EP2591512A1 - Überwachungsanordnungen und verfahren zum überwachen einer vorrichtung - Google Patents

Überwachungsanordnungen und verfahren zum überwachen einer vorrichtung

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Publication number
EP2591512A1
EP2591512A1 EP11745715.0A EP11745715A EP2591512A1 EP 2591512 A1 EP2591512 A1 EP 2591512A1 EP 11745715 A EP11745715 A EP 11745715A EP 2591512 A1 EP2591512 A1 EP 2591512A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
detection means
arrangement according
monitoring arrangement
thermal generator
electrical signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11745715.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Nurnus
Fritz Volkert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Micropatent BV
Original Assignee
Micropelt GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Micropelt GmbH filed Critical Micropelt GmbH
Publication of EP2591512A1 publication Critical patent/EP2591512A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C3/00—Registering or indicating the condition or the working of machines or other apparatus, other than vehicles
    • G07C3/02—Registering or indicating working or idle time only
    • G07C3/04—Registering or indicating working or idle time only using counting means or digital clocks

Definitions

  • the invention relates to monitoring arrangements for monitoring a device according to claims 1, 11 and 18 and to a method for monitoring a device according to claim 29.
  • a monitoring arrangement for monitoring at least one device is provided, with
  • thermoelectric generator for detecting the operating time of a device, wherein the thermoelectric generator is to be arranged in relation to the device so as to generate an electrical signal indicative of the commissioning of the device, due to the heat generated by the start-up of the device, and
  • the detection means are adapted to detect the electric signal generated by the thermal generator and to determine based on the detected electrical signal an operating time of the device, wherein
  • the detection means comprise a transmitting unit which detects an electrical signal signaling the start-up of the device, and after detecting the electrical signal intermittently sends radio signals to a receiving unit of the detection means and counting means of the detection means counts the received radio signals and the number the radio signals determines the operating time of the device.
  • the detection means are in particular formed in the form of an electronic circuit which is electrically connected to the thermogenerator.
  • the thermogenerator comprises, for example, a microtechnologically produced thermoelectric component, such as e.g. described in DE 198 45 104 A1. This document is expressly incorporated by reference in connection with the design and manufacture of the thermoelectric device.
  • the "electrical signal" of the thermal generator comprises (or is), for example, an increasing voltage which is generated by the thermal generator due to the temperature gradient acting on the device when it is switched on or a change in a temperature gradient already applied to the thermal generator when the device is switched on.
  • an “electrical signal” for example, a voltage generated by the thermal generator can be considered, which is above a predetermined minimum value.
  • Evaluation means of the detection means check the voltage generated by the thermal generator and interpret, for example, a rising voltage curve, which in particular has a time change (slope) which exceeds a predeterminable value, or a voltage which is above a minimum value, as a signal indicating the startup of the device displays.
  • the time at which the thermal generator voltage exceeds the predetermined minimum value is regarded as the switch-on time.
  • the predefinable minimum value is determined in particular via the design of a heat sink of the thermal generator. For example, a desired minimum value is first defined and the design of the heat sink is determined as a function of this minimum value.
  • the thermal generator can also have a capacitive element for storing the electrical energy generated by it, wherein the "electrical signal" generated by the thermal generator can be a voltage provided by the capacitive element which exceeds a predefinable limit value the thermogenerator, as will be explained below with reference to the third aspect of the invention.
  • the electrical signal which signals the startup of the device and triggers the transmission of the radio signals, in particular, the electrical signal generated by the thermal generator.
  • the electrical energy generated by the thermal generator can also be used, in particular, to supply the transmitting unit and / or other components of the detection means to be arranged on the device, so that an as energy-independent determination of the operating time can be realized.
  • the electrical signal which the thermal generator generates when the device is switched on is a first electrical signal and when the device is switched off the thermal generator generates a second electrical signal which signals the switching off of the device.
  • the second electrical signal comprises a falling voltage or a voltage which is lower than a predeterminable value, wherein the detection means also check the thermo-generator voltage to determine whether the thermo-generator voltage falls below this value and, if so, the time at which the voltage falls below the specified value, interpret as switch-off time.
  • the transmitting unit can be supplied (in particular exclusively) by electrical energy which the thermogenerator generates.
  • the thermogenerator voltage exceeds a predetermined value (start of operation of the apparatus) or below a predetermined value (end of operation)
  • the energy provided by the thermogenerator reaches a value sufficient To operate transmitting unit (ie the intermittent radio signals absetz) or the provided energy falls below a minimum value, which is necessary for operating the transmitting unit.
  • the monitoring device has a display (eg in the form of an LCD display) for displaying the operating time.
  • the detection means are in particular connected to the display or another terminal (eg a a PC or a mobile phone) connected (eg by electrical or wireless) and send to the display and / or the terminal the current operating time (and or the entire operating time of switching on or off of the device).
  • the detection means may be designed such that when the device is switched on again, ie when a thermal signal of the thermogenerator is detected again when the device is switched on, the last counter reading and thus the preceding operating duration are indicated on the display, transmitted to the terminal or written to another memory.
  • the display can be operated by means of the voltage generated by the thermal generator, the display can be such that it also after switching off the power still the last displayed display (ie the last count) displays (eg similar to an "e-ink” (electronic Ink) display or a bistable display or display).
  • the last displayed display ie the last count
  • displays eg similar to an "e-ink” (electronic Ink) display or a bistable display or display.
  • the display or terminal for example, is located remotely from the thermal generator (i.e., the device), and e.g. connected to the receiving unit of the detection means.
  • the receiving unit is arranged in particular away from the device.
  • the intermittent transmission of a radio signal (eg, one of the transmitting unit uniquely assigned identifier) is triggered, based on the radio signal determines the elapsed since the detection of the electrical signal time and thus the operating time the device is determined. For example, after detecting the electrical signal that signals the device to turn on, the transmitting device sends a (e.g., pulsed) radio signal to the receiving device per second (or per minute, for example).
  • the counting device of the receiving device counts the radio signals received by the transmitting device, so that the operating time of the device can be determined on the basis of the number of radio signals.
  • the current counter reading is in each case written in an (eg non-volatile) electronic memory (buffer).
  • the transmitting unit eg exclusively borrowed
  • the transmitting unit can be supplied by the electrical energy generated by the thermal generator, in particular such that no radio signal from the transmitting unit is more generated when no voltage is provided by the thermal generator.
  • the intermittent transmission of the radio signal stops when the device is turned off, so the last entry (count) in the memory indicates the operating time of the device.
  • the monitoring device can also be used for monitoring a plurality of devices, in particular spaced-apart devices, wherein each device is assigned at least one thermal generator.
  • each device can be assigned a transmitting unit, each of which is designed to transmit information relating to the determined (current or entire) operating time.
  • Several receiving units can serve to receive this information, but it is also conceivable that a common receiving unit (and / or a common counting unit) is provided for receiving the information of all transmitting units (star-shaped arrangement). It is also conceivable, of course, that each transmitting unit is assigned its own receiving and counting means.
  • the transmitting and receiving units are networked with each other, wherein the individual transmitting units in particular have an identifier (ID, eg in the form of a "MAC" address - Media Access Control address) for uniquely identifying the transmitting units in the network and send out
  • ID eg in the form of a "MAC” address - Media Access Control address
  • the transmitting and receiving units can be networked with one another (in particular with the formation of a "MESH" network) so that greater distances can be bridged by a transmitting unit to a remote receiving station.
  • the receiving unit of one of the devices obtains information about the condition of another device; e.g. the information that the other device is not in operation.
  • the counter (s) may be connected to a control center (e.g., bi-directional) to which e.g. Information regarding the operating time can be determined for evaluation.
  • the control center also handles control functions, e.g. the interval between the radio signals generated to determine the operating time can be adjusted by the control center; e.g. individually for the thermal generators connected to the control center via the respective receiving unit.
  • control center via the respective transmitting and receiving unit information about the status of the thermal generators (eg the currently generated voltage) are transmitted and the control center in dependence of this information, the control of the thermal generators (eg the mentioned adaptation of the radio signal interval) performs.
  • the detection means determine exclusively on the basis of the signal generated by the thermogenerator, which arises when switching on the device, or based this first signal and a second electrical signal, which arises when switching off the device, the operating time of the device.
  • the monitoring arrangement with the exception of the thermogenerator (or a plurality of thermogenerators), has no further sensors which are used to determine the duration of operation.
  • the monitoring arrangement has an electronic memory in which information relating to the determined operating time can be stored.
  • the memory is in the form of a nonvolatile memory (eg in the form of a flash memory). With such a memory, it is particularly possible to retrieve information about the operating time even after switching off the device.
  • the monitoring arrangement may further comprise electronics which serve to condition the electrical signals (voltages) generated by the thermal generator, i. in particular, to exercise a filter function in order to be able to distinguish signals which arise as a result of fluctuations in the temperature gradient acting on the thermogenerator from an electrical signal which is generated by the thermogenerator when the device is switched on or off.
  • the monitoring arrangement (or, as mentioned above, the thermal generator itself) has an energy store in which electrical energy generated by the thermal generator can be stored.
  • the energy store can be used in particular for operating a data memory (see above) of the monitoring device, so that it can be ensured that data in a memory of the monitoring arrangement are also available for a longer time after the device has been switched off.
  • the invention also relates to an arrangement of a device and a monitoring arrangement according to one of the preceding claims.
  • the electrical energy generated by the thermal generator is used to supply at least (eg electronic) a component of the arrangement (ie the device and / or the monitoring arrangement).
  • the device whose operating time is to be determined by means of the monitoring arrangement is, for example, a pump, in particular a vacuum pump or a liquid pump.
  • the invention is not limited to any particular type of device, but the monitoring device can in principle be used with any device that generates heat during operation.
  • the monitoring arrangement according to the invention can also be retrofitted to existing devices, ie retrofitted, for example, to a radiator whose operating hours are to be determined. This is conceivable in particular in the context of a system for building automation, which is used to control several radiators (or other heat-conducting devices such as motors, bearings (eg ball bearings of machines).
  • one of the components of the device operated by means of the electrical energy generated by the thermal generator is a sensor for detecting vibrations of the device (i.e., a vibration sensor, for example in the form of an acceleration sensor).
  • a vibration sensor for example in the form of an acceleration sensor
  • the vibration sensor is arranged in addition to the detection means for detecting the operating time and e.g. serves to provide information about the state of the device.
  • the vibration sensor is in particular a component of the monitoring arrangement, so that a retrofitting of the vibration monitoring is possible without any problems.
  • the vibration sensor detects an imbalance of a ball bearing and the life of the ball bearing can be estimated using the data of the vibration sensor, so that an unexpected failure of the ball bearing having device can be avoided.
  • the senor cooperates with the detection means of the monitoring arrangement such that the detection of the vibrations is triggered by the electrical signal of the thermal generator, which signals the startup of the device.
  • the monitoring arrangement may also include a memory to store information regarding the vibrations sensed by the sensor, ie the memory is directly or indirectly connected to the vibration sensor. In particular, the amplitude and / or frequency of the detected vibrations as a function of time saved.
  • the memory can, as explained above, additionally store counting information regarding the operating time.
  • the monitoring arrangement can also have a transmitting unit, via which information relating to the vibrations detected by the sensor is transmitted to an external receiver, in particular at intervals.
  • the transmitting unit also transmits information regarding the operating time determined by the detecting means, as mentioned above.
  • the invention relates to a monitoring arrangement for monitoring at least one device, with
  • the thermal generator is to be arranged in relation to the device so as to generate electrical energy due to the heat generated when the device is put into operation;
  • thermogenerator The means are operated with the electrical energy of the thermogenerator.
  • the monitoring device comprises the above-described detecting means which detects an operating time of the device in response to a thermo-generator signal.
  • the variants discussed above with respect to the vibration sensor are also applicable to the monitoring arrangement according to the second aspect of the invention.
  • the monitoring arrangement according to the second aspect of the invention also be used as a monitoring device in the arrangement described above.
  • the embodiments described below in relation to the third aspect of the invention may also be used in connection with the second aspect of the invention (mutatis mutandis).
  • the monitoring arrangement can also have means for detecting and evaluating a frequency spectrum of the sensor signal (ie the vibrations detected by the sensor).
  • the means detect the sensor signal at intervals, it being possible in each case before the detection of the sensor signal, to be checked as to whether the electrical energy provided by the thermal generator (or an energy store fed by the thermogenerator) is sufficient. If this is not the case, data collection is delayed. Based on the frequency spectrum can be concluded on the operating condition. For example, the presence of only few vibration frequencies (eg, only a single frequency or less than three) in the frequency spectrum indicates trouble-free operation, while the occurrence of many vibration frequencies indicates interference and required maintenance of the device (eg, a pump).
  • the thermal generator or an energy store fed by the thermogenerator
  • thermogenerator ie by "energy harvesting" energy production
  • the means for evaluating generate a signal (eg electrical or optical ), which signals a required maintenance of the device when the frequency spectrum has more than three (or more than two or more than one) maxima (ie frequencies)
  • the detection means, the sensor and / or the transmitting unit can be on one common printed circuit board or be arranged on interconnected circuit boards.
  • a monitoring arrangement for monitoring at least one device, with
  • At least one thermal generator which is to be arranged with respect to the device that it generates electrical energy due to the heat generated during startup of the device, wherein
  • the thermal generator has a capacitive element for storing the electrical energy generated see;
  • Detecting means for detecting an operating time of the device which are adapted to detect a voltage provided by the capacitive element of the thermal generator voltage and to determine based on the detected voltage, the operating time of the device.
  • the thermogenerator has a thermotechnically manufactured thermoelectric component.
  • the thermal generator may comprise a voltage conditioning device (eg in the form of a step-up converter) with an AC voltage generating unit, wherein the AC voltage generating unit generates an AC voltage from a DC voltage generated by a thermoelectric element of the thermal generator, and wherein the capacitive element is part of the span tion processing device for smoothing the AC voltage generated by the AC voltage generating unit is.
  • the detection means generate e.g. a signal indicating the start of the commissioning of the device when the voltage provided by the capacitive element exceeds a predetermined limit. It is conceivable in particular that if the voltage provided at the capacitive element exceeds a presettable value, a timer, e.g. in the form of a counter which initiates detection means (e.g., directly by the voltage on the capacitive element or by an electrical signal generated by the detection means in response to the voltage on the capacitive element), and e.g. is stopped again when the voltage across the capacitive element falls below the predetermined value.
  • a timer e.g. in the form of a counter which initiates detection means (e.g., directly by the voltage on the capacitive element or by an electrical signal generated by the detection means in response to the voltage on the capacitive element), and e.g. is stopped again when the voltage across the capacitive element falls below the predetermined value.
  • the timer with which the time elapsed between the detection of the voltage generated by the capacitive element and the switching off of the device, and thus the operating time of the device, is determined in particular in the form of an electronic circuit, e.g. Part of the detection means or is connected to these only electrically.
  • the timer may e.g. also remote from the device (i.e., the thermogenerator).
  • the detection means are supplied via the energy generated by the thermal generator, which is why, for example, an electrical connection between the timer and the thermoelectric generator (eg the capacitive element) exists.
  • the timer is only partially or not supplied with the thermal generator voltage, but for example via a battery. If the timer is supplied (eg exclusively) with the energy supplied by the thermogenerator, the determination of a start and an end of the operation of the device (ie the detection of the operating time) can also be effected simply by the energy supplied by the thermogenerator reaching a value which is sufficient to trigger the timer or the energy supplied falls below a minimum value, which is necessary for operating the timer.
  • the timer is started when the thermo-generator provides a sufficient amount of energy and stops when the energy provided is insufficient.
  • the detection means also comprise a memory in which the count of the radio signals determined by the counter is stored, for example, a counter is provided as a timer, which generates a count signal at intervals, the number of count signals in a memory of the detection means after starting the counter can be written.
  • the counter it is possible for the counter to be operated only by means of the energy generated by the thermal generator (the voltage provided by the capacitive element), so that no counting signal is generated any longer, if sufficient energy is no longer available, ie after switching off the Contraption. In this case, the last count stored in memory would indicate the operating time of the device.
  • the detection means may also comprise a receiving unit for receiving information to which information about the determined operating time is transmitted wirelessly by a transmitting unit; e.g. a time that indicates the switch-on time, a signal that sets an external counter in motion, or a determined operating time.
  • the electrical signal which is transmitted to the transmitting unit and which indicates the switching on of the device is in particular generated by evaluation means of the detection means which monitor the voltage at the capacitive element for the presence of a startup of the device.
  • the voltage which can be tapped off at the capacitive element may be transmitted directly to the transmitting unit as the electrical signal which indicates the switching on of the device.
  • the wireless connection e.g. not the already determined operating time transmitted, but the determination of the operating time by an external counter (or other time recording) only started.
  • the transmitting unit transmits a radio signal to the receiving unit at intervals (in particular at temporally constant intervals) after detecting the electrical signal indicating the switching on of the device the detection means (ie a counter of the detection means on the side of the receiving unit) determine the operating time of the device on the basis of this radio signal.
  • the detection means may also have further features explained with reference to the first aspect of the invention.
  • the monitoring arrangement has a display. It is possible here that information relating to the operating time is sent by radio to a receiving unit of the detection means arranged remotely from the monitored device and from there to the display or the terminal. In particular, the transmission of the information takes place at intervals, ie at predeterminable time intervals, or only after switching off the device, for example when detecting an electrical voltage on capacitive element, which indicates the switching off of the device, by the detection means.
  • the invention also relates to a method for monitoring a device, comprising the steps
  • thermogenerator Arranging a thermogenerator with respect to the apparatus so as to generate an electrical signal indicative of the start-up of the apparatus due to the heat generated upon start-up of the apparatus;
  • the detection means (22) have a transmitting unit, which detects an electrical signal signaling the startup of the device, and after detecting the electrical signal intermittently transmits radio signals to a receiving unit of the detection means and a counting means of the detection means counts the received radio signals and based on Number of radio signals determines the operating time of the device.
  • the invention furthermore relates to methods for monitoring a device, which have steps corresponding to the above-described devices according to the second or third aspect of the invention.
  • FIG. 1 shows schematically a monitoring arrangement according to the invention arranged with respect to a device
  • FIG. 2 shows a monitoring arrangement according to the second aspect of the invention
  • FIG. 3A shows components of the monitoring arrangement from FIG. 2;
  • FIG. 3B shows the vibration sensor and the transmission unit of FIG. 3A in an interconnected state.
  • Fig. 4A shows the signal of a vibration sensor arranged on a damaged vacuum pump
  • Fig. 4B is the frequency spectrum associated with Fig. 4A;
  • Fig. 5A shows the signal of a vibration sensor arranged on a trouble-free vacuum pump;
  • Fig. 5B is the frequency spectrum associated with Fig. 5A.
  • FIG. 6 shows schematically a circuit diagram of a voltage conditioning device of a monitoring arrangement according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates a device 1 which generates heat during operation, wherein a monitoring device 2 according to the invention is located in the region of the device 1 and has a thermal generator 21 arranged in the region of the device 1.
  • the thermal generator 21 is arranged with respect to the device 1 such that a temperature gradient acts on it or a temperature gradient already acting on it changes when the device 1 is put into operation. Thus, when the device 1 is started up, the thermal generator 21 generates a first electrical signal (an electrical voltage) and, when the device is switched off, a second electrical signal.
  • a first electrical signal an electrical voltage
  • the first and second electrical signals of the thermal generator 21 are transmitted to detection means (e.g., in the form of an electrical circuit) 22, the thermogenerator 21 being connected to the detection means 22, in particular via an electrical line (e.g., a track or cable).
  • detection means 22 detects, based on the first and the second electrical signal, the operating time of the device which has elapsed since the startup or between the startup and the shutdown.
  • the detection means 22 comprise at least one transmitter unit (not shown) and a remote from the device 1 receiving unit (also not shown), wherein the transmitting unit detects the first electrical signal of the thermal generator, which indicates the switching on of the device, and then, as above already explained, a periodic radio signal (counting signal) emits to the receiving unit. A counting device of the detection means then determines from the number of received radio signals the operating time of the device. It is also possible that the detection means 22 have a (further) receiving unit which is located in the vicinity of the transmitting unit (for example, is arranged on the device to be monitored), for example a remote control of the thermogenerator or components of the detection unit. medium or to form a network between multiple monitoring devices. For example, the further receiving unit and the transmitting unit are arranged in a common module, for example on a common printed circuit board.
  • the detection means 22 are particularly associated with other data processing terminals (e.g., via radio).
  • the detection means 22 can be read out via an external computer (not shown).
  • the monitoring device 2 it is also conceivable for the monitoring device 2 to have a display on which the operating time which has elapsed since switching on and / or other information relating to the operating time is displayed.
  • the thermal generator 1 comprises a capacitive element for storing energy, wherein a voltage of the capacitive element is the signal that signals the start-up of the device, as will be explained in more detail with reference to FIG.
  • the detection means 22 comprise a transmitting and receiving unit. Rather, the determination of the operating time can be local, i.
  • a counter of the detecting means is disposed in the vicinity of the thermo generator 1 (on the apparatus 1).
  • the detection means 22 detect a second signal of the thermal generator, which arises when the device 1 is switched off. Rather, it is also possible that the operating time of the device, as already stated above, takes place only on the basis of the first signal generated when the device is switched on.
  • FIG. 2 shows a monitoring arrangement according to an embodiment of the invention.
  • the monitoring arrangement 2 has a thermal generator 21 arranged on a printed circuit board 3.
  • the thermogenerator 21 is located under a base 7, on which a heat sink 4 is arranged.
  • the printed circuit board 3 also has connections 31, 32 (see Fig. 3A), via which a module 5, which comprises a vibration sensor and a transmitting unit for wireless transmission of data of the vibration sensor and / or the thermal generator with the circuit board 3 electrically is coupled.
  • the module 5 has corresponding contacts 51, 52 which are inserted into the terminals 31, 32; see. Fig. 3B.
  • the module 5 is composed of a first circuit board 53 and a second circuit board 54, wherein on the first circuit board 53 electronic components are arranged, which form the transmitting unit, while on the second circuit board 54 are electronic components that form the vibration sensor.
  • the first circuit board 53 has a connection 531, via which the second circuit board 54 can be coupled to the first circuit board.
  • the vibration sensor can therefore be retrofitted in a simple manner.
  • the monitoring arrangement 1 also has a further module 6, which is e.g. a memory (capacitor) for electrical energy generated by the thermal generator 21 summarized.
  • the module 6 may comprise a circuit for conditioning the voltage generated by the thermogenerator or provided by the memory, e.g. 4A shows the output signal produced by a vibration sensor of a monitoring arrangement according to the invention over time, wherein the vibration sensor is arranged on a device in the form of a (damaged) vacuum pump and via a thermogenerator with electrical The vibration sensor absorbs the vibrations of the pump that occur during operation of the pump.
  • FIG. 4B shows the frequency spectrum associated with the amplitude signal of FIG. 4A (generated in particular by Fourier transformation). It can be seen that the frequency spectrum has a plurality of maxima, i. of superimposed oscillation frequencies.
  • FIG. 6 relates to an exemplary embodiment of a monitoring arrangement according to a further aspect of the invention, according to which the thermal generator of the monitoring arrangement has a voltage conditioning device in the form of an up-converter 7.
  • the boost converter 7 includes an AC voltage generating unit in FIG Shape of a chopper 71, which converts a DC voltage U T EG generated by a thermoelectric element 21 1 of the thermal generator into an AC voltage.
  • This alternating voltage is rectified in a rectifier 72 (for example in the form of a diode), wherein tips of the alternating voltage are smoothed by means of a capacitive element in the form of a capacitor 73.
  • the capacitor 73 serves at the same time as a memory of the thermoelectric generator (from the thermoelectric element 21 1) generated electrical energy and, for example, to supply components of the detection means (not shown in Fig. 6) of the monitoring device.
  • the determination of the operating time "as a function of the output voltage U aUs " means that a point in time when the voltage U aUs exceeds a predetermined limit value is interpreted as the switch-on time of the device and the measurement of the operating time is started at this point in time
  • a point in time at which the voltage U out again falls below the preset limit value can be regarded as the switch-off time point .
  • This can also be done “automatically” as explained above, namely by the measurement of the operating time starting when that of the thermoelectric element 21 1 energy is sufficient to set a counter of the detection means in operation, and aborts (or suspends) when the energy to operate the counter is no longer sufficient. It is also conceivable that a further capacitor is provided with a much larger capacity, which acts after the

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Abstract

Die Erfindung betriff eine Überwachungsanordnung zum Überwachen mindestens einer Vorrichtung, mit mindestens einem Thermogenerator (21); und Erfassungsmitteln (22) zum Erfassen der Betriebsdauer einer Vorrichtung (1), wobei der Thermogenerator (21) so in Bezug auf die Vorrichtung (1) anzuordnen ist, dass er aufgrund der bei einer Inbetriebnahme der Vorrichtung erzeugten Wärme ein elektrisches Signal erzeugt, das die Inbetriebnahme der Vorrichtung signalisiert, und die Erfassungsmittel (22) ausgebildet sind, das vom Thermogenerator (21) erzeugte elektrische Signal zu erfassen und anhand des erfassten elektrischen Signals eine Betriebsdauer der Vorrichtung (1) zu ermitteln, wobei die Erfassungsmittel (22) eine Sendeeinheit aufweisen, die ein elektrisches Signal, das die Inbetriebnahme der Vorrichtung signalisiert, erfasst, und nach Erfassen des elektrischen Signals intervallweise Funksignale an eine Empfangseinheit der Erfassungsmittel sendet und eine Zähleinrichtung der Erfassungsmittel die empfangenen Funksignale zählt und anhand der Anzahl der Funksignale die Betriebsdauer der Vorrichtung ermittelt. In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung eine Überwachungsvorrichtung mit Erfassungsmitteln, die ausgebildet sind, eine vom einem kapazitiven Element bereitgestellte Spannung zu erfassen und anhand der erfassten Spannung eine Betriebsdauer der Vorrichtung zu ermitteln sowie eine Überwachungsvorrichtung mit Mitteln zum Erfassen einer Vibration der Vorrichtung, wobei die Mittel mit der elektrischen Energie des Thermogenerators betrieben werden.

Description

Überwachungsanordnungen und Verfahren zum Überwachen einer Vorrichtung
Die Erfindung betrifft Überwachungsanordnungen zum Überwachen einer Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 , 1 1 und 18 sowie ein Verfahren zum Überwachen einer Vorrichtung gemäß Anspruch 29.
Es ist bekannt, die Betriebsdauer einer Vorrichtung (z.B. einer Anlage oder einer Maschine) oder eine seit Inbetriebnahme der Vorrichtung verstrichene Zeitspanne mittels eines Zählers (z.B. eines Betriebsstundenzählers) zu ermitteln. Das von der Erfindung zu lösende Problem besteht darin, eine möglichst einfache Möglichkeit zur Überwachung einer Vorrichtung anzugeben.
Dieses Problem wird durch die Überwachungsanordnungen mit den Merkmalen gemäß den Ansprüchen 1 , 1 1 bzw. 18 sowie durch das Verfahren gemäß Anspruch 29 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Danach wird eine Überwachungsanordnung zum Überwachen mindestens einer Vorrichtung bereitgestellt, mit
- mindestens einem Thermogenerator; und
- Erfassungsmitteln zum Erfassen der Betriebsdauer einer Vorrichtung, wobei - der Thermogenerator so in Bezug auf die Vorrichtung anzuordnen ist, dass er aufgrund der bei einer Inbetriebnahme der Vorrichtung erzeugten Wärme ein elektrisches Signal erzeugt, das die Inbetriebnahme der Vorrichtung signalisiert, und
- die Erfassungsmittel ausgebildet sind, das vom Thermogenerator erzeugte elektrische Signal zu erfassen und anhand des erfassten elektrischen Signals eine Betriebsdauer der Vorrichtung zu ermitteln, wobei
- die Erfassungsmittel eine Sendeeinheit aufweisen, die ein elektrisches Signal, das die Inbetriebnahme der Vorrichtung signalisiert, erfasst, und nach Erfassen des elektrischen Signals intervallweise Funksignale an eine Empfangseinheit der Erfassungsmit- tel sendet und eine Zähleinrichtung der Erfassungsmittel die empfangenen Funksignale zählt und anhand der Anzahl der Funksignale die Betriebsdauer der Vorrichtung ermittelt.
Die Erfassungsmittel sind insbesondere in Form eines elektronischen Schaltkreises aus- gebildet, der mit dem Thermogenerator elektrisch verbunden ist. Der Thermogenerator umfasst beispielsweise ein mikrotechnologisch hergestelltes thermoelektrisches Bauelement, wie z.B. in der DE 198 45 104 A1 beschrieben. Auf dieses Dokument wird in Zusammenhang mit der Ausgestaltung und Herstellung des thermoelektrischen Bauelements ausdrücklich Bezug genommen.
Das„elektrische Signal" des Thermogenerators umfasst (oder ist) z.B. eine ansteigende Spannung, die vom Thermogenerator aufgrund des bei Einschalten der Vorrichtung auf ihn wirkenden Temperaturgradienten oder einer bei Einschalten der Vorrichtung hervorgerufenen Veränderung eines bereits auf den Thermogenerator einwirkenden Tempera- turgradienten erzeugt wird. Als„elektrisches Signal" kann z.B. auch eine vom Thermogenerator erzeugte Spannung angesehen werden, die über einem vorgebbaren Mindestwert liegt. Auswertemittel der Erfassungsmittel überprüfen die vom Thermogenerator erzeugte Spannung und interpretieren z.B. einen ansteigenden Spannungsverlauf, der insbesondere eine zeitliche Änderung (Steigung) aufweist, die einen vorgebbaren Wert übersteigt, oder eine Spannung, die über einem Mindestwert liegt, als Signal, das die Inbetriebnahme der Vorrichtung anzeigt. Beispielsweise wird der Zeitpunkt, zu dem die Thermogeneratorspannung den vorgegebenen Mindestwert übersteigt, als Einschaltzeitpunkt angesehen. Der vorgebbare Mindestwert wird insbesondere über die Ausgestaltung eines Kühlkörpers des Thermogenerators festgelegt. Beispielsweise wird zunächst ein gewünschter Mindestwert definiert und in Abhängigkeit von diesem Mindestwert das Design des Kühlkörpers bestimmt. Der Thermogenerator kann auch ein kapazitives Element zum Speichern der von ihm erzeugten elektrischen Energie aufweisen, wobei das vom Thermogenerator erzeugte „elektrische Signal" eine von dem kapazitiven Element bereitgestellte Spannung sein kann, die einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet. Beispielsweise ist das kapazitive Element Bestandteil einer Spannungsaufbereitungseinrichtung des Thermogenerators, wie weiter unten in Bezug auf den dritten Erfindungsaspekt erläutert werden wird.
Das elektrische Signal, das die Inbetriebnahme der Vorrichtung signalisiert und das Aussenden der Funksignale auslöst, ist insbesondere das vom Thermogenerator erzeugte elektrische Signal.
Die vom Thermogenerator erzeugte elektrische Energie kann insbesondere auch dazu genutzt werden, die Sendeeinheit und/oder andere an der Vorrichtung anzuordnende Komponenten der Erfassungsmittel zu versorgen, so dass eine möglichst energieautarke Ermittlung der Betriebsdauer realisiert werden kann.
Es ist auch denkbar, dass das elektrische Signal, das der Thermogenerator beim Einschalten der Vorrichtung erzeugt, ein erstes elektrisches Signal ist und der Thermogenerator beim Abschalten der Vorrichtung ein zweites elektrisches Signal erzeugt, das das Abschalten der Vorrichtung signalisiert. Beispielsweise umfasst das zweite elektrische Signal eine fallende Spannung oder eine Spannung, die niedriger ist als ein vorgebbarer Wert, wobei die Erfassungsmittel die Thermogeneratorspannung auch dahin überprüfen, ob die Thermogeneratorspannung unter diesen Wert fällt, und wenn dies der Fall ist, den Zeitpunkt, zu dem die Spannung unter den vorgegebenen Wert fällt, als Abschaltzeit- punkt interpretieren.
Wie erwähnt, kann die Sendeeinheit (insbesondere ausschließlich) durch elektrische Energie, die der Thermogenerator erzeugt, versorgt werden. Hier kann unter„Überprüfen", ob die Thermogeneratorspannung einen vorgegeben Wert übersteigt (Beginn des Betriebes der Vorrichtung) oder unter einen vorgegeben Wert fällt (Ende des Betriebes) auch verstanden werden, dass die vom Thermogenerator bereitgestellte Energie einen Wert erreicht, der ausreicht, die Sendeeinheit zu betreiben (d.h. die intervallweisen Funksignale abzusetzen) bzw. die bereitgestellte Energie unter einen Mindestwert fällt, der zum Betreiben der Sendeeinheit nötig ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Überwachungsvorrichtung ein Display (z.B. in Form eines LCD-Displays) zum Anzeigen der Betriebsdauer auf. Die Erfassungsmittel sind insbesondere mit dem Display oder einem sonstigen Endgerät (z.B. ei- nem PC oder einem Mobiltelefon) verbunden (z.B. per elektrischer Leitung oder per Funk) und senden an das Display und/oder das Endgerät die aktuelle Betriebsdauer (und oder die gesamte Betriebsdauer von Ein- bis Abschalten der Vorrichtung). Darüber hinaus können die Erfassungsmittel so ausgebildet sein, dass bei einem erneuten Einschal- ten der Vorrichtung, d.h. bei einem erneuten Erfassen eines elektrischen Signals des Thermogenerators, das bei Einschalten der Vorrichtung entsteht, der letzte Zählerstand und damit die vorangegangene Betriebsdauer auf dem Display angezeigt, an das Endgerät übermittelt oder in einen anderen Speicher geschrieben wird. Das Display kann mittels der vom Thermogenerator erzeugten Spannung betrieben werden, wobei das Display so beschaffen sein kann, dass es auch nach Abschalten der Spannungsversorgung noch die zuletzt angezeigte Darstellung (d.h. den letzten Zählerstand) anzeigt (z.B. ähnlich einem „e-ink" (elektronische Tinte)-Display bzw. eines bistabilen Displays bzw. Anzeige).
Das Display oder das Endgerät sind beispielsweise entfernt von dem Thermogenerator (d.h. der Vorrichtung) angeordnet und z.B. mit der Empfangseinheit der Erfassungsmittel verbunden. Die Empfangseinheit ist insbesondere von der Vorrichtung entfernt angeordnet.
Bei Eintreffen des elektrischen Signals, das das Einschalten der Vorrichtung anzeigt, wird das intervallweise Senden eines Funksignals (das z.B. eine der Sendeeinheit eindeutig zugeordneten Kennung enthält) ausgelöst, wobei anhand des Funksignals die seit dem Erfassen des elektrischen Signals verstrichene Zeit ermittelt und damit die Betriebsdauer der Vorrichtung bestimmt wird. Beispielsweise sendet die Sendeeinrichtung nach Erfassen des elektrischen Signals, das das Einschalten der Vorrichtung signalisiert, ein (z.B. pulsartiges) Funksignal pro Sekunde (oder z.B. auch pro Minute) an die Empfangseinrichtung. Die Zähleinrichtung der Empfangseinrichtung zählt die von der Sendeeinrich- tung empfangenen Funksignale, so dass anhand der Anzahl der Funksignale die Betriebsdauer der Vorrichtung ermittelbar ist.
Insbesondere wird der aktuelle Zählerstand jeweils in einen (z.B. nichtflüchtigen) elektronischen Speicher (Puffer) geschrieben. Zudem kann die Sendeeinheit (z.B. ausschließ- lieh) durch die vom Thermogenerator erzeugte elektrische Energie versorgt werden, insbesondere derart, dass kein Funksignal von der Sendeeinheit mehr erzeugt wird, wenn keine Spannung vom Thermogenerator zur Verfügung gestellt wird. Somit bricht das intervallweise Senden des Funksignals ab, wenn die Vorrichtung abgeschaltet wird, so dass der letzte Eintrag (Zählerstand) in dem Speicher die Betriebsdauer der Vorrichtung angibt.
Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung kann auch zur Überwachungen mehre- rer, insbesondere voneinander beabstandeter Vorrichtungen eingesetzt werden, wobei jeder Vorrichtung mindestens ein Thermogenerator zugeordnet ist. Zudem kann jeder Vorrichtung eine Sendeeinheit zugeordnet sein, die jeweils zum Senden von Informationen bezüglich der ermittelten (aktuellen oder gesamten) Betriebsdauer ausgebildet sind. Zum Empfang dieser Informationen können mehrere Empfangseinheiten dienen, es ist jedoch auch denkbar, dass eine gemeinsame Empfangseinheit (und/oder eine gemeinsame Zähleinrichtung) zum Empfang der Informationen aller Sendeeinheiten vorgesehen ist (sternförmige Anordnung). Denkbar ist natürlich auch, dass jeder Sendeeinheit eine eigene Empfangs- und eine Zähleinrichtung zugeordnet sind. Insbesondere sind die Sende- und Empfangseinheiten miteinander vernetzt, wobei die einzelnen Sendeeinheiten insbesondere eine Kennung (ID, z.B. in Form eines„MAC"-Adresse - Media-Access- Control-Adresse) zum eindeutigen Identifizieren der Sendeeinheiten im Netzwerk aufweisen und aussenden. Beispielsweise können die Sende- und Empfangseinheiten so miteinander vernetzt sein (insbesondere unter Ausbildung eines ,,MESH"-Netzwerkes), dass größere Entfernungen von einer Sendeeinheit zu einer entfernten Empfangsstation überbrückt werden können. Darüber hinaus kann z.B. auch die Empfangseinheit einer der Vorrichtungen Informationen über den Zustand einer anderen Vorrichtung erhalten; z.B. die Information, dass die andere Vorrichtung nicht in Betrieb ist. Des Weiteren kann die Zähleinrichtung bzw. die mehreren Zähleinrichtungen mit einer Leitzentrale (z.B. bidirektional) verbunden sein, an die z.B. Informationen bezüglich der Betriebsdauer zur Auswertung ermittelt werden. Beispielsweise übernimmt die Leitzentrale auch Steuerungsfunktionen, wobei z.B. das Intervall zwischen den zur Bestimmung der Betriebsdauer erzeugten Funksignalen durch die Leitzentrale angepasst werden kann; z.B. individuell für die mit der Leitzentrale über die jeweilige Empfangseinheit verbundenen Thermogeneratoren. Denkbar ist auch, dass der Leitzentrale über die jeweilige Sende- und Empfangseinheit Informationen über den Status der Thermogeneratoren (z.B. die jeweils aktuell erzeugte Spannung) übermittelt werden und die Leitzentrale in Abhängigkeit von diesen Informationen die Steuerung der Thermogeneratoren (z.B. die erwähnte Anpassung des Funksignalintervalls) vornimmt.
Insbesondere ermitteln die Erfassungsmittel ausschließlich anhand des vom Thermogenerator erzeugten Signals, das beim Einschalten der Vorrichtung entsteht, oder anhand dieses ersten Signals und eines zweiten elektrischen Signals, das beim Abschalten der Vorrichtung entsteht, die Betriebsdauer der Vorrichtung. Mit anderen Worten weist die Überwachungsanordnung au ßer dem Thermogenerator (oder einer Mehrzahl von Ther- mogeneratoren) keine weiteren Sensoren auf, die zur Betriebsdauerbestimmung einge- setzt werden. Es ist jedoch möglich, dass weitere Sensoren vorhanden sind, die für andere Zwecke, z.B. zur Ermittlung eines Druckes, eingesetzt werden. Allerdings ist durchaus möglich, dass ausschließlich Thermogeneratoren zur Überwachung der Vorrichtung dienen und keine anderen Sensoren vorhanden sind. Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Überwachungsanordnung einen elektronischen Speicher auf, in dem Informationen bezüglich der ermittelten Betriebsdauer gespeichert werden können. Beispielsweise ist der Speicher in Form eines nichtflüchtigen Speichers (z.B. in Form eines Flash-Speichers) ausgebildet. Mit einem derartigen Speicher ist es insbesondere möglich, Informationen über die Betriebsdauer auch nach Abschalten der Vorrichtung abzurufen.
Die Überwachungsanordnung kann darüber hinaus eine Elektronik aufweisen, die dazu dient, die vom Thermogenerator erzeugten elektrischen Signale (Spannungen) aufzubereiten, d.h. insbesondere eine Filterfunktion auszuüben, um Signale, die durch Fluktuati- onen des auf den Thermogenerator einwirkenden Temperaturgradienten entstehen, von einem elektrischen Signal unterscheiden zu können, das bei Ein- bzw. Abschalten der Vorrichtung vom Thermogenerator erzeugt wird.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung weist die Überwachungsanordnung (oder wie oben erwähnt der Thermogenerator selber) einen Energiespeicher auf, in dem vom Thermogenerator erzeugte elektrische Energie gespeichert werden kann. Der Energiespeicher kann insbesondere zum Betrieb eines Datenspeichers (s.o.) der Überwachungsvorrichtung verwendet werden, so dass sichergestellt werden kann, dass Daten in einem Speicher der Überwachungsanordnung auch längere Zeit nach Abschalten der Vorrichtung zur Verfügung stehen.
Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung aus einer Vorrichtung und einer Überwachungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Beispielsweise wird die vom Thermogenerator erzeugte elektrische Energie zur Versorgung mindestens (z.B. elektronischen) einer Komponente der Anordnung (d.h. der Vorrichtung und/oder der Überwachungsanordnung) genutzt. Die Vorrichtung, deren Betriebsdauer mittels der Überwachungsanordnung bestimmt werden soll, ist z.B. eine Pumpe, insbesondere eine Vakuumpumpe oder eine Flüssigkeitspumpe. Selbstverständlich ist die Erfindung jedoch nicht auf eine bestimmte Art von Vorrichtungen begrenzt, sondern die Überwachungsanordnung kann im Prinzip mit jeder Vorrichtung verwendet werden, die im Betrieb Wärme erzeugt. Die erfindungsgemäße Überwachungsanordnung kann z.B. auch nachträglich an bestehenden Vorrichtungen angeordnet, d.h. nachgerüstet, werden, beispielsweise an einen Heizkörper, dessen Betriebsstunden ermittelt werden sollen. Denkbar ist dies insbesondere in Rahmen eines Systems zur Gebäudeautomation, das zur Steuerung mehrerer Heizkörper (oder sonsti- ger wärmeführender Einrichtungen wie Motoren, Lager (z.B. Kugellager von Maschinen ) dient.
Beispielsweise ist eine der mittels der vom Thermogenerator erzeugten elektrischen Energie betriebene Komponente der Anordnung ein Sensor zum Erfassen von Vibratio- nen der Vorrichtung (d.h. ein Vibrationssensor, z.B. in Form eines Beschleunigungssensors). Insbesondere ist denkbar, dass der Vibrationssensor zusätzlich zu den Erfassungsmitteln zum Erfassen der Betriebsdauer angeordnet ist und z.B. dazu dient, Informationen über den Zustand der Vorrichtung bereitzustellen. Der Vibrationssensor ist insbesondere ein Bestandteil der Überwachungsanordnung, so dass ein Nachrüsten der Vibrationsüberwachung problemlos möglich ist.
Beispielsweise kann mittels des Vibrationssensors eine Unwucht eines Kugellagers festgestellt und mit Hilfe der Daten des Vibrationssensors die Lebensdauer des Kugellagers abgeschätzt werden, so dass ein unerwarteter Ausfall der das Kugellager aufweisenden Vorrichtung vermieden werden kann.
Es ist auch denkbar, dass der Sensor so mit den Erfassungsmitteln der Überwachungsanordnung zusammenwirkt, dass das Erfassen der Vibrationen durch das elektrische Signal des Thermogenerators, das die Inbetriebnahme der Vorrichtung signalisiert, aus- gelöst wird.
Selbstverständlich können anstelle oder zusätzlich zu dem Vibrationssensor andere Sensoren vorgesehen werden, z.B. Licht- oder Feuchtigkeitssensoren. Die Überwachungsanordnung kann auch einen Speicher aufweisen, um Informationen bezüglich der durch den Sensor erfassten Vibrationen zu speichern, d.h. der Speicher ist mittelbar oder unmittelbar mit dem Vibrationssensor verbunden. Insbesondere werden Amplitude und/oder Frequenz der detektierten Vibrationen in Abhängigkeit von der Zeit gespeichert. Der Speicher kann, wie oben erläutert, zusätzlich auch Zählinformationen bezüglich der Betriebsdauer speichern.
Die Überwachungsanordnung kann auch eine Sendeeinheit aufweisen, über die Informa- tionen bezüglich der durch den Sensor erfassten Vibrationen an einen externen Empfänger übertragen werden, insbesondere intervallweise. Beispielsweise überträgt die Sendeeinheit ebenfalls Informationen bezüglich der durch die Erfassungsmittel ermittelten Betriebsdauer, wie oben bereits erwähnt. In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Überwachungsanordnung zum Überwachen mindestens einer Vorrichtung, mit
- mindestens einem Thermogenerator, wobei
- der Thermogenerator so in Bezug auf die Vorrichtung anzuordnen ist, dass er aufgrund der bei einer Inbetriebnahme der Vorrichtung erzeugten Wärme elektrische Energie er- zeugt; und
- Mitteln zum Erfassen einer Vibration der Vorrichtung, wobei
- die Mittel mit der elektrischen Energie des Thermogenerators betrieben werden.
Beispielsweise weist die Überwachungsanordnung neben den Mitteln zum Erfassen einer Vibration der Vorrichtung (d.h. einem Vibrationssensor) die oben beschriebenen Erfassungsmittel, die in Abhängigkeit von einem Thermogeneratorsignal eine Betriebsdauer der Vorrichtung erfassen, auf. Die oben in Bezug auf den Vibrationssensor erörterten Varianten sind natürlich ebenfalls auf die Überwachungsanordnung gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt anwendbar. Darüber hinaus ist die Überwachungsanordnung gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt natürlich auch als Überwachungsvorrichtung in der oben beschriebenen Anordnung einsetzbar. Des Weiteren können auch die unten in Bezug auf den dritten Erfindungsaspekt beschriebenen Ausgestaltungen im Zusammenhang mit dem zweiten Erfindungsaspekt (mutatis mutandis) verwendet werden. Die Überwachungsanordnung kann zudem auch Mittel zum Erfassen und Auswerten eines Frequenzspektrums des Sensorsignals (d.h. der vom Sensor erfassten Vibrationen) aufweisen. Beispielsweise erfassen die Mittel das Sensorsignal intervallweise, wobei jeweils vor dem Erfassen des Sensorsignals geprüft werden kann, ob die vom Thermogenerator (oder einem vom Thermogenerator gespeisten Energiespeicher) zur Verfügung gestellte elektrische Energie ausreicht. Falls dies nicht der Fall sein sollte, wird das Erfassen der Daten verzögert. Anhand des Frequenzspektrums kann auf den Betriebszustand geschlossen werden. Beispielsweise deutet das Vorhandensein nur weniger Schwingungsfrequenzen (z.B. nur einer einzigen Frequenz oder weniger als drei) im Frequenzspektrum auf einen störungsfreien Betrieb hin, während das Auftreten vieler Schwingungsfrequenzen auf eine Stö- rung und eine erforderliche Wartung der Vorrichtung (z.B. einer Pumpe) hindeutet. Somit ist es möglich, mit einem (insbesondere ausschließlich) über einen Thermogenerator (d.h. per„Energy Harvesting" - Energiegewinnung) gespeisten Vibrationssensor Informationen über den Betriebszustand der Vorrichtung zu erhalten. Gemäß einer Variante erzeugen die Mittel zum Auswerten ein Signal (z.B. elektrisch oder optisch), das eine erforderliche Wartung der Vorrichtung signalisiert, wenn das Frequenzspektrum mehr als drei (oder mehr als zwei oder mehr als ein) Maxima (d.h. Frequenzen) aufweist. Die Erfassungsmittel, der Sensor und/oder die Sendeeinheit (falls vorhanden) können auf einer gemeinsamen Leiterplatte oder auf miteinander verbundenen Leiterplatten angeordnet sein.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Überwachungsanordnung zum Über- wachen mindestens einer Vorrichtung bereitgestellt, mit
- mindestens einem Thermogenerator, der so in Bezug auf die Vorrichtung anzuordnen ist, dass er aufgrund der bei einer Inbetriebnahme der Vorrichtung erzeugten Wärme elektrische Energie erzeugt, wobei
- der Thermogenerator ein kapazitives Element zum Speichern der erzeugten elektri- sehen Energie aufweist; und
- Erfassungsmitteln zum Erfassen einer Betriebsdauer der Vorrichtung, die ausgebildet sind, eine vom dem kapazitiven Element des Thermogenerators bereitgestellte Spannung zu erfassen und anhand der erfassten Spannung die Betriebsdauer der Vorrichtung zu ermitteln.
Beispielsweise weist der Thermogenerator, wie in Bezug auf den ersten Erfindungsaspekt bereits erläutert, ein mikrotechnologisch hergestelltes thermoelektrisches Bauelement auf. Des Weiteren kann der Thermogenerator eine Spannungsaufbereitungsvorrich- tung (z.B. in Form eines Aufwärtswandlers) mit einer Wechselspannungserzeugungsein- heit umfassen, wobei die Wechselspannungserzeugungseinheit aus einer von einem thermoelektrischen Element des Thermogenerators erzeugten Gleichspannung eine Wechselspannung generiert, und wobei das kapazitive Element Bestandteil der Span- nungsaufbereitungsvorrichtung zum Glätten der von der Wechselspannungserzeugungs- einheit erzeugten Wechselspannung ist.
Die Erfassungsmittel erzeugen z.B. ein Signal, das den Beginn der Inbetriebnahme der Vorrichtung anzeigt, wenn die vom kapazitiven Element bereitgestellte Spannung einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet. Denkbar ist insbesondere, dass, wenn die am kapazitiven Element bereitgestellte Spannung, einen vorgebbaren Wert überschreitet, ein Zeitmesser, z.B. in Form eines Zählers, der Erfassungsmittel in Gang gesetzt wird (z.B. unmittelbar durch die Spannung am kapazitiven Element oder durch ein in Abhängigkeit von der Spannung am kapazitiven Element von den Erfassungsmitteln generiertes elektrisches Signal), und z.B. wieder angehalten wird, wenn die Spannung am kapazitiven Element unter den vorgegebenen Wert fällt.
Der Zeitmesser, mit dem die zwischen dem Erfassen der vom kapazitiven Element er- zeugten Spannung und dem Abschalten der Vorrichtung verstrichene Zeit und damit die Betriebsdauer der Vorrichtung bestimmt wird ist insbesondere in Form eines elektronischen Schaltkreises ausgebildet, der z.B. Bestandteil der Erfassungsmittel oder mit diesen lediglich elektrisch verbunden ist. Der Zeitmesser kann z.B. auch entfernt von der Vorrichtung (d.h. von dem Thermogenerator) angeordnet sein.
Denkbar ist zudem, dass die Erfassungsmittel (insbesondere der Zeitmesser) über die vom Thermogenerator erzeugte Energie versorgt werden, weshalb z.B. eine elektrische Verbindung zwischen dem Zeitmesser und dem Thermogenerator (z.B. dem kapazitiven Element) besteht. Möglich ist jedoch auch, dass der Zeitmesser nur teilweise oder gar nicht mit der Thermogeneratorspannung versorgt wird, sondern z.B. über eine Batterie. Wird der Zeitmesser (z.B. ausschließlich) über die vom Thermogenerator gelieferte Energie versorgt, kann das Bestimmen eines Beginns und eines Endes des Betriebes der Vorrichtung (d.h. das Erfassen der Betriebsdauer) auch einfach dadurch erfolgen, dass die vom Thermogenerator bereitgestellte Energie einen Wert erreicht, der ausreicht, den Zeitmesser auszulösen bzw. die bereitgestellte Energie unter einen Mindestwert fällt, der zum Betreiben des Zeitmessers nötig ist. Mit anderen Worten wird der Zeitmesser gestartet, wenn der Thermogenerator eine ausreichenden Energiemenge zu Verfügung stellt, und hält an, wenn die zur Verfügung gestellte Energie nicht mehr ausreicht. Beispielsweise umfassen die Erfassungsmittel zudem einen Speicher, in den die durch die Zähleinrichtung ermittelte Anzahl der Funksignale gespeichert wird, wobei z.B. ein Zähler als Zeitmesser vorgesehen ist, der intervallweise ein Zählsignal erzeugt, wobei die Anzahl der Zählsignale nach Starten des Zählers in einen Speicher der Erfassungsmittel geschrieben werden kann. Es ist dabei wie erwähnt möglich, dass der Zähler nur mittels der vom Thermogenerator erzeugten Energie (der von dem kapazitiven Element bereitgestellten Spannung) betrieben wird, so dass kein Zählsignal mehr erzeugt wird, wenn keine ausreichende Energie mehr zur Verfügung steht, d.h. nach Abschalten der Vorrich- tung. In diesem Fall würde der letzte im Speicher abgelegte Zählerstand die Betriebsdauer der Vorrichtung anzeigen.
Die Erfassungsmittel können auch eine Empfangseinheit zum Empfang von Informationen aufweisen, an die von einer Sendeeinheit Informationen bezüglich der ermittelten Betriebsdauer drahtlos gesendet werden; z.B. eine Uhrzeit, die den Einschaltzeitpunkt kennzeichnet, ein Signal, das einen externen Zähler in Gang setzt oder eine ermittelte Betriebsdauer.
Das elektrische Signal, das an die Sendeeinheit übermittelt wird, und das das Einschal- ten der Vorrichtung anzeigt, wird insbesondere von Auswertemitteln der Erfassungsmittel, die die Spannung am kapazitiven Element auf das Vorliegen einer Inbetriebnahme der Vorrichtung überwachen, generiert. Es ist natürlich auch möglich, dass die am kapazitiven Element abgreifbare Spannung als das elektrische Signal, das das Einschalten der Vorrichtung anzeigt, unmittelbar an die Sendeeinheit übermittelt wird. Gemäß einer Aus- gestaltung der Erfindung wird über die drahtlose Verbindung z.B. nicht die bereits ermittelte Betriebsdauer übermittelt, sondern die Ermittlung der Betriebsdauer durch einen externen Zähler (oder eine sonstige Zeiterfassung) erst in Gang gesetzt.
Es ist zudem auch möglich, dass die Sendeeinheit, wie in Bezug auf den ersten Erfin- dungsaspekt erläutert, nach Erfassen des elektrischen Signals, das das Einschalten der Vorrichtung anzeigt, intervallweise (insbesondere in zeitlich konstanten Intervallen) ein Funksignal an die Empfangseinheit sendet, wobei die Erfassungsmittel (d.h. eine Zähleinrichtung der Erfassungsmittel auf Seiten der Empfangseinheit) anhand dieses Funksignals die Betriebsdauer der Vorrichtung ermitteln. Die Erfassungsmittel können zudem auch weitere, in Bezug auf den ersten Erfindungsaspekt erläuterte Merkmale aufweisen.
Beispielsweise weist die Überwachungsanordnung ein Display auf. Möglich ist hier, dass Informationen bezüglich der Betriebsdauer per Funk an eine entfernt zur überwachten Vorrichtung angeordnete Empfangseinheit der Erfassungsmittel gesandt und von dort an das Display oder das Endgerät weitergeleitet werde. Insbesondere erfolgt die Übertragung der Informationen intervallweise, d.h. in vorgebbaren zeitlichen Abständen, oder erst nach Abschalten der Vorrichtung, z.B. bei Erfassen einer elektrischen Spannung am kapazitiven Element, das das Abschalten der Vorrichtung kennzeichnet, durch die Erfassungsmittel.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Überwachen einer Vorrichtung, mit den Schritten
- Anordnen eines Thermogenerators in Bezug auf die Vorrichtung derart, dass er aufgrund der bei einer Inbetriebnahme der Vorrichtung erzeugten Wärme ein elektrisches Signal erzeugt, das die Inbetriebnahme der Vorrichtung signalisiert; und
- Ermitteln einer Betriebsdauer der Vorrichtung anhand des erfassten elektrischen Sig- nals, wobei
- die Erfassungsmittel (22) eine Sendeeinheit aufweisen, die ein elektrisches Signal, das die Inbetriebnahme der Vorrichtung signalisiert, erfasst, und nach Erfassen des elektrischen Signals intervallweise Funksignale an eine Empfangseinheit der Erfassungsmittel sendet und eine Zähleinrichtung der Erfassungsmittel die empfangenen Funksignale zählt und anhand der Anzahl der Funksignale die Betriebsdauer der Vorrichtung ermittelt.
Die Erfindung betrifft des Weiteren Verfahren zum Überwachen einer Vorrichtung, die mit den oben erläuterten Vorrichtungen gemäß dem zweiten bzw. dritten Erfindungsaspekt korrespondierende Schritte aufweisen.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Es zeigen
Figur 1 schematisch eine in Bezug auf eine Vorrichtung angeordnete erfindungs- gemäße Überwachungsanordnung;
Figur 2 eine Überwachungsanordnung gemäß den zweiten Erfindungsaspekt;
Figur 3A Bestandteile der Überwachungsanordnung aus Fig. 2;
Figur 3B den Vibrationssensor und die Sendeeinheit der Fig. 3A in miteinander verbundenem Zustand.
Fig. 4A das Signal eines an einer beschädigten Vakuumpumpe angeordneten Vibrationssensors;
Fig. 4B das zur Fig. 4A gehörige Frequenzspektrum; Fig. 5A das Signal eines an einer störungsfreien Vakuumpumpe angeordneten Vibrationssensors;
Fig. 5B das zur Fig. 5A gehörige Frequenzspektrum; und
Fig. 6 schematisch einen Schaltplan einer Spannungsaufbereitungsvorrichtung einer erfindungsgemäßen Überwachungsanordnung.
Figur 1 stellt eine bei Betrieb Wärme erzeugende Vorrichtung 1 dar, wobei sich im Be- reich der Vorrichtung 1 befindet eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung 2 befindet, die einen im Bereich der Vorrichtung 1 angeordneten Thermogenerator 21 aufweist.
Der Thermogenerator 21 ist so in Bezug auf die Vorrichtung 1 angeordnet, dass ein Temperaturgradient auf ihn einwirkt bzw. sich ein auf ihn bereits einwirkender Temperaturgradient verändert, wenn die Vorrichtung 1 in Betrieb genommen wird. Somit erzeugt der Thermogenerator 21 bei Inbetriebnahme der Vorrichtung 1 ein erstes elektrisches Signal (eine elektrische Spannung) und beim Abschalten der Vorrichtung ein zweites elektrisches Signal.
Das erste und das zweite elektrische Signal des Thermogenerators 21 werden an Erfassungsmittel (z.B. in Form eines elektrischen Schaltkreises) 22 übermittelt, wobei der Thermogenerators 21 insbesondere über eine elektrische Leitung (z.B. eine Leiterbahn oder ein Kabel) mit den Erfassungsmitteln 22 verbunden ist. Die Erfassungsmittel 22 er- mittein anhand des ersten und des zweiten elektrischen Signals die Betriebsdauer der Vorrichtung, die seit Inbetriebnahme oder die zwischen der Inbetriebnahme und dem Abschalten vergangen ist.
Die Erfassungsmittel 22 umfassen mindestens eine Sendeinheit (nicht dargestellt) und eine entfernt von der Vorrichtung 1 angeordnete Empfangseinheit (ebenfalls nicht dargestellt), wobei die Sendeeinheit das erste elektrische Signal des Thermogenerators, das das Einschalten der Vorrichtung kennzeichnet, erfasst und daraufhin , wie weiter oben bereits erläutert, ein periodisches Funksignal (Zählsignal) an die Empfangseinheit aussendet. Eine Zähleinrichtung der Erfassungsmittel bestimmt dann aus der Anzahl der empfangenen Funksignale die Betriebsdauer der Vorrichtung. Möglich ist auch, dass die Erfassungsmittel 22 eine (weitere) Empfangseinheit aufweisen, die sich in der Nähe der Sendeeinheit befindet (z.B. an der zu überwachenden Vorrichtung angeordnet ist), z.B. um eine Fernsteuerung des Thermogenerators oder von Komponenten der Erfassungs- mittel oder das Ausbilden eines Netzwerkes zwischen mehreren Überwachungseinrichtungen zu ermöglichen. Beispielsweise sind die weitere Empfangseinheit und die Sendeeinheit in einem gemeinsamen Modul angeordnet, z.B. auf einer gemeinsamen Leiterplatte.
Die Erfassungsmittel 22 stehen insbesondere mit anderen Datenverarbeitungsendgeräten (z.B. über Funk) in Verbindung. Beispielsweise können die Erfassungsmittel 22 über einen externen Rechner (nicht dargestellt) ausgelesen werden. Es ist auch denkbar, dass die Überwachungsvorrichtung 2 ein Display aufweist, auf dem die seit dem Einschalten verstrichene Betriebsdauer und/oder eine sonstige Information bezüglich der Betriebsdauer dargestellt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung weist der Thermogenerator 1 ein kapazitives Element zum Speichern von Energie auf, wobei eine Spannung des kapazitiven Ele- mentes das Signal ist, das die Inbetriebnahme der Vorrichtung signalisiert, wie in Bezug auf Fig. 6 näher erläutert werden wird. Gemäß diesem Aspekt ist es nicht zwingend, dass die Erfassungsmittel 22 eine Sende- und Empfangseinheit aufweisen. Vielmehr kann die Bestimmung der Betriebsdauer lokal erfolgen, d.h. eine Zähleinrichtung der Erfassungsmittel ist in Nähe des Thermogenerators 1 (an der Vorrichtung 1 ) angeordnet.
Es wird zudem darauf hingewiesen, dass es nicht zwingend notwendig ist, dass die Erfassungsmittel 22 ein zweites Signal des Thermogenerators, das beim Abschalten der Vorrichtung 1 entsteht, erfassen. Es ist vielmehr auch möglich, dass die Betriebsdauer der Vorrichtung, wie weiter oben bereits ausgeführt, nur anhand des ersten, beim Ein- schalten der Vorrichtung erzeugten Signals erfolgt.
Figur 2 zeigt eine Überwachungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Danach weist die Überwachungsanordnung 2 einen auf einer Leiterplatte 3 angeordneten Thermogenerator 21 auf. Der Thermogenerator 21 befindet sich unter einem Sockel 7, auf dem ein Kühlkörper 4 angeordnet ist.
Die Leiterplatte 3 weist darüber hinaus Anschlüsse 31 , 32 (vgl. Fig. 3A) auf, über die ein Modul 5, das einen Vibrationssensor sowie eine Sendeeinheit zum drahtlosen Übermitteln von Daten des Vibrationssensors und/oder des Thermogenerators umfasst, mit der Leiterplatte 3 elektrisch gekoppelt ist. Das Modul 5 weist entsprechend Kontakte 51 , 52 auf, die in die Anschlüsse 31 , 32 eingesteckt sind; vgl. Fig. 3B. Das Modul 5 setzt sich aus einer ersten Leiterplatte 53 und einer zweiten Leiterplatte 54 zusammen, wobei auf der ersten Leiterplatte 53 elektronische Bausteine angeordnet sind, die die Sendeeinheit ausbilden, während sich auf der zweiten Leiterplatte 54 elektronische Komponenten befinden, die den Vibrationssensor bilden. Die erste Leiterplatte 53 weist einen Anschluss 531 auf, über den die zweite Leiterplatte 54 mit der ersten Leiterplatte gekoppelt werden kann. Der Vibrationssensor kann daher auf einfache Weise nachgerüstet werden.
Die Überwachungsanordnung 1 weist zudem ein weiteres Modul 6 auf, das z.B. einen Speicher (Kondensator) für vom Thermogenerator 21 erzeugte elektrische Energie um- fasst. Darüber hinaus kann das Modul 6 eine Schaltung zur Aufbereitung der vom Thermogenerator erzeugten oder der vom Speicher bereitgestellten Spannung aufweisen, z.B. eine DC-Booster-Schaltung („Aufwärtswandler"). Die Figur 4A zeigt das von einem Vibrationssensor einer erfindungsgemäßen Überwachungsanordnung erzeugte Ausgangssignal über die Zeit, wobei der Vibrationssensor an einer Vorrichtung in Form einer (beschädigten) Vakuumpumpe angeordnet ist und über einen Thermogenerator mit elektrischer Energie versorgt wird. Der Vibrationssensor nimmt die im Betrieb der Pumpe auftretenden Vibrationen der Pumpe auf.
Fig. 4B zeigt das dem Amplitudensignal der Fig. 4A zugehörige (durch insbesondere durch Fouriertransformation erzeugte) Frequenzspektrum. Es ist zu erkennen, dass das Frequenzspektrum eine Vielzahl von Maxima, d.h. von sich überlagernden Schwingungsfrequenzen, enthält.
Zum Vergleich mit der beschädigten Pumpe der Figuren 4A und 4B zeigen die Figuren 5A und 5B das Zeitverhalten bzw. das Frequenzspektrum der Vibrationen einer störungsfreien Vakuumpumpe. Hier weist das Frequenzspektrum im Wesentlichen nur ein Maximum (bei ca. 23 Hz) auf. Es ist somit möglich, anhand des mit einem energieautarken Vibrationssensor erzeugten Frequenzspektrums der Pumpenvibrationen eine Aussage über den Zustand der Pumpe abzuleiten. Insbesondere kann die Anzahl der im Frequenzspektrum auftretenden Maxima herangezogen werden, um eine Störung der Pumpe zu erkennen. Fig. 6 bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel einer Überwachungsanordnung gemäß einem weiteren Erfindungsaspekt, wonach der Thermogenerator der Überwachungsanordnung eine Spannungsaufbereitungsvorrichtung in Form eines Aufwärtswandlers 7 aufweist. Der Aufwärtswandler 7 umfasst eine Wechselspannungserzeugungseinheit in Form eines Zerhackers 71 , der eine von einem thermoelektrischen Element 21 1 des Thermogenerators generierte Gleichspannung UTEG in eine Wechselspannung wandelt. Diese Wechselspannung wird in einem Gleichrichter 72 (z.B. in Form einer Diode) gleichgerichtet, wobei Spitzen der Wechselspannung mittels eines kapazitiven Elementes in Form eines Kondensators 73 geglättet werden. Der Kondensator 73 dient gleichzeitig als Speicher von vom Thermogenerator (vom thermoelektrischen Element 21 1 ) erzeugter elektrischer Energie und z.B. zur Versorgung von Komponenten der Erfassungsmittel (in Fig. 6 nicht dargestellt) der Überwachungsanordnung. Die Erfassungsmittel der erfindungsgemäßen Überwachungsanordnung nach Fig. 6 sind ausgebildet, eine am Kondensator 73 bereitgestellte Ausgangsspannung UaUs zu erfassen und in Abhängigkeit von dieser Ausgangsspannung UaUseine Betriebsdauer der mit der Überwachungsanordnung überwachten Vorrichtung (nicht dargestellt) zu ermitteln. Insbesondere wird unter dem Ermitteln der Betriebsdauer„in Abhängigkeit von der Aus- gangsspannung UaUs" verstanden, dass ein Zeitpunkt, zu dem die Spannung UaUs einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, als Einschaltzeitpunkt der Vorrichtung interpretiert und zu diesem Zeitpunkt die Messung der Betriebsdauer gestartet wird. Analog kann ein Zeitpunkt, zu dem die Spannung Uaus wieder unter den vorgegeben Grenzwert fällt, als Ausschaltzeitpunkt gewertet werden. Dies kann wie oben erläutert auch„automatisch" erfolgen, nämlich dadurch, dass die Messung der Betriebsdauer startet, wenn die vom thermoelektrischen Element 21 1 erzeugte Energie ausreicht, einen Zähler der Erfassungsmittel in Gang zu setzen, und abbricht (oder aussetzt) wird, wenn die Energie zum Betreiben des Zählers nicht mehr ausreicht. Denkbar ist auch, dass ein weiterer Kondensator mit einer deutlich größeren Kapazität vorgesehen ist, der nach dem Kondensator 73 als integrierendes Element oder zusätzlicher Speicher wirkt.
Es wird darauf hingewiesen, dass Elemente der oben diskutierten Ausführungsbeispiele natürlich auch in Kombination miteinander verwendet werden können. Beispielsweise kann der Aufwärtswandler der Fig. 6 auch in den Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Überwachungsanordnung zum Überwachen mindestens einer Vorrichtung, mit
- mindestens einem Thermogenerator (21 ); und
- Erfassungsmitteln (22) zum Erfassen der Betriebsdauer einer Vorrichtung (1 ), wobei
- der Thermogenerator (21 ) so in Bezug auf die Vorrichtung (1 ) anzuordnen ist, dass er aufgrund der bei einer Inbetriebnahme der Vorrichtung erzeugten Wärme ein elektrisches Signal erzeugt, das die Inbetriebnahme der Vorrichtung signalisiert, und
- die Erfassungsmittel (22) ausgebildet sind, das vom Thermogenerator (21 ) erzeugte elektrische Signal zu erfassen und anhand des erfassten elektrischen Signals eine Betriebsdauer der Vorrichtung (1 ) zu ermitteln, wobei
- die Erfassungsmittel (22) eine Sendeeinheit aufweisen, die ein elektrisches Signal, das die Inbetriebnahme der Vorrichtung signalisiert, erfasst, und nach Erfassen des elektrischen Signals intervallweise Funksignale an eine Empfangseinheit der Erfassungsmittel sendet und eine Zähleinrichtung der Erfassungsmittel die empfangenen Funksignale zählt und anhand der Anzahl der Funksignale die Betriebsdauer der Vorrichtung ermittelt.
2. Überwachungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- das elektrische Signal, das der Thermogenerator (21 ) beim Einschalten der Vorrichtung (1 ) erzeugt, ein erstes elektrisches Signal ist,
- der Thermogenerator beim Abschalten der Vorrichtung (1 ) ein zweites elektrisches Signal erzeugt, das das Abschalten der Vorrichtung (1 ) signalisiert, und
- die Erfassungsmittel (22) anhand des ersten und des zweiten elektrischen Signals die Betriebsdauer der Vorrichtung (1 ) ermitteln.
3. Überwachungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel (22) einen Zeitmesser, insbesondere in Form eines Zählers, aufweisen, um die ab dem Erfassen des elektrischen Signals des Thermogenerators (21 ) verstrichene Zeit und damit die Betriebsdauer der Vorrichtung (1 ) zu bestimmen.
4. Überwachungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Erfassungsmittel (22) einen Speicher umfassen, in den die durch die Zähleinrichtung ermittelte Anzahl der Funksignale gespeichert wird.
5. Überwachungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel (22) ausschließlich anhand des vom Ther- mogenerator (21 ) erzeugten elektrischen Signals, das die Inbetriebnahme der Vorrichtung anzeigt, die Betriebsdauer ermitteln.
6. Überwachungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Speicher, in dem Informationen bezüglich der durch die Erfassungsmittel ermittelten Betriebsdauer gespeichert wird.
7. Überwachungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten der Erfassungsmittel, insbesondere ausschließlich, mit vom Thermogenerator (21 ) erzeugter elektrischer Energie betrieben werden.
8. Überwachungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit, insbesondere ausschließlich, mit vom
Thermogenerator (21 ) erzeugter elektrischer Energie betrieben wird.
9. Überwachungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Energiespeicher, in dem vom Thermogenerator (21 ) erzeugte elektrische Energie, insbesondere die gesamte vom Thermogenerator (21 ) erzeugte elektrische Energie, gespeichert werden kann.
10. Überwachungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Energiespeicher gespeicherte Energie zum Speichern und/oder Übermitteln einer In- formation bezüglich der ermittelten Betriebsdauer genutzt wird.
1 1 . Überwachungsanordnung zum Überwachen mindestens einer Vorrichtung, insbesondere gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
- mindestens einem Thermogenerator, wobei
- der Thermogenerator so in Bezug auf die Vorrichtung anzuordnen ist, dass er aufgrund der bei einer Inbetriebnahme der Vorrichtung erzeugten Wärme elektrische Energie erzeugt; und
- Mitteln zum Erfassen einer Vibration der Vorrichtung, wobei
- die Mittel mit der elektrischen Energie des Thermogenerators betrieben werden.
12. Überwachungsanordnung nach Anspruch 1 1 , gekennzeichnet durch Mittel zum Auswerten eines elektrischen Ausgangssignals des Sensors, wobei die Mittel ein Frequenzspektrum des Sensorsignals erzeugen und anhand des Frequenzspektrums ein Signal in Bezug auf den Betriebszustand der Vorrichtung erzeugen.
13. Überwachungsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn- zeichnet durch mehrere Thermogeneratoren (21 ), die jeweils unterschiedlichen Vorrichtungen (1 ) zugeordnet sind, und denen jeweils eine Sendeeinheit zugeordnet ist, wobei die Thermogeneratoren (21 ) jeweils ein elektrisches Signal, das die Inbetriebnahme der ihnen zugeordneten Vorrichtung signalisiert, erfassen und nach Erfassen des elektrischen Signals intervallweise Funksignale an eine zentrale Empfangsein- heit der Erfassungsmittel senden.
14. Überwachungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel mehrere Empfangseinheiten umfassen, die jeweils einer der Sendeeinheiten zugeordnet sind.
15. Überwachungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel mehrere Empfangseinheiten umfassen, die jeweils an einer der Vorrichtungen angeordnet und jeweils dazu ausgebildet sind, Funksignale einer Sendeeinheit zu empfangen, die einer anderen Vorrichtung zugeordnet ist, und die empfangenen Funksignale über die derselben Vorrichtung zugeordnete Sendeinheit an eine weitere Empfangseinheit zu senden.
16. Überwachungsanordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangseinheiten nach Art eines MESH-Netzwerks miteinan- der verbunden sind.
17. Überwachungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Thermogenerator (21 ) generierte Signal eine Spannung ist, die einen vorgebbaren Wert überschreitet, wobei der vorgebbare Grenzwert über die Ausgestaltung eines Kühlkörpers des Thermogenerators einstellbar ist.
18. Überwachungsanordnung zum Überwachen mindestens einer Vorrichtung, insbesondere gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
- mindestens einem Thermogenerator (21 ), der so in Bezug auf die Vorrichtung (1 ) anzuordnen ist, dass er aufgrund der bei einer Inbetriebnahme der Vorrichtung (1 ) erzeugten Wärme elektrische Energie erzeugt, wobei
- der Thermogenerator (21 ) ein kapazitives Element (72) zum Speichern der erzeugten elektrischen Energie aufweist; und - Erfassungsmitteln (22) zum Erfassen einer Betriebsdauer der Vorrichtung (1 ), die ausgebildet sind, eine vom dem kapazitiven Element (72) des Thermogenerators (21 ) bereitgestellte Spannung zu erfassen und anhand der erfassten Spannung die Betriebsdauer der Vorrichtung (1 ) zu ermitteln.
19. Überwachungsanordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermogenerator (21 ) eine Spannungsaufbereitungsvorrichtung (7) mit einer Wech- selspannungserzeugungseinheit (71 ) aufweist, wobei die Wechselspannungserzeu- gungseinheit (71 ) aus einer von einem thermoelektrischen Element (21 1 ) des Ther- mogenerators (21 ) erzeugten Gleichspannung (UTEG) eine Wechselspannung generiert, und wobei das kapazitive Element (72) Bestandteil der Spannungsaufberei- tungsvorrichtung (7) ist und zum Glätten der von der Wechselspannungserzeu- gungseinheit (71 ) erzeugten Wechselspannung dient.
20. Überwachungsanordnung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitmesser der Erfassungsmittel ausgelöst wird, wenn die vom kapazitiven Element (72) bereitgestellte Spannung (UaUs) einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet.
21 . Überwachungsanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitmesser mit vom Thermogenerator (21 ) erzeugter elektrischer Energie betrieben wird.
22. Überwachungsanordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 21 , gekennzeichnet durch eine Sendeeinheit zum drahtlosen Übertragen einer Information bezüglich der durch die Erfassungsmittel ermittelten Betriebsdauer.
23. Anordnung aus einer Vorrichtung und einer Überwachungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Thermo- generator (21 ) erzeugte elektrische Energie zur Versorgung mindestens einer Komponente der Anordnung genutzt wird.
24. Anordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) eine Pumpe, insbesondere eine Vakuumpumpe, ist.
25. Anordnung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels der vom Thermogenerator erzeugten elektrischen Energie betriebene Komponente ein Sensor zum Erfassen von Vibrationen der Vorrichtung ist.
26. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor so mit den Erfassungsmitteln der Überwachungsanordnung zusammenwirkt, dass das Erfassen der Vibrationen durch das elektrische Signal des Thermogenerators, das die Inbetriebnahme der Vorrichtung signalisiert, ausgelöst wird.
27. Anordnung nach Anspruch 25 oder 26, gekennzeichnet durch einen Speicher zum Speichern von Informationen bezüglich der durch den Sensor erfassten Vibrationen.
28. Anordnung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, gekennzeichnet durch eine Sendeeinheit zum drahtlosen Übertragen von Informationen bezüglich der durch den Sensor erfassten Vibrationen.
29. Verfahren zum Überwachen mindestens einer Vorrichtung, mit den Schritten
- Anordnen mindestens eines Thermogenerators (21 ) in Bezug auf die Vorrichtung
(1 ) derart, dass er aufgrund der bei einer Inbetriebnahme der Vorrichtung (1 ) erzeugten Wärme ein elektrisches Signal erzeugt, das die Inbetriebnahme der Vorrichtung (1 ) signalisiert; und
- Ermitteln einer Betriebsdauer der Vorrichtung (1 ) anhand des erfassten elektrischen Signals, wobei
- die Erfassungsmittel (22) eine Sendeeinheit aufweisen, die ein elektrisches Signal, das die Inbetriebnahme der Vorrichtung signalisiert, erfasst, und nach Erfassen des elektrischen Signals intervallweise Funksignale an eine Empfangseinheit der Erfassungsmittel sendet und eine Zähleinrichtung der Erfassungsmittel die empfangenen Funksignale zählt und anhand der Anzahl der Funksignale die Betriebsdauer der Vorrichtung ermittelt.
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