrichtung 122 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine induktive Aufladevorrichtung, die ein Induktionsmodul (nicht dargestellt) umfasst. Hierdurch kann der Akkumulator 120 des mobilen Messgeräts 100 ohne einen elektronischen Kontakt mit einem Ladegerät aufgeladen werden.
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Die Primärzelle 130 ist ebenfalls in dem mobilen Messgerät 100 fest verbaut. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Primärzelle 130 über eine Lötverbindung an der inneren Struktur des Gehäuses 105 dauerhaft befestigt. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Primärzelle über eine Klebeverbindung oder eine Schweißverbindung innerhalb des mobilen Messgerätes fest verbaut. In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Primärzelle über ein Hilfsfügeteil innerhalb des mobilen Messgerätes derart fest verbaut, dass das Hilfsfügeteil zerstört werden muss, um die Primärzelle aus dem mobilen Messgerät zu entfernen. In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Akkumulator durch eine Schraubverbindung innerhalb des mobilen Messgerätes fest verbaut. Erfindungsgemäß sind an dem mobilen Messgerät 100 keine Entnahmemittel vorgesehen, die eine manuelle Entnahme der Primärzelle 130 vereinfachen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Primärzelle um eine Lithium-Primärzelle. Besonders vorteilhaft handelt es sich bei der Lithium-Primärzelle um eine Lithium-Thionylchlorid-Primärzelle. Diese Lithium-Primärzelle verfügt über einen im Vergleich zum gängigen Temperaturbereich von Akkumulatoren zwischen -20 °C und 50 °C besonders großen Temperaturbereich, in dem sie für die Energieversorgung des mobilen Messgerätes nutzbar ist. Die Verwendung einer Primärzelle 130, die einen größeren nutzbaren Temperaturbereich als der Akkumulator 120 aufweist, ist besonders vorteilhaft, da dadurch das mobile Messgerät auch bei Temperaturen verwendet werden können, die durch den Akkumulator 120 nicht möglich wären. In einem nicht dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine andere Lithium-Primärzelle, wie etwa um eine Lithium-Eisensulfid-Primärzelle, eine Lithium-Iod-Primärzelle, eine Lithium-Mangandioxid-Primärzelle, eine Lithium-Schwefeldioxid-Primärzelle oder eine Lithium-Kohlenstoffmonofluorid-Primärzelle. In einem weiteren nicht dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Primärzelle um eine Alkali-Mangan-Primärzelle, eine Aluminium-Luft-Primärzelle, eine Nickel-Oxyhydroxid-Primärzelle, eine Quecksilberoxid-Zink-Primärzelle, eine Silberoxid-Zink-Primärzelle, eine Zink-Kohle-Primärzelle, eine Zinkchlorid-Primärzelle oder eine Zink-Luft-Primärzelle. In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist das mobile Messgerät eine Mehrzahl von Akkumulatoren und/oder eine Mehrzahl von Primärzellen auf.
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Die Steuerungselektronik 140 ist ausgebildet, eine Energieversorgung des mobilen Gasmessgerätes 100 so lange über den Akkumulator 120 sicherzustellen, wie eine elektrische Mindestversorgungsleistung durch den Akkumulator 120 bereitgestellt ist und, falls die Mindestversorgungsleistung unterschritten ist, auf eine temporäre Energieversorgung durch die Primärzelle 130 zu wechseln. Für den Vergleich zwischen der aktuell bereitgestellten elektrischen Versorgungsleistung und der vorbestimmten elektrischen Mindestversorgungsleistung ist die Steuerungselektronik 140 über eine erste elektrische Verbindung 142 mit dem Akkumulator 120 verbunden. Um die aktuelle Energieversorgung auf die temporäre Energieversorgung durch die Primärzelle 130 zu wechseln, ist die Steuerungselektronik 140 über eine zweite elektrische Verbindung 144 mit der Primärzelle 130 verbunden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel stellt die Steuerungselektronik 140 das elektrische Versorgungsignal 146 bereit, welches das mobile Messgerät 100 mit Strom versorgt. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel steuert die Steuerungselektronik die Energieversorgung durch das Energieversorgungsmodul derart, dass das elektronische Versorgungssignal direkt von der Primärzelle oder dem Akkumulator an eine entsprechende mit Strom zu versorgenden Elektronik des mobilen Messgerätes geleitet wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Steuerungselektronik ein Leistungsmessgerät (nicht dargestellt), das dazu ausgebildet ist, eine an dem Leistungsmessgerät anliegende Leistung zu messen. Weiterhin ist die Steuerungselektronik 140 dazu ausgebildet, die gemessene Leistung mit der vorbestimmten elektrischen Mindestversorgungsleistung zu vergleichen und die Energieversorgung erfindungsgemäß zu steuern. Für diesen Vergleich weist die Steuerungselektronik 140 eine Speichereinheit (nicht dargestellt) auf, in der die vorbestimmte Mindestversorgungsleistung gespeichert ist.
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Vorteilhaft kann das mobile Gasmessgerät während einer Lagerung zwischen zwei Einsätzen aufgeladen werden. In einem weiteren Beispiel verfügt das mobile Gasmessgerät über einen gesonderten Wartungsmodus oder Auflademodus, während dem ein Aufladen des Gasmessgerätes vorteilhaft durchgeführt werden kann.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen mobilen Messgerätes 200.
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Das mobile Messgerät 200 unterscheidet sich dadurch von dem in 1 dargestellten mobilen Messgerät 100, dass die Aufladevorrichtung 222 eine elektrische Steckverbindung 225 umfasst, die eine Aufnahme 226 für ein Ladekabel 228 einer externen Versorgungsvorrichtung aufweist. Die elektrische Zuführleitung 224 zur Versorgung des Akkumulators 120 ist entsprechend zwischen der Aufnahme 226 und dem Akkumulator 120 ausgebildet. Die Aufnahme 226 umfasst eine Öffnung im Gehäuse 105 des mobilen Messgerätes 200, in die das Ladekabel 228 zum Aufladen des Akkumulators 120 eingeführt werden muss.
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In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Steuerungselektronik des mobilen Messgerätes derart ausgebildet, dass sie einen aktuell vorliegenden Ladevorgang über ein in der Aufnahme befindliches Ladekabel erkennt und während des Ladevorgangs eine temporäre Energieversorgung durch die Primärzelle sicherstellt. Das Erkennen eines aktuell vorliegenden Ladevorgangs erfolgt beispielsweise über ein Erfassen einer durch den Akkumulator bereitgestellten elektrischen Versorgungsleistung oder über einen optischen Sensor oder über eine andere geeignete Erfassungseinheit zum Erfassen eines in die Aufnahme gesteckten Ladekabels.
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Das mobile Messgerät 200 unterscheidet sich weiterhin dadurch von dem in 1 dargestellt mobilen Messgerät 100, dass die Steuerungselektronik 240 zusätzlich dazu ausgebildet ist, von der temporären Energieversorgung durch die Primärzelle 130 zu der Energieversorgung durch den Akkumulator 120 zurück zu wechseln, falls durch den Akkumulator 120 die Mindestversorgungsleistung wieder bereitgestellt werden kann. Hierdurch ermöglicht die Steuerungselektronik 240 einem Wechsel der Energieversorgung von dem Akkumulator 120 zu der Primärzelle 130 und wieder zurück. In einem nicht dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel ist die Steuerungselektronik dazu ausgebildet, von der temporären Energieversorgung durch die Primärzelle zu der Energieversorgung durch den Akkumulator zurück zu wechseln, falls ein detektierte Ladevorgang des Akkumulators abgeschlossen oder beendet ist.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen mobilen Messgerätes 300.
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Das mobile Messgerät 300 unterscheidet sich dadurch von den in 1 und 2 dargestellten mobilen Messgeräten 100, 200, dass die Aufladevorrichtung 322 des mobilen Messgerätes 300 ein Solarmodul 350 umfasst. Das Solarmodul 350 ist über die elektrische Zuführleitung 324 mit dem Akkumulator 120 verbunden. Die Verwendung des Solarmoduls 350 erlaubt vorteilhaft ein Aufladen des Akkumulators 120 während eines Betriebs des mobilen Messgerätes 300. Weiterhin erlaubt die Verwendung des Solarmoduls 350 das Vermeiden einer elektrischen Kontaktierung des mobilen Messgerätes 300 von außen und mithin eine Verwendung des Messgerätes 300 in einem explosionsgefährdeten Bereich.
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In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Lagerungssystem vorgesehen, welches das mobile Messgerät während einer Lagerung, beispielsweise zwischen zwei Einsätzen, beleuchtet und dadurch ein kontaktloses Aufladen des Akkumulators des mobilen Messgerätes ermöglicht. Die Beleuchtung kann in diesem Ausführungsbeispiel mit LED-Licht erfolgen. Da die Zeit zwischen zwei Einsätzen des mobilen Messgerätes typischerweise mehrere Stunden beträgt, reicht die bei Solarzellen typischerweise geringe Energieaufnahme pro Minute aus, um ein vollständiges Aufladen des Akkumulators während der Lagerung zu ermöglichen.
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Weiterhin unterscheidet sich das mobile Messgerät 300 dadurch von den in 1 und 2 dargestellten mobilen Messgeräten 100, 200, dass es weiterhin ein Detektionsmittel 360 aufweist, dass mit der Steuerungselektronik 340 verbunden ist und dazu ausgebildet ist, eine andauernde Bewegungslosigkeit zu detektieren. Vorliegend handelt es sich bei dem Detektionsmittel 360 um einen Beschleunigungssensor. Die Steuerungselektronik 340 ist hierbei zusätzlich dazu ausgebildet, das mobile Messgerät auszuschalten, falls eine andauernde Bewegungslosigkeit durch das Detektionsmittel 360 detektiert wurde. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine alternative oder ergänzende Ausschaltbedingung durch die Steuerungselektronik detektiert. Beispiele für eine derartige Ausschaltbedingung sind das Detektieren einer vorbestimmten Uhrzeit, das Detektieren einer vorbestimmten Position und/oder das Detektieren eines Ladevorgangs des Akkumulators.
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In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist nicht die Steuerungselektronik des Energieversorgungsmoduls mit dem entsprechenden Detektionsmittel verbunden, sondern eine zentrale Steuerungseinheit des mobilen Messgerätes.
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Erfindungsgemäß ist das Detektionsmittel 360 innerhalb des Gehäuses 105 des mobilen Messgerätes 300 angeordnet.
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4 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 400 gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren 400 zur Energieversorgung eines mobilen Messgerätes weist die im Folgenden dargestellten Schritte auf.
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Ein erster Schritt 410 umfasst ein festes Verbauen eines Akkumulators in dem mobilen Messgerät derart, dass der Akkumulator über eine Aufladevorrichtung des mobilen Messgerätes aufladbar ist.
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Ein darauffolgender Schritt 420 umfasst ein festes Verbauen einer Primärzelle in dem mobilen Messgerät.
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Ein nächster Schritt 430 umfasst ein Steuern der Energieversorgung des mobilen Messgerätes derart, dass die Energieversorgung des mobilen Gasmessgerätes so lange über den Akkumulator sichergestellt wird, wie eine elektrische Mindestversorgungsleistung durch den Akkumulator bereitgestellt wird.
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Ein weiterer Schritt 440 umfasst ein Wechseln auf eine temporäre Energieversorgung durch die Primärzelle, falls die Mindestversorgungsleistung unterschritten wird.
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Die beiden Schritte 410 und 420 werden erfindungsgemäß bei der Herstellung des mobilen Messgerätes durchgeführt. Insbesondere ist kein Wechseln und mithin auch kein manuelles Verbauen des Akkumulators oder der Primärzelle durch einen Nutzer des mobilen Messgerätes vorgesehen.
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Der Schritt 430 wird während des Betriebs des mobilen Messgerätes dauerhaft oder in regelmäßigen Abständen durchgeführt, um dadurch die bereitgestellte elektrische Versorgungsleistung zu überwachen.
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Der Schritt 440 erfolgt lediglich in dem Fall, dass während des Schrittes 430 festgestellt wird, dass die elektrische Mindestversorgungsleistung unterschritten wurde.
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In einem ergänzenden Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren einen ergänzenden Schritt, der nach dem Schritt 440 ausgeführt wird. Dieser ergänzende Schritt umfasst ein Zurückwechseln von der temporären Energieversorgung durch die Primärzelle zu der Energieversorgung durch den Akkumulator, falls durch den Akkumulator die elektrische Mindestversorgungsleistung wieder bereitgestellt werden kann. In diesem ergänzenden Ausführungsbeispiel wird der Schritt 430 wieder ausgeführt, sobald der ergänzende Schritt ausgeführt wurde. Dabei werden die Schritte 430, 440 und der ergänzende Schritt stets in dieser Reihenfolge ausgeführt, so dass im Falle eines ausreichend geladenen Akkumulators stets die Energieversorgung des mobilen Messgeräts über den Akkumulator bereitgestellt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 100, 200, 300
- mobiles Messgerät
- 105
- Gehäuse
- 110
- Energieversorgungsmodul
- 120
- Akkumulator
- 122, 222, 322
- Aufladevorrichtung
- 124, 224, 324
- elektrische Zuführleitung
- 130
- Primärzelle
- 140, 240, 340
- Steuerungselektronik
- 142
- erste elektrische Verbindung
- 144
- zweite elektrische Verbindung
- 146
- elektrisches Versorgungssignal
- 225
- elektrische Steckverbindung
- 226
- Aufnahme
- 228
- Ladekabel
- 350
- Solarmodul
- 360
- Detektionsmittel
- 400
- Verfahren
- 410, 420, 430, 440
- Verfahrensschritte
