DE10255139A1

DE10255139A1 - Ankopplung eines Sensorelements an einen Transponder

Info

Publication number: DE10255139A1
Application number: DE10255139A
Authority: DE
Inventors: Thomas Ostertag; Walter Dr. Schacherbauer
Original assignee: IQ-MOBIL GmbH; IQ Mobil GmbH
Current assignee: RSSI GMBH, 82538 GERETSRIED, DE
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-06-17
Also published as: US7714706B2; JP2006507587A; WO2004049280A3; AU2003288052A8; EP1565897A2; WO2004049280A2; AU2003288052A1; JP4753347B2; US20060186997A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ankopplung eines Sensorelements an einen Transponder, bei welcher die Anbindung des Sensorelements an den Transponder durch kapazitive Ankopplung oder induktive Kopplung realisiert ist. Dabei kann eine zwischen Sensorelement und Transponder eventuell liegende Trennschicht beibehalten werden, so dass die Erfindung bei gas- und flüssigkeitsdichten Behältnissen, wie Reifen, vorteilhaft eingesetzt werden kann. Ferner können elektrisch nicht leitende Materialien des Messobjekts als Dielektrikum für die kapazitive Kopplung und elektrisch leitende Teile als Teil einer Leiterschleife für die induktive Kopplung verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ankopplung eines Sensorelements an einen Transponder.
Die drahtlose Abfrage der relevanten elektrischen Größen eines Transponders mit einem passenden Lesegerät stellt eine Grundfunktion der Funksensorik dar. Den abzufragenden elektrischen Größen wird die Information über die zu messenden physikalischen Größen durch geeignete Sensorelemente aufgeprägt.
In verschiedenen Einsatzbereichen von berührungsloser Funksensorik fällt der Ort der Messgrößenaufnahme (durch eines oder mehrere Sensorelemente) nicht mit der zur Funkabfrage durch das Lesegerät geeigneten Transponderposition zusammen. Die Sensorelemente sind dann im allgemeinen leitungsgebunden an die anderen funktionellen Komponenten des Transponders (insbesondere die über Funk mit dem Lesegerät in Verbindung stehenden Einheiten des Transponders) angekoppelt.
In vielen Anwendungen ist die direkte, leitungsgebundene Ankoppfung des Sensorelements (8) an den Transponder nicht möglich ohne die Funktion des zu vermessenden Objekts zu beeinträchtigen, da z.B. eine zwischen Transponder und Sensor liegende, funktional essentielle Trennwand, Membran, Beschichtung oder dgl. durchdrungen und damit beschädigt werden müsste.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ankopplung der eingangs genannten Art anzugeben, welche die Funktion des zu vermessenden Objekts nicht beeinträchtigt.

Diese Aufgabe wird sowohl dadurch gelöst, dass die Anbindung des Sensorelements an den Transponder durch kapazitive Ankopplung realisiert wird, als auch dadurch, dass die Anbindung des Sensorelements an den Transponder durch induktive Ankopplung realisiert wird.

Es ist besonders vorteilhaft, dass als Sensorelement eine in ihrem Wert von der jeweiligen Messgröße abhängige Kapazität verwendet wird. Alternativ kann es auch vorteilhaft sein, dass als Sensorelement eine in ihrem Wert von der jeweiligen Messgröße abhängige Induktivität oder ein ohmscher Widerstand verwendet wird.

Bei Anwendungen, bei welchen es auf die Dichtheit eines Hohlkörpers ankommt oder die mechanische Stabilität des Körpers nicht beeinträchtigt werden soll, besteht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung darin, dass die Anbindung des Sensorelements an den Transponder ohne vollständige oder teilweise mechanische Durchdringung einer zwischen Transponder und Sensorelement liegenden Trennschicht realisiert wird. Typische Beispiele sind Fahrzeug- oder Flugzeugreifenreifen, die nachfolgend allgemein als Reifen bezeichnet werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass zumindest das Sensorelement oder der Transponder an gegenüberliegenden Seiten einer Trennschicht angeordnet sind. Eine für viele Anwendungsfälle sehr gut geeignete Alternative besteht darin, dass eines dieser Elemente bevorzugt entweder an der Oberfläche oder im Inneren der Trennschichten angeordnet sein.

Eine bevorzugte Verwendung der Erfindung liegt darin, dass die Messgrößenaufnahme durch Sensorelemente im zumindest teilweise mit gas- oder flüssigkeitsgefüllten Innenraum eines Behältnisses realisiert wird.

Wenn eine Trennschicht aus elektrisch isolierendem Material vorhanden ist, wird die kapazitive Ankopplung besonders einfach dadurch, dass das Dielektrikum der kapazitiven Ankopplung zumindest teilweise von der mechanischen Trennschicht gebildet wird.

Ist in der Trennschicht ein elektrisch leitfähiger Leiter vorhanden, wird die induktive Ankopplung besonders einfach dadurch, dass zumindest ein Teil einer Leiterschleife der induktiven Ankopplung von dem vorhandenen Leiter gebildet wird.

Beim Einsatz der Erfindung bei einem Reifen mit Stahlgürtel ist es besonders vorteilhaft, dass der Stahlgürtel als Leiterschleife der induktiven Ankopplung verwendet wird.

Zusätzlich oder alternativ ist es zweckmäßig, dass eine Leiterschleife durch Einvulkanisierung in einem Reifen angeordnet wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Es zeigen schematisch:

1 ein Blockschaltbild eines ersten Beispiels einer Ankopplung eines Sensorelements (8) an einen Transponder auf der Grundlage einer kapazitiven Kopplung; und

2 ein Blockschaltbild eines zweiten Beispiels auf der Grundlage einer induktiven Kopplung.

Gemäß 1 ist ein Sensorelement an einen Transponder 5 drahtlos angebunden, d.h. das Sensorelement 8 und der Transponder 5 sind nicht leitungsverbunden. Der Ausgang des Sensorelements 8 ist vielmehr mit dem Eingang des Transponders 5 über einen Kopplungskandensatoren 7, T kapazitiv gekoppelt. Das Sensorelement 8 kann abhängig von der zu messenden Größe als ohmscher Widerstand, als Kapazität oder als Induktivität ausgebildet sein.

Der Transponder 5 ist über eine Antenne 6 mit einer Antenne 4 eines separaten Schreib- /Lesegerät 1 verbunden, das einen Sender 2 und einen Empfänger 3 aufweist. Über das Schreib- /Lesegerät 1 können Messdaten des Sensorelements 8 leitungslos ausgelesen werden. Das Schreib-/Lesegerät 1 ist ortsfest angeordnet, während sich Sensorelement 8 sowie Transponder 5 auf einem bewegten Messobjekt 13 befinden.

In dem dargestellten Beispiel sind das Sensorelement 8 und der Transponder 5 durch eine Membran 9 oder ein anderes elektrisch nicht leitendes Material getrennt. Die Membran 9 oder das andere nichtleitende Material bilden dabei ein zwischen den Platten des Kopplungskondensator 7 befindliches Dielektrikum, das die Kopplungskapazitäten beeinflusst.

Eine derartige Konstellation ist bei einer Platzierung des Sensorelements 8 innerhalb eines Körpers, beispielsweise eines Fahrzeugreifens, gegeben. Zur Messung von Temperatur, Deformation oder anderen physikalischen Größen mit geeigneten Sensoreiementelementen in der Karkasse des Fahrzeugreifens wird dabei eine Platte des Kopplungskondensators 7 an der Innenseite des Reifens angeordnet und die zweite Platte in einem gewissen Abstand zur ersten vollständig im Reifenmaterial integriert. Die abdichtende innere Schicht des Reifens bleibt dabei unversehrt. Das ist wegen der hier aufgebrachten Butylschicht sehr wichtig, da diese unter anderem maßgeblich für die Dichtheit eines Reifens verantwortlich ist. Das zwischen den Kondensatorplatten liegende Reifenmaterial bildet das Dielektrikum des Koppelkondensators 7.

In diesem Beispiel ist das Schreib-/Lesegerät 1 in einem Fahrzeug angeordnet, so dass die Reifenmessdaten während der Fahrt zu einem Bordcomputer oder ähnlichem übermittelt werden können.

2 veranschaulicht einen Anwendungsfall, bei welchem die drahtlose Anbindung des Sensorelements 8 an den Transponder 5 mittels induktiver Ankopplung 12 erfolgt. Die magnetische Verkopplung von zwei Spulen 10, 11 erfolgt unter Verwendung der konstruktiven Gegebenheiten des Messobjektes. Wird die Anordnung bei einem Reifen eingesetzt, befindet sich eine der Spulen 10 auf der Reifeninnenseite und die andere Spule 9 ist in das Reifenmaterial integriert. Die zweite Spule kann dabei zumindest teilweise von einem Stahlgürtel des Reifens gebildet sein.

Zur Messung kommt jede beliebige physikalische Größe in Betracht, die konkrete Ausführung des messwertsensitiven Elements ist also nicht maßgeblich und hängt im allgemeinen von der interessierenden Messgröße ab. Mögliche Ausführungsformen des Sensorelements 8 sind in ihrem Wert von der jeweiligen Messgröße abhängige Kapazitäten, Induktivitäten oder ohmsche Widerstände.

Claims

Ankopplung eines Sensorelements an einen Transponder, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung des Sensorelementelements (8) an den Transponder (5) durch kapazitive Ankopplung (7) realisiert ist.
Ankopplung eines Sensorelements an einen Transponder , dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung des Sensorelements (8) an den Transponder (5) durch induktive Ankopplung (12) realisiert ist.
Anordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensorelement (8) eine in ihrem Wert von der jeweiligen Messgröße abhängige Kapazität verwendet wird.
Anordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensorelement (8) eine in ihrem Wert von der jeweiligen Messgröße abhängige Induktivität verwendet wird.
Anordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensorelement (8) ein in seinem Wert von der jeweiligen Messgröße abhängiger ohmscher Widerstand verwendet wird.
Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung des Sensorelements (8) an den Transponder (5) ohne teilweise mechanische Durchdringung einer zwischen Transponder (5) und Sensorelement (8) liegenden Trennschicht realisiert wird.
Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung des Sensorelements (8) an den Transponder (5) ohne vollständige mechanische Durchdringung einer zwischen Transponder (5) und Sensorelement (8) liegenden Trennschicht realisiert wird.
Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass damit die Messgrößenaufnahme durch Sensorelemente an der gegenüberliegenden Seite, an der Oberfläche oder im Inneren (d.h. im Material) von Trennschichten aller Art realisiert wird.
Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass damit die Messgrößenaufnahme durch Sensorelemente im zumindest teilweise mit gas- oder flüssigkeitsgefüllten Innenraum von Behältnissen aller Art realisiert wird.
Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass damit die Messgrößenaufnahme durch Sensorelemente im zumindest teilweise mit gas- oder flüssigkeitsgefüllten Innenraum von Rädern aller Art realisiert wird.
Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass damit die Messgrößenaufnahme durch Sensorelemente auf der Oberfläche oder im Inneren (d.h. im Material) von Reifen aller Art realisiert wird.
Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zur kapazitiven Ankopplung benötigte Dielektrikum durch die unverletzte bzw. zumindest nicht vollständig durchstoßene mechanische Trennschicht realisiert wird.
Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die induktive Ankopplung unter Verwendung einer in der Grundsituation schon vorhandenen, als elektrische Leiterschleife verwendbaren Struktur, realisiert wird.
Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die induktive Ankopplung unter Anbringung einer in der Grundsituation nicht vorhandenen, als elektrische Leiterschleife verwendbaren Struktur, realisiert wird.
Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die induktive Ankopplung durch den Stahlgürtel von Reifen aller Art realisiert wird.
Anordnung gemäß Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die induktive Ankopplung durch Einvulkanisierung einer zusätzlichen, als elektrische Leiterschleife verwendbaren Struktur, in Reifen aller Art realisiert wird.