Datenlogger

Die Erfindung betrifft einen Datenlogger zur Erfassung, Auswertung und Darstellung von aus den Messwerten erzeugten Klimadaten gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Elektronische Geräte der gattungsgemässen Art, sogenannte Datenlogger, werden überall dort eingesetzt, wo eine Langzeitaufnahme von Messparametern vorgenom- men werden soll, ohne dass ständig überwachungspersonal vor Ort anwesend ist. So werden Datenlogger vor allem bei Feldversuchen, bei der überwachung von Transporten, z. B. bei der überwachung von Beschleunigungs-, Vibrations- und Klimadaten bei LKW- oder Bahntransporten, zur Aufzeichnung von Feuchte- und Temperaturwerten in Lagerhäusern, in der Pharma- und Lebensmittelindustrie, zur Fehleranalyse von Sys- temen, beispielsweise zur Erfassung von Spannungsschwankungen in oder an einem System, zur überwachung und Alarmierung bei Produktionsprozessen und bei Qualitätsstudien, in Forschung, Entwicklung und in der Ausbildung verwendet. Auch im Hobbybereich, beispielsweise bei Modellflugzeugen, kommen Datenlogger zur Aufzeichnung und überwachung von Messdaten zum Einsatz.

Die über einen längeren Zeitraum erfassten und abgespeicherten Messdaten können bei Bedarf weiterverarbeitet, grafisch dargestellt und zur Dokumentation statistisch ausgewertet werden. Neben den Messdaten erfassen Datenlogger vielfach auch sämtliche Ereignisse, wie z.B. einen Batteriewechsel, einen Bedienereingriff oder den Wechsel einer Speicherkarte, die während eines überwachungszeitraums am Gerät stattfinden. Damit erfüllen derartige Datenlogger auch Anforderungen der Pharma-, Lebensmittel- und Chemieindustrie, die beispielsweise unter GLP (good laboratory practice), GMP (good manufacturing practice) oder unter FDA-Standards verlangt werden. Die vom Datenlogger erfassten Messdaten werden in einem internen Gerätespei- eher abgelegt und sind bei Bedarf abrufbar.

Aus dem Stand der Technik bekannte Datenlogger weisen üblicherweise eine digitale Schnittstelle, beispielsweise eine USB Schnittstelle, für den digitalen Datenaustausch mit einem externen PC oder dergleichen und wenigstens eine analoge Schnittstelle auf, an die beispielsweise ein Messfühler zur Temperaturmessung, üblicherweise ein

temperaturabhängiger Widerstand, angeschlossen werden kann. Das Vorsehen mehrerer Schnittstellen bedingt ein entsprechend grosses Gehäuse. Andererseits besteht jedoch gerade beim Einsatz zur überwachung von Klimadaten der Wunsch nach immer handlicheren und kleineren Datenloggern. Als Klimadaten werden dabei insbeson- dere Mittelwerte der Temperatur, die mittlere kinetische Temperatur als Mass für die in der Zeiteinheit in die Ware eingebrachte Energie, Luftfeuchtigkeit, Taupunktwerte usw. angesehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Datenlogger zu schaffen, der sowohl einen digitalen Datenaustausch als auch den Anschluss von analogen Messfühlern erlaubt und dabei einen kompakten und platzsparenden Aufbau aufweist.

Die Lösung dieser Aufgaben besteht in einem Datenlogger, welcher die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist. Weiterbil- düngen und/oder vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Ein erfindungsgemässer Datenlogger zur Erfassung, Auswertung und Darstellung von aus Messwerten erzeugten Klimadaten weist eine Erfassungseinheit, eine Spei- chereinheit und einer Steuer- und Auswerteeinheit, die mit den anderen Einheiten zur Messwertaufnahme und zur Auswertung, Darstellung und Abspeicherung der Daten in Verbindung steht, auf. Alle Geräteeinheiten sind in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, an dem eine USB Schnittstelle für den digitalen Datenaustausch mit einer externen Datenverarbeitungsanlage vorgesehen ist. Die USB Schnittstelle ist sowohl als digitale Schnittstelle für den digitalen Datenaustausch als auch als analoge Schnittstelle für den Empfang analoger Messsignale betreibbar.

Indem der Datenlogger nur eine einzige USB Schnittstelle aufweist, die sowohl den digitalen Datenaustausch als auch den Empfang und die Verarbeitung analoger Mess- Signale erlaubt, kann das Gerätegehäuse kleiner und robuster ausgebildet werden. Dies hat den Vorteil, dass das Gerät auch in räumlich beengten Verhältnissen einsetzbar ist. Insbesondere bietet sich der erfindungsgemäss ausgestattete Datenlogger für den Einsatz bei Einrichtungen wie Dry-Gel-Transporten, Trockeneistransporten und dergleichen an, bei denen der Temperaturmessfühler bereits in das Behältnis integriert ist. Der Behälter muss nur noch das entsprechende mechanische Gegenstück zur USB

Schnittstelle des Datenloggers aufweisen. Der Verzicht auf eine separate analoge Schnittstelle für den Anschluss von externen Messfühlern wirkt sich auch vorteilhaft auf die Kosten des Datenloggers aus. Durch die Verwendung der USB Schnittstelle auch für den Empfang analoger Messsignale entfallen separate Anschlussleitungen für die übertragung der analogen Messsignale. Der Datenlogger ist noch universeller einsetzbar; beispielsweise kann der Datenlogger mit jedem Klima- oder Kühlschrank verbunden werden, der mit einem Messfühler ausgestattet ist und das entsprechende mechanische Gegenstück zu der USB Schnittstelle am Datenlogger aufweist. Der USB Standard ist international durchgesetzt. Er ist robust und weist je nach Bauweise des me- chanischen USB Anschlusses nur einen geringen bis sehr geringen Platzbedarf auf. Es versteht sich, dass unter der USB-Schnittstelle nicht das USB Protokoll zu verstehen ist, sondern dass sich der Begriff in erster Linie auf die mechanische Ausbildung der USB Schnittstelle bzw. des USB Anschlusses bezieht. Eine USB Schnittstelle ist 4- polig ausgebildet und erlaubt dadurch den Anschluss sowohl klassischer zweipoliger Messfühler (beispielsweise einfache temperaturabhängige Widerstände) als auch komplexerer vierpoliger Messeinrichtungen.

Grundsätzlich kann der Datenlogger mit einer Umschalteinrichtung ausgestattet sein, über die der Anwender festlegt, ob die USB Schnittstelle als eine digitale Schnittstelle für die Datenkommunikation oder als ein analoger Anschluss betrieben wird. Zweck- mässigerweise ist die USB Schnittstelle jedoch mit einer innerhalb des Gehäuses angeordneten Sensorik verbunden, über welche automatisch abfragbar ist, ob der USB Anschluss als eine digitale Datenschnittstelle oder als eine analoge Messdatenschnitt- stelle betrieben wird. Das heisst, die Sensorik erkennt automatisch, ob eine externe Datenverarbeitungsanlage, beispielsweise ein PC, oder ein Messfühler mit der USB Schnittstelle verbunden ist und aktiviert danach automatisch die entsprechenden Geräteeinheiten.

Eine sehr zweckmässige Methode, die Betriebsart der USB Schnittstelle festzustellen, besteht darin, durch die Sensorik abzufragen, ob an der USB Schnittstelle eine Speisespannung anliegt. Der Datenlogger selbst stellt im Verbund mit einer externen Datenverarbeitungsanlage immer einen „slave" dar, der über den „master", die externe Datenverarbeitungsanlage mit einer Speisespannung versorgt wird, um den digitalen Datenaustausch zu ermöglichen. Stellt die geräteinterne Sensorik daher fest, dass an

der USB Schnittstelle eine Speisespannung anliegt, wird darauf geschlossen, dass eine externe Datenverarbeitungsanlage angeschlossen ist, und die für die digitale Datenkommunikation benötigten Geräteeinheiten werden aktiviert. Stellt die Sensorik hingegen fest, dass an der USB Schnittstelle keine Speisespannung anliegt, kann dies zwei Ursachen haben. Entweder ist an die USB Schnittstelle nichts angeschlossen oder es liegt ein Messfühler an. Um zwischen diesen beiden Möglichkeiten zu unterscheiden, initiiert die Sensorik über die mit einer separaten Energieversorgung, beispielsweise einer Batterie oder einem Akkumulator, ausgestattete Erfassungseinheit eine Jviessung, beispielsweise eine Temperaturmessung. Ist diese erfolgreich, wird darauf geschlossen, dass ein externer Messfühler anliegt und der Empfang der analogen Messsignale wird aktiviert.

Um sicher zu gehen, dass beispielsweise für eine Temperaturüberwachung auch wirklich ein Temperaturfühler an die USB Schnittstelle angeschlossen ist, erweist es sich als zweckmässig, wenn die Sensorik auch zur Plausibilitätsprüfung der empfangenen analogen Messsignalen ausgebildet ist. Die Plausibilitätsprüfung besteht beispielsweise darin, dass geprüft wird, ob die empfangenen analogen Messsignale innerhalb eines zu erwartenden Messwertbereichs liegen.

Die mit der USB Schnittstelle verbundene Sensorik kann innerhalb des Datenloggers als eine separate Einheit ausgebildet sein. Zweckmässigerweise ist sie jedoch Bestandteil der Steuer- und Auswerteeinheit des Datenloggers und in diese integriert. Beispielsweise wird die Steuereinheit mit Sensorik von einem Mikrocontroller gebildet.

Die Verwendung einer an einem Gehäuse eines Datenloggers vorgesehenen USB

Schnittstelle sowohl als digitale Datenschnittstelle für den digitalen Datenaustausch als auch als analoge Schnittstelle für den Empfang von analogen Messsignalen, die von einem angeschlossenen Messfühler geliefert werden, erlaubt es, das Gerätegehäuse des Datenloggers kleiner und robuster auszubilden. Die USB Schnittstelle ist vielfach erprobt, global durchgesetzt, mechanisch zuverlässig und relativ unempfindlich. Dies erlaubt einen noch viel universelleren Einsatz von Datenloggern, insbesondere zur überwachung von Klimadaten auch in beengten Platzverhältnissen.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer beispielsweisen Ausführungsvariante der Erfindung unter Bezugnahme auf die

schematischen Zeichnungen. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Datenloggers; und

Fig. 2 ein Blockschema des Datenloggers.

Der in Fig. 1 beispielsweise dargestellte Datenlogger trägt gesamthaft das Bezugszeichen 1. Der Datenlogger 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das mit einer USB Schnittstelle 3 ausgestattet ist. Am Gehäuse sind zwei Tastenfelder 21 , 22 vorgesehen, über die das Gerät bedienbar ist. Eine Anzeige 23 vermittelt Informationen über den Zustand des Geräts, beispielsweise über den aktuellsten Messwert, über die Aktivierung oder die Beendigung der Messwertaufzeichnung, über die Restlaufzeit des Geräts als Indikator für den Batteriezustand, usw.

Fig. 2 zeigt eine schematische Blockdarstellung des Datenloggers, der wiederum gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist. Er weist ein Gehäuse 2 auf, das mit einer USB Schnittstelle ausgestattet ist. Innerhalb des Gehäuses 2 ist eine Steuer- und Auswerteeinheit 6 angeordnet, die mit einem Datenspeicher 9 in Verbindung steht. Der Datenspeicher 9 wird über einen Bufferspeicher 8, in dem die Signale eines Zeitgebers 7 und die über die USB Schnittstelle 3 und eine Sensorik 4, 5 gelieferten und digitalisierten Messsignale synchronisiert werden, mit Messdaten versorgt. Eine Energieversorgung 10, beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator, versorgt die Geräteeinheiten mit der benötigten Energie.

Damit die USB Schnittstelle 3 sowohl für den Einsatz als digitale Datenschnittstelle zu einer externen Datenverarbeitungsanlage als auch für den Empfang von analogen Messsignalen eines mit der Schnittstelle 3 verbundenen Messfühlers, beispielsweise zur Temperaturmessung, einsetzbar ist, ist ein erster Abschnitt der an die USB Schnitt- stelle 3 anschliessenden Sensorik 4, 5 als eine Art Weichensensorik 4 für die anliegenden Signale ausgebildet. Dazu wird von der Weichensensorik 4 geprüft, ob an der USB Schnittstelle 3 eine Versorgungsspannung anliegt. Wird festgestellt, dass dies der Fall ist, schliesst die Weichensensorik 4 darauf, dass eine externe Datenverarbeitungsanlage an die USB Schnittstelle 3 angeschlossen ist und ein digitaler Datenaus- tausch erfolgen soll. Entsprechend wird der Signalpfad zur Auswerte- und Steuerein-

heit 6 und zum Datenspeicher 9 freigegeben. Wird hingegen festgestellt, dass keine Speisespannung anliegt, kann diese zwei Ursachen haben: entweder ist ein Messfühler an die USB Schnittstelle 3 angeschlossen, oder es ist gar kein Gerät angeschlossen. Um zwischen diesen beiden Zuständen unterscheiden zu können, wird durch die Weichensensorik 4 versucht, analoge Messsignale, beispielsweise Temperaturwerte zu empfangen. Werden solche empfangen, wird der Signalweg zum Bufferspeicher 8 freigegeben. Um sicherzustellen, dass die anliegenden analogen Signale auch tatsächlich Messsignale sind, werden diese in einem zweiten Abschnitt 5 der Sensorik auf Plausibilität überprüft. Dazu wird beispielsweise abgefragt, ob die empfangenen Mess- Signale innerhalb eines Messintervalls {a, b } liegen. Die digitalisierten Messsignale werden schliesslich zusammen mit den zugehörigen Zeitdaten über den Bufferspeicher 8 an die Speichereinheit 9 weitergeleitet.

Die Sensorik 4, 5 zur überprüfung der an der USB Schnittstelle 3 anliegenden Signale kann als eine separate Einheit ausgebildet sein. Zweckmässigerweise ist die Sensorik 4, 5 jedoch in die Steuer- und Auswerteeinheit 6 integriert. Dies ist in Fig. 2 durch ein sich über die Sensorik und den Mikrocontroller erstreckende strichlierte Umrandung angedeutet.

Die Verwendung einer am Gehäuse 2 des Datenloggers 1 vorgesehenen USB Schnittstelle 3 sowohl als digitale Datenschnittstelle für den digitalen Datenaustausch als auch als analoge Schnittstelle für den Empfang von analogen Messsignalen, die von einem angeschlossenen Messfühler geliefert werden, erlaubt es das Gerätegehäuse 2 des Datenloggers 1 kleiner und robuster auszubilden. Die USB Schnittstelle 3 ist vielfach erprobt, global durchgesetzt, mechanisch zuverlässig und relativ unempfindlich. Dies erlaubt einen noch viel universelleren Einsatz von Datenloggern, insbesondere zur überwachung von Klimadaten auch bei beengten Platzverhältnissen.