Riemen mit Datenübertragungseinrichtung

Die Erfindung betrifft einen Riemen mit einer Eingriffsfläche und einer Rückenfläche, aufweisend eine Datenübertragungseinrichtung, wobei die Datenübertragungseinrichtung mindestens einen Sensor mit einer Energieversorgung und mindestens ein externes Lesegerät aufweist.

Die zustandsabhängige Wartung technischer Systeme stützt sich in zunehmendem Maße auf Komponenten, die ihren Zustand selbst erfassen und diesen mitteilen können. Für dieses„self-reporting" werden die Komponenten mit intelligenter Elektronik ausgestattet, die Messungen (z. B. der Temperatur) durchführt und die Ergebnisse an übergeordnete Systeme überträgt. Am Markt verfügbar sind z. B. RFID-Transponder (Radio Frequency Identification) mit integrierter Messfunktion, die ihre Daten per Funk im UHF- Frequenzband (Ultra High Frequency ) an ein externes Lesegerät übertragen.

Die RFID-Transponder eignen sich nur bedingt für den Einsatz in Riemen und

Transportbändern, wenn diese mit hohen Geschwindigkeiten umlaufen, weil sich der Transponder für die Dauer der Energie- und Datenübertragung in der Reichweite des externen Lesegerätes bzw. dessen Antenne befinden muss. Bei geringer Reichweite und hohen Umlaufgeschwindigkeiten reicht das verfügbare Zeitfenster nicht aus, um die Datentelegramme vollständig zu übertragen.

Die elektromagnetischen Eigenschaften, wie beispielsweise Permeabilität oder

Permittivität der Werkstoffe des Riemens verstimmen den RFID-Transponder so stark, dass seine Antenne individuell an die stoffliche Umgebung angepasst werden muss. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnte

Datenübertragungseinrichtung derartig auszugestalten, dass Daten von einem sich bewegenden Riemen auf einen stationären Empfänger sicher übertragbar sind. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass auf der Rückenfläche des Riemens in

Laufrichtung des Riemens beabstandete Signalflächen angeordnet sind, und jede

Signalfläche durch den Sensor entweder in einen ersten aktiven Zustand oder in einen zweiten inaktiven Zustand schaltbar ist, wobei bei dem ersten aktiven Zustand ein positives Signal übertragbar ist und bei dem zweiten inaktiven Zustand entweder ein negatives oder kein Signal übertragbar ist und der jeweilige Zustand der Signalflächen bei sich

bewegenden Riemen im Vorbeilauf vom externen Lesegerät erfassbar ist.

Durch die Signalflächen sind jeweils entweder„1"- oder ein "0"- Zustände übertragbar, ähnlich digitaler Schalter. Die Signalabfolge der Signalflächen bei sich bewegendem Riemen ist im Vorbeilauf durch das externe Lesegerät erfassbar, wobei aus der Signalfolge ein aus der elektronischen Datenverarbeitung bekanntes binäres Wort erzeugbar ist. Dieses Wort ist mittels geeigneter Elektronik als das vom Sensor erfasste und übertragene Signal interpretierbar. In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Riemen auf der Rückenfläche zusätzlich eine Bezugsfläche auf und ist zwischen der Bezugsfläche und den einzelnen Signalflächen durch den Sensor jeweils eine elektrische Spannung aufschaltbar, wobei jede

spannungsbeaufschlagte Signalfläche in den aktiven Zustand geschaltet ist und jede Signalfläche ohne Spannungsbeaufschlagung in den inaktiven Zustand geschaltet ist.

Das bei Spannungsbeaufschlagung entstehende elektrische Feld ist durch entsprechende Lesegeräte erfassbar. Im Vorbeilauf des sich bewegenden Riemens ist so eine Signalfolge erzeugbar, die, in ein binäres Wort umgewandelt, den zu übertragenden Messwert des Sensors repräsentiert.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die elektrische Spannung eine Gleichspannung. Zur Beaufschlagung mit einer Gleichspannung ist nur eine sehr einfache Ansteuerungselektronik des Sensors erforderlich. In einer Weiterbildung der Erfindung ist die elektrische Spannung eine Wechselspannung mit einer vorbestimmten Wechselfrequenz.

Elektrische Wechselspannungen erzeugen Wechselfelder, deren Frequenz so bemessbar ist, dass in dem Zeitraum der Überlappung der Signalflächen mit dem Lesegerät mindestens zehn Amplitudenwechsel liegen. Diese Variante hat den Vorteil, dass das Lesegerät auf die gewählte Frequenz abstimmbar ist, um Störungen auszublenden, beispielsweise durch Filterung, Synchrongleichrichtung etc.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Signalflächen magnetisierbar ausgebildet, wobei die Polung der magnetisierten Signalflächen durch den Sensor umschaltbar ist und eine vorgegebene Polung der einzelnen Signalflächen dem aktivierten Zustand der betreffenden Signalfläche zugeordnet ist.

Auch die magnetische Polung der einzelnen Signalflächen ist mit entsprechenden

Erfassungsgeräten möglich, so dass ein dem Sensorsignal entsprechendes binäres Wort erfassbar ist. Vorteilhaft dabei ist, dass auch eine binäre„0" durch ein entsprechendes aktives Signal der Signalflächen erzeugbar ist. Dadurch ist die Gefahr von

Fehlinterpretationen, beispielsweise durch Nichterkennung einer inaktiven Signalfläche reduzierbar.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Signalflächen optisch reflektierend ausgebildet und mit einer elektrisch leitfähigen Pigmentschicht beschichtet, wobei durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Pigmente die Ausrichtung der Pigmente veränderbar ist. Diese Lösung ermöglicht ist, ähnlich wie beim elektronischen Papier, die Reflexion der Signalflächen durch das Anlegen einer Spannung an die Pigmente zu beeinflussen.

Dadurch ist es möglich, Lichtreflexionen der einzelnen Signalflächen je nach Signal des Sensors zuzulassen oder zu verhindern. Mittels eines geeigneten Lesegerätes sind so binäre Werte erfassbar, die den vom Sensor zu übertragenden Werten entsprechen.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Signalflächen Leuchtdioden.

Leuchtdioden haben den Vorteil, dass auch bei ungünstigen Betriebsverhältnissen eine sichere Erkennung der Signalzustände der Signalflächen gegeben ist. Es bleibt dem jeweiligen Einsatzfall vorbehalten, wie die Leuchtdioden mit der entsprechenden Energie versorgt war sind, beispielsweise durch elektrische Induktion von außen oder Energy Harvesting durch entsprechen Bauteile im Riemen. In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Riemen eine zusätzliche Triggerfläche auf, die in Laufrichtung vor den Signalflächen auf der Rückenfläche des Riemens angeordnet ist und über die beim Vorbeilauf der Triggerfläche an dem Lesegerät der Sensor zur Abgabe von Steuersignalen an die Signalflächen für eine vorbestimmte Zeit ansteuerbar ist.

Auf diese Weise gibt der Sensor nur Signale ab, wenn die Signalflächen am Lesegerät vorbei laufen. Dadurch kann Energie eingespart werden.

Da pro Signalflächen nur eine binäre Information übertragbar ist, ist die Informationsdichte auch bei schnellem Vorbeilauf der Signalflächen am Lesegerät derart gering, dass eine sichere Erfassung der Zustände der Signalflächen möglich ist. Daher ist auch bei schnelllaufenden Riemen eine sichere Erfassung der vom Sensor zu übertragenden Daten gewährleistet. Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Beispiel der Erfindung näher erläutert. In der Figur 1 ist ein Riemen 1 in einer prinzipiellen Draufsicht gezeigt. Der Riemen 1 weist auf seiner Rückenfläche 2 eine Anzahl von Signalfiächen 3 auf. Die Signalfiächen 3 sind alle von gleicher Form und Größe. Zwischen den Signalflächen 3 ist in Laufrichtung 4 des Riemens 1 jeweils ein Abstand 5 angeordnet. Mittels eines Sensors 6 sind verschiedene Messgrößen, beispielsweise Temperatur oder Lastwechselzahl am Riemen 1 messbar. Der Sensor 6 ist mittels elektrischer Leiter 7 sowohl mit jeder Signalfläche 3 als auch mit einer Bezugsfläche 8 verbunden. Der Sensor 6 weist eine nicht gezeigte elektrische

Recheneinheit auf, mittels derer seine Messdaten in binäre Datenworte um wandelbar sind. Die Anzahl der Bits der binären Datenworte korrespondiert mit der Anzahl der

Signalflächen 3. Jedem Bit der Datenworte ist eine Signalfläche 3 zugeordnet.

Ein Lesegerät 9 ist von der Rückenfiäche 2 des Riemens 1 beabstandet angeordnet und korrespondiert in seiner Lage relativ zu den Signalflächen 3 mit den Signalflächen 3 derart, dass bei in Laufrichtung 4 sich bewegendem Riemen 1 die Signalflächen 3 sequenziell das Lesegerät 9 passieren.

Durch den Sensor 6 ist über die elektrischen Leiter 7 zwischen der Bezugsfiäche 8 und den Signalfiächen 3 jeweils separat eine elektrische Spannung anlegbar. Für jede Signalfläche 3 repräsentiert dabei eine angelegte Spannung den binären Wert„1". Diese Signalflächen 3 sind hier beispielhaft ausgewählt und mit einem„+" als aktiv gekennzeichnet. Liegt keine Spannung an, repräsentiert dies den Wert„0". Die betreffenden Schaltflächen sind hier ebenfalls beispielhaft ausgewählt, allerdings mit einer„0" symbolisiert.

Durch eine angelegte Spannung ist an der jeweiligen Signalfiäche 3 ein elektrisches Feld 10 erzeugbar, die betreffende Signalfläche 3 ist damit„aktiv". Liegt keine Spannung an, ist kein elektrisches Feld vorhanden, die betreffende Signalfiäche ist„inaktiv".

Passieren die Signalfiächen 3 das Lesegerät 9, ist durch die elektrischen Felder der aktivierten Signalfiächen 3 im Lesegerät 9 ein elektrischer Impuls erzeugbar. Passiert eine inaktive Schaltfläche, wird kein Impuls im Lesegerät 9 erzeugt. Ein erzeugter Impuls ist vom Lesegerät 9 als binäre„1" interpretierbar. Durch die Abfolge der das Lesegerät 9 passierenden Signalflächen 3 ist aus den einzelnen Zuständen der Signalflächen 3 im Lesegerät 9 ein binäres Datenwort bildbar, welches mit dem vom Sensor 6 erzeugten Datenwort übereinstimmt.

Auf einfache Weise ist dadurch auch bei hohen Laufgeschwindigkeiten des Riemens 1 eine sichere, berührungslose Erfassung der vom Sensor 6 erfassten Daten sichergestellt.

Die erfindungsgemäße Ausführung beschränkt sich jedoch nicht auf die Übertragung mittels elektrischer Felder. So können die Signalflächen 3 auch als magnetisierbare

Elemente ausgebildet sein, wobei die Polarität der Magnetisierung durch eine vom Sensor 6 an die Signalflächen 3 angelegte Spannung veränderbar ist.

Durch das Lesegerät 9 ist dann das von den Signalflächen 3 ausgehende magnetische Feld erfassbar, wobei eine vorgegebene Feldlinienausbildung einer aktiven Signalfläche 3, also einer binären„1 "zuzuordnen ist. Alle anderen Feldausbildungen entsprechend an einer binären„0".

Vorteilhaft dabei ist, dass auch eine binäre„0" durch ein entsprechendes aktives Signal der Signalflächen 3 erzeugbar ist. Dadurch ist die Gefahr von Fehlinterpretationen bei der Datenerfassung verringert.

Die Signalflächen 3 können auch als lichtreflektierende Elemente ausgebildet sein, auf die eine hier nicht gezeigte Pigmentschicht aufgetragen ist. Die Ausrichtung der hier nicht gezeigten Pigmente ist durch eine elektrische Spannung, die vom Sensor 6 erzeugbar ist, veränderbar. So ist die Reflexionsfähigkeit der Signalflächen 3 entsprechend beeinflussbar, wie es bereits bei elektronischem Papier bekannt ist.

Durch das Lesegerät 9 sind dann entsprechend Reflexionswerte erfassbar, wobei entsprechend vorbestimmte Reflexionswerte beispielsweise den binären Wert„1" repräsentieren. Die Signalflächen 3 können auch als Leuchtdioden ausgebildet sein, wobei die Leuchtdioden 3 von einer hier nicht gezeigten Energiequelle mit Energie versorgt war sind. Hier ist beispielsweise über Induktion eine externe Energieversorgung möglich, die hier jedoch nicht gezeigt ist. Leuchtdioden haben den Vorteil, dass auch bei ungünstigen Betriebsverhältnissen eine gute Datenerfassung möglich ist, da die Leuchtdioden bei entsprechendem Signal aktiv leuchten.

Bezugszeichenliste

(Teil der Beschreibung)

1 Riemen

2 Rückenfläche des Riemens 1

3 Signalflächen

4 Laufrichtung des Riemens 1

5 Abstand zwischen den Signalflächen 3 6 Sensor

7 elektrische Leiter

8 Bezugsfläche

9 Lesegerät

10 elektrisches Feld