WO2008125072A1 - Data transmission system having mobile radio participants, use of such a system and automation system - Google Patents

Data transmission system having mobile radio participants, use of such a system and automation system Download PDF

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WO2008125072A1
WO2008125072A1 PCT/DE2007/000658 DE2007000658W WO2008125072A1 WO 2008125072 A1 WO2008125072 A1 WO 2008125072A1 DE 2007000658 W DE2007000658 W DE 2007000658W WO 2008125072 A1 WO2008125072 A1 WO 2008125072A1
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WO
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data transmission
mobile radio
transmission system
data
charging station
Prior art date
Application number
PCT/DE2007/000658
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Meyer
Richard Schmidt
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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.)
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B5/00Near-field transmission systems, e.g. inductive loop type
    • H04B5/24
    • H04B5/72
    • H04B5/79

Definitions

  • the invention relates to a data transmission system with a plurality of non-contact mobile radio subscribers.
  • the mobile radio subscribers each have an RF transceiver unit based on electromagnetic radio waves, at least for transmitting an individual identification code.
  • the invention further relates to the use of such a data transmission system for determining the position of a respective mobile radio subscriber.
  • the invention relates to an automation system with a plurality of processing and transport machines along a production line of the automation system.
  • the processing and transport machines are linked to a data processing or control computer.
  • Data transmission systems or radio systems are known from the prior art whose mobile subscribers can communicate directly with one another. Such systems may for example be based on the IEEE standard 802.15.4.
  • a focus of the standard is the networking of home appliances, in particular the networking of household appliances, sensors and the like within a range of 10 to 75 m. Due to the standard reaction times, it is also possible to use mobile subscribers under real time conditions.
  • Mobile radio subscribers based on this standard have a very low power consumption in the range of 1 to 10 mW with a high stability and security of data connections with data transmission rates in the range of 20 to 250 kbit / s up. Above all, the low energy consumption results from a very low duty cycle or from a so-called "duty cycle ⁇ ratio between the transmission time and the sum of transmission and non-transmission time of less than 0.1%.
  • ZigBee is preferably designed for a radio frequency in the range of 2.4 GHz in a so-called ISM band.
  • the well-known WLAN standards IEEE 802.11b and IEEE 802.11g also "work" in this frequency range.
  • identification systems are known from the prior art, which contain at least one stationary read / write device.
  • the read / write device exchanges data with mobile radio subscribers contactlessly via a data transmission link which is generally based on radio.
  • radio subscribers are also referred to as mobile data storage, transponder, RFID tag or tag.
  • the systems are used in technical facilities where a large number of objects or goods have to be moved as quickly and freely as possible.
  • the objects can be of various types, such as packages in a shipping facility, assembly parts, production parts in a manufacturing plant, luggage in a transport system and much more. It is usually necessary at certain points of the device, such as a manufacturing facility, such as the nature and condition of the currently located in a proximity to these locations located objects quickly and freely.
  • the objects are provided with mobile data memories which receive, for example, data which characterize the type and the current state of the object.
  • Read / write devices are placed at the specific locations of the device and are often connected to central data processing facilities.
  • the data in the mobile data storage detect the objects currently located in their coverage area and possibly change.
  • the acquired data can be collected by means of a higher-level central data processing device, e.g. a process or host computer, for different purposes, e.g. for tracking the run of the objects provided with the mobile data memories and for the dependent control of resources of the respective technical device.
  • Inductively coupled mobile data storage devices can be used indefinitely because of the integration of chemical data storage
  • Energy storage such as Batteries
  • the necessary electrical energy is therefore externally, i. an e- lectric or magnetic field originating from the read / write device, taken without contact.
  • Suitable transmission and coding methods provide reliable data transmission between the read / write device and an o the several mobile data storage and energetic supply of the radio subscriber electronics in the detection range of the read / write device safe.
  • Such methods are known for example from the standard ISO / IEC 15693 Part 2 "Air Interface and Initialization" or according to the standard 14443 for operation in an ISM frequency band.
  • the first object is achieved by a data transmission system having the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments of the data transmission system are mentioned in the dependent claims 2 to 22.
  • Claim 23 specifies a suitable use of such a data transmission system for determining the position of a respective mobile radio subscriber.
  • the data transmission system has a multiplicity of inductive charging stations.
  • the charging stations each have a magnetic charging station antenna for emitting an alternating magnetic field.
  • the mobile radio subscribers are each equipped with a magnetic radio subscriber antenna for decoupling electrical energy from the alternating magnetic field of the respective charging station provided at least for feeding the RF transceiver unit of the mobile radio subscriber.
  • the data transmission system combines a conventional RF radio system with the known inductive power supply. This can advantageously be dispensed with a use of batteries in the mobile radio subscribers. Replacing the batteries is not necessary because they are not required.
  • a large working space can thus be radio-technically covered, with the mobile radio subscribers being able to be supplied or recharged with energy via a multiplicity of charging stations 4 arranged at points in the working space.
  • the mobile radio subscribers may, for example, take the form of smart cards.
  • a flat conductor coil can be incorporated as a magnetic radio subscriber antenna.
  • the mobile radio subscribers can be tablet-shaped or coin-shaped.
  • the mobile radio subscribers can have a ferrite core coil as the magnetic antenna.
  • An inductive charging station in the simplest case has a power supply, a signal generator for generating a sinusoidal signal, e.g. a signal with an ISM frequency of 13.56 MHz, and optionally a signal amplifier for feeding the magnetic charging antenna on.
  • the charging station antenna is typically an antenna known by the reader / writer, such as e.g. a circular conductor loop antenna.
  • the magnetic charging antenna may have a ferrite core for amplifying the alternating magnetic field.
  • a particular advantage of the data transmission system according to the invention is that with the decoupling of sufficient electrical energy from the alternating magnetic field and with the subsequent possible transmission of the individual identification code of the respective mobile radio subscriber, a position determination thereof is possible. Because with knowledge of the location of the charging stations, a receiver-side assignment of a reporting and identifying mobile radio subscriber to one of the eligible charging stations is possible.
  • the mobile radio subscribers each have an energy store for buffering the decoupled electrical energy. This advantageously makes it possible to transmit the mobile radio subscriber outside the charging stations.
  • the buffer time can be in the seconds, minutes, hours or even days depending on the capacity of the energy storage device, the residence time of the mobile radio subscriber in the detection range of a respective charging station and the average energy consumption of the mobile radio subscriber.
  • the charging stations and the mobile radio subscribers are designed such that in a detection range of the respective magnetic charging station antenna sufficient electrical energy for continuous feeding of the respective mobile radio subscriber can be coupled out.
  • Possible technically variable parameters with regard to a charging station are e.g. the diameter of the charging station antenna, in particular the diameter of a circular loop conductor antenna, as well as the magnetic induction of the magnetic charging station antenna.
  • a charging station has a regulated signal generator, which adjusts the induction of the alternating magnetic field as a function of the distance of the mobile radio subscriber to the magnetic charging station antenna. If a mobile radio subscriber is located, for example, on an outer edge of the detection area, then the magnetic induction can be raised to a radio-field-maximum permissible field strength value.
  • the technically variable parameters are the spatial dimensions of the magnetic radio subscriber antenna, that is to say in particular the effective cross-sectional area which is traversed by the alternating magnetic field.
  • the mobile radio subscribers can also be a two- or three-dimensional Have magnetic antenna, so that regardless of the spatial position of the mobile radio subscriber electrical energy from the alternating magnetic field can be coupled out.
  • the magnetic radio subscriber antenna is composed of three mutually orthogonal coils or conductor loops.
  • a mobile radio subscriber - with or without electrical buffer memory - emits a charging operating identification as soon as the mobile radio subscriber determines that electrical energy can be coupled out of the alternating magnetic field.
  • the mobile radio subscriber may for example have a voltage detector which outputs a corresponding signal, for example, when a rectified AC voltage of the magnetic radio subscriber antenna exceeds a predetermined voltage value.
  • the charging stations can be connected according to a further embodiment of a power supply line for electrical power, such as a conventional 230V / 50Hz or to a 110V / 60Hz power supply network.
  • the charging stations may be signal output means for decoupling a signal have supply line transmitted synchronization signal.
  • the magnetic alternating field can be emitted as a function of this synchronization signal from the charging stations.
  • Such a synchronization signal is preferably modulated onto the voltage of the live power supply lines, such as by means of the known "PowerLine ⁇ - method.
  • the synchronization signal is in the simplest case a cyclic signal sequence with individual identifiers for addressing the respective charging station. If a charging station is addressed, it sends out the alternating magnetic field. If there is an invalid identification for the respective charging station, it switches off the alternating magnetic field again.
  • the charging stations may have a radio receiver for coupling out a radio time signal.
  • the respective alternating magnetic field can be emitted as a function of this radio-time signal from the charging stations.
  • the transmission of the synchronization signal via the power supply lines is not required.
  • the synchronization signal may e.g. can be obtained from a DCF77 radio time signal or from a GPS signal.
  • the DCF77 signal is also commonly used in conventional radio clocks.
  • the charging stations can have a time signal generator for generating a time signal.
  • the respective alternating magnetic field can be emitted as a function of this time signal from the charging stations.
  • the charging stations may have a quartz-based timer or a quartz-based timer.
  • the timer can generate a circulating signal sequence 1, 2, 3, 4, 1, 2,..., Each numerical value coding or addressing precisely one of the four possible charging stations. It is to be assumed that the quartz-controlled timers were adjusted synchronously.
  • the charging stations have a signal generator for generating a modulated alternating magnetic field.
  • the alternating magnetic field can be modulated at least with an individual charging station identifier stored in the respective charging station and / or with an individual position indication of the charging station which relates to a common reference position.
  • the mobile radio subscribers each have an inductive data receiver and storage means for storing at least the charging station identifier and / or the position indication.
  • the respective charging station cyclically transmits an individual charging station identifier and / or a position indication of the charging station in relation to a reference position, such as e.g. a prominent position within a production plant.
  • the emitted individual charging station identifier and / or position information is then received by a mobile radio subscriber in the detection area of the respective charging station and stored there.
  • the inductive data receiver and the RF transceiver unit there is an internal data connection between the inductive data receiver and the RF transceiver unit in the respective mobile radio subscriber.
  • At least the charging via the data connection receivable Station identifier and / or the position information and the respective identification codes of the mobile radio subscriber can be transmitted by means of the RF transceiver unit.
  • a position detection of a mobile radio subscriber is possible on the receiver side in a particularly simple manner.
  • a mobile radio subscriber penetrating into the detection area of a charging station transmits both its own individual identification code and the individual charging station identifier and / or the position information of the respective charging station. These can be evaluated by a higher-level receiver. In other words, with the penetration of the mobile radio subscriber into the detection area of a charging station its exact position is known.
  • At least the individual identification code received from respective first mobile radio subscribers and the charging station identifier and / or the position indication can be forwarded to adjacent second mobile radio subscribers.
  • the forwarding that is the receiving and subsequent forwarding is possible by means of the respective RF transceiver unit.
  • the reliability of the data transmission is increased because the individual identification code and the charging station identifier and / or the position of the respective charging station can be forwarded to a receiver via several possible ways. Is a direct data transfer from a mobile radio subscriber to a receiver, e.g. by intervening shielding metallic surfaces, not possible, the data transmitted by the mobile radio subscriber can reach the receiver via adjacent mobile radio subscribers.
  • the data transmission system has a base station with an RF transceiver.
  • the base station is connected to a first data network.
  • the base station has means for Forwarding of at least the individual identification codes received from the respective mobile radio subscriber as well as the individual charging station identifier and / or position information originating from the respective charging station into the first data network.
  • a far-field data transmission In the data transmission between the mobile radio subscribers with each other and / or between the mobile radio subscribers and the at least one base station is a far-field data transmission. This means that the electromagnetic waves have already been released from the transmitting antenna for data transmission.
  • the radiation of the high-frequency electromagnetic waves is typically carried out with a capacitive dipole or patch antenna.
  • the HF data transmission preferably takes place in a frequency band of more than 400 MHz, in particular more than 2 GHz.
  • data transmission occurs in a high frequency ISM frequency band.
  • Their use is advantageously free of charge.
  • the RF data transmission is based on an IEEE 802 standard, in particular on an IEEE 802.15 standard.
  • the particular advantage is that the radio technical specifications and the transmission protocols for the communication of mobile radio subscribers with each other and to a higher-level base station or a higher-level transceiver or router are already defined.
  • the data transmission between the charging stations and the mobile radio subscribers is a near-field data transmission.
  • the data transmission takes place in this case at a distance from the magnetic charging station antenna, in which there is no separation of the electromagnetic wave of this.
  • the magnetic antenna acts directly on the not yet detached shaft back. This retroactivity enables effective transformer-inductive energy transfer.
  • the virtual boundary between the near and far fields is approximately ⁇ / 2 ⁇ , for example.
  • the wavelength ⁇ is the quotient of the speed of light c and the frequency of the excitation current flowing in the antenna.
  • the data transmission takes place in an ISM frequency band for inductive data transmission.
  • the use of these frequency bands is advantageously free of charge.
  • the data transmission takes place in one of the ISM frequency bands of less than 125 kHz, at 6.78 MHz, 13.56 MHz or 27.125 MHz.
  • the frequencies are in a range of less than 50 MHz.
  • the data transmission is based on an ISO IEC 14443-2 standard or on an ISO IEC 15693-2 standard.
  • Corresponding standard-compliant integrated components have long been available.
  • the mobile radio subscribers are preferably mobile data memories. Such mobile data memories are also used as transponder, tag or RFID tag (RFID for radio frequency). quency
  • the mobile radio subscribers may alternatively or additionally be mobile radio sensors.
  • they have at least one sensor and a control unit at least for receiving corresponding sensor data.
  • the sensor data preferably comprises an environmental condition detected in the environment of the mobile radio subscriber, e.g. a temperature value, a humidity value, a brightness value or an air pressure value.
  • an environmental condition detected in the environment of the mobile radio subscriber, e.g. a temperature value, a humidity value, a brightness value or an air pressure value.
  • An environmental condition may also be a field strength of a magnetic or electric field.
  • the system according to the invention can be advantageously used for determining the position of a respective mobile radio subscriber.
  • the object of the invention is further achieved by an automation system with a plurality of processing and transport machines along a production line of the automation system.
  • the processing and transport machines are connected to a data processing or control computer.
  • the automation system has a data transmission system according to the invention. It is the multitude of inductive arranged along the production line.
  • the mobile radio subscribers are at least partially attached to machined and / or transported manufacturing parts.
  • Such an automation system advantageously has a simpler structure and higher reliability.
  • no replacement of the batteries in the mobile radio subscribers is required, since an energetic supply of mobile radio subscribers can take place via the along the production line mounted charging stations.
  • Processing machines can e.g. CNC-controlled milling machines, lathes, robots, drills, painting stations, welding devices. The list is not exhaustive. There are any machines into consideration, which can perform processing or treatment steps on the production parts, goods or goods.
  • Transport machines can be containers, carriages, conveyor belts or roller conveyors. This list is not exhaustive either. There are any types of means of transport in question, which can move the production parts, goods or goods to a predetermined target position.
  • control or process computer is connected in terms of data technology with at least one base station arranged in the region of the production line.
  • a process-oriented control of the processing and transport machines connected to the data processing or process computer is possible.
  • at least part of the installed lated charging stations in the field of processing and transport machines arranged.
  • the higher-level control or process computer can use the two transmitted data corresponding control commands to the processing unit to start processing by the output to a mobile radio subscriber marked production part.
  • the respective transmitted identification code can also have a group identifier, via which the control or process computer can output predetermined group-related processing steps to the processing machine.
  • the higher-level control or process computer can output corresponding travel commands to the respective transport machine identified via the charging station identifier.
  • the inductive charging stations are arranged at points of the production line with a comparatively long residence time of the production parts. These are in particular places where a longer-lasting processing of the respective production part is pending.
  • the points may also be the transport machines themselves, to which an inductive charging station is attached.
  • Show it 1 shows an exemplary data transmission system with three mobile radio subscribers and a transceiver as base station based on the IEEE 802.15 standard according to the prior art
  • FIG. 2 shows an exemplary identification system with five mobile data memories as mobile radio subscribers and two read / write devices according to the prior art
  • FIG. 3 shows an example of a data transmission system with five mobile radio subscribers and two inductive charging stations according to the invention
  • FIG. 4 shows an example of the structure of a mobile radio subscriber of a data transmission system according to the invention
  • FIG. 5 shows the exemplary data transmission system according to FIG. 3 with the five mobile radio subscribers each having an energy store for buffering the decoupled electrical energy according to the invention
  • FIG. 6 shows the exemplary data transmission system according to FIG. 5 with a superordinate base station according to the invention
  • FIG. 7 shows an example of an automation system with a data transmission system according to the invention.
  • FIG. 1 shows an exemplary data transmission system 1 with three mobile radio subscribers 2 and a transceiver 3 as a base station based on the IEEE 802.15 standard according to the prior art.
  • the mobile radio subscribers 2 of the known data transmission system 1 operate without contact, that is to say wireless Come on. They each have an RF transceiver unit based on electromagnetic radio waves, at least for transmitting an individual identification code IDT. It is also possible to transmit other data or data packets in the sense of user data from one mobile radio subscriber 2 to another mobile radio subscriber 2.
  • the mobile radio subscribers 2 each have an RF transmitting / receiving antenna 22.
  • the antenna 22 is typically a capacitive dipole antenna or a patch patch antenna.
  • Dl denotes first data which can be transmitted in the far field FF from a mobile radio subscriber 2 to an adjacent mobile radio subscriber 2. As shown in the example of FIG. 1, they can have a respective individual identification code IDT of the transmitting mobile radio subscriber 2.
  • a transceiver 3 is shown as a base station. It can also be considered as a router or as a gateway, which or as a master superordinate regulates the wireless data traffic.
  • the base station 3 accomplishes the transmission of second data D2 via a data connection DV into a connected first data network N1.
  • DN1 denotes first network data.
  • These may include, among others, the second data D2 sent by the respective mobile radio subscribers 2, such as eg the respective individual identification codes IDT.
  • User data can also be addressed and transmitted via the first data network N1 via the base station 3 to a selected mobile radio subscriber 2. For addressing, for example, the individual identification code IDT can be used.
  • the first data network N1 can, for example, be a wireline be a bus system, such as a field bus or a LAN (for Local Area Network). It can also be a radio-based bus system, such as a WLAN (for wireless LAN) or a bus system based on a Bluetooth, DECT, GSM or UMTS standard.
  • a wireline be a bus system, such as a field bus or a LAN (for Local Area Network). It can also be a radio-based bus system, such as a WLAN (for wireless LAN) or a bus system based on a Bluetooth, DECT, GSM or UMTS standard.
  • a control or process computer 11 which can receive and evaluate the first network data DN1, is connected to the data network N1. It may also output first network data DN1 to the first data network N1, which may be addressed to the respective mobile radio subscribers 2, among others.
  • FIG. 2 shows an exemplary identification system IDS with five mobile data memories 2 as mobile radio subscribers and two read / write devices SLG according to the prior art.
  • FIG 2 Three of the five mobile data memories, tags or transponders 2 shown are located within a respective detection area EB belonging to the two read / write devices SLG.
  • the respective direction of movement of the mobile data memory 2 are shown in FIG 2 drawn arrows.
  • the illustrated contour of the detection areas EB schematically symbolizes a region within which a decoupling of sufficient electrical energy by the mobile data memory 2 from the magnetic alternating field emitted by the read / write devices SLG is possible.
  • EF denotes the energy flow direction from the read / write device SLG to the respective mobile data memory 2.
  • the magnetic alternating field is generated by means of a magnetic antenna 43 of the read / write device SLG. In most cases, this is a circular conductor loop antenna 43.
  • the magnetic antenna 43 is fed in each case by an oscillator or frequency generator 41 of the charging stations 4.
  • FIG 2 shows, an exchange of third data D3 between the respective read / write device SLG and the mobile data storage 2 is possible, as long as they are located in one of the detection areas EB.
  • data transmission from a mobile data memory 2 to the read / write device SLG is possible in the reverse direction or in both directions.
  • the third data D3 to be transmitted are modulated by the read / write device SLG to the alternating magnetic field.
  • the data transmission from the respective mobile data memory 2 is effected by load modulation, which by means of a transformatory near-field coupling to the magnetic antenna 43 of the read / write device SLG in the form of an ner impedance change back.
  • load modulation which by means of a transformatory near-field coupling to the magnetic antenna 43 of the read / write device SLG in the form of an ner impedance change back.
  • an individual identification code IDT stored in the respective data memory 2 can be read out in this way.
  • the two read / write devices SLG shown are connected via a data link DV to a second data network N2.
  • This may, as previously described, be a wired or a wireless bus system.
  • a control or process computer 11 is connected among other things for transmitting and receiving second network data DN2.
  • a part of the second network data DN2 may comprise the third data D3 addressed to the respective mobile data memories 2.
  • the respective individual identification codes IDT of the mobile data memory 2 can be forwarded via a read / write device SLG to the control or process computer 11 as second network data DN2.
  • FIG 3 shows an example of a data transmission system 1 with five mobile radio subscribers 2 and two inductive charging stations 4 according to the invention.
  • the exemplary two inductive charging stations 4 of the data transmission system 1 each have a magnetic charging station antenna 43 for emitting an alternating magnetic field.
  • the magnetic charging station antenna 43 is a loop conductor antenna. It can be accommodated in a magnetically non-conductive housing of the charging station 4. It can alternatively be connected to the charging station 4 via a cable feed. It is also possible to connect a plurality of magnetic charging station antennas 43 to a charging station 4.
  • the mobile radio subscribers 2 are further provided according to the invention each with a magnetic radio subscriber antenna 23. They serve for decoupling of electrical energy from the alternating magnetic field of the respective charging station 4 at least for feeding an RF transceiver unit of the mobile radio subscriber 2.
  • a magnetic radio subscriber antenna 23 serve for decoupling of electrical energy from the alternating magnetic field of the respective charging station 4 at least for feeding an RF transceiver unit of the mobile radio subscriber 2.
  • only the two mobile radio subscribers 2 which are located in the coverage areas EB of the charging stations 4 are sufficiently supplied with electrical energy, so that a supply of the respective RF transceiver unit is possible. This is symbolized in FIG. 3 by the marking of radio waves FW.
  • For radiating the mobile radio subscribers 2 each have an RF transmitting / receiving antenna 22, such as a dipole antenna, on.
  • the charging stations 4 and the mobile radio subscribers 2 are designed such that in a detection range EB of the respective magnetic charging station antenna 43 sufficient electrical energy can be coupled out for the continuous supply of the respective
  • the charging stations 4 are connected to a power supply line SVN for electrical supply.
  • a power supply line SVN for electrical supply.
  • This can e.g. be a known 230V / 50Hz or HOV / ⁇ OHz power supply line SVN.
  • the charging stations 4 have a signal generator 41 for generating a modulated alternating magnetic field.
  • the signal generator 41 generates a sinusoidal signal having a high signal level, which feeds the magnetic charging station antenna 43.
  • the respective receiver circuit with the magnetic radio subscriber antenna 23 in the radio subscriber 2 is set to the transmission frequency of the charging stations 4, so that a maximum decoupling of electrical energy from the magnetic alternating field is possible.
  • the energy transfer is typically near field transmission in an ISM frequency band. Eligible ISM frequency bands are less than 125 kHz, 6.78 MHz, 13.56 MHz or 27.125 MHz.
  • the magnetic alternating field emitted by the respective charging station 4 is at least one in the respective charging station 4 stored individual charging station ID IDL and / or with an individual, based on a common reference position position information POS of the charging station 4 modulated.
  • These and other user data not specified further can be transmitted as third data D3 from the respective inductive charging station 4.
  • the mobile radio subscribers 2 in the detection area EB of a corresponding charging station 4 each have an inductive data receiver and storage means for storing at least the charging station identifier IDL and / or the position indication POS.
  • the modulation and thereby possible data transmission is preferably based on an ISO IEC 14443-2 standard or on an ISO IEC 15693-2 standard. These standards specify suitable transmission methods as well as radio-technical limits for the inductive data transmission over an air interface.
  • the information flow of the data transmission system 1 preferably takes place from an inductive charging station 4 to the mobile radio subscribers 2 in the respective coverage area EB.
  • the third data D3 can also be transmitted from the mobile radio subscribers 2 to the inductive charging stations 4.
  • the third data D3 intended for a charging station 4 can be, for example, parameters for setting the software in the respective charging station 4.
  • the third data D3 may also have a new charging station identifier IDL and / or a new position indication POS for the charging station 4.
  • an internal data connection between the inductive data receiver and the RF transceiver unit is present in each case. At least that over the Data connection receivable charging station identifier IDL and / or the position information POS and the respective identification code IDT of the mobile radio subscriber 2 can be transmitted by means of the RF transceiver unit. This is illustrated by the arrow in the area of the radio waves FW.
  • the data transmission takes place by means of the respective RF transceiver unit, preferably in a high-frequency ISM frequency band of more than 400 MHz.
  • Preferred frequency bands are in the range of 2.4 GHz or 5.8 GHz.
  • Other possible frequency bands are in the range of 433 MHz, 869 MHz or 915 MHz.
  • the position can be determined by the fact that at each time only one of the charging stations 4 whose magnetic alternating field is emitted. Since a mobile radio subscriber 2 is only enabled to transmit when sufficient electrical energy has been decoupled, a direct assignment of a mobile radio subscriber 2 currently transmitting to the inductive charging station 4 which is currently emitting an alternating magnetic field is possible. For this purpose, a possible receiver may have time and allocation means. In particular, the other radio subscribers 2 and the base stations 3 come into question as receivers.
  • the charging stations 4 may, for example, signal output means for coupling out a transmitted on the power supply line SVN synchronization signal.
  • the alternating magnetic field is dependent on this synchronization signal from the charging stations 4 can be emitted.
  • the charging stations 4 may have a radio receiver for coupling out a radio time signal.
  • the respective alternating magnetic field can be emitted by the charging stations 4 as a function of the radio-time signal.
  • the charging stations 4 may include a timing signal generator for generating a timing signal, e.g. based on a quartz-based electronic clock.
  • the respective alternating magnetic field can be emitted as a function of this time signal from the charging stations 4.
  • FIG. 4 shows by way of example the structure of a mobile radio subscriber 2 of a data transmission system 1 according to the invention.
  • the magnetic radio subscriber antenna 23 can be seen.
  • an induction voltage is generated by the magnetic alternating field MAG.
  • the magnetic alternating field MAG is symbolized by a closed magnetic field line, which flows through the magnetic antenna 23.
  • the induced voltage is fed to a rectifier 25, at whose output a pulsed rectified output voltage is provided.
  • the reference numeral 24 is shown as an energy storage example, a capacitor. It serves in addition to the buffering of the supplied electrical energy for smoothing the pulsed rectified input voltage. This voltage ultimately serves for the electrical supply of the further electrical and electronic components 27a, 27b, 27, 28 of the mobile radio subscriber 2.
  • the inductive data receiver 26 can be seen, which by means of a suitable Filtering circuit, the third data D3, with which the alternating magnetic field MAG has been modulated charging station side extracted.
  • These data D3 include inter alia the individual charging station identifier IDL and / or the position indication POS of the charging station 4 currently transmitting.
  • the demodulated signal is supplied to a first control unit 27a which controls the inductive part of the mobile radio subscriber 2.
  • the RF part of the mobile radio subscriber 2 is shown, which is controlled by a second control unit 27b.
  • the two control units 27a, 27b are connected via internal data connection lines for exchanging internal data DA and for forwarding the individual charging station identifier IDL and / or the position indication POS.
  • the second control unit 27b is connected to an RF modulator / demodulator 28. Between these two units 27b, 28 transceiver data SED are exchanged.
  • the individual charging station identifier IDL and / or the position indication POS or its corresponding signal sequence is modulated by the RF modulator part of the RF modulator / demodulator 28 to a suitable RF level and radiated via the downstream RF antenna 22 in the form of radio waves FW.
  • the individual identification code IDT of the mobile radio subscriber 2 is also transmitted. This is preferably stored in a nonvolatile memory of the second control unit 27b. The latter identifier IDT can also be sent alone if no valid individual charging station identifier IDL and / or the position information POS could be received.
  • the functions of the two control units 27a, 27b are adopted by a single control unit 27.
  • This is in particular a microcontroller.
  • the sensors are preferably integral components of the mobile radio subscriber 2.
  • the second control unit 27b may have one or more corresponding inputs for receiving corresponding sensor data SENS.
  • the sensor data SENS may include an environmental condition detected in the environment of the mobile radio subscriber 2, for example a temperature value, a humidity value, a brightness value or an air pressure value.
  • the environmental condition may also be a magnetic or electric field strength value.
  • the sensor may be a magnetic field sensor. If the detected magnetic field exceeds a predetermined field strength value, then a switching signal can be derived as sensor data.
  • the sensor data SENS can also be output to the RF modulator / demodulator 28 and sent.
  • the individual ID codes IDT received at least from the first mobile radio subscribers in reception range 2 and the charging station ID ID and / or the position indication POS can be forwarded to adjacent second mobile radio subscribers 2 by means of the respective RF transceiver unit 32.
  • FIG. 5 shows the exemplary data transmission system 1 according to FIG. 3 with the five mobile radio subscribers 2 each having an energy store 24 for buffering the decoupled electrical energy according to the invention.
  • the energy store 24 in the respective mobile radio subscriber 2 also allows transmission and / or reception operation outside the detection range EB of an inductive charging station 4.
  • the energy store 24 is preferably an accumulator, such as a NiCd, NiMH, or a lithium-ion Accumulator.
  • the energy storage 24 may alternatively be a high storage capacity capacitor, such as an electrolytic capacitor. Special high-capacitance types are known as goldcap or ultracap capacitors.
  • the aforementioned capacitors can also be connected in parallel to an accumulator.
  • the data transmission according to FIG. 5 between the mobile radio subscribers 2 is a far-field data transmission with one another.
  • the data transmission preferably takes place in a high-frequency ISM frequency band.
  • the data transmission is preferably based on an IEEE 802 standard, in particular on an IEEE 802.15 standard. These ensure reliable data transmission in addition to a fast connection.
  • FIG. 6 shows the exemplary data transmission system 1 according to FIG. 5 with a higher-order base station 3 according to the invention.
  • the base station 3 has an RF transceiver, not shown. About this takes place the data transmission to lying in the transmission and reception range mobile radio subscribers 2 in the far field.
  • the data- Transmission preferably takes place in the same high-frequency ISM frequency band as in the data transmission between the mobile radio subscribers 2 with one another.
  • the base station 3 is connected to a first data network DNl.
  • the base station 3 has means for forwarding at least the individual identification code IDT received from the respective mobile radio subscriber 2 as well as the individual charging station identifier IDL and / or position information POS originating from the respective charging station 4 into the first data network DN1.
  • DN1 designates first network data which, inter alia, have the identifiers IDT, IDL, POS mentioned above.
  • the first network data DN1 can also have further, unspecified user data.
  • the base station 3 can therefore also be regarded as a router, gateway or transceiver.
  • control or process computer 11 By the reference numeral 11 is exemplified a control or process computer, which is also connected to the first data network Nl. At least part of the first network data DN1, in particular the identifiers IDL, IDT, POS mentioned above and a respective base station identifier IDB, can be received and evaluated by the control or process computer 11.
  • each base station 3 is shown.
  • several distributed base stations 3 are advantageous. In particular, these are arranged such that the working space is well radio-lit.
  • all base stations 3 are the same first data network DNl, each of the base stations 3 having an individual base station identifier IDB.
  • the data transmission system 1 according to the invention described in FIGS. 3 to 6 is advantageous for determining the position of a respective mobile radio subscriber 2.
  • the mobile radio subscribers 2 can be mobile data storage 2 for identification purposes and / or mobile radio sensors 2 for detecting an environmental condition.
  • FIG. 7 shows an exemplary automation system AS with a data transmission system 1 according to the invention.
  • the automation system AS shown has a plurality of processing and transport machines 6-10 along a production line FTS of the automation system AS.
  • the illustrated manufacturing part 5 may e.g. be a body part of a motor vehicle.
  • Coming from the left, it is processed or treated by means of a first milling machine 7 as a processing machine, by means of a subsequent second processing machine 8 and by means of a painting installation 9.
  • the transport between the respective processing machines 7, 8, 9 by means of a trolley 6 as a transport machine and by means of a conveyor belt 10th
  • the processing and transport machines 6-10 are data technically connected to a control or process computer 11, which sends to these corresponding control commands.
  • the processing machines 7, 8, 10 are exemplified via a bus system PB, such as via a Profibus, connected to the control or process computer 11.
  • the trolley 6 are connected via a radio data connection, such as by means of WLAN, with the control or process computer 11. This is symbolized by the marked antennas Al, A2.
  • With PD process data are designated, which are exchanged on the bus system PB for controlling and regulating the entire processes of the automation system AS.
  • the automation system AS furthermore has a data transmission system 1 according to the invention.
  • a plurality of inductive charging stations 4 are arranged along the production line FTS.
  • the trolley 6 each have an installed on the vehicle 6 inductive charging station 4.
  • the charging stations 4 are fed from an accumulator of the trolley 6.
  • an inductive charging station 4 is attached to the two milling machines 7, 8 and on the conveyor belt 10.
  • a mobile radio subscriber 2 is attached to the production part 5 to be processed and transported. In particular, it is mounted in such a way that it is located at least temporarily during transport and processing in the area of an inductive charging station 4. In this case, the mobile radio subscriber 2 can be fed via the respective charging station 4.
  • the inductive charging stations 4 are arranged at locations of the production line FTS at which the mobile radio subscribers 2 have a comparatively long residence time.
  • the mobile radio subscriber 2 has an internal energy store 24, this can be charged during the dwell time.
  • FW radio waves are designated, which transmits the mobile radio subscriber 2 during the respective transport and processing sections.
  • the control or process computer 11 is connected in terms of data technology with at least one base station 3 arranged in the region of the production line FTS. In the example of FIG. 7, only one base station 3 is present. This forwards the signals received from the mobile radio subscriber 2 to the control or process computer 11.
  • the current position of the production part 5 can be determined at least at the times at which the mobile radio subscriber 2 attached to the production part 5 is located in the region of a charging station 4.
  • the mobile radio subscriber 2 sends its individual identification code IDT and the individual charging station identifier IDL and / or a corresponding position indication POS to the base station 3. This forwards the received identifiers IDT, IDL, POS as the first network data DNl to the control or process computer 11.
  • the mobile radio subscriber 2 If the mobile radio subscriber 2 has an energy store for buffering the energy which has been decoupled from the alternating magnetic field of a charging station 4, it can send its individual identification code IDT consecutively or by means of interrogation by the superordinate base station 3. It can also send a charging operation identifier only in case it is located in a detection area EB of an inductive charging station 4.
  • control or process computer 11 can send suitable control commands for the individual processing of the production part 5 marked by the respective mobile radio subscriber 2 to the respective processing or transport machine 6-10. Due to the short reaction times of the mobile Radio subscribers 2 can also be used for real-time applications in the automation system.
  • the data transmission system 1 or the automation system has a plurality of base stations 3, it is alternatively possible to determine the respective position of a mobile radio subscriber 2 by using suitable triangulation and / or transit time measurement methods.
  • the base stations 3 operating in the network and connected via the first data network N1 can have means for joint position determination of a mobile radio subscriber 2 on the basis of distance measurements.

Abstract

A data transmission system (1) comprises a plurality of non-contacting mobile radio participants (2), the mobile radio participants (2) each comprising an electromagnetic radio wave-based (FW) HF transmitter/receiver unit (22) at least for transmitting an individual identification code (IDT). According to the invention, the data transmission system (1) comprises a plurality of inductive charging stations (4), each having a magnetic charging station antenna (43) for emitting an alternating magnetic field (MAG). The mobile radio participants (2) are each provided with a magnetic radio participant antenna (23) for decoupling electrical energy from the alternating magnetic field (MAG) of each charging station (4) at least for supplying the HF transmitter/receiver unit (22) of the mobile radio participant (2). The invention further relates to an automation system (AS) comprising such a data transmission system (1).

Description

Beschreibungdescription
Datenübertragungssystem mit mobilen Funkteilnehmern, Verwendung eines derartigen Systems sowie AutomatisierungssystemData transmission system with mobile radio subscribers, use of such a system and automation system
Die Erfindung betrifft ein Datenübertragungssystem mit einer Vielzahl berührungslos arbeitender mobiler Funkteilnehmer. Die mobilen Funkteilnehmer weisen jeweils eine auf elektromagnetischen Funkwellen basierende HF- Sendeempfangseinheit zumindest zum Senden eines individuellen Identifikationskodes auf.The invention relates to a data transmission system with a plurality of non-contact mobile radio subscribers. The mobile radio subscribers each have an RF transceiver unit based on electromagnetic radio waves, at least for transmitting an individual identification code.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung eines derartigen Datenübertragungssystems zur Positionsbestimmung eines jeweiligen mobilen Funkteilnehmers.The invention further relates to the use of such a data transmission system for determining the position of a respective mobile radio subscriber.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Automatisierungssystem mit einer Vielzahl von Bearbeitungs- und Transportmaschinen entlang einer Fertigungsstraße des Automatisierungssystems. Die Bearbeitungs- und Transportmaschinen sind datentechnisch mit einem Leit- oder Prozessrechner verbunden.Finally, the invention relates to an automation system with a plurality of processing and transport machines along a production line of the automation system. The processing and transport machines are linked to a data processing or control computer.
Aus dem Stand der Technik sind Datenübertragungssysteme bzw. Funksysteme bekannt, deren mobile Teilnehmer direkt miteinander kommunizieren können. Derartige Systeme können z.B. auf dem IEEE-Standard 802.15.4 basieren. Ein Schwerpunkt des Standards ist die Vernetzung von Heimgeräten, insbesondere die Vernetzung von Haushaltsgeräten, Sensoren und dergleichen innerhalb eines Bereiches von 10 bis 75 m. Aufgrund der im Standard festgelegten Reaktionszeiten ist auch ein Einsatz der mobilen Teilnehmer unter EchtZeitbedingungen möglich. Mobile Funkteilnehmer auf Basis dieses Standards weisen einen sehr niedrigen Energieverbrauch im Bereich von 1 bis 10 mW bei einer hohen Stabilität und Sicherheit der Datenverbindungen mit Datenübertragungsraten im Bereich von 20 bis 250 kBit/s auf. Der niedrige Energieverbrauch resultiert vor allem aus einem sehr geringen Tastverhältnis bzw. aus einem sogenannten „Duty Cycleλλ-Verhältnis zwischen Sendezeit und Summe von Sende- und Nichtsendezeit von weniger als 0,1%.Data transmission systems or radio systems are known from the prior art whose mobile subscribers can communicate directly with one another. Such systems may for example be based on the IEEE standard 802.15.4. A focus of the standard is the networking of home appliances, in particular the networking of household appliances, sensors and the like within a range of 10 to 75 m. Due to the standard reaction times, it is also possible to use mobile subscribers under real time conditions. Mobile radio subscribers based on this standard have a very low power consumption in the range of 1 to 10 mW with a high stability and security of data connections with data transmission rates in the range of 20 to 250 kbit / s up. Above all, the low energy consumption results from a very low duty cycle or from a so-called "duty cycle λλ ratio between the transmission time and the sum of transmission and non-transmission time of less than 0.1%.
ZigBee ist vorzugsweise für eine Funkfrequenz im Bereich von 2,4 GHz in einem sogenannten ISM-Band vorgesehen. In diesem Frequenzbereich „arbeiten" auch die bekannten WLAN-Standards IEEE 802.11b und IEEE 802.11g. Mit „ISMΛΛ sind gebührenfreie Frequenzbänder für industrielle, wissenschaftliche und medizinische Anwendungen bezeichnet (ISM = industrial, scientific & medical) . Weitere mögliche Funkfrequenzen liegen im Bereich von 868 MHz und 915 MHz.ZigBee is preferably designed for a radio frequency in the range of 2.4 GHz in a so-called ISM band. The well-known WLAN standards IEEE 802.11b and IEEE 802.11g also "work" in this frequency range. "ISM ΛΛ refers to free frequency bands for industrial, scientific and medical applications (ISM = industrial, scientific & medical) Range of 868 MHz and 915 MHz.
Aus dem Stand der Technik sind weiterhin Identifikationssysteme bekannt, die zumindest ein stationäres Schreib-/Lesegerät enthalten. Das Schreib-/Lesegerät tauscht Daten mit mobilen Funkteilnehmern über eine in der Regel auf Funk basierende Datenübertragungsstrecke berührungslos aus. Derartige Funkteilnehmer werden auch als mobile Datenspeicher, Transponder, RFID-Tag oder kurz Tag bezeichnet. Die Systeme werden in technischen Einrichtungen eingesetzt, wo eine Vielzahl von Objekten bzw. Gütern möglichst schnell und frei bewegt werden müssen. Die Objekte können dabei unterschiedlichster Art sein, z.B. Pakete in einer Versandeinrichtung, Montageteile, Fertigungsteile in einer Fertigungsanlage, Gepäckstücke in einem Transportsystem und vieles andere mehr. Dabei ist es in aller Regel erforderlich, an bestimmten Stellen der Einrichtung, z.B. einer Fertigungsanlage, etwa die Art und den Zustand der in einer räumlichen Nähe zu diesen Stellen aktuell befindlichen Objekte schnell und ungehindert zu erfassen. Hierzu werden einerseits die Objekte mit mobilen Datenspeichern versehen, die z.B. Daten erhalten, welche die Art und den aktuellen Zustand des Objektes kennzeichnen. Andererseits sind an den bestimmten Stellen der Einrichtung Schreib- /Lesegeräte platziert und häufig mit zentralen Datenverarbeitungseinrichtungen verbunden .Furthermore, identification systems are known from the prior art, which contain at least one stationary read / write device. The read / write device exchanges data with mobile radio subscribers contactlessly via a data transmission link which is generally based on radio. Such radio subscribers are also referred to as mobile data storage, transponder, RFID tag or tag. The systems are used in technical facilities where a large number of objects or goods have to be moved as quickly and freely as possible. The objects can be of various types, such as packages in a shipping facility, assembly parts, production parts in a manufacturing plant, luggage in a transport system and much more. It is usually necessary at certain points of the device, such as a manufacturing facility, such as the nature and condition of the currently located in a proximity to these locations located objects quickly and freely. For this purpose, on the one hand, the objects are provided with mobile data memories which receive, for example, data which characterize the type and the current state of the object. on the other hand Read / write devices are placed at the specific locations of the device and are often connected to central data processing facilities.
Werden z.B. in einem Produktionsablauf solche Objekte in die räumliche Nähe einer ausgewählten Stelle befördert, so kann das dort angeordnete, stationäre Schreib- /Lesegerät auf berührungslose Weise die Daten in den mobilen Datenspeichern der in ihrem Erfassungsbereich aktuell befindlichen Objekte erfassen und gegebenenfalls verändern. Die erfassten Daten können mit Hilfe einer übergeordneten zentralen Datenverarbeitungseinrichtung, wie z.B. einem Prozess- oder Leitrechner, zu unterschiedlichen Zwecken ausgewertet werden, z.B. zur Verfolgung des Laufes der mit den mobilen Datenspeichern versehenen Objekte und zur davon abhängigen Steuerung von Betriebsmitteln der jeweiligen technischen Einrichtung.If e.g. transported in a production process such objects in the vicinity of a selected location, so there arranged, stationary read / write device in a non-contact manner, the data in the mobile data storage detect the objects currently located in their coverage area and possibly change. The acquired data can be collected by means of a higher-level central data processing device, e.g. a process or host computer, for different purposes, e.g. for tracking the run of the objects provided with the mobile data memories and for the dependent control of resources of the respective technical device.
Die am häufigsten verwendeten Identifikationssysteme basieren auf einer induktiv gekoppelten Datenübertragung. Induktiv koppelbare mobile Datenspeicher können zeitlich unbegrenzt eingesetzt werden, da auf eine Integration von chemischenThe most commonly used identification systems are based on inductively coupled data transmission. Inductively coupled mobile data storage devices can be used indefinitely because of the integration of chemical data storage
Energiespeichern, wie z.B. Batterien, verzichtet werden kann. Die notwendige elektrische Energie wird daher extern, d.h. einem vom Schreib-/Lesegerät stammendem e- lektrischen oder magnetischen Feld, kontaktlos entnommen.Energy storage, such as Batteries, can be dispensed with. The necessary electrical energy is therefore externally, i. an e- lectric or magnetic field originating from the read / write device, taken without contact.
Zur Kommunikation des Schreib-/Lesegeräts mit derartigen mobilen Datenspeichern sind geeignete Übertragungs- und Kodierungsverfahren notwendig. So sind beispielsweise zur Übertragung von Daten in der Regel nur bestimmte Frequenzbänder freigegeben, wie z.B. die bereits genannten ISM-Frequenzbänder . Geeignete Übertragungs- und Kodierungsverfahren stellen neben einer zuverlässigen Datenübertragung zwischen Schreib-/Lesegerät und einem o- der mehreren mobilen Datenspeichern auch eine energetische Versorgung der Funkteilnehmerelektronik im Erfassungsbereich des Schreib-/Lesegerätes sicher. Solche Verfahren sind z.B. aus der Norm ISO/IEC 15693 Part 2 "Air Interface and Initialization" oder nach der Norm 14443 zum Betrieb in einem ISM-Frequenzband bekannt.For communication of the read / write device with such mobile data storage suitable transmission and coding methods are necessary. For example, only certain frequency bands are usually released for the transmission of data, such as the already mentioned ISM frequency bands. Suitable transmission and coding methods provide reliable data transmission between the read / write device and an o the several mobile data storage and energetic supply of the radio subscriber electronics in the detection range of the read / write device safe. Such methods are known for example from the standard ISO / IEC 15693 Part 2 "Air Interface and Initialization" or according to the standard 14443 for operation in an ISM frequency band.
Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Stand der Technik ist es eine erste Aufgabe, ein Datenübertragungssystem mit einer Vielzahl von mobilen Funkteilnehmern anzugeben, bei welchem die mobilen Funkteilnehmer zeitlich unbegrenzt eingesetzt werden können.Based on the above-described prior art, it is a first object to provide a data transmission system with a plurality of mobile radio subscribers, in which the mobile radio subscribers can be used indefinitely.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein geeignetes Automatisierungssystem mit einem derartigen Datenübertragungssystem anzugeben.It is a further object of the invention to provide a suitable automation system with such a data transmission system.
Die erste Aufgabe wird durch ein Datenübertragungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Datenübertragungssystems sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 22 genannt.The first object is achieved by a data transmission system having the features of claim 1. Advantageous embodiments of the data transmission system are mentioned in the dependent claims 2 to 22.
Im Anspruch 23 ist eine geeignete Verwendung eines derartigen Datenübertragungssystems zur Positionsbestimmung eines jeweiligen mobilen Funkteilnehmers angegeben.Claim 23 specifies a suitable use of such a data transmission system for determining the position of a respective mobile radio subscriber.
Die weitere Aufgabe wird gemäß Anspruch 24 durch ein Automatisierungssystem mit einem derartigen Datenübertragungssystem gelöst. In den abhängigen Ansprüchen 25 und 26 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Automatisierungssystems angegeben.The further object is achieved according to claim 24 by an automation system with such a data transmission system. In the dependent claims 25 and 26 advantageous embodiments of the automation system are given.
Erfindungsgemäß weist das Datenübertragungssystem eine Vielzahl von induktiven Ladestationen auf. Die Ladestationen weisen jeweils eine magnetische Ladestationsantenne zum Aussenden eines magnetischen Wechselfeldes auf. Die mobilen Funkteilnehmer sind mit jeweils einer magnetischen Funkteilnehmerantenne zum Auskoppeln von elektrischer Energie aus dem magnetischen Wechselfeld der jeweiligen Ladestation zumindest zur Speisung der HF-Sendeempfangseinheit des mobilen Funkteilnehmers versehen.According to the invention, the data transmission system has a multiplicity of inductive charging stations. The charging stations each have a magnetic charging station antenna for emitting an alternating magnetic field. The mobile radio subscribers are each equipped with a magnetic radio subscriber antenna for decoupling electrical energy from the alternating magnetic field of the respective charging station provided at least for feeding the RF transceiver unit of the mobile radio subscriber.
Das erfindungsgemäße Datenübertragungssystem kombiniert ein herkömmliches HF-Funksystem mit der an sich bekannten induktiven Energieversorgung. Dadurch kann vorteilhaft auf einen Einsatz von Batterien in den mobilen Funkteilnehmern verzichtet werden. Ein Austausch der Batterien ist nicht erforderlich, weil diese nicht erforderlich sind.The data transmission system according to the invention combines a conventional RF radio system with the known inductive power supply. This can advantageously be dispensed with a use of batteries in the mobile radio subscribers. Replacing the batteries is not necessary because they are not required.
Durch die im Vergleich zur induktiven Datenübertragung um ein Vielfaches höhere Sendereichweite der mobilen Funkteilnehmer lässt sich vorteilhaft ein erheblich größerer Arbeitsraum, wie z.B. eine komplette Fertigungsanlage, funktechnisch abdecken. Ein derartiges Datenübertragungssystem ist folglich flexibler. Weiterhin ist eine sonst erforderliche Infrastruktur mit einer Vielzahl von technisch aufwändigen Schreib-/Lesegeräten, die zudem noch über ein Bussystem an einen übergeordneten Pro- zess- oder Leitrechner datentechnisch angebunden sein müssten, nicht erforderlich.As a result of the transmission range of the mobile radio subscribers, which is many times higher than that of inductive data transmission, a considerably larger work space, such as e.g. a complete production line, radio coverage. Such a data transmission system is thus more flexible. Furthermore, an otherwise required infrastructure with a large number of technically complex read / write devices, which in addition would have to be connected to a higher-level process or host computer via a bus system, is not required.
Mittels des erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems kann somit ein großer Arbeitsraum funktechnisch abgedeckt werden, wobei die mobilen Funkteilnehmer über eine Vielzahl von punktuell im Arbeitsraum verteilt angeordneten Ladestationen 4 mit Energie versorgt bzw. nachgeladen werden können.By means of the data transmission system according to the invention, a large working space can thus be radio-technically covered, with the mobile radio subscribers being able to be supplied or recharged with energy via a multiplicity of charging stations 4 arranged at points in the working space.
Die mobilen Funkteilnehmer können beispielsweise die Form von Chipkarten aufweisen. Im Kunststoffträgermate- rial der Chipkarten kann eine flache Leiterspule als magnetische Funkteilnehmerantenne eingebracht sein. Alternativ können die mobilen Funkteilnehmer tablettenför- mig oder münzenförmig ausgebildet sein. Zur besonders effektiven Auskopplung von elektrischer Energie aus dem magnetischen Wechselfeld können die mobilen Funkteilnehmer als magnetische Antenne eine Ferritkernspule aufweisen .The mobile radio subscribers may, for example, take the form of smart cards. In the plastic carrier material of the chip cards, a flat conductor coil can be incorporated as a magnetic radio subscriber antenna. Alternatively, the mobile radio subscribers can be tablet-shaped or coin-shaped. To special Effective decoupling of electrical energy from the alternating magnetic field, the mobile radio subscribers can have a ferrite core coil as the magnetic antenna.
Eine induktive Ladestation weist im einfachsten Fall eine Stromversorgung, einen Signalgenerator zur Erzeugung eines sinusförmigen Signals, wie z.B. ein Signal mit einer ISM-Frequenz von 13,56 MHz, und gegebenenfalls einen Signalverstärker zur Speisung der magnetischen Ladestationsantenne auf. Die Ladestationsantenne ist typischerweise eine von den Schreib-/Lesegeräten her bekannte Antenne, wie z.B. eine kreisförmige Leiterschleifenantenne. Die magnetische Ladestationsantenne kann einen Ferritkern zur Verstärkung des magnetischen Wechselfeldes aufweisen.An inductive charging station in the simplest case has a power supply, a signal generator for generating a sinusoidal signal, e.g. a signal with an ISM frequency of 13.56 MHz, and optionally a signal amplifier for feeding the magnetic charging antenna on. The charging station antenna is typically an antenna known by the reader / writer, such as e.g. a circular conductor loop antenna. The magnetic charging antenna may have a ferrite core for amplifying the alternating magnetic field.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems ist, dass mit der Auskopplung von ausreichend elektrischer Energie aus dem magnetischen Wechselfeld und mit dem anschließenden möglichen Senden des individuellen Identifikationskodes des jeweiligen mobilen Funkteilnehmers eine Positionsbestimmung dessen möglich ist. Denn mit Kenntnis der Lage der Ladestationen ist eine empfängerseitige Zuordnung eines sich meldenden und sich identifizierenden mobilen Funkteilnehmers zu einer der in Frage kommenden Ladestationen möglich.A particular advantage of the data transmission system according to the invention is that with the decoupling of sufficient electrical energy from the alternating magnetic field and with the subsequent possible transmission of the individual identification code of the respective mobile radio subscriber, a position determination thereof is possible. Because with knowledge of the location of the charging stations, a receiver-side assignment of a reporting and identifying mobile radio subscriber to one of the eligible charging stations is possible.
Nach einer besonderen Ausführungsform weisen die die mobilen Funkteilnehmer jeweils einen Energiespeicher zur Pufferung der ausgekoppelten elektrischen Energie auf. Dadurch ist vorteilhaft ein Sendebetrieb der mobilen Funkteilnehmer außerhalb der Ladestationen möglich.According to a particular embodiment, the mobile radio subscribers each have an energy store for buffering the decoupled electrical energy. This advantageously makes it possible to transmit the mobile radio subscriber outside the charging stations.
Mit einem Energiespeicher kann ein Großteil der aus dem magnetischen Wechselfeld ausgekoppelten elektrischen E- nergie zwischengespeichert werden. Als Energiespeicher kommen Kondensatoren mit hoher Speicherkapazität, wie z.B. Elektrolytkondensatoren, oder Akkumulatoren, wie z.B. NiCd- oder NiMH-Akkumulatoren, in Frage. Die Pufferzeit kann in Abhängigkeit der Kapazität des Energiespeichers, der Verweildauer des mobilen Funkteilnehmers im Erfassungsbereich einer jeweiligen Ladestation und des mittleren Energieverbrauchs des mobilen Funkteilnehmers im Sekunden-, Minuten-, Stunden- oder sogar im Tagebereich liegen.With an energy storage, a large part of the decoupled from the alternating magnetic field electrical energy eon be cached. As energy storage come capacitors with high storage capacity, such as electrolytic capacitors, or accumulators, such as NiCd or NiMH batteries, in question. The buffer time can be in the seconds, minutes, hours or even days depending on the capacity of the energy storage device, the residence time of the mobile radio subscriber in the detection range of a respective charging station and the average energy consumption of the mobile radio subscriber.
Vorzugsweise sind die Ladestationen und die mobilen Funkteilnehmer derart ausgelegt, dass in einem Erfassungsbereich der jeweiligen magnetischen Ladestationsantenne ausreichend elektrische Energie zur kontinuierlichen Speisung des jeweiligen mobilen Funkteilnehmers auskoppelbar ist. Mögliche technisch veränderbare Parameter in Hinblick auf eine Ladestation sind z.B. der Durchmesser der Ladestationsantenne, insbesondere der Durchmesser einer kreisförmigen Leiterschleifenantenne, sowie die magnetische Induktion der magnetischen Ladestationsantenne.Preferably, the charging stations and the mobile radio subscribers are designed such that in a detection range of the respective magnetic charging station antenna sufficient electrical energy for continuous feeding of the respective mobile radio subscriber can be coupled out. Possible technically variable parameters with regard to a charging station are e.g. the diameter of the charging station antenna, in particular the diameter of a circular loop conductor antenna, as well as the magnetic induction of the magnetic charging station antenna.
Es ist auch vorstellbar, dass eine Ladestation einen geregelten Signalgenerator aufweist, welcher die Induktion des magnetischen Wechselfeldes in Abhängigkeit vom Abstand des mobilen Funkteilnehmers zur magnetischen Ladestationsantenne nachregelt. Befindet sich ein mobiler Funkteilnehmer beispielsweise an einem außenliegenden Rand des Erfassungsbereiches, so kann die magnetische Induktion auf einen funktechnisch maximal zulässigen Feldstärkewert angehoben werden.It is also conceivable that a charging station has a regulated signal generator, which adjusts the induction of the alternating magnetic field as a function of the distance of the mobile radio subscriber to the magnetic charging station antenna. If a mobile radio subscriber is located, for example, on an outer edge of the detection area, then the magnetic induction can be raised to a radio-field-maximum permissible field strength value.
Seitens des mobilen Funkteilnehmers sind die technisch veränderbaren Parameter die räumlichen Abmessungen der magnetischen Funkteilnehmerantenne, das heißt insbesondere die effektive Querschnittsfläche, die vom magnetischen Wechselfeld durchflössen wird. Die mobilen Funkteilnehmer können auch eine zwei- oder dreidimensionale magnetische Antenne aufweisen, so dass unabhängig von der räumlichen Lage des mobilen Funkteilnehmers elektrische Energie aus dem magnetischen Wechselfeld auskoppelbar ist. In einem solchen Fall setzt sich die magnetische Funkteilnehmerantenne aus drei zueinander orthogonal angeordneten Spulen bzw. Leiterschleifen zusammen.On the part of the mobile radio subscriber, the technically variable parameters are the spatial dimensions of the magnetic radio subscriber antenna, that is to say in particular the effective cross-sectional area which is traversed by the alternating magnetic field. The mobile radio subscribers can also be a two- or three-dimensional Have magnetic antenna, so that regardless of the spatial position of the mobile radio subscriber electrical energy from the alternating magnetic field can be coupled out. In such a case, the magnetic radio subscriber antenna is composed of three mutually orthogonal coils or conductor loops.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist zu jedem Zeitpunkt nur von einer der Ladestationen deren magnetisches Wechselfeld aussendbar. Vorzugsweise erfolgt dies zyklisch. Dadurch ist vorteilhaft eine direkte Zuordnung eines sich aufgrund des ausgesendeten magnetischen Wechselfeldes meldenden und sich identifizierenden mobilen Funkteilnehmers zu der gerade aussendenden Ladestation möglich. Diese Ausführungsform ist besonders bei mobilen Funkteilnehmern vorteilhaft, die keinen Energiespeicher zur Pufferung aufweisen und sich deshalb beim Senden des jeweiligen individuellen Identifikationskodes im Erfassungsbereich der gerade aussendenden Ladestation befinden müssen.According to an advantageous embodiment, only from one of the charging stations whose magnetic alternating field can be emitted at any time. This is preferably done cyclically. As a result, a direct assignment of a mobile radio subscriber who is reporting and identifying himself due to the emitted magnetic alternating field is advantageously possible for the charging station which is currently emitting. This embodiment is particularly advantageous in mobile radio subscribers, which have no energy storage for buffering and therefore must be located when transmitting the respective individual identification codes in the detection range of the charging station currently emitting.
Es ist auch vorstellbar, dass ein mobiler Funkteilnehmer - mit oder ohne elektrischen Pufferspeicher - eine Lade- betriebskennung aussendet, sobald der mobile Funkteilnehmer feststellt, dass elektrische Energie aus dem magnetischen Wechselfeld auskoppelbar ist. Hierzu kann der mobile Funkteilnehmer beispielsweise einen Spannungsdetektor aufweisen, welcher ein entsprechendes Signal ausgibt, wenn beispielsweise eine gleichgerichtete Wechselspannung der magnetischen Funkteilnehmerantenne einen vorgegebenen Spannungswert übersteigt.It is also conceivable that a mobile radio subscriber - with or without electrical buffer memory - emits a charging operating identification as soon as the mobile radio subscriber determines that electrical energy can be coupled out of the alternating magnetic field. For this purpose, the mobile radio subscriber may for example have a voltage detector which outputs a corresponding signal, for example, when a rectified AC voltage of the magnetic radio subscriber antenna exceeds a predetermined voltage value.
Die Ladestationen können nach einer weiteren Ausführungsform an eine Stromversorgungsleitung zur elektrischen Speisung angeschlossen sein, wie z.B. an ein herkömmliches 230V/50Hz- oder an ein 110V/60Hz- Stromversorgungsnetz . Die Ladestationen können Signalauskoppelmittel zum Auskoppeln eines auf der Stromver- sorgungsleitung übertragenen Synchronisationssignals aufweisen. Das magnetische Wechselfeld ist in Abhängigkeit von diesem Synchronisationssignal von den Ladestationen aussendbar. Ein derartiges Synchronisationssignal ist vorzugsweise auf die Spannung der spannungsführenden Stromversorgungsleitungen aufmoduliert, wie z.B. mittels des an sich bekannten „PowerLineλλ-Verfahrens .The charging stations can be connected according to a further embodiment of a power supply line for electrical power, such as a conventional 230V / 50Hz or to a 110V / 60Hz power supply network. The charging stations may be signal output means for decoupling a signal have supply line transmitted synchronization signal. The magnetic alternating field can be emitted as a function of this synchronization signal from the charging stations. Such a synchronization signal is preferably modulated onto the voltage of the live power supply lines, such as by means of the known "PowerLine λλ- method.
Das Synchronisationssignal ist im einfachsten Fall eine zyklische Signalfolge mit individuellen Kennungen zur Adressierung der jeweiligen Ladestation. Ist eine Ladestation adressiert, so sendet sie das magnetische Wechselfeld aus. Liegt eine nicht gültige Kennung für die jeweilige Ladestation vor, so schaltet sie das magnetische Wechselfeld wieder ab.The synchronization signal is in the simplest case a cyclic signal sequence with individual identifiers for addressing the respective charging station. If a charging station is addressed, it sends out the alternating magnetic field. If there is an invalid identification for the respective charging station, it switches off the alternating magnetic field again.
Alternativ oder zusätzlich können die Ladestationen einen Funkempfänger zum Auskoppeln eines Funkzeitsignals aufweisen. Das jeweilige magnetische Wechselfeld ist in Abhängigkeit dieses Funkzeitsignals von den Ladestationen aussendbar. In diesem Fall ist die Übertragung des Synchronisationssignals über die Stromversorgungsleitungen nicht erforderlich. Das Synchronisationssignal kann z.B. aus einem DCF77-Funkzeitsignal oder aus einem GPS- Signal gewonnen werden. Das DCF77-Signal wird üblicherweise auch bei herkömmlichen Funkuhren verwendet.Alternatively or additionally, the charging stations may have a radio receiver for coupling out a radio time signal. The respective alternating magnetic field can be emitted as a function of this radio-time signal from the charging stations. In this case, the transmission of the synchronization signal via the power supply lines is not required. The synchronization signal may e.g. can be obtained from a DCF77 radio time signal or from a GPS signal. The DCF77 signal is also commonly used in conventional radio clocks.
Weiterhin alternativ oder zusätzlich können die Ladestationen einen Zeitsignalgeber zur Erzeugung eines Zeitsignals aufweisen. Das jeweilige magnetische Wechselfeld ist in Abhängigkeit dieses Zeitsignals von den Ladestationen aussendbar. In diesem Fall können die Ladestationen einen quartzgestützten Timer oder ein quartzgestütz- tes Zeitglied aufweisen. Für den beispielhaften Fall von vier Ladestationen kann der Timer eine umlaufende Signalfolge 1, 2, 3, 4, 1, 2, ... erzeugen, wobei jeder Zahlenwert genau eine der vier möglichen Ladestationen kodiert bzw. adressiert. Dabei ist vorauszusetzen, dass die quarztgesteuerten Timer synchron zueinander eingestellt wurden.As an alternative or in addition, the charging stations can have a time signal generator for generating a time signal. The respective alternating magnetic field can be emitted as a function of this time signal from the charging stations. In this case, the charging stations may have a quartz-based timer or a quartz-based timer. For the exemplary case of four charging stations, the timer can generate a circulating signal sequence 1, 2, 3, 4, 1, 2,..., Each numerical value coding or addressing precisely one of the four possible charging stations. It is to be assumed that the quartz-controlled timers were adjusted synchronously.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weisen die Ladestationen einen Signalgenerator zur Erzeugung eines modulierten magnetischen Wechselfeldes auf. Das magnetische Wechselfeld ist zumindest mit einer in der jeweiligen Ladestation gespeicherten individuellen Ladestationskennung und/oder mit einer individuellen, auf eine gemeinsame Referenzposition bezogenen Positionsangabe der Ladestation modulierbar. Die mobilen Funkteilnehmer weisen jeweils einen induktiven Datenempfänger sowie Speichermittel zur Speicherung zumindest der Ladestationskennung und/oder der Positionsangabe auf.According to a particularly advantageous embodiment, the charging stations have a signal generator for generating a modulated alternating magnetic field. The alternating magnetic field can be modulated at least with an individual charging station identifier stored in the respective charging station and / or with an individual position indication of the charging station which relates to a common reference position. The mobile radio subscribers each have an inductive data receiver and storage means for storing at least the charging station identifier and / or the position indication.
Der besondere Vorteil der zuletzt beschriebenen Vorgehensweise besteht darin, dass kein Synchronisationssignal wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen erforderlich ist. Geeignete Modulationsverfahren zum Senden der zuvor genannten Kennungen sind aus den eingangs genannten Normen ISO/IEC 15693 Part 2 "Air Interface and Initialization" oder ISO/IEC 14443 zum Betrieb in einem ISM-Frequenzband bekannt. Zur technischen Durchführung dieser Verfahren sind entsprechende integrierte elektronische Bausteine erhältlich. Im einfachsten Fall überträgt die jeweilige Ladestation zyklisch eine individuelle Ladestationskennung und/oder eine Positionsangabe der Ladestation in Bezug auf eine Referenzposition, wie z.B. eine markante Stelle innerhalb einer Fertigungsanlage. Die ausgesendete individuelle Ladestationskennung und/oder Positionsangabe wird dann von einem mobilen Funkteilnehmer im Erfassungsbereich der jeweiligen Ladestation empfangen und dort gespeichert.The particular advantage of the last-described procedure is that no synchronization signal is required as in the previously described embodiments. Suitable modulation methods for transmitting the aforementioned identifiers are known from the aforementioned standards ISO / IEC 15693 Part 2 "Air Interface and Initialization" or ISO / IEC 14443 for operation in an ISM frequency band. For the technical implementation of these methods, corresponding integrated electronic components are available. In the simplest case, the respective charging station cyclically transmits an individual charging station identifier and / or a position indication of the charging station in relation to a reference position, such as e.g. a prominent position within a production plant. The emitted individual charging station identifier and / or position information is then received by a mobile radio subscriber in the detection area of the respective charging station and stored there.
Im Besonderen ist eine interne Datenverbindung zwischen dem induktiven Datenempfänger und der HF-Sendeempfangs- einheit im jeweiligen mobilen Funkteilnehmer vorhanden. Zumindest die über die Datenverbindung empfangbare Lade- stationskennung und/oder die Positionsangabe sowie der jeweilige Identifikationskodes des mobilen Funkteilnehmers sind mittels der HF-Sendeempfangseinheit aussendbar. Dadurch ist in besonders einfacher Weise eine Positionserkennung eines mobilen Funkteilnehmers empfänger- seitig möglich. Hierzu sendet ein in den Erfassungsbereich einer Ladestation eindringender mobiler Funkteilnehmer sowohl seinen eigenen individuellen Identifikationskode sowie die individuelle Ladestationskennung und/oder die Positionsangabe der jeweiligen Ladestation aus . Diese können von einem übergeordneten Empfänger ausgewertet werden. Mit anderen Worten ist mit dem Eindringen des mobilen Funkteilnehmers in den Erfassungsbereich einer Ladestation seine exakte Position bekannt.In particular, there is an internal data connection between the inductive data receiver and the RF transceiver unit in the respective mobile radio subscriber. At least the charging via the data connection receivable Station identifier and / or the position information and the respective identification codes of the mobile radio subscriber can be transmitted by means of the RF transceiver unit. As a result, a position detection of a mobile radio subscriber is possible on the receiver side in a particularly simple manner. For this purpose, a mobile radio subscriber penetrating into the detection area of a charging station transmits both its own individual identification code and the individual charging station identifier and / or the position information of the respective charging station. These can be evaluated by a higher-level receiver. In other words, with the penetration of the mobile radio subscriber into the detection area of a charging station its exact position is known.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind zumindest der von jeweiligen ersten mobilen Funkteilnehmern empfangene individuelle Identifikationskode sowie die Ladestationskennung und/oder die Positionsangabe an benachbarte zweite mobile Funkteilnehmer weiterleitbar. Die Weiterleitung, das heißt das Empfangen und anschließende Weitersenden ist mittels der jeweiligen HF- Sendeempfangseinheit möglich. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der Datenübertragung erhöht, da der individuelle Identifikationskode sowie die Ladestationskennung und/oder die Positionsangabe der jeweiligen Ladestation über mehrere mögliche Wege an einen Empfänger weitergeleitet werden können. Ist eine direkte Datenübertragung von einem mobilen Funkteilnehmer zu einem Empfänger, wie z.B. durch dazwischenliegende abschirmende metallische Flächen, nicht möglich, so können die vom mobilen Funkteilnehmer ausgesendeten Daten den Empfänger über benachbarte mobile Funkteilnehmer erreichen.According to a further embodiment, at least the individual identification code received from respective first mobile radio subscribers and the charging station identifier and / or the position indication can be forwarded to adjacent second mobile radio subscribers. The forwarding, that is the receiving and subsequent forwarding is possible by means of the respective RF transceiver unit. As a result, the reliability of the data transmission is increased because the individual identification code and the charging station identifier and / or the position of the respective charging station can be forwarded to a receiver via several possible ways. Is a direct data transfer from a mobile radio subscriber to a receiver, e.g. by intervening shielding metallic surfaces, not possible, the data transmitted by the mobile radio subscriber can reach the receiver via adjacent mobile radio subscribers.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist das Datenübertragungssystem eine Basisstation mit einem HF-Sendeempfänger auf. Die Basisstation ist an ein erstes Datennetz angeschlossen. Die Basisstation weist Mittel zur Weiterleitung zumindest des vom jeweiligen mobilen Funkteilnehmer empfangenen individuellen Identifikationskodes sowie der von der jeweiligen Ladestation stammenden individuellen Ladestationskennung und/oder Positionsangabe in das erste Datennetz auf.According to a preferred embodiment, the data transmission system has a base station with an RF transceiver. The base station is connected to a first data network. The base station has means for Forwarding of at least the individual identification codes received from the respective mobile radio subscriber as well as the individual charging station identifier and / or position information originating from the respective charging station into the first data network.
Über die zentrale Weiterleitung der von den mobilen Funkteilnehmern empfangenen Daten in das erste Datennetz ist eine Auswertung dieser Daten durch einen gleichfalls an das erste Datennetz angeschlossenen Rechner, wie z.B. einen Prozess- oder Leitrechner, möglich. Dadurch ist eine räumliche Zuordnung der mobilen Funkteilnehmer innerhalb eines vorgegebenen Arbeitsraumes, wie z.B. innerhalb eines Fertigungs- oder Automatisierungsanlage, vorteilhaft möglich.Via the central forwarding of the data received from the mobile radio subscribers into the first data network, an evaluation of this data by a computer likewise connected to the first data network, such as e.g. a process or host computer possible. Thereby, a spatial allocation of the mobile radio subscribers within a given work space, such as a within a manufacturing or automation system, advantageously possible.
Bei der Datenübertragung zwischen den mobilen Funkteilnehmern untereinander und/oder zwischen den mobilen Funkteilnehmern und der zumindest einen Basisstation handelt es sich um eine Fernfeld-Datenübertragung. Damit ist gemeint, dass sich zur Datenübertragung die elektromagnetischen Wellen von der Sendeantenne bereits gelöst haben. Die Abstrahlung der hochfrequenten elektromagnetischen Wellen erfolgt typischerweise mit einer kapazitiven Dipol- oder Patch-Antenne. Vorzugsweise erfolgt die HF-Datenübertragung in einem Frequenzband von mehr als 400 MHz, insbesondere bei mehr als 2 GHz.In the data transmission between the mobile radio subscribers with each other and / or between the mobile radio subscribers and the at least one base station is a far-field data transmission. This means that the electromagnetic waves have already been released from the transmitting antenna for data transmission. The radiation of the high-frequency electromagnetic waves is typically carried out with a capacitive dipole or patch antenna. The HF data transmission preferably takes place in a frequency band of more than 400 MHz, in particular more than 2 GHz.
Im Besonderen erfolgt die Datenübertragung in einem Hochfrequenz-ISM-Frequenzband. Deren Verwendung ist vorteilhaft gebührenfrei.In particular, data transmission occurs in a high frequency ISM frequency band. Their use is advantageously free of charge.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform basiert die HF- Datenübertragung auf einem IEEE 802-Standard, insbesondere auf einem IEEE 802.15-Standard. Der besondere Vorteil dabei ist, dass die funktechnischen Spezifikationen sowie die Übertragungsprotokolle für die Kommunikation der mobilen Funkteilnehmer untereinander sowie zu einer übergeordneten Basisstation bzw. einem übergeordneten Transceiver oder Router bereits definiert sind.According to a preferred embodiment, the RF data transmission is based on an IEEE 802 standard, in particular on an IEEE 802.15 standard. The particular advantage is that the radio technical specifications and the transmission protocols for the communication of mobile radio subscribers with each other and to a higher-level base station or a higher-level transceiver or router are already defined.
Nach einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei der Datenübertragung zwischen den Ladestationen und den mobilen Funkteilnehmern um eine Nahfeld- Datenübertragung. Die Datenübertragung erfolgt in diesem Falle in einem Abstand zur magnetischen Ladestationsantenne, bei dem noch keine Loslösung der elektromagnetischen Welle von dieser erfolgt. Dadurch wirkt die magnetische Antenne unmittelbar auf die sich noch nicht losgelöste Welle zurück. Diese Rückwirkung ermöglicht eine effektive transformatorisch induktive Energieübertragung. Bei einer als kreisförmige Leiterschleifenantenne ausgebildeten magnetischen Antenne liegt die virtuelle Grenze zwischen Nah- und Fernfeld beispielsweise bei ca. λ/2π. Die Wellenlänge λ ist dabei der Quotient aus Lichtgeschwindigkeit c und Frequenz des in der Antenne fließenden Erregerstroms.According to a further embodiment, the data transmission between the charging stations and the mobile radio subscribers is a near-field data transmission. The data transmission takes place in this case at a distance from the magnetic charging station antenna, in which there is no separation of the electromagnetic wave of this. As a result, the magnetic antenna acts directly on the not yet detached shaft back. This retroactivity enables effective transformer-inductive energy transfer. In the case of a magnetic antenna designed as a circular conductor loop antenna, the virtual boundary between the near and far fields is approximately λ / 2π, for example. The wavelength λ is the quotient of the speed of light c and the frequency of the excitation current flowing in the antenna.
Im Besonderen erfolgt die Datenübertragung in einem ISM- Frequenzband für induktive Datenübertragung. Die Verwendung dieser Frequenzbänder ist vorteilhaft gebührenfrei.In particular, the data transmission takes place in an ISM frequency band for inductive data transmission. The use of these frequency bands is advantageously free of charge.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Datenübertragung in einem der ISM-Frequenzbänder von weniger als 125 kHz, bei 6,78 MHz, 13,56 MHz oder 27,125 MHz. Insbesondere liegen die Frequenzen in einem Bereich von weniger als 50 MHz.According to a preferred embodiment, the data transmission takes place in one of the ISM frequency bands of less than 125 kHz, at 6.78 MHz, 13.56 MHz or 27.125 MHz. In particular, the frequencies are in a range of less than 50 MHz.
Vorzugsweise basiert die Datenübertragung auf einem ISO IEC 14443-2-Standard oder auf einem ISO IEC 15693-2- Standard. Entsprechende standardkonforme integrierte Bauelemente sind seit langem verfügbar.Preferably, the data transmission is based on an ISO IEC 14443-2 standard or on an ISO IEC 15693-2 standard. Corresponding standard-compliant integrated components have long been available.
Die mobilen Funkteilnehmer sind vorzugsweise mobile Datenspeicher. Derartige mobile Datenspeicher werden auch als Transponder, Tag oder RFID-Tag (RFID für Radio Fre- quencyThe mobile radio subscribers are preferably mobile data memories. Such mobile data memories are also used as transponder, tag or RFID tag (RFID for radio frequency). quency
Identification) bezeichnet.Identification).
Die mobilen Funkteilnehmer können alternativ oder zusätzlich mobile Funksensoren sein. Insbesondere weisen sie mindestens einen Sensor und eine Steuereinheit zumindest zum Empfang korrespondierender Sensordaten auf. Die Sensordaten umfassen vorzugsweise einen in der Umgebung des mobilen Funkteilnehmers erfassten Umweltzustand, z.B. einen Temperaturwert, einen Feuchtigkeitswert, einen Helligkeitswert oder einen Luftdruckwert. Dadurch können unzulässige Unter- oder Überschreitungen der zu vorgenannten Parameter erkannt werden und seitens des Leit- oder Prozessrechners Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Dies kann z.B. bei einem temperaturempfindlichen Fertigungsteil der Fall sein, an welchem der mobile Funkteilnehmer zur Identifikation des Fertigungsteils angebracht ist. Ein Umweltzustand kann auch eine Feldstärke eines magnetischen oder elektrischen Feldes sein.The mobile radio subscribers may alternatively or additionally be mobile radio sensors. In particular, they have at least one sensor and a control unit at least for receiving corresponding sensor data. The sensor data preferably comprises an environmental condition detected in the environment of the mobile radio subscriber, e.g. a temperature value, a humidity value, a brightness value or an air pressure value. As a result, undue undershoots or overshoots of the aforementioned parameters can be detected and countermeasures can be taken by the control or process computer. This can e.g. be in the case of a temperature-sensitive manufacturing part of the case where the mobile radio subscriber is attached to identify the manufacturing part. An environmental condition may also be a field strength of a magnetic or electric field.
Das erfindungsgemäße System ist vorteilhaft zur Positionsbestimmung eines jeweiligen mobilen Funkteilnehmers verwendbar. Eine zeitnahe Kenntnis der mobilen Funkteilnehmer und damit von Komponenten, Fertigungsteilen oder Gütern im Allgemeinen, an denen die mobilen Funkteilnehmer angebracht sind, vereinfacht die Prozessführung oder Logistik wie z.B. in einem Automatisierungs- oder Fertigungssystem oder in einem Lager.The system according to the invention can be advantageously used for determining the position of a respective mobile radio subscriber. Timely knowledge of the mobile radio subscribers and therefore of components, parts or goods in general, to which the mobile radio subscribers are attached, simplifies the process management or logistics such as e.g. in an automation or manufacturing system or in a warehouse.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Automatisierungssystem mit einer Vielzahl von Bearbeitungsund Transportmaschinen entlang einer Fertigungsstraße des Automatisierungssystems gelöst. Die Bearbeitungsund Transportmaschinen sind datentechnisch mit einem Leit- oder Prozessrechner verbunden. Das Automatisierungssystem weist ein erfindungsgemäßes Datenübertragungssystem auf. Es ist die Vielzahl von induktiven La- destationen entlang der Fertigungsstraße angeordnet. Die mobilen Funkteilnehmer sind zumindest teilweise an zu bearbeitenden und/oder zu transportierenden Fertigungsteilen angebracht.The object of the invention is further achieved by an automation system with a plurality of processing and transport machines along a production line of the automation system. The processing and transport machines are connected to a data processing or control computer. The automation system has a data transmission system according to the invention. It is the multitude of inductive arranged along the production line. The mobile radio subscribers are at least partially attached to machined and / or transported manufacturing parts.
Ein derartiges Automatisierungssystem weist vorteilhaft einen einfacheren Aufbau und eine höhere Zuverlässigkeit auf. Zudem ist kein Austausch der Batterien in den mobilen Funkteilnehmern erforderlich, da eine energetische Versorgung der mobilen Funkteilnehmer über die den entlang der Fertigungsstraße angebrachten Ladestationen erfolgen kann.Such an automation system advantageously has a simpler structure and higher reliability. In addition, no replacement of the batteries in the mobile radio subscribers is required, since an energetic supply of mobile radio subscribers can take place via the along the production line mounted charging stations.
Bearbeitungsmaschinen können z.B. CNC-gesteuerte Fräsmaschinen, Drehbänke, Roboter, Bohrmaschinen, Lackierstationen, Schweißvorrichtungen sein. Die Aufzählung ist nicht abschließend. Es kommen jegliche Maschinen in Betracht, welche Bearbeitungs- oder Behandlungsschritte an den Fertigungsteilen, Gütern oder Waren verrichten können.Processing machines can e.g. CNC-controlled milling machines, lathes, robots, drills, painting stations, welding devices. The list is not exhaustive. There are any machines into consideration, which can perform processing or treatment steps on the production parts, goods or goods.
Transportmaschinen können Container, Wagen, Förderbänder oder Rollenbahnen sein. Auch diese Aufzählung ist nicht abschließend. Es kommen jegliche Arten von Transportmitteln in Frage, welche die Fertigungsteile, Güter oder Ware zu einer vorgebbaren Zielposition bewegen können.Transport machines can be containers, carriages, conveyor belts or roller conveyors. This list is not exhaustive either. There are any types of means of transport in question, which can move the production parts, goods or goods to a predetermined target position.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Leit- oder Prozessrechner datentechnisch mit zumindest einer im Bereich der Fertigungsstraße angeordneten Basisstation verbunden. In Kenntnis der jeweiligen Position der mobilen Funkteilnehmer und der zugehörigen zu bearbeitenden und/oder zu transportierenden Fertigungsteile, Waren oder Güter ist eine prozessgerechte Steuerung der datentechnisch mit dem Leit- oder Prozessrechner verbundenen Bearbeitungs- und Transportmaschinen möglich. Vorzugsweise ist zumindest ein Teil der instal- lierten Ladestationen im Bereich der Bearbeitungs- und Transportmaschinen angeordnet.According to a particularly advantageous embodiment, the control or process computer is connected in terms of data technology with at least one base station arranged in the region of the production line. With knowledge of the respective position of the mobile radio subscribers and the associated production parts, goods or goods to be processed and / or transported, a process-oriented control of the processing and transport machines connected to the data processing or process computer is possible. Preferably, at least part of the installed lated charging stations in the field of processing and transport machines arranged.
Meldet beispielsweise ein mobiler Funkteilnehmer seinen Identifikationskode und den Ladestationskode, wenn er in den Erfassungsbereich einer Ladestation im Bereich einer Bearbeitungsmaschine gerät, so kann der übergeordnete Leit- oder Prozessrechner auf Basis der beiden übermittelten Daten entsprechende Steuerbefehle an das Bearbeitungsgerät zum Start der Bearbeitung des durch den mobilen Funkteilnehmer gekennzeichneten Fertigungsteils ausgeben. Je nach erfasstem Identifikationskode können unterschiedliche Bearbeitungsprozesse gestartet werden. Der jeweilige gesendete Identifikationskode kann auch eine Gruppenkennung aufweisen, über welche der Leit- o- der Prozessrechner vorbestimmte gruppenbezogene Bearbeitungsschritte an die Bearbeitungsmaschine ausgeben kann.If, for example, a mobile radio subscriber reports his identification code and the charging station code when he enters the detection area of a charging station in the area of a processing machine, the higher-level control or process computer can use the two transmitted data corresponding control commands to the processing unit to start processing by the output to a mobile radio subscriber marked production part. Depending on the detected identification code, different processing processes can be started. The respective transmitted identification code can also have a group identifier, via which the control or process computer can output predetermined group-related processing steps to the processing machine.
Meldet beispielsweise ein mobiler Funkteilnehmer seinen Identifikationskode und den Ladestationskode, wenn er in den Erfassungsbereich einer Ladestation im Bereich einer Transportmaschine gerät, so kann der übergeordnete Leitoder Prozessrechner entsprechende Fahrbefehle an die jeweilige über die Ladestationskennung identifizierte Transportmaschine ausgeben.If, for example, a mobile radio subscriber reports his identification code and the charging station code when he enters the detection area of a charging station in the area of a transport machine, the higher-level control or process computer can output corresponding travel commands to the respective transport machine identified via the charging station identifier.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind die induktiven Ladestationen an Stellen der Fertigungsstraße mit vergleichsweise hoher Verweildauer der Fertigungsteile angeordnet. Dies sind insbesondere Stellen, an denen eine länger andauernde Bearbeitung des jeweiligen Fertigungsteils ansteht. Die Stellen können auch die Transportmaschinen selbst sein, an welchen eine induktive Ladestation angebracht ist.According to a further embodiment, the inductive charging stations are arranged at points of the production line with a comparatively long residence time of the production parts. These are in particular places where a longer-lasting processing of the respective production part is pending. The points may also be the transport machines themselves, to which an inductive charging station is attached.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen FIG 1 ein beispielhaftes Datenübertragungssystem mit drei mobilen Funkteilnehmern und einem Transceiver als Basisstation auf Basis des IEEE 802.15-Standards nach dem Stand der Technik,The invention and advantageous embodiments of the invention will be described in more detail below with reference to the following figures. Show it 1 shows an exemplary data transmission system with three mobile radio subscribers and a transceiver as base station based on the IEEE 802.15 standard according to the prior art,
FIG 2 ein beispielhaftes Identifikationssystem mit fünf mobilen Datenspeichern als mobile Funkteilnehmer und zwei Schreib-/Lesegeräten nach dem Stand der Technik,2 shows an exemplary identification system with five mobile data memories as mobile radio subscribers and two read / write devices according to the prior art,
FIG 3 beispielhaft ein Datenübertragungssystem mit fünf mobilen Funkteilnehmern und zwei induktiven Ladestationen gemäß der Erfindung,3 shows an example of a data transmission system with five mobile radio subscribers and two inductive charging stations according to the invention,
FIG 4 beispielhaft den Aufbau eines mobilen Funkteilnehmers eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems,4 shows an example of the structure of a mobile radio subscriber of a data transmission system according to the invention,
FIG 5 das beispielhafte Datenübertragungssystem gemäß FIG 3 mit den fünf mobilen Funkteilnehmern mit jeweils einem Energiespeicher zur Pufferung der ausgekoppelten elektrischen Energie gemäß der Erfindung,5 shows the exemplary data transmission system according to FIG. 3 with the five mobile radio subscribers each having an energy store for buffering the decoupled electrical energy according to the invention,
FIG 6 das beispielhafte Datenübertragungssystem gemäß FIG 5 mit einer übergeordneten Basisstation gemäß der Erfindung und6 shows the exemplary data transmission system according to FIG. 5 with a superordinate base station according to the invention and FIG
FIG 7 beispielhaft ein Automatisierungssystem mit einem erfindungsgemäßen Datenübertragungssystem.7 shows an example of an automation system with a data transmission system according to the invention.
FIG 1 zeigt ein beispielhaftes Datenübertragungssystem 1 mit drei mobilen Funkteilnehmern 2 und einem Transceiver 3 als Basisstation auf Basis des IEEE 802.15-Standards nach dem Stand der Technik.1 shows an exemplary data transmission system 1 with three mobile radio subscribers 2 and a transceiver 3 as a base station based on the IEEE 802.15 standard according to the prior art.
Die mobilen Funkteilnehmer 2 des bekannten Datenübertragungssystems 1 arbeiten berührungslos, das heißt draht- los. Sie weisen jeweils eine auf elektromagnetische Funkwellen basierende HF-Sendeempfangseinheit zumindest zum Senden eines individuellen Identifikationskodes IDT auf. Es können auch andere Daten oder Datenpakete im Sinne von Nutzdaten von einem mobilen Funkteilnehmer 2 zu einem anderen mobilen Funkteilnehmer 2 übertragen werden.The mobile radio subscribers 2 of the known data transmission system 1 operate without contact, that is to say wireless Come on. They each have an RF transceiver unit based on electromagnetic radio waves, at least for transmitting an individual identification code IDT. It is also possible to transmit other data or data packets in the sense of user data from one mobile radio subscriber 2 to another mobile radio subscriber 2.
Die mobilen Funkteilnehmer 2 weisen jeweils eine HF- Sende-/Empfangsantenne 22 auf. Die Antenne 22 ist typischerweise eine kapazitive Dipolantenne oder eine flächig ausgeführte Patch-Antenne. Um einen kontinuierlichen Betrieb der mobilen Funkteilnehmer 2 zu gewährleisten, weisen diese einen Energiespeicher 21 auf, vorzugsweise eine Batterie. Mit Dl sind erste Daten bezeichnet, welche im Fernfeld FF von einem mobilen Funkteilnehmer 2 zu einem benachbarten mobilen Funkteilnehmer 2 übertragen werden können. Sie können, wie im Beispiel der FIG 1 dargestellt, einen jeweiligen individuellen Identifikationskode IDT des sendenden mobilen Funkteilnehmers 2 aufweisen .The mobile radio subscribers 2 each have an RF transmitting / receiving antenna 22. The antenna 22 is typically a capacitive dipole antenna or a patch patch antenna. In order to ensure continuous operation of the mobile radio subscribers 2, they have an energy store 21, preferably a battery. Dl denotes first data which can be transmitted in the far field FF from a mobile radio subscriber 2 to an adjacent mobile radio subscriber 2. As shown in the example of FIG. 1, they can have a respective individual identification code IDT of the transmitting mobile radio subscriber 2.
Im unteren rechten Teil der FIG 1 ist ein Transceiver 3 als Basisstation dargestellt. Er kann auch als Router oder als Gateway betrachtet werden, welcher bzw. welches als Master übergeordnet den Funkdatenverkehr regelt. Die Basisstation 3 bewerkstelligt die Übermittlung von zweiten Daten D2 über eine Datenverbindung DV in ein angeschlossenes erstes Datennetz Nl. Mit DNl sind erste Netzdaten bezeichnet. Dies können unter anderem die von den jeweiligen mobilen Funkteilnehmern 2 gesendeten zweiten Daten D2, wie z.B. die jeweiligen individuellen Identifikationskodes IDT, umfassen. Über das erste Datennetz Nl können auch Nutzdaten über die Basisstation 3 an einen ausgewählten mobilen Funkteilnehmern 2 adressiert und übertragen werden. Zur Adressierung kann z.B. der individuelle Identifikationskode IDT verwendet werden. Das erste Datennetz Nl kann z.B. ein drahtgebunde- nes Bussystem sein, wie z.B. ein Feldbus oder ein LAN (für Local Area Network) . Es kann auch ein funkgestütztes Bussystem sein, wie z.B. ein WLAN (für Wireless LAN) oder ein Bussystem auf Basis eines Bluetooth-, DECT-, GSM- oder UMTS-Standards .In the lower right part of FIG 1, a transceiver 3 is shown as a base station. It can also be considered as a router or as a gateway, which or as a master superordinate regulates the wireless data traffic. The base station 3 accomplishes the transmission of second data D2 via a data connection DV into a connected first data network N1. DN1 denotes first network data. These may include, among others, the second data D2 sent by the respective mobile radio subscribers 2, such as eg the respective individual identification codes IDT. User data can also be addressed and transmitted via the first data network N1 via the base station 3 to a selected mobile radio subscriber 2. For addressing, for example, the individual identification code IDT can be used. The first data network N1 can, for example, be a wireline be a bus system, such as a field bus or a LAN (for Local Area Network). It can also be a radio-based bus system, such as a WLAN (for wireless LAN) or a bus system based on a Bluetooth, DECT, GSM or UMTS standard.
Mit dem Datennetz Nl ist beispielhaft ein Leit- oder Prozessrechner 11 verbunden, welcher die ersten Netzdaten DNl empfangen und auswerten kann. Er kann auch erste Netzdaten DNl an das erste Datennetz Nl ausgeben, die unter anderem an die jeweiligen mobilen Funkteilnehmer 2 adressiert sein können. By way of example, a control or process computer 11, which can receive and evaluate the first network data DN1, is connected to the data network N1. It may also output first network data DN1 to the first data network N1, which may be addressed to the respective mobile radio subscribers 2, among others.
FIG 2 zeigt ein beispielhaftes Identifikationssystem IDS mit fünf mobilen Datenspeichern 2 als mobile Funkteilnehmer und zwei Schreib-/Lesegeräten SLG nach dem Stand der Technik.2 shows an exemplary identification system IDS with five mobile data memories 2 as mobile radio subscribers and two read / write devices SLG according to the prior art.
Drei der fünf gezeigten mobilen Datenspeicher, Tags oder Transponder 2 befinden sich innerhalb je eines zu den beiden Schreib-/Lesegeräten SLG gehörenden Erfassungsbereichs EB. Die jeweilige Bewegungsrichtung der mobilen Datenspeicher 2 zeigen in FIG 2 eingezeichnete Pfeile. Die dargestellte Kontur der Erfassungsbereiche EB symbolisiert schematisch einen Bereich, innerhalb dessen eine Auskopplung von ausreichender elektrischer Energie durch die mobilen Datenspeicher 2 aus dem von den Schreib- /Lesegeräten SLG ausgesendeten magnetischen Wechselfeld möglich ist. Mit EF ist die Energieflussrichtung vom Schreib-/Lesegerät SLG zum jeweiligen mobilen Datenspeicher 2 bezeichnet. Das magnetische Wechselfeld wird mittels einer magnetischen Antenne 43 des Schreib-/Lesege- rätes SLG erzeugt. Zumeist handelt es sich bei dieser um eine kreisförmige Leiterschleifenantenne 43. Gespeist wird die magnetische Antenne 43 jeweils von einem Oszillator bzw. Frequenzgenerator 41 der Ladestationen 4.Three of the five mobile data memories, tags or transponders 2 shown are located within a respective detection area EB belonging to the two read / write devices SLG. The respective direction of movement of the mobile data memory 2 are shown in FIG 2 drawn arrows. The illustrated contour of the detection areas EB schematically symbolizes a region within which a decoupling of sufficient electrical energy by the mobile data memory 2 from the magnetic alternating field emitted by the read / write devices SLG is possible. EF denotes the energy flow direction from the read / write device SLG to the respective mobile data memory 2. The magnetic alternating field is generated by means of a magnetic antenna 43 of the read / write device SLG. In most cases, this is a circular conductor loop antenna 43. The magnetic antenna 43 is fed in each case by an oscillator or frequency generator 41 of the charging stations 4.
Wie die FIG 2 zeigt, ist ein Austausch von dritten Daten D3 zwischen dem jeweiligen Schreib-/Lesegerät SLG und den mobilen Datenspeichern 2 möglich, solange sich diese in einem der Erfassungsbereiche EB befinden. Je nach technischer Ausgestaltung des Identifikationssystems IDS ist eine Datenübertragung von einem mobilen Datenspeicher 2 zum Schreib-/Lesegerät SLG, in umgekehrter Richtung oder in beiden Richtungen möglich. Die zu übertragenden dritten Daten D3 werden seitens des Schreib- /Lesegerätes SLG dem magnetischen Wechselfeld aufmoduliert. Die Datenübertragung vom jeweiligen mobilen Datenspeicher 2 erfolgt durch Lastmodulation, welche durch eine transformatorische Nahfeldkopplung auf die magnetische Antenne 43 des Schreib-/Lesegerätes SLG in Form ei- ner Impedanzänderung zurückwirkt. Im Beispiel der FIG 2 kann auf diese Weise ein im jeweiligen Datenspeicher 2 hinterlegter individueller Identifikationskode IDT ausgelesen werden. As FIG 2 shows, an exchange of third data D3 between the respective read / write device SLG and the mobile data storage 2 is possible, as long as they are located in one of the detection areas EB. Depending on the technical design of the identification system IDS, data transmission from a mobile data memory 2 to the read / write device SLG is possible in the reverse direction or in both directions. The third data D3 to be transmitted are modulated by the read / write device SLG to the alternating magnetic field. The data transmission from the respective mobile data memory 2 is effected by load modulation, which by means of a transformatory near-field coupling to the magnetic antenna 43 of the read / write device SLG in the form of an ner impedance change back. In the example of FIG. 2, an individual identification code IDT stored in the respective data memory 2 can be read out in this way.
Die beiden gezeigten Schreib-/Lesegeräte SLG sind über eine Datenverbindung DV an ein zweites Datennetz N2 angeschlossen. Dieses kann, wie zuvor bereits beschrieben, ein drahtgebundenes oder ein drahtloses Bussystem sein. Mit dem zweiten Datennetz N2 ist ein Leit- oder Prozessrechner 11 unter anderem zum Senden und zum Empfangen von zweiten Netzdaten DN2 verbunden. Ein Teil der zweiten Netzdaten DN2 können die an die jeweiligen mobilen Datenspeicher 2 adressierte dritte Daten D3 umfassen. Auf umgekehrtem Wege können die jeweiligen individuellen Identifikationskodes IDT der mobilen Datenspeicher 2 ü- ber ein Schreib-/Lesegerät SLG als zweite Netzdaten DN2 zum Leit- oder Prozessrechner 11 weitergeleitet werden.The two read / write devices SLG shown are connected via a data link DV to a second data network N2. This may, as previously described, be a wired or a wireless bus system. With the second data network N2, a control or process computer 11 is connected among other things for transmitting and receiving second network data DN2. A part of the second network data DN2 may comprise the third data D3 addressed to the respective mobile data memories 2. In a reverse way, the respective individual identification codes IDT of the mobile data memory 2 can be forwarded via a read / write device SLG to the control or process computer 11 as second network data DN2.
FIG 3 zeigt beispielhaft ein Datenübertragungssystem 1 mit fünf mobilen Funkteilnehmern 2 und zwei induktiven Ladestationen 4 gemäß der Erfindung.3 shows an example of a data transmission system 1 with five mobile radio subscribers 2 and two inductive charging stations 4 according to the invention.
Die beispielhaft zwei induktiven Ladestationen 4 des erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems 1 weisen jeweils eine magnetische Ladestationsantenne 43 zum Aussenden eines magnetischen Wechselfeldes auf. Vorzugsweise ist die magnetische Ladestationsantenne 43 eine Leiterschleifenantenne. Sie kann in einem magnetisch nichtleitenden Gehäuse der Ladestation 4 untergebracht sein. Sie kann alternativ über eine Kabelzuführung an die Ladestation 4 angeschlossen sein. Es können auch mehrere magnetische Ladestationsantennen 43 an einer Ladestation 4 angeschlossen sein.The exemplary two inductive charging stations 4 of the data transmission system 1 according to the invention each have a magnetic charging station antenna 43 for emitting an alternating magnetic field. Preferably, the magnetic charging station antenna 43 is a loop conductor antenna. It can be accommodated in a magnetically non-conductive housing of the charging station 4. It can alternatively be connected to the charging station 4 via a cable feed. It is also possible to connect a plurality of magnetic charging station antennas 43 to a charging station 4.
Die mobilen Funkteilnehmer 2 sind weiter gemäß der Erfindung jeweils mit einer magnetischen Funkteilnehmerantenne 23 versehen. Sie dienen zum Auskoppeln von elektrischer Energie aus dem magnetischen Wechselfeld der jeweiligen Ladestation 4 zumindest zur Speisung einer HF- Sendeempfangseinheit des mobilen Funkteilnehmers 2. Im Beispiel der FIG 3 werden nur die beiden mobilen Funkteilnehmer 2, die sich in den Erfassungsbereichen EB der Ladestationen 4 befinden, ausreichend mit elektrischer Energie versorgt, so dass eine Speisung der jeweiligen HF-Sendeempfangseinheit möglich ist. Dies ist in FIG 3 durch die Einzeichnung von Funkwellen FW symbolisiert. Zur Abstrahlung weisen die mobilen Funkteilnehmer 2 jeweils eine HF-Sende-/Empfangsantenne 22, wie z.B. eine Dipolantenne, auf. Insbesondere sind die Ladestationen 4 und die mobilen Funkteilnehmer 2 derart ausgelegt, dass in einem Erfassungsbereich EB der jeweiligen magnetischen Ladestationsantenne 43 ausreichend elektrische Energie zur kontinuierlichen Speisung des jeweiligen mobilen Funkteilnehmers 2 auskoppelbar ist.The mobile radio subscribers 2 are further provided according to the invention each with a magnetic radio subscriber antenna 23. They serve for decoupling of electrical energy from the alternating magnetic field of the respective charging station 4 at least for feeding an RF transceiver unit of the mobile radio subscriber 2. In the example of FIG. 3, only the two mobile radio subscribers 2 which are located in the coverage areas EB of the charging stations 4 are sufficiently supplied with electrical energy, so that a supply of the respective RF transceiver unit is possible. This is symbolized in FIG. 3 by the marking of radio waves FW. For radiating the mobile radio subscribers 2 each have an RF transmitting / receiving antenna 22, such as a dipole antenna, on. In particular, the charging stations 4 and the mobile radio subscribers 2 are designed such that in a detection range EB of the respective magnetic charging station antenna 43 sufficient electrical energy can be coupled out for the continuous supply of the respective mobile radio subscriber 2.
Die Ladestationen 4 sind an eine Stromversorgungsleitung SVN zur elektrischen Speisung angeschlossen. Diese kann z.B. eine bekannte 230V/50Hz- oder eine HOV/βOHz- Stromversorgungsleitung SVN sein.The charging stations 4 are connected to a power supply line SVN for electrical supply. This can e.g. be a known 230V / 50Hz or HOV / βOHz power supply line SVN.
Im Beispiel der FIG 3 weisen die Ladestationen 4 einen Signalgenerator 41 zur Erzeugung eines modulierten magnetischen Wechselfeldes auf. Der Signalgenerator 41 erzeugt insbesondere ein sinusförmiges Signal mit einem hohen Signalpegel, welches die magnetische Ladestationsantenne 43 speist. Der jeweilige Empfängerkreis mit der magnetischen Funkteilnehmerantenne 23 im Funkteilnehmer 2 ist auf die Sendefrequenz der Ladestationen 4 eingestellt, so dass eine maximale Auskopplung von elektrischer Energie aus dem magnetischen Wechselfeld möglich ist. Bei der Energieübertragung handelt es sich typischerweise um eine Nahfeld-Übertragung in einem ISM-Fre- quenzband. In Frage kommende ISM-Frequenzbänder liegen bei weniger als 125 kHz, bei 6,78 MHz, 13,56 MHz oder bei 27,125 MHz.In the example of FIG. 3, the charging stations 4 have a signal generator 41 for generating a modulated alternating magnetic field. In particular, the signal generator 41 generates a sinusoidal signal having a high signal level, which feeds the magnetic charging station antenna 43. The respective receiver circuit with the magnetic radio subscriber antenna 23 in the radio subscriber 2 is set to the transmission frequency of the charging stations 4, so that a maximum decoupling of electrical energy from the magnetic alternating field is possible. The energy transfer is typically near field transmission in an ISM frequency band. Eligible ISM frequency bands are less than 125 kHz, 6.78 MHz, 13.56 MHz or 27.125 MHz.
Weiterhin ist das von der jeweiligen Ladestation 4 ausgesendete magnetische Wechselfeld zumindest mit einer in der jeweiligen Ladestation 4 gespeicherten individuellen Ladestationskennung IDL und/oder mit einer individuellen, auf eine gemeinsame Referenzposition bezogenen Positionsangabe POS der Ladestation 4 modulierbar. Diese und weitere nicht weiter spezifizierte Nutzdaten können als dritte Daten D3 von der jeweiligen induktiven Ladestation 4 ausgesendet werden. Die mobilen Funkteilnehmer 2 im Erfassungsbereich EB einer entsprechenden Ladestation 4 weisen dazu jeweils einen induktiven Datenempfänger sowie Speichermittel zur Speicherung zumindest der Ladestationskennung IDL und/oder der Positionsangabe POS auf.Furthermore, the magnetic alternating field emitted by the respective charging station 4 is at least one in the respective charging station 4 stored individual charging station ID IDL and / or with an individual, based on a common reference position position information POS of the charging station 4 modulated. These and other user data not specified further can be transmitted as third data D3 from the respective inductive charging station 4. The mobile radio subscribers 2 in the detection area EB of a corresponding charging station 4 each have an inductive data receiver and storage means for storing at least the charging station identifier IDL and / or the position indication POS.
Die Modulation und die dadurch mögliche Datenübertragung basiert vorzugsweise auf einem ISO IEC 14443-2-Standard oder auf einem ISO IEC 15693-2-Standard. In diesen Standards sind geeignete Übertragungsverfahren sowie funktechnische Grenzwerte für die induktive Datenübertragung über eine Luftschnittstelle festgelegt.The modulation and thereby possible data transmission is preferably based on an ISO IEC 14443-2 standard or on an ISO IEC 15693-2 standard. These standards specify suitable transmission methods as well as radio-technical limits for the inductive data transmission over an air interface.
Vorzugsweise erfolgt der Informationsfluss des erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems 1 von einer induktiven Ladestation 4 zu den mobilen Funkteilnehmern 2 im jeweiligen Erfassungsbereich EB. Mittels der zuvor genannten Verfahren, insbesondere durch Lastmodulation der mobilen Funkteilnehmer 2, können auch die dritten Daten D3 von den mobilen Funkteilnehmern 2 zu den induktiven Ladestationen 4 übertragen werden. Die für eine Ladestation 4 bestimmten dritten Daten D3 können beispielsweise Parameter zur Einstellung der Software in der jeweiligen Ladestation 4 sein. Die dritten Daten D3 können auch eine neue Ladestationskennung IDL und/oder eine neue Positionsangabe POS für die Ladestation 4 aufweisen.The information flow of the data transmission system 1 according to the invention preferably takes place from an inductive charging station 4 to the mobile radio subscribers 2 in the respective coverage area EB. By means of the aforementioned methods, in particular by load modulation of the mobile radio subscribers 2, the third data D3 can also be transmitted from the mobile radio subscribers 2 to the inductive charging stations 4. The third data D3 intended for a charging station 4 can be, for example, parameters for setting the software in the respective charging station 4. The third data D3 may also have a new charging station identifier IDL and / or a new position indication POS for the charging station 4.
Bei den im Beispiel der FIG 3 gezeigten mobilen Funkteilnehmern 2 ist jeweils eine interne Datenverbindung zwischen dem induktiven Datenempfänger und der HF- Sendeempfangseinheit vorhanden. Zumindest die über die Datenverbindung empfangbare Ladestationskennung IDL und/oder die Positionsangabe POS sowie der jeweilige I- dentifikationskode IDT des mobilen Funkteilnehmers 2 sind mittels der HF-Sendeempfangseinheit aussendbar. Dies ist durch den Pfeil im Bereich der Funkwellen FW verdeutlicht .In the case of the mobile radio subscribers 2 shown in the example of FIG. 3, an internal data connection between the inductive data receiver and the RF transceiver unit is present in each case. At least that over the Data connection receivable charging station identifier IDL and / or the position information POS and the respective identification code IDT of the mobile radio subscriber 2 can be transmitted by means of the RF transceiver unit. This is illustrated by the arrow in the area of the radio waves FW.
Die Datenübertragung erfolgt mittels der jeweiligen HF- Sendeempfangseinheit vorzugsweise in einem Hochfrequenz- ISM-Frequenzband von mehr 400 MHz. Bevorzugte Frequenzbänder liegen im Bereich von 2,4 GHz oder 5,8 GHz. Weitere mögliche Frequenzbänder liegen im Bereich von 433 MHz, 869 MHz oder 915 MHz.The data transmission takes place by means of the respective RF transceiver unit, preferably in a high-frequency ISM frequency band of more than 400 MHz. Preferred frequency bands are in the range of 2.4 GHz or 5.8 GHz. Other possible frequency bands are in the range of 433 MHz, 869 MHz or 915 MHz.
Empfängerseitig ist damit eine Positionsbestimmung des jeweiligen sich mit seinem individuellen Identifikationskode IDT und mit der Ladestationskennung IDL und/oder der Positionsangabe POS meldenden mobilen Funkteilnehmers 2 möglich.On the receiver side, it is thus possible to determine the position of the respective mobile radio subscriber 2, which reports with its individual identification code IDT and with the charging station identifier IDL and / or the position information POS.
Alternativ dazu kann die Positionsbestimmung dadurch erfolgen, dass zu jedem Zeitpunkt nur von einer der Ladestationen 4 deren magnetisches Wechselfeld aussendet wird. Da ein mobiler Funkteilnehmer 2 erst dann in die Lage versetzt wird, zu senden, wenn ausreichend elektrische Energie ausgekoppelt worden ist, ist eine direkte Zuordnung eines gerade sendenden mobilen Funkteilnehmers 2 zu der gerade ein magnetisches Wechselfeld aussendenden induktiven Ladestation 4 möglich. Hierzu kann ein möglicher Empfänger Zeit- und Zuordnungsmittel aufweisen. Als Empfänger kommen insbesondere die anderen Funkteilnehmer 2 und die Basisstationen 3 in Frage.Alternatively, the position can be determined by the fact that at each time only one of the charging stations 4 whose magnetic alternating field is emitted. Since a mobile radio subscriber 2 is only enabled to transmit when sufficient electrical energy has been decoupled, a direct assignment of a mobile radio subscriber 2 currently transmitting to the inductive charging station 4 which is currently emitting an alternating magnetic field is possible. For this purpose, a possible receiver may have time and allocation means. In particular, the other radio subscribers 2 and the base stations 3 come into question as receivers.
Die Ladestationen 4 können beispielsweise Signalauskoppelmittel zum Auskoppeln eines auf der Stromversorgungsleitung SVN übertragenen Synchronisationssignals aufweisen. Das magnetische Wechselfeld ist in Abhängigkeit von diesem Synchronisationssignal von den Ladestationen 4 aussendbar.The charging stations 4 may, for example, signal output means for coupling out a transmitted on the power supply line SVN synchronization signal. The alternating magnetic field is dependent on this synchronization signal from the charging stations 4 can be emitted.
Alternativ dazu können die Ladestationen 4 einen Funkempfänger zum Auskoppeln eines Funkzeitsignals aufweisen. Das jeweilige magnetische Wechselfeld ist in Abhängigkeit des Funkzeitsignals von den Ladestationen 4 aussendbar .Alternatively, the charging stations 4 may have a radio receiver for coupling out a radio time signal. The respective alternating magnetic field can be emitted by the charging stations 4 as a function of the radio-time signal.
Auch können die Ladestationen 4 einen Zeitsignalgeber zur Erzeugung eines Zeitsignals aufweisen, wie z.B. auf Basis einer quartzgestützten elektronischen Uhr. Das jeweilige magnetische Wechselfeld ist in Abhängigkeit dieses Zeitsignals von den Ladestationen 4 aussendbar.Also, the charging stations 4 may include a timing signal generator for generating a timing signal, e.g. based on a quartz-based electronic clock. The respective alternating magnetic field can be emitted as a function of this time signal from the charging stations 4.
FIG 4 zeigt beispielhaft den Aufbau eines mobilen Funkteilnehmers 2 eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems 1.4 shows by way of example the structure of a mobile radio subscriber 2 of a data transmission system 1 according to the invention.
Im linken Teil der FIG 4 ist die magnetische Funkteilnehmerantenne 23 zu sehen. In ihr wird durch das magnetische Wechselfeld MAG eine Induktionsspannung erzeugt. Das magnetische Wechselfeld MAG ist durch eine geschlossene magnetische Feldlinie symbolisiert, welches die magnetische Antenne 23 durchflutet. Die induzierte Spannung wird einem Gleichrichter 25 zugeführt, an dessen Ausgang eine gepulste gleichgerichtete AusgangsSpannung bereitstellt. Mit dem Bezugszeichen 24 ist als Energiespeicher beispielhaft ein Kondensator dargestellt. Er dient neben der Pufferung der eingespeisten elektrischen Energie zur Glättung der gepulsten gleichgerichteten Eingangsspannung. Diese Spannung dient letztendlich zur elektrischen Versorgung der weiteren elektrischen und elektronischen Bauelemente 27a, 27b, 27, 28 des mobilen Funkteilnehmers 2.In the left part of FIG 4, the magnetic radio subscriber antenna 23 can be seen. In it, an induction voltage is generated by the magnetic alternating field MAG. The magnetic alternating field MAG is symbolized by a closed magnetic field line, which flows through the magnetic antenna 23. The induced voltage is fed to a rectifier 25, at whose output a pulsed rectified output voltage is provided. By the reference numeral 24 is shown as an energy storage example, a capacitor. It serves in addition to the buffering of the supplied electrical energy for smoothing the pulsed rectified input voltage. This voltage ultimately serves for the electrical supply of the further electrical and electronic components 27a, 27b, 27, 28 of the mobile radio subscriber 2.
Oberhalb des Gleichrichters 25 ist der induktive Datenempfänger 26 zu sehen, welcher mittels eines geeigneten Filterkreises die dritten Daten D3, mit denen das magnetischen Wechselfeld MAG ladestationsseitig moduliert wurde, extrahiert. Diese Daten D3 umfassen unter anderem die individuelle Ladestationskennung IDL und/oder die Positionsangabe POS der gerade sendenden Ladestation 4. Das demodulierte Signal wird einer ersten Steuereinheit 27a zugeführt, welche den induktiven Teil des mobilen Funkteilnehmers 2 steuert.Above the rectifier 25, the inductive data receiver 26 can be seen, which by means of a suitable Filtering circuit, the third data D3, with which the alternating magnetic field MAG has been modulated charging station side extracted. These data D3 include inter alia the individual charging station identifier IDL and / or the position indication POS of the charging station 4 currently transmitting. The demodulated signal is supplied to a first control unit 27a which controls the inductive part of the mobile radio subscriber 2.
Im rechten Teil der FIG 4 ist der HF-Teil des mobilen Funkteilnehmers 2 dargestellt, welcher mittels einer zweiten Steuereinheit 27b gesteuert wird. Die beiden Steuereinheiten 27a, 27b sind über interne Datenverbindungsleitungen zum Austausch von internen Daten DA sowie zur Weiterleitung der individuellen Ladestationskennung IDL und/oder der Positionsangabe POS verbunden. Aus- gangsseitig ist die zweite Steuereinheit 27b mit einem HF-Modulator/Demodulator 28 verbunden. Zwischen diesen beiden Einheiten 27b, 28 werden Sendeempfangsdaten SED ausgetauscht. Die individuelle Ladestationskennung IDL und/oder die Positionsangabe POS bzw. deren korrespondierende Signalfolge wird durch den HF-Modulatorteil des HF-Modulator/Demodulators 28 auf eine geeignete HF-Ebene moduliert und über die nachgeschaltete HF-Antenne 22 in Form von Funkwellen FW abgestrahlt. Neben den zuvor genannten Kennungen IDL, POS wird zudem der individuelle Identifikationskode IDT des mobilen Funkteilnehmers 2 gesendet. Dieser ist vorzugsweise in einem nichtflüchtigen Speicher der zweiten Steuereinheit 27b abgelegt. Letztere Kennung IDT kann auch alleinig gesendet werden, falls keine gültige individuelle Ladestationskennung IDL und/oder der Positionsangabe POS empfangen werden konnte.In the right part of FIG 4, the RF part of the mobile radio subscriber 2 is shown, which is controlled by a second control unit 27b. The two control units 27a, 27b are connected via internal data connection lines for exchanging internal data DA and for forwarding the individual charging station identifier IDL and / or the position indication POS. On the output side, the second control unit 27b is connected to an RF modulator / demodulator 28. Between these two units 27b, 28 transceiver data SED are exchanged. The individual charging station identifier IDL and / or the position indication POS or its corresponding signal sequence is modulated by the RF modulator part of the RF modulator / demodulator 28 to a suitable RF level and radiated via the downstream RF antenna 22 in the form of radio waves FW. In addition to the identifiers IDL, POS mentioned above, the individual identification code IDT of the mobile radio subscriber 2 is also transmitted. This is preferably stored in a nonvolatile memory of the second control unit 27b. The latter identifier IDT can also be sent alone if no valid individual charging station identifier IDL and / or the position information POS could be received.
Üblicherweise werden die Funktionen der beiden Steuereinheiten 27a, 27b durch eine einzige Steuereinheit 27 übernommen. Diese ist insbesondere ein MikroController. Mit den mobilen Funkteilnehmern 2 können gemäß dem Beispiel der FIG 4 nicht weiter dargestellte Sensoren verbunden sein. Die Sensoren sind vorzugsweise integrale Bestandteile des mobilen Funkteilnehmers 2. Die zweite Steuereinheit 27b kann einen oder mehrere entsprechende Eingänge zum Empfang korrespondierender Sensordaten SENS aufweisen. Die Sensordaten SENS können einen in der Umgebung des mobilen Funkteilnehmers 2 erfassten Umweltzustand, z.B. einen Temperaturwert, einen Feuchtigkeitswert, einen Helligkeitswert oder einen Luftdruckwert, umfassen. Der Umweltzustand kann auch ein magnetischer oder elektrischer Feldstärkewert sein. Im ersteren Fall kann der Sensor ein Magnetfeldsensor sein. Überschreitet das erfasste Magnetfeld einen vorgegebenen Feldstärkewert, so kann daraus ein Schaltsignal als Sensordatum abgeleitet werden. Schließlich können die Sensordaten SENS gleichfalls an den HF-Modulator/ Demodulator 28 ausgegeben und gesendet werden.Usually, the functions of the two control units 27a, 27b are adopted by a single control unit 27. This is in particular a microcontroller. With the mobile radio subscribers 2, according to the example of FIG 4 sensors not shown further may be connected. The sensors are preferably integral components of the mobile radio subscriber 2. The second control unit 27b may have one or more corresponding inputs for receiving corresponding sensor data SENS. The sensor data SENS may include an environmental condition detected in the environment of the mobile radio subscriber 2, for example a temperature value, a humidity value, a brightness value or an air pressure value. The environmental condition may also be a magnetic or electric field strength value. In the former case, the sensor may be a magnetic field sensor. If the detected magnetic field exceeds a predetermined field strength value, then a switching signal can be derived as sensor data. Finally, the sensor data SENS can also be output to the RF modulator / demodulator 28 and sent.
Zusätzlich kann auf umgekehrten Wege der zumindest von in Empfangsreichweite liegenden ersten mobilen Funkteilnehmern 2 empfangene individuelle Identifikationskodes IDT sowie die Ladestationskennung IDL und/oder die Positionsangabe POS mittels der jeweiligen HF- Sendeempfangseinheit 32 an benachbarte zweite mobile Funkteilnehmer 2 weitergeleitet werden.In addition, the individual ID codes IDT received at least from the first mobile radio subscribers in reception range 2 and the charging station ID ID and / or the position indication POS can be forwarded to adjacent second mobile radio subscribers 2 by means of the respective RF transceiver unit 32.
FIG 5 zeigt das beispielhafte Datenübertragungssystem 1 gemäß FIG 3 mit den fünf mobilen Funkteilnehmern 2 mit jeweils einem Energiespeicher 24 zur Pufferung der ausgekoppelten elektrischen Energie gemäß der Erfindung.5 shows the exemplary data transmission system 1 according to FIG. 3 with the five mobile radio subscribers 2 each having an energy store 24 for buffering the decoupled electrical energy according to the invention.
Im Unterschied zum Beispiel der FIG 3 erlaubt der Energiespeicher 24 im jeweiligen mobilen Funkteilnehmer 2 einen Sende- und/oder Empfangsbetrieb auch außerhalb des Erfassungsbereichs EB einer induktiven Ladestation 4. Der Energiespeicher 24 ist vorzugsweise ein Akkumulator, wie z.B. ein NiCd-, ein NiMH- oder ein Lithium-Ionen- Akkumulator. Der Energiespeicher 24 kann alternativ ein Kondensator mit hoher Speicherkapazität, wie z.B. ein Elektrolytkondensator, sein. Besondere hochkapazitive Typen sind unter der Bezeichnung Goldcap- oder Ultracap- Kondensatoren bekannt. Die zuvor genannten Kondensatoren können auch parallel zu einem Akkumulator geschaltet sein.In contrast to the example of FIG. 3, the energy store 24 in the respective mobile radio subscriber 2 also allows transmission and / or reception operation outside the detection range EB of an inductive charging station 4. The energy store 24 is preferably an accumulator, such as a NiCd, NiMH, or a lithium-ion Accumulator. The energy storage 24 may alternatively be a high storage capacity capacitor, such as an electrolytic capacitor. Special high-capacitance types are known as goldcap or ultracap capacitors. The aforementioned capacitors can also be connected in parallel to an accumulator.
Die nun mögliche Kommunikation der mobilen Funkteilnehmer 2 außerhalb eines Erfassungsbereichs EB ist durch entsprechende Pfeile symbolisiert.The now possible communication of the mobile radio subscribers 2 outside of a detection range EB is symbolized by corresponding arrows.
Im Beispiel der FIG 5 ist auch erkennbar, wie der zumindest von in Empfangsreichweite liegenden ersten mobilen Funkteilnehmern 2 empfangene individuelle Identifikationskodes IDT sowie die Ladestationskennung IDL und/oder die Positionsangabe POS mittels der jeweiligen HF- Sendeempfangseinheit an benachbarte zweite mobile Funkteilnehmer 2 weitergeleitet werden können.In the example of FIG. 5 it can also be seen how the individual identification codes IDT received at least by first mobile radio subscribers 2 in reception range as well as the charging station identifier IDL and / or the position indication POS can be forwarded to adjacent second mobile radio subscribers 2 by means of the respective RF transceiver unit.
Im Besonderen handelt es sich bei der Datenübertragung gemäß FIG 5 zwischen den mobilen Funkteilnehmern 2 untereinander um eine Fernfeld-Datenübertragung. Die Datenübertragung erfolgt vorzugsweise in einem Hochfre- quenz-ISM-Frequenzband. Weiterhin basiert die Datenübertragung vorzugsweise auf einem IEEE 802-Standard, insbesondere auf einem IEEE 802.15-Standard. Diese gewährleisten eine zuverlässige Datenübertragung neben einem schnellen Verbindungsaufbau.In particular, the data transmission according to FIG. 5 between the mobile radio subscribers 2 is a far-field data transmission with one another. The data transmission preferably takes place in a high-frequency ISM frequency band. Furthermore, the data transmission is preferably based on an IEEE 802 standard, in particular on an IEEE 802.15 standard. These ensure reliable data transmission in addition to a fast connection.
FIG 6 zeigt das beispielhafte Datenübertragungssystem 1 gemäß FIG 5 mit einer übergeordneten Basisstation 3 gemäß der Erfindung.6 shows the exemplary data transmission system 1 according to FIG. 5 with a higher-order base station 3 according to the invention.
Die Basisstation 3 weist einen nicht weiter dargestellten HF-Sendeempfänger auf. Über diesen erfolgt die Datenübertragung zu in Sende- und Empfangsreichweite liegenden mobilen Funkteilnehmern 2 im Fernfeld. Die Daten- Übertragung erfolgt vorzugsweise im gleichen Hochfre- quenz-ISM-Frequenzband wie bei der Datenübertragung zwischen den mobilen Funkteilnehmern 2 untereinander. Die Basisstation 3 ist an ein erstes Datennetz DNl angeschlossen. Weiterhin weist die Basisstation 3 Mittel zur Weiterleitung zumindest des vom jeweiligen mobilen Funkteilnehmer 2 empfangenen individuellen Identifikationskodes IDT sowie der von der jeweiligen Ladestation 4 stammenden individuellen Ladestationskennung IDL und/oder Positionsangabe POS in das erste Datennetz DNl auf. Mit DNl sind erste Netzdaten bezeichnet, welche unter anderem die zuvor genannten Kennungen IDT, IDL, POS aufweisen. Die ersten Netzdaten DNl können auch weitere, nicht weiter spezifizierte Nutzdaten aufweisen.The base station 3 has an RF transceiver, not shown. About this takes place the data transmission to lying in the transmission and reception range mobile radio subscribers 2 in the far field. The data- Transmission preferably takes place in the same high-frequency ISM frequency band as in the data transmission between the mobile radio subscribers 2 with one another. The base station 3 is connected to a first data network DNl. Furthermore, the base station 3 has means for forwarding at least the individual identification code IDT received from the respective mobile radio subscriber 2 as well as the individual charging station identifier IDL and / or position information POS originating from the respective charging station 4 into the first data network DN1. DN1 designates first network data which, inter alia, have the identifiers IDT, IDL, POS mentioned above. The first network data DN1 can also have further, unspecified user data.
Auf umgekehrtem Wege können die ersten Netzdaten DNl aus dem ersten Datennetz Nl über die Basisstation 3 an den gewünschten, das heißt adressierten, mobilen Funkteilnehmer 2, weitergeleitet werden. Die Basisstation 3 kann daher auch als Router, Gateway oder Transceiver angesehen werden.In the opposite way, the first network data DNl from the first data network Nl via the base station 3 to the desired, that is addressed, mobile radio subscriber 2, forwarded. The base station 3 can therefore also be regarded as a router, gateway or transceiver.
Mit dem Bezugszeichen 11 ist beispielhaft ein Leit- oder Prozessrechner dargestellt, welcher gleichfalls an das erste Datennetz Nl angeschlossen ist. Zumindest ein Teil der ersten Netzdaten DNl, insbesondere die zuvor genannten Kennungen IDL, IDT, POS sowie eine jeweilige Basis- stationskennung IDB, können von dem Leit- oder Prozessrechner 11 empfangen und ausgewertet werden.By the reference numeral 11 is exemplified a control or process computer, which is also connected to the first data network Nl. At least part of the first network data DN1, in particular the identifiers IDL, IDT, POS mentioned above and a respective base station identifier IDB, can be received and evaluated by the control or process computer 11.
Im Beispiel der FIG 6 ist nur eine Basisstation 3 dargestellt. Bei großflächigen Arbeitsräumen mit mehreren 1000 qm oder 10000 qm, wie z.B. in einer Fertigungsanlage, sind mehrere verteilt angeordnete Basisstationen 3 vorteilhaft. Insbesondere sind diese derart angeordnet, dass der Arbeitsraum funktechnisch gut ausgeleuchtet ist. Vorzugsweise sind alle Basisstationen 3 an das gleiche erste Datennetz DNl angeschlossen, wobei jede der Basisstationen 3 eine individuelle Basisstationskennung IDB aufweist .In the example of FIG. 6, only one base station 3 is shown. In large workspaces with several 1000 square meters or 10000 square meters, such as in a manufacturing plant, several distributed base stations 3 are advantageous. In particular, these are arranged such that the working space is well radio-lit. Preferably, all base stations 3 are the same first data network DNl, each of the base stations 3 having an individual base station identifier IDB.
Das in den Figuren FIG 3 bis FIG 6 beschriebene erfindungsgemäße Datenübertragungssystem 1 ist vorteilhaft zur Positionsbestimmung eines jeweiligen mobilen Funkteilnehmers 2.The data transmission system 1 according to the invention described in FIGS. 3 to 6 is advantageous for determining the position of a respective mobile radio subscriber 2.
Die mobilen Funkteilnehmer 2 können, je nach Schwerpunkt ihrer Verwendung, mobile Datenspeicher 2 zu Identifizierungszwecken und/oder mobile Funksensoren 2 zur Erfassung eines Umweltzustandes sein.Depending on the focus of their use, the mobile radio subscribers 2 can be mobile data storage 2 for identification purposes and / or mobile radio sensors 2 for detecting an environmental condition.
FIG 7 zeigt ein beispielhaftes Automatisierungssystem AS mit einem erfindungsgemäßen Datenübertragungssystem 1.7 shows an exemplary automation system AS with a data transmission system 1 according to the invention.
Das gezeigte Automatisierungssystem AS weist eine Vielzahl von Bearbeitungs- und Transportmaschinen 6-10 entlang einer Fertigungsstraße FTS des Automatisierungssystems AS auf. Im Beispiel der FIG 7 erfolgt die Bearbeitung eines beispielhaft winkelförmigen Fertigungsteils 5 entlang der von links nach rechts verlaufenden Fertigungsstraße FTS. Das gezeigte Fertigungsteil 5 kann z.B. ein Karosserieteil eines Kraftfahrzeuges sein. Es wird, von links kommend, mittels einer ersten Fräsmaschine 7 als Bearbeitungsmaschine, mittels einer darauf folgenden zweiten Bearbeitungsmaschine 8 und mittels einer Lackieranlage 9 bearbeitet bzw. behandelt. Der Transport zwischen den jeweiligen Bearbeitungsmaschinen 7, 8, 9 erfolgt mittels eines Transportwagens 6 als Transportmaschine sowie mittels eines Förderbandes 10.The automation system AS shown has a plurality of processing and transport machines 6-10 along a production line FTS of the automation system AS. In the example of FIG 7, the processing of an exemplary angle-shaped production part 5 along the running from left to right production line FTS. The illustrated manufacturing part 5 may e.g. be a body part of a motor vehicle. Coming from the left, it is processed or treated by means of a first milling machine 7 as a processing machine, by means of a subsequent second processing machine 8 and by means of a painting installation 9. The transport between the respective processing machines 7, 8, 9 by means of a trolley 6 as a transport machine and by means of a conveyor belt 10th
Die Bearbeitungs- und Transportmaschinen 6-10 sind datentechnisch mit einem Leit- oder Prozessrechner 11 verbunden, welcher an diese entsprechende Steuerbefehle sendet. Die Bearbeitungsmaschinen 7, 8, 10 sind beispielhaft über ein Bussystem PB, wie z.B. über einen Profibus, an den Leit- oder Prozessrechner 11 angeschlossen. Die Transportwagen 6 sind über eine Funkdatenverbindung, wie z.B. mittels WLAN, mit dem Leit- oder Prozessrechner 11 verbunden. Dies ist durch die eingezeichneten Antennen Al, A2 symbolisiert. Mit PD sind Prozessdaten bezeichnet, welche auf dem Bussystem PB zur Steuerung und Regelung der gesamten Prozesse des Automatisierungssystems AS ausgetauscht werden.The processing and transport machines 6-10 are data technically connected to a control or process computer 11, which sends to these corresponding control commands. The processing machines 7, 8, 10 are exemplified via a bus system PB, such as via a Profibus, connected to the control or process computer 11. The trolley 6 are connected via a radio data connection, such as by means of WLAN, with the control or process computer 11. This is symbolized by the marked antennas Al, A2. With PD process data are designated, which are exchanged on the bus system PB for controlling and regulating the entire processes of the automation system AS.
Das Automatisierungssystem AS weist weiterhin ein erfindungsgemäßes Datenübertragungssystem 1 auf. Es ist eine Vielzahl von induktiven Ladestationen 4 entlang der Fertigungsstraße FTS angeordnet. Im vorliegenden Beispiel weisen die Transportwagen 6 jeweils eine am Fahrzeug 6 installierte induktive Ladestation 4 auf. In diesem Falle werden die Ladestationen 4 aus einem Akkumulator des Transportwagens 6 gespeist. Weiterhin ist an den beiden Fräsmaschinen 7, 8 sowie am Förderband 10 jeweils eine induktive Ladestation 4 angebracht.The automation system AS furthermore has a data transmission system 1 according to the invention. A plurality of inductive charging stations 4 are arranged along the production line FTS. In the present example, the trolley 6 each have an installed on the vehicle 6 inductive charging station 4. In this case, the charging stations 4 are fed from an accumulator of the trolley 6. Furthermore, in each case an inductive charging station 4 is attached to the two milling machines 7, 8 and on the conveyor belt 10.
An dem zu bearbeitenden und zu transportierenden Fertigungsteil 5 ist ein mobiler Funkteilnehmer 2 angebracht. Insbesondere ist dieser derart angebracht, dass sich dieser zumindest zeitweise während des Transports und der Bearbeitung im Bereich einer induktiven Ladestation 4 befindet. In diesem Fall kann der mobile Funkteilnehmer 2 über die jeweilige Ladestation 4 gespeist werden. Die induktiven Ladestationen 4 sind an Stellen der Fertigungsstraße FTS angeordnet, an denen die mobilen Funkteilnehmer 2 eine vergleichsweise hohe Verweildauer aufweisen .A mobile radio subscriber 2 is attached to the production part 5 to be processed and transported. In particular, it is mounted in such a way that it is located at least temporarily during transport and processing in the area of an inductive charging station 4. In this case, the mobile radio subscriber 2 can be fed via the respective charging station 4. The inductive charging stations 4 are arranged at locations of the production line FTS at which the mobile radio subscribers 2 have a comparatively long residence time.
Weist der mobile Funkteilnehmer 2 einen internen Energiespeicher 24 auf, so kann dieser während der Verweildauer aufgeladen werden. Mit FW sind Funkwellen bezeichnet, welche der mobile Funkteilnehmer 2 während der jeweiligen Transport- und Bearbeitungsabschnitte aussendet. Weiterhin ist der Leit- oder Prozessrechner 11 datentechnisch mit zumindest einer im Bereich der Fertigungsstraße FTS angeordneten Basisstation 3 verbunden. Im Beispiel der FIG 7 ist nur eine Basisstation 3 vorhanden. Diese leitet die vom mobilen Funkteilnehmer 2 empfangenen Signale an den Leit- oder Prozessrechner 11 weiter.If the mobile radio subscriber 2 has an internal energy store 24, this can be charged during the dwell time. With FW radio waves are designated, which transmits the mobile radio subscriber 2 during the respective transport and processing sections. Furthermore, the control or process computer 11 is connected in terms of data technology with at least one base station 3 arranged in the region of the production line FTS. In the example of FIG. 7, only one base station 3 is present. This forwards the signals received from the mobile radio subscriber 2 to the control or process computer 11.
Bei dem erfindungsgemäßen Automatisierungssystem AS ist zumindest an den Zeitpunkten, an denen sich der am Fertigungsteil 5 angebrachte mobile Funkteilnehmer 2 im Bereich einer Ladestation 4 befindet, die aktuelle Position des Fertigungsteils 5 ermittelbar. Hierzu sendet der mobile Funkteilnehmer 2 seinen individuellen Identifikationskode IDT und die individuelle Ladestationskennung IDL und/oder eine entsprechende Positionsangabe POS an die Basisstation 3. Diese leitet die empfangenen Kennungen IDT, IDL, POS als erste Netzdaten DNl zum Leit- oder Prozessrechner 11 weiter.In the case of the automation system AS according to the invention, the current position of the production part 5 can be determined at least at the times at which the mobile radio subscriber 2 attached to the production part 5 is located in the region of a charging station 4. For this purpose, the mobile radio subscriber 2 sends its individual identification code IDT and the individual charging station identifier IDL and / or a corresponding position indication POS to the base station 3. This forwards the received identifiers IDT, IDL, POS as the first network data DNl to the control or process computer 11.
Weist der mobile Funkteilnehmer 2 einen Energiespeicher zur Pufferung der aus dem magnetischen Wechselfeld einer Ladestation 4 ausgekoppelten Energie auf, so kann dieser fortlaufend oder mittels Abfrage durch die übergeordnete Basisstation 3 seinen individuellen Identifikationskode IDT senden. Er kann auch eine Ladebetriebskennung nur für den Fall senden, wenn sich dieser in einem Erfassungsbereich EB einer induktiven Ladestation 4 befindet.If the mobile radio subscriber 2 has an energy store for buffering the energy which has been decoupled from the alternating magnetic field of a charging station 4, it can send its individual identification code IDT consecutively or by means of interrogation by the superordinate base station 3. It can also send a charging operation identifier only in case it is located in a detection area EB of an inductive charging station 4.
In Reaktion auf die über das erste Datennetz Nl empfangenen jeweiligen Kennungen IDT, IDL, POS kann der Leitoder Prozessrechner 11 geeignete Steuerbefehle zur individuellen Bearbeitung des durch den jeweiligen mobilen Funkteilnehmer 2 gekennzeichneten Fertigungsteils 5 an die jeweilige Bearbeitungs- oder Transportmaschine 6-10 aussenden. Durch die kurzen Reaktionszeiten der mobilen Funkteilnehmer 2 können diese auch für Echtzeitanwendungen im Automatisierungssystem eingesetzt werden.In response to the respective identifiers IDT, IDL, POS received via the first data network Nl, the control or process computer 11 can send suitable control commands for the individual processing of the production part 5 marked by the respective mobile radio subscriber 2 to the respective processing or transport machine 6-10. Due to the short reaction times of the mobile Radio subscribers 2 can also be used for real-time applications in the automation system.
Weist das Datenübertragungssystem 1 bzw. das Automatisierungssystem mehrere Basisstationen 3 auf, so ist alternativ eine Ermittlung der jeweiligen Position eines mobilen Funkteilnehmers 2 durch Anwendung geeigneter Triangulations- und/oder Laufzeitmessverfahren möglich. Hierzu können die im Verbund arbeitenden und über das erste Datennetz Nl verbundenen Basisstationen 3 Mittel zur gemeinschaftlichen Positionsermittlung eines mobilen Funkteilnehmers 2 auf Basis von Abstandsmessungen aufweisen. If the data transmission system 1 or the automation system has a plurality of base stations 3, it is alternatively possible to determine the respective position of a mobile radio subscriber 2 by using suitable triangulation and / or transit time measurement methods. For this purpose, the base stations 3 operating in the network and connected via the first data network N1 can have means for joint position determination of a mobile radio subscriber 2 on the basis of distance measurements.

Claims

Patentansprüche claims
1. Datenübertragungssystem mit einer Vielzahl berührungslos arbeitender mobiler Funkteilnehmer (2), wobei die mobilen Funkteilnehmer (2) jeweils eine auf elektromagnetischen Funkwellen (FW) basierende HF- Sendeempfangseinheit (32) zumindest zum Senden eines in¬ dividuellen Identifikationskodes (IDT) aufweisen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,1. Data transmission system having a plurality of non-contact mobile radio subscribers (2), the mobile radio subscribers (2) each having an electromagnetic radio waves (FW) based RF transceiver unit (32) at least for sending a in ¬ individual identification codes (IDT), characterized .
- dass das Datenübertragungssystem weiterhin eine Vielzahl von induktiven Ladestationen (4) aufweist, welche jeweils eine magnetische Ladestationsantenne (43) zum Aussenden eines magnetisches Wechselfeldes (MAG) aufweisen, und dass die mobilen Funkteilnehmer (2) mit jeweils einer magnetischen Funkteilnehmerantenne (23) zum Auskoppeln von elektrischer Energie aus dem magnetischen Wechselfeld (MAG) der jeweiligen Ladestation (4) zumindest zur Speisung der HF-Sendeempfangseinheit des mobilen Funkteilnehmers (2) versehen sind.- That the data transmission system further comprises a plurality of inductive charging stations (4), each having a magnetic charging station antenna (43) for emitting an alternating magnetic field (MAG), and in that the mobile radio subscriber (2) each having a magnetic radio subscriber antenna (23) for Decoupling of electrical energy from the magnetic alternating field (MAG) of the respective charging station (4) are provided at least for feeding the RF transceiver unit of the mobile radio subscriber (2).
2. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die mobilen Funkteilnehmer (2) jeweils einen Energiespeicher2. The data transmission system according to claim 1, wherein a mobile radio subscriber (2) each has an energy store
(24) zur Pufferung der ausgekoppelten elektrischen Energie aufweisen.(24) for buffering the decoupled electrical energy.
3. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ladestationen (4) und die mobilen Funkteilnehmer (2) derart ausgelegt sind, dass in einem Erfassungsbereich3. Data transmission system according to claim 1 or 2, characterized in that the charging stations (4) and the mobile radio subscribers (2) are designed such that in a detection area
(EB) der jeweiligen magnetischen Ladestationsantenne (43) ausreichend elektrische Energie zur kontinuierlichen Speisung des jeweiligen mobilen Funkteilnehmers (2) auskoppelbar ist. (EB) of the respective magnetic charging station antenna (43) sufficient electrical energy for continuous feeding of the respective mobile radio subscriber (2) can be coupled out.
4. Datenübertragungssystem nach einem αer vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zu jedem Zeitpunkt nur von einer der Ladestationen (4) deren magnetisches Wechselfeld (MAG) aussendbar ist.4. Data transmission system according to one of the preceding claims, characterized in that at any one time only from one of the charging stations (4) whose alternating magnetic field (MAG) is emitable.
5. Datenübertragungssystem nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ladestationen (4) an eine Stromversorgungsleitung zur elektrischen Speisung angeschlossen sind, dass die Ladestationen (4) Signalauskoppelmittel zum Auskoppeln eines auf der Stromversorgungsleitung ü- bertragenen Synchronisationssignals aufweisen und dass das magnetische Wechselfeld (MAG) in Abhängigkeit vom Synchronisationssignal von den Ladestationen (4) aussendbar ist.5. Data transmission system according to claim 4, characterized in that the charging stations (4) are connected to a power supply line for electrical supply, that the charging stations (4) Signalauskoppelmittel for coupling out a ü on the power supply line Ü transmitted synchronization signal and that the alternating magnetic field (MAG) in response to the synchronization signal from the charging stations (4) can be emitted.
6. Datenübertragungssystem nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ladestationen (4) einen Funkempfänger zum Auskoppeln eines Funkzeitsignals aufweisen und dass das jeweilige magnetische Wechselfeld (MAG) in Abhängigkeit des Funkzeitsignals von den Ladestationen (4) aussendbar ist.6. Data transmission system according to claim 4 or 5, characterized in that the charging stations (4) have a radio receiver for decoupling a radio time signal and that the respective alternating magnetic field (MAG) depending on the radio timing signal from the charging stations (4) can be transmitted.
7. Datenübertragungssystem nach Anspruch 4, 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ladestationen (4) einen Zeitsignalgeber zur Erzeugung eines Zeitsignals aufweisen und dass das jeweilige magnetische Wechselfeld (MAG) in Abhängigkeit dieses Zeitsignals von den Ladestationen (4) aussendbar ist.7. The data transmission system according to claim 4, 5 or 6, characterized in that the charging stations (4) have a time signal generator for generating a time signal and that the respective magnetic alternating field (MAG) in response to this time signal from the charging stations (4) can be emitted.
8. Datenübertragungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ladestationen (4) einen Signalgenerator (41) zur Erzeugung eines modulierten magnetischen Wechselfeldes (MAG) aufweisen, dass das magnetische Wechselfeld (MAG) zumindest mit einer in der jeweiligen Ladestation (4) gespeicherten individuellen Ladestationskennung (IDL) und/oder mit einer individuellen, auf eine gemeinsame Referenzposition bezogenen Positionsangabe (POS) der Ladestation (4) modulierbar ist und dass die mobilen Funkteilnehmer (2) jeweils einen induktiven Datenempfänger (26) sowie Speichermittel zur Speicherung zumindest der Ladestationskennung (IDL) und/oder der Positionsangabe (POS) aufweisen.8. Data transmission system according to one of the preceding claims, characterized in that the charging stations (4) have a signal generator (41) for generating a modulated alternating magnetic field (MAG), the magnetic alternating field (MAG) can be modulated at least with an individual charging station identifier (IDL) stored in the respective charging station (4) and / or with an individual position indication (POS) of the charging station (4) relating to a common reference position, and in that the mobile Radio subscriber (2) each having an inductive data receiver (26) and storage means for storing at least the charging station identifier (IDL) and / or the position indication (POS).
9. Datenübertragungssystem nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine interne Datenverbindung zwischen dem induktiven Datenempfänger (26) und der HF-Sendeempfangs- einheit (32) im jeweiligen mobilen Funkteilnehmer (2) vorhanden ist und9. The data transmission system of claim 8, wherein: an internal data connection is provided between the inductive data receiver and the RF transceiver unit in the respective mobile radio subscriber;
- dass zumindest die über die Datenverbindung empfangbare Ladestationskennung (IDL) und/oder die Positionsangabe (POS) sowie der jeweilige Identifikationskodes (IDT) des mobilen Funkteilnehmers (2) mittels der HF- Sendeempfangseinheit (32) aussendbar sind.- That at least the receivable via the data connection charging station identifier (IDL) and / or the position information (POS) and the respective identification codes (IDT) of the mobile radio subscriber (2) by means of the RF transceiver unit (32) can be emitted.
10. Datenübertragungssystem nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest der von jeweiligen ersten mobilen Funkteilnehmern (2) empfangene individuelle Identifikationskode10. The data transmission system according to claim 9, characterized in that at least the individual identification code received from respective first mobile radio subscribers (2)
(IDT) sowie die Ladestationskennung (IDL) und/oder die Positionsangabe (POS) mittels der jeweiligen HF- Sendeempfangseinheit an benachbarte zweite mobile Funkteilnehmer (2) weiterleitbar sind.(IDT) and the charging station identifier (IDL) and / or the position indication (POS) by means of the respective RF transceiver unit to adjacent second mobile radio subscriber (2) are forwarded.
11. Datenübertragungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Datenübertragungssystem eine Basisstation (3) mit einem HF-Sendeempfänger aufweist, dass die Basisstation (3) an ein erstes Datennetz (DNl) angeschlossen ist und dass die Basisstation (3) Mittel zur Weiterleitung zumindest des vom jeweiligen mobilen Funkteilnehmer (2) empfangenen individuellen Identifikationskodes (IDT) sowie der von der jeweiligen Ladestation (4) stammenden individuellen Ladestationskennung (IDL) und/oder Positionsangabe (POS) in das erste Datennetz (DNl) aufweist.11. Data transmission system according to one of the preceding claims, characterized in that the data transmission system comprises a base station (3) with an RF transceiver, in that the base station (3) is connected to a first data network (DN1) and in that the base station (3) has means for forwarding at least the individual identification code (IDT) received from the respective mobile radio subscriber (2) and from the respective charging station (4) individual charging station identifier (IDL) and / or position indication (POS) in the first data network (DNl).
12. Datenübertragungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es sich bei der Datenübertragung zwischen den mobilen Funkteilnehmern (2) untereinander und/oder zwischen den mobilen Funkteilnehmern (2) und der zumindest einen Basisstation (3) um eine Fernfeld-Datenübertragung handelt.12. The data transmission system according to claim 1, wherein the data transmission between the mobile radio subscribers (2) and / or between the mobile radio subscribers (2) and the at least one base station (3) is a far-field data transmission.
13. Datenübertragungssystem nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Datenübertragung in einem Hochfrequenz-ISM-Frequenzband erfolgt .13. The data transmission system according to claim 12, wherein a data transmission takes place in a high-frequency ISM frequency band.
14. Datenübertragungssystem nach Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Datenübertragung auf einem IEEE 802-Standard, insbesondere auf einem IEEE 802.15-Standard, basiert.14. The data transmission system according to claim 12 or 13, wherein a data transmission is based on an IEEE 802 standard, in particular on an IEEE 802.15 standard.
15. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es sich bei der Datenübertragung zwischen den Ladestationen (4) und den mobilen Funkteilnehmern (2) um eine Nahfeld- Datenübertragung handelt.15. The data transmission system according to claim 8, wherein the data transmission between the charging stations (4) and the mobile radio subscribers (2) is near-field data transmission.
16. Datenübertragungssystem nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Datenübertragung in einem ISM-Frequenzband erfolgt. 16. Data transmission system according to claim 15, characterized in that the data transmission takes place in an ISM frequency band.
17. Datenübertragungssystem nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Datenübertragung in einem der ISM-Frequenzbänder von weniger als 125 kHz, 6,78 MHz, 13,56 MHz oder 27,125 MHz erfolgt .17. The data transmission system according to claim 16, wherein the data transmission takes place in one of the ISM frequency bands of less than 125 kHz, 6.78 MHz, 13.56 MHz or 27.125 MHz.
18. Datenübertragungssystem nach Anspruch 16 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Datenübertragung auf einem ISO IEC 14443-2-Standard oder auf einem ISO IEC 15693-2-Standard basiert.18. The data transmission system according to claim 16 to 17, wherein a data transmission is based on an ISO IEC 14443-2 standard or on an ISO IEC 15693-2 standard.
19. Datenübertragungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die i mobilen Funkteilnehmer mobile Datenspeicher sind.19. The data transmission system according to claim 1, wherein the mobile radio subscribers are mobile data memories.
20. Datenübertragungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die ι mobilen Funkteilnehmer mobile Funksensoren sind.20. The data transmission system according to claim 1, wherein the mobile radio subscribers are mobile radio sensors.
21. Datenübertragungssystem nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die mobilen Funksensoren mindestens einen Sensor und eine21. The data transmission system according to claim 20, wherein the mobile radio sensors comprise at least one sensor and one
> Steuereinheit (27, 27b) zumindest zum Empfang korrespondierender Sensordaten (SENS) aufweisen.> Control unit (27, 27b) at least for receiving corresponding sensor data (SENS).
22. Datenübertragungssystem nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die i Sensordaten (SENS) einen in der Umgebung des mobilen Funkteilnehmers (2) erfassten Umweltzustand, z.B. einen Temperaturwert, einen Feuchtigkeitswert, einen Helligkeitswert oder einen Luftdruckwert, umfassen.22. The data transmission system according to claim 21, wherein: the sensor data (SENS) comprises an environmental condition detected in the environment of the mobile radio subscriber (2), e.g. a temperature value, a humidity value, a brightness value or an air pressure value.
i 23. Verwendung eines Datenübertragungssystems (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche zur Positionsbestimmung eines jeweiligen mobilen Funkteilnehmers (2) . i 23. Use of a data transmission system (1) according to one of the preceding claims for determining the position of a respective mobile radio subscriber (2).
24. Automatisierungssystem mit einer vieizani von tsear- beitungs- und Transportmaschinen (6-10) entlang einer Fertigungsstraße (FTS) des Automatisierungssystems, wobei die Bearbeitungs- und Transportmaschinen (6-10) datentechnisch mit einem Leit- oder Prozessrechner (11) verbunden sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Automatisierungssystem ein Datenübertragungssystem (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist, dass die Vielzahl von induktiven Ladestationen (4) entlang der Fertigungsstraße (FTS) angeordnet ist und dass die mobilen Funkteilnehmer (2) zumindest teilweise an zu bearbeitenden und/oder zu transportierenden Fertigungsteilen (5) angebracht sind.24. An automation system with a plurality of processing and transport machines (6-10) along a production line (FTS) of the automation system, wherein the processing and transport machines (6-10) are connected to a data processing or process computer (11) characterized in that the automation system comprises a data transmission system (1) according to one of the preceding claims, that the plurality of inductive charging stations (4) are arranged along the production line (FTS) and that the mobile radio subscribers (2) are at least partially to be machined and / or or to transporting manufacturing parts (5) are mounted.
25. Automatisierungssystem nach Anspruch 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Leit- oder Prozessrechner (LS) datentechnisch mit zumindest einer im Bereich der Fertigungsstraße (FTS) angeordneten Basisstation (3) nach Anspruch 13 verbunden ist .25. The automation system according to claim 24, wherein the control or process computer (LS) is connected to at least one base station (3) according to claim 13 in the area of the production line (FTS).
26. Automatisierungssystem nach Anspruch 24 oder 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die induktiven Ladestationen (4) an Stellen der Fertigungsstraße (FTS) mit vergleichsweise hoher Verweildauer der Fertigungsteile (5) angeordnet sind. 26. The automation system as claimed in claim 24 or 25, wherein the inductive charging stations (4) are arranged at points of the production line (FTS) with a comparatively long residence time of the production parts (5).
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008061203A1 (en) * 2008-12-09 2010-06-10 Rehau Ag + Co Method for painting a three-dimensional surface of a component
US20100225272A1 (en) * 2009-02-13 2010-09-09 Qualcomm Incorporated Wireless power for chargeable and charging devices
CN102662357A (en) * 2012-03-30 2012-09-12 深圳供电局有限公司 Integrated collection method for electric automobile charging station and integrated collection apparatus
US8614560B2 (en) 2010-03-26 2013-12-24 Nokia Corporation Method and apparatus for determining interaction mode
CN110027437A (en) * 2019-03-19 2019-07-19 合肥学院 Electric automobile charging pile on-line calibration system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0903830A2 (en) * 1997-09-19 1999-03-24 NOKIA TECHNOLOGY GmbH Charging device for batteries in a mobile electrical unit
US6034603A (en) * 1997-01-24 2000-03-07 Axcess, Inc. Radio tag system and method with improved tag interference avoidance
US20030199778A1 (en) * 1998-12-22 2003-10-23 Marlin Mickle Apparatus for energizing a remote station and related method
DE10242671A1 (en) * 2002-07-12 2004-02-05 Stein, Arno, Dipl.-Ing. Transponder antenna, transponder antenna system, transponder system and receiver
DE202004007819U1 (en) * 2004-05-13 2005-07-14 Siemens Ag Mobile data carrier or read-write device with an antenna arrangement with adjustable characteristics, and associated transport device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6034603A (en) * 1997-01-24 2000-03-07 Axcess, Inc. Radio tag system and method with improved tag interference avoidance
EP0903830A2 (en) * 1997-09-19 1999-03-24 NOKIA TECHNOLOGY GmbH Charging device for batteries in a mobile electrical unit
US20030199778A1 (en) * 1998-12-22 2003-10-23 Marlin Mickle Apparatus for energizing a remote station and related method
DE10242671A1 (en) * 2002-07-12 2004-02-05 Stein, Arno, Dipl.-Ing. Transponder antenna, transponder antenna system, transponder system and receiver
DE202004007819U1 (en) * 2004-05-13 2005-07-14 Siemens Ag Mobile data carrier or read-write device with an antenna arrangement with adjustable characteristics, and associated transport device

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008061203A1 (en) * 2008-12-09 2010-06-10 Rehau Ag + Co Method for painting a three-dimensional surface of a component
US20100225272A1 (en) * 2009-02-13 2010-09-09 Qualcomm Incorporated Wireless power for chargeable and charging devices
WO2010093973A3 (en) * 2009-02-13 2010-11-11 Qualcomm Incorporated Wireless power for chargeable and charging devices
CN102318214A (en) * 2009-02-13 2012-01-11 高通股份有限公司 Be used for chargeable and wireless power charging device
CN102318214B (en) * 2009-02-13 2015-04-29 高通股份有限公司 Method and device for transmitting electricity or receiving electricity via wireless electric field
US9407327B2 (en) 2009-02-13 2016-08-02 Qualcomm Incorporated Wireless power for chargeable and charging devices
US8614560B2 (en) 2010-03-26 2013-12-24 Nokia Corporation Method and apparatus for determining interaction mode
CN102662357A (en) * 2012-03-30 2012-09-12 深圳供电局有限公司 Integrated collection method for electric automobile charging station and integrated collection apparatus
CN110027437A (en) * 2019-03-19 2019-07-19 合肥学院 Electric automobile charging pile on-line calibration system
CN110027437B (en) * 2019-03-19 2021-05-04 合肥学院 Electric automobile fills electric pile online calibration system

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