DE4024821A1 - Kleinsender-kontrolle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung von Sensorstellen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind Vorrichtungen zur Überwachung von Sensoren und zur Übermittlung von Sensorsignalen bekannt (zum Beispiel Alarmanlagen zur Überwachung von Räumen oder Gebäuden), die an der Sensorstelle angebracht sind und die Sensorsig­ nale bei Betriebsbereitschaft an eine Empfangseinheit übermitteln. Dabei erfolgt die Übermittlung der Sensorsig­ nale bei bekannten Vorrichtungen über Kabel. Das hierfür erforderliche separate Übertragungskabel verursacht neben höheren Kosten einen zusätzlichen Verlege- und Montageauf­ wand. Je nach Anwendungsfall (zum Beispiel bei der Über­ wachung eines leerstehenden Gebäudes) treten diese Sensor­ signale in bestimmten Zeiträumen gar nicht oder nur spora­ disch auf, so daß keine Aussage über die Funktionstüchtig­ keit des Sensors oder der Übermittlungseinrichtung gemacht werden kann. Man hat somit keine Möglichkeit, einen defek­ ten Sensor, eine ausgefallene Übermittlungseinrichtung oder auch eine Unterbrechung der Übertragungsstrecke zwi­ schen Übermittlungseinrichtung und Empfangseinrichtung zu detektieren.

Darüberhinaus wird die Übermittlungseinrichtung häufig von einer stationären Spannungsversorgung (Netzspannung) ge­ speist, so daß sich diese Einrichtung nur ortsfest ein­ setzen läßt und bei einem Ausfall der stationären Span­ nungsversorgung (Netzspannung) nicht mehr funktionstüchtig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung zur Überwachung von Sensoren bereitzustellen, mit der eine zuverlässige Übertragung der Sensorsignale und eine Aussage über die Funktionstüchtigkeit des Sensors oder der Übermittlungseinrichtung möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Dazu erfolgt in vorteilhafter Weise die Übermittlung von Sensor- und Kontrollsignalen zwischen dem Sender und der Empfangseinheit drahtlos, so daß eine zuverlässige Über­ tragung gewährleistet ist und ein separates Übertragungs­ kabel entfällt. Durch die Abgabe von Kontrollsignalen in vorgebbaren Zeitabständen an die Empfangseinheit ist eine Funktionstüchtigkeitsprüfung des Sensors oder des Senders möglich. Bleibt nach Abgabe eines Kontrollsignals ein nach dem vorgebbaren Zeitabstand folgendes Kontrollsignal aus, kann dies von der Empfangseinheit als Signal für einen de­ fekten Sensor, einen ausgefallenen Sender oder auch eine Unterbrechung der Übertragungsstrecke zwischen dem Sender und der Empfangseinrichtung interpretiert werden. Auch eine unzureichende Spannungsversorgung des Senders (zum Beispiel leere Batterie) kann festgestellt werden, da in diesem Falle keine Kontrollsignale mehr abgegeben werden. Somit ist eine zentrale Überwachung auch mehrerer Sender, die einer zentralen Empfangseinrichtung zugeordnet sind, möglich. Danach kann ein dem Ausbleiben des Kontrollsig­ nals entsprechender Folgevorgang, z. B. Abgabe eines Warn­ signals, ausgelöst werden.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Sender zur zeit­ gleichen oder zeitversetzten Abgabe von Sensor- und Kon­ trollsignalen ausgebildet, während die Empfangseinheit Einrichtungen zur Unterscheidung der Sensor- und Kontroll­ signale aufweist. Dies hat den Vorteil, daß bei zeitglei­ chem Auftreten eines Sensorsignals und Abgeben eines Kon­ trollsignals beide Signale von dem Sender abgegeben werden können und von der Empfangseinheit sowohl aufgenommen als auch unterschieden werden können, damit neben der ständi­ gen Funktionstüchtigkeitsprüfung auch eine sofortige Reaktion auf ein Sensorsignal möglich ist. Weiterhin denk­ bar ist, daß bei gleichzeitigem Auftreten eines Sensor- und Kontrollsignals zunächst das Kontrollsignal abgegeben wird und zeitversetzt anschließend die Abgabe des Sensorsignals erfolgt oder umgekehrt. Erfolgt zuerst die Abgabe eines Kontrollsignals und darauf folgend die Abgabe des Sensor­ signals, hat dies zum Vorteil, daß die Übermittlungsein­ richtung zuerst auf ihre Funktionstüchtigkeit hin wird, so daß sichergestellt ist, daß es sich um eine korrekte Übertragung des Sensorsignals handelt. Wird zuerst das Sensor- und darauf folgend das Kontrollsignal abgegeben, hat dies zum Vorteil, daß eine sofortige Reaktion auf das Sensorsignal möglich ist, während nach der anschließend Abgabe des Kontrollsignals wieder eine Aussage über die Funktionstüchtigkeit der Übermittlungseinrichtung möglich ist.

Zur Unterscheidung der Sensor- und Kontrollsignale an der Empfangseinheit sind mehrere Möglichkeiten denkbar. Im Zeitbereich können zum einen die an der Empfangseinheit eintreffenden Sensor- und Kontrollsignale auf gleiche zeitliche Länge (Periodendauer) und unterschiedliche Amplitude hin ausgewertet werden. So ist denkbar, dem Kontrollsignal eine kleinere Amplitude als dem Sensorsig­ nal zuzuordnen oder umgekehrt. Zum anderen ist die Unter­ scheidung nach gleicher Amplitude und unterschiedlicher zeitlicher Länge (Periodendauer) möglich. So kann das Kon­ trollsignal z. B. die doppelte oder halbe Periodendauer des Sensorsignals aufweisen, wobei eine Variation der Verhält­ nisse der Periodendauer in einem weiten Bereich (einige Zehnerpotenzen) möglich ist.

Erfolgt die Übertragung der Signale digital, ist eine un­ terschiedliche Codierung der Signale oder die Übermittlung eines Erkennungszeichens (Kontroll-Bit) denkbar.

In Weiterbildung der Erfindung werden die Zeitabstände von einer in den Sender einsteckbaren Zeitsteuereinheit, ins­ besondere einem Zeitmodul, vorgegeben. Damit ist eine externe und variable Vorgabe der Zeitabstände möglich, so daß der Sender je nach Bedarfsfall umgerüstet werden kann. Die Vorgabe der Zeitabstände mit diesem Zeitmodul ist wiederum in einem sehr weiten Zeitbereich möglich.

Alternativ weist der Sender eine integrierte Schalteinheit auf, an dem die Zeitabstände einstellbar sind. Somit kön­ nen je nach Anwendungsfall die Zeitabstände mittels der Schalteinheit, die beispielsweise als Drehschalter oder als DIP-Schalter ausgebildet ist, vorgegeben werden. Dies hat zum Vorteil, daß dem Anwendungsfall entsprechend die Zeitabstände entsprechend variiert werden können, ohne daß schaltungstechnisch sehr aufwendige Zeitbereiche reali­ siert werden müssen.

In Weiterbildung der Erfindung wird von der Zeitsteuerein­ heit oder der Schalteinheit direkt nach Auftreten eines Sensorsignals ein Kontrollsignal abgegeben, unabhängig von dem Zeitpunkt des Auftretens des vorhergehenden Kontroll­ signals. Dadurch ist eine sofortige Reaktion auf das Sen­ sorsignal mit direkt erfolgender Überprüfung der Funktionstüchtigkeit der Übermittlungseinrichtung möglich.

In Weiterbildung der Erfindung ist von der Zeitsteuerein­ heit oder von der Schalteinheit nach Auftreten eines Sen­ sorsignals und Verstreichen des vorgebbaren Zeitabstandes ein Kontrollsignal abgebbar. Aufgrund dieser Vorgehenswei­ se ist es möglich, auf ein Sensorsignal sofort zu reagie­ ren, ohne daß direkt ein Kontrollsignal abgegeben wird, damit beispielsweise genügend Zeit zur Analyse des Sensor­ signals zur Verfügung steht.

In Weiterbildung der Erfindung ist in dem Sender als Span­ nungsquelle eine Kleinstbatterie oder ein Kleinstakkumula­ tor zur Spannungsversorgung untergebracht. Durch die Ver­ wendung beispielsweise von Knopfzellen oder Batteriepillen ist je nach Anwendungsfall eine Miniaturisierung des Sen­ ders möglich. Somit ist der Sender auch an baulich be­ grenzt zugänglichen Stellen einsetzbar.

In Weiterbildung der Erfindung bilden der Sensor und der Sender eine Einheit, wodurch in vorteilhafter Weise eine Verbindung (Kabel) zwischen Sensor und Sender entfällt. Darüberhinaus ist der Sender oder die Sender-/Sensorein­ heit ortsveränderlich einsetzbar und an beliebigen Gegen­ ständen und/oder Einrichtung befestigbar. Durch diese An­ ordnung ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Übermitt­ lungseinrichtung für einen großen Bereich von Anwendungs­ fällen sichergestellt. So ist die Vorrichtung beispiels­ weise zur Überwachung von Kraft- oder Arbeitsmaschinen einsetzbar, wobei z. B. von einer Bedienungsperson mehrere Maschinen gleichzeitig überwacht werden können. Neben der Überwachung der Maschinen erhält die Bedienungsperson gleichzeitig Information über die Zustände der zu über­ wachenden Maschinen.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung für den Objektschutz eingesetzt werden. Beim Einsatz zur Über­ wachung von Häusern, Kraftfahrzeugen, Fabriken oder In­ dustriekomplexen treten bekanntlich die Sensorsignale, die beispielsweise einen Glasbruch oder eine Bewegung melden, während einer Überwachungsphase gar nicht oder nur spora­ disch auf. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist somit eine effektive Überwachung möglich, da mit Hilfe der in den vorgebbaren Zeitabständen abgegebenen Kontrollsignalen eine ständige Aussage über die Funktionstüchtigkeit der Übermittlungseinrichtung gemacht werden kann. Darüber­ hinaus kann die erfindunsgemäße Vorrichtung auch als Brandmelder mit entsprechend ausgebildeten Sensoren in Ge­ bäuden eingesetzt werden, wobei sowohl bei diesem Anwen­ dungsfall als auch beim Einsatz zum Objektschutz eine Mel­ dung an Sicherheitspersonal, Feuerwehr oder Polizei oder andere Institutionen erfolgen kann.

Für den Umweltschutz können beispielsweise aus mehreren erfindungsgemäßen Vorrichtungen eine Meßkette in Gewässern oder eine Meßkette zur Erfassung von Gas- oder Luftver­ hältnissen aufgebaut werden, wobei die Übertragung von mehreren dezentralen Empfangseinheiten, denen wiederum mehrere Sensor-/Sendeeinheiten zur Aufnahme der ent­ sprechenden physikalischen Größen zugeordnet sind, zu ei­ ner zentralen Empfangs- und Auswerteeinrichtung über Post­ standleitung möglich.

Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Zeichnungen angegeben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Überwachung einer Sensorstelle,

Fig. 1A eine Empfangseinheit,

Fig. 2 eine Übermittlungseinrichtung, bei der die Sensorstelle und die Schalteinrichtung im Sender integriert ist,

Fig. 3 eine alternative Ausbildung der Übermitt­ lungseinrichtung,

Fig. 4 ein Signaldiagramm mit Sensorsignalen und erfindungsgemäßen Kontrollsignalen.

Fig. 5 ein digitales Signalwort.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Überwachung einer Sen­ sorstelle, die senderseitig eine Übermittlungseinrichtung 1 zeigt. Die Übermittlungseinrichtung 1 weist einen Sensor 2 auf, der mit einem Sender 3 verbunden ist. Der Sender 3 wiederum besteht aus einem Sendeteil 4 und aus einer Span­ nungsquelle 5, wobei die Spannungsquelle 5 als Gleichspan­ nungsquelle (Knopfzelle oder Akkumulator), ausgebildet ist. Dem Sender 3 ist weiterhin eine Zeitsteuereinheit 6.1 bzw. Schalteinheit 6.2 zugeordnet, mit der die vorgebbaren Zeitabstände, in denen Kontrollsignale abgegeben werden, eingestellt werden können. Gemäß Fig. 1A weist die Vor­ richtung einen zentralen Empfänger 7 auf, dem eine Aus­ werteinrichtung 8 nachgeschaltet ist. Dem zentralen Empfänger 7 ist in Fig. 1A eine einzige Übermittlungsein­ richtung 1 zugeordnet. Selbstverständlich ist auch eine Zuordnung von mehreren Übermittlungseinrichtungen 1 mög­ lich, wobei sich dann die Übermittlungseinrichtungen 1 durch unterschiedliche Sensor- und Kontrollsignale oder durch entsprechende Codierung der einzelnen Übertragungs­ signale unterscheiden müssen, die von der zentralen Empfangseinheit ausgewertet werden konnen.

Für den Sensor 2 kommen Temperatur-, Luftfeuchtigkeit-, Säure- oder Drucksensoren in Betracht oder weitere Senso­ ren, die physikalische Größen aufnehmen können. Darüber­ hinaus sind Feuer-, Gas- oder Brandmelder denkbar. Weiter­ hin sind Sensoren einsetzbar, die beispielsweise auf Kon­ takt, Unterbrechung oder Bewegung reagieren, wobei diese Größen beispielsweise von Schaltkontakten, Lichtschranken oder Infrarot-Bewegungsmeldern erfaßt werden.

Fig. 2 zeigt die Übermittlungseinrichtung 1, bei der der Sensor 2 und die Schalteinheit 6.2 in dem Sender 3 inte­ griert sind. Der somit eine Einheit bildende Sender 3 wird dadurch klein, handlich und mobil, so daß er an jeder be­ liebigen zu überwachenden Sensorstelle angebracht werden kann und von dieser Sensorstelle aus mit den von der Schalteinheit 6.2 abgegebenen erfindungsgemäßen Kontroll­ signalen der zentralen Empfangseinheit 7 seine Anwesenheit und seine Funktionstüchtigkeit meldet.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausbildung der Übermitt­ lungseinrichtung 1. Hier dargestellt ist eine Sensorein­ heit 11, die aus dem bekannten Sensor 2 sowie aus einem Umwandler 9 und einem Verstärker 10 besteht. Je nach Art der von dem Sensor 2 abgegebenen Sensorsignale ist es er­ forderlich, diese mit dem Umwandler 9 umzusetzen (bei­ spielsweise Analog-Digitalumsetzung) und/oder die Sensor­ signale mit dem Verstärker 10 zu verstärken. Diese umge­ wandelten und/oder verstärkten Signale werden einer Sen­ dereinheit 12 zugeführt, die den bekannten Sender 3 sowie die Schalteinheit 6.2 aufweist. An dieser Stelle ist auch ein Einsatz der Zeitsteuereinheit 6.1 möglich. Der Sender 3 besteht wiederum aus dem Sendeteil 4 sowie der Span­ nungsquelle 5. Auch hier ist eine Zusammenfassung der Sen­ soreinheit 11 und der Sendereinheit 12 zu einer gesamten und kompakten Einheit möglich, so daß die in der Beschrei­ bung der Fig. 2 erwähnten Vorteile wirksam werden.

Fig. 4 zeigt ein Signaldiagramm mit Sensorsignalen und den erfindungsgemäßen Kontrollsignalen. Hierzu ist im Zeitbe­ reich auf der Abszissenachse die Zeit t und auf der Ordi­ natenachse die Amplitude A aufgetragen. Zum Zeitpunkt t = 0 erfolgt die Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung, d. h. die Vorrichtung befindet sich in Be­ triebsbereitschaft zur ständigen Übermittlung der Sensor­ signale. Zum Zeitpunkt t₀ erfolgt die Abgabe eines ersten Kontrollsignals 13. Zu den weiteren Zeitpunkten 2t₀, 3t₀ erfolgt bis zu einem beliebigen Zeitpunkt nt₀ (n - = - 1, 2, ....) die Abgabe der Kontrollsignale 13, die eine zeitliche Länge (Periodendauer) T und eine Amplitude A_K aufweisen. Während den bisher abgegebenen Kontrollsignalen 13 erfolgte keine Abgabe eines Signals des Sensors 2. Nun erfolgt nach der Abgabe des n-ten Kon­ trollsignals 13 die Abgabe eines Sensorsignals 14, das in dieser Figur die gleiche zeitliche Länge T wie das Kon­ trollsignal und eine größere Amplitude A_S aufweist. Da dar Sender 3 zur Abgabe von Kontrollsignalen in vorgebba­ ren Zeitabständen (gemäß Anspruch 1) ausgebildet ist, er­ folgt die Abgabe des nächsten Kontrollsignals zum Zeit­ punkt (n + 1= t₀, wobei dieses Kontrollsignal in Fig. 4 mit 13.1 bezeichnet ist. Ist der Sender 3 derart ausgebil­ det, daß er, von der Zeitsteuereinheit 6.1 oder Schaltein­ heit 6.2 gesteuert, nach Auftreten des Sensorsignals 14 direkt ein Kontrollsignal abgibt, ergibt sich ein mit 13.2 gezeigtes Kontrollsignal, das zum Zeitpunkt t_d direkt nach dem Sensorsignal 14 abgegeben wird. Wenn der Sender 3, von der Zeitsteuereinheit 6.1 oder Schalteinheit 6.2 gesteuert, nach Auftreten des Sensorsignals 14 und Ver­ streichen des vorgebbaren Zeitabstandes Ein Kontrollsignal abgibt, ergibt sich ein mit 13.3 bezeichnetes Kontrollsig­ nal zum Zeitpunt t_v.

Fig. 5 zeigt ein digitales Signalwort 15, das beispiels­ weise bei der digitalen Übertragung der Kontrollsignale 13 und Sensorsignale 14 verwendet werden kann. Das beispiels­ weise gezeigte 8-Bit-Wort 15 weist ein codiertes Sensor­ signal 16 (4-Bit), ein codiertes Kontrollsignal 17 (2-Bit) sowie ein Kontroll-Bit 18 (1-Bit) auf. Die Länge des digi­ talen Signalworts 15 sowie die Länge der einzelnen Wort­ teile 16 bis 18 ist beliebig und kann nach Anwendungsfall entsprechend verändert oder gewählt werden. Es können so­ mit bei Einsatz von mehreren Übermittlungseinrichtungen 1, denen verschieden codierte digitale Signalwörter 15 zuge­ ordnet sind, an der zentralen Empfangseinheit 7 betrieben werden.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Überwachung von zumindest einer Sensorstelle mit zumindest einer Übermittlungseinrichtung (1), die zur Aufnahme von Sensorsignalen (14) ausgebildet ist, die ein an der Sensorstelle angebrachter Sensor (2) abgibt, und die bei Betriebsbereitschaft die Sensorsignale (14) ständig an eine Empfangseinheit (7) übermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Übermitt­ lungseinrichtung (1) als Sender (3) ausgebildet ist und daß der zumindest eine Sender (3) zur Abgabe von Kontroll­ signalen (13) in vorgebbaren Zeitabständen ausgebildet ist, wobei die Übermittlung der Sensor- und Kontrollsigna­ le (13, 14) zu der Empfangseinheit (7) drahtlos erfolgt.

2. Vorrichtung zur Überwachung von zumindest einer Sensorstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (3) zur zeitglei­ chen oder zeitversetzten Abgabe von Sensor- und Kontroll­ signalen (13, 14) ausgebildet ist und die Empfangseinheit (7) Einrichtungen zur Unterscheidung der Sensor- und Kon­ trollsignale (13, 14) aufweist.

3. Vorrichtung zur Überwachung von zumindest einer Sensorstelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitabstände von einer in den Sender (3) einsteckbaren Zeitsteuereinheit (6.1), ins­ besondere einem Zeitmodul, vorgebbar sind.

4. Vorrichtung zur Überwachung von zumindest einer Sensorstelle nach einem der vorhergehenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitabstände an einer in dem Sender (3) integrierten Schalteinheit (6.2) einstell­ bar sind.

5. Vorrichtung zur Überwachung von zumindest einer Sensorstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, von der Zeitsteuereinheit (6.1) oder von der Schalteinheit (6.2) gesteuert, von dem Sender (3) nach Auftreten eines Sensorsignals (14) direkt ein Kontrollsignal (13) abgebbar ist.

6. Vorrichtung zur Überwachung von zumindest einer Sensorstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, von der Zeitsteuereinheit (6.1) oder von der Schalteinheit (6.2) gesteuert, von dem Sender (3) nach Auftreten eines Sensorsignals (14) und Verstreichen des vorgebbaren Zeitabstandes ein Kontroll­ signal (13) abgebbar ist.

7. Vorrichtung zur Überwachung von zumindest einer Sensorstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsquelle (5) eine Kleinstbatterie oder ein Kleinstakkumulator zur Spannungs­ versorgung des Senders (3) einsetzbar ist.

8. Vorrichtung zur Überwachung von zumindest einer Sensorstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) und der Sender (3) eine Einheit bilden.

9. Vorrichtung zur Überwachung von zumindest einer Sensorstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (3) ortsveränder­ lich einsetzbar und an beliebigen Gegenständen und/oder Einrichtungen befestigbar ist.

10. Vorrichtung zur Überwachung von zumindest einer Sensorstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Über­ wachung von Kraft- oder Arbeitsmaschinen einsetzbar ist.

11. Vorrichtung zur Überwachung von zumindest einer Sensorstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Objekt­ schutz oder für den Umweltschutz verwendbar ist.