Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Sensorsystem eignet sich insbesondere für optisch arbeitende Sensoren.

Ein derartiges Sensorsystem umfasst einen Sensor zur Messung einer Messgröße, insbesondere eines Mediums, und/oder einen Aktor zur Ausgabe einer Information. Weiter umfasst das Sensorsystem eine Solarzelle zur Energieversorgung des Sensors und/oder des Aktors zu dessen Betrieb. Die Solarzelle weist einen Träger auf, wobei eine aktive Schicht zur Erzeugung von Energie, insbesondere von elektrischen Strom, bei einfallendem Licht auf dem Träger aufgebracht ist. Der Sensor und die Solarzelle sind getrennt voneinander angeordnet, um deren gegenseitige Beeinträchtigung zu verhindern. Dies bedingt jedoch ein großbauendes Sensorsystem.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Sensorsystem derart weiterzuentwickeln, dass dessen Baugröße verringert ist. Insbesondere soll das Sensorsystem bei kompakter Baugröße im wesentlichen vollständig mit der aktiven Schicht versehbar sein.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Sensorsystem durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Sensorsystem weist die aktive Schicht eine Aussparung auf. Der Sensor und/oder der Aktor ist der Aussparung zugewandt angeordnet. Und zwar insbesondere derart, dass die Messung der Messgröße mittels des Sensors und/oder dass die Ausgabe der Information mittels des Aktors unbeeinträchtigt ist. Mit anderen Worten ist eine Beeinflussung des Sensors und/oder des Aktors durch die aktive Schicht der Solarzelle weitgehend verhindert. Vorteilhafterweise bietet das erfindungsgemäße Sensorsystem eine hohe Energieerzeugung bei minimaler Fläche für die aktive Schicht und/oder den Träger, und damit eine weitgehend autarke Energieversorgung, wobei keinerlei Beeinträchtigungen der Sensor- und/oder Aktorfunktionen zu befürchten sind. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

In weiterer Ausgestaltung kann eine derartige, der Aussparung zugewandte Anordnung des Sensors vorgesehen sein, dass der Sensor in Kontakt und/oder in Zusammenwirkung mit dem Medium bringbar ist. Es kann sich bei dem Medium um elektromagnetische Strahlung handeln, d.h. der Sensor arbeitet mit elektromagnetischer Strahlung. Insbesondere kann es sich bei der elektromagnetischen Strahlung um Lichtstrahlung, Infrarot(IR)-Strahlung o. dgl. handeln. Ein solcher Sensor kann vielfältige Anwendung finden, beispielsweise kann es sich bei dem Sensor um einen Helligkeitssensor, einen Bewegungssensor o. dgl. handeln. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung stellt dabei sicher, dass die Sensorfunktion nicht durch die Solarzelle beeinträchtigt wird. Weiter kann es sich bei der Information um einen Alarm handeln. Der Aktor kann einen Schallgeber, einen Lautsprecher, einen Summer, einen Lichtsignalgeber o. dgl. umfassen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung stellt auch dabei sicher, dass die Aktorfunktion nicht durch die Solarzelle beeinträchtigt wird.

In funktionssicherer Art und Weise kann der Träger aus Glas bestehen. Zwecks hoher Energieausbeute für die Solarzelle kann die Oberfläche des Trägers wenigstens teilweise mit einer Antireflexbeschichtung versehen sein. Beispielsweise bietet sich eine Mattierung hierfür an. Es kann des Weiteren in einfacher Art und Weise ein zur Aussparung

korrespondierender Durchbruch im Träger befindlich sein, um den Zugang zum Sensor und/oder Aktor weiter zu verbessern. Der Sensor und/oder der Aktor können wiederum im Durchbruch und/oder dem Durchbruch zugewandt angeordnet sein. Zur Erweiterung des Öffnungswinkels kann der Durchbruch eine Fase und/oder eine Rundung aufweisen, so dass der Zutritt für das Medium zum Sensor und/oder Aktor verbessert ist. Zum Schutz des Sensorsystems vor Fremdeinflüssen kann ein Gehäuse vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise kann die Solarzelle an einer Seite des Gehäuses angeordnet sein. Diese Anordnung kann so ausgeführt sein, dass die Solarzelle gleichzeitig eine Wandung für das Gehäuse bildet, wodurch Kosten eingespart werden. In bevorzugter Weise kann es sich bei dem Sensor um einen Sensor zur Messung einer Messgröße von Lichtstrahlung handeln. Dabei kann der Sensor derart im Gehäuse angeordnet sein, dass Licht von der Außenseite des Gehäuses durch die Aussparung und/oder den Durchbruch zum Sensor gelangt.

Insbesondere ist aufgrund dieser Anordnung die Ermittlung der Messgröße durch den Sensor unbeeinträchtigt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann ein Akku mit der Solarzelle in elektrischer Verbindung stehen. Dadurch ist der Akku mittels der von der Solarzelle erzeugten Energie aufladbar. Weiterhin können der Sensor und/oder der Aktor mit der im Akku gespeicherten Energie betreibbar sein, so dass Ausfälle des Sensorsystems bei geringer und/oder fehlender Beleuchtung, beispielsweise in der Nacht, verhindert sind.

Schließlich kann ein Funksystem zur Übertragung von Daten für das Sensorsystem vorgesehen sein. In einfacher Art und Weise ist dann der gemessene Wert der Messgröße übertragbar, ohne dass eine aufwändige Verkabelung des Sensorsystems erforderlich wäre. Selbstverständlich lässt sich das Funksystem auch zur externen Steuerung des

Sensorsystems verwenden. Zwecks Kompaktheit kann es sich anbieten, dass das

Funksystem im Gehäuse befindlich ist. Eine zusätzliche Energieversorgung ist für das Funksystem nicht notwendig, wenn das Funksystem zu dessen Betrieb mit Energie vom Akku und/oder von der Solarzelle versorgbar ist. In vorteilhafter Weise ist in einer solchen Ausgestaltung ein vollständig autarkes Sensorsystem geschaffen.

Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensorsystems ist nachfolgendes festzustellen.

Solarzellen werden meist verwendet, um Geräte mit niedrigem Energiebedarf unabhängig von einer externen Stromversorgung zu machen. Zusätzlich werden Puffer-Akkumulatoren eingesetzt, um die Abwesenheit der Sonne, beispielsweise in der Nacht, bei Bewölkung o. dgl, zu überbrücken. Auch diverse Sensormodule werden vermehrt mit Solarzellen versehen. Ein integriertes Funkmodul kann dann dafür sorgen, dass das Sensormodul seine ermittelten Daten kabellos zur Verfügung stellt und somit komplett autark funktionieren kann.

Gerade für den Innenbereich werden Solarzellen aus amorphem Silizium verwendet. Dieser Typ Solarzellen besteht aus einer dünnen„photovoltaischen" Schicht, welche auf einem Trägermaterial, bei dem es sich meistens um Glas handelt, aufgebracht ist. Die Glasseite ist dabei dem Licht zugewandt. Wird ein Sensormodul mit einer Solarzelle zur

Energieversorgung ausgestattet, ist es üblich, dass die Solarzelle in Richtung zur Lichtquelle ausgerichtet wird. Bei einem Raumsensor an der Zimmerdecke und/oder an der

Zimmerwand wird die Solarzelle demnach in Richtung zum Raum, und nicht in Richtung zur Zimmerdecke und/oder Zimmerwand, ausgerichtet sein.

Nun kann es aber notwendig werden, dass ein Sensor ebenfalls in dieselbe„Blickrichtung" ausgerichtet sein muss. Dies trifft beispielsweise auf optische Sensoren zu, wie Helligkeitsund/oder Bewegungssensoren. Im Stand der Technik werden dazu die Solarzellen und Sensoren nebeneinander angeordnet. Aus Gründen der Ästhetik und/oder auf Grund des Energiebedarfs kann es jedoch notwendig sein, dass annähernd die gesamte Fläche des Sensormoduls mit photovoltaischer Fläche belegt wird. Durch die dünne photovoltaische Silizium-Schicht kann jedoch kein Licht zu einem Helligkeitssensor durchdringen. Dieses wird absorbiert bzw. reflektiert. Zusätzlich kann durch das Glas keine Infrarot-Strahlung zu einem PIR(Passive Infrared)-Bewegungsmelder durchdringen. Diese wird absorbiert bzw. reflektiert.

Es soll daher ein Sensormodul geschaffen werden, welches annähernd vollständig mit solaraktiver Fläche bedeckt ist, aber dennoch den Betrieb weiterer Sensoren erlaubt.

Beispielsweise soll das Sensormodul einen Bewegungsmelder und/oder Lichtsensoren umfassen. Alternativ und/oder zusätzlich soll das Sensormodul die Möglichkeit eines Durchbruchs für einen Schallgeber bieten. Beispielsweise kann es sich bei dem

Sensormodul um einen Rauchmelder mit Glasoptik handeln. Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, dass an den benötigten Stellen die solaraktive Schicht vom Substrat nachträglich entfernt bzw. gar nicht aufgebracht wird. In das Substrat können auch Öffnungen für Sensoren und/oder Schallgeber eingebracht werden. Die Kanten können beispielsweise für designtechnische Anforderungen mit Phasen und/oder Rundungen versehen werden. Die Oberfläche der Solarzelle kann auch mit einer AR(Antireflex)- Beschichtung, z.B. einer Mattierung, versehen werden, um ein störendes Spiegeln zu vermeiden.

Geschaffen ist somit eine Solarzelle mit einem Durchbruch für eine Sensor- und/oder Aktoranwendung.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Oberfläche des Sensorsystems keine separaten Zonen für die Solarzellen benötigt. Dadurch wird eine optisch einheitliche Oberfläche erzielt. Somit kann auch eine Einbindung der solaraktiven Fläche als Designelement für das Sensorsystem erfolgen. Des Weiteren bietet das

Sensorsystem eine kompakte Baugröße. Die Solarzelle kann gleichzeitig als Gehäusewand für das Sensorsystem dienen, womit die Einsparung einer zusätzlichen Abdeckung einhergeht. Außerdem sind keine zusätzlichen Montageschritte für die Solarzellen nötig, womit auch eine Kosteneinsparung einhergeht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und

Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher

beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein an der Decke eines Hauses angeordnetes Sensorsystem in perspektivischer

Ansicht,

Fig. 2 das Sensorsystem in Richtung II der Fig. 1 gesehen, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4a einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 1 , wobei der Sensor weggelassen ist, Fig. 4b einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 1, wobei der Sensor schematisch dargestellt ist,

Fig. 5a einen Schnitt wie in Fig. 4a entsprechend einer weiteren Ausführung,

Fig. 5b einen Schnitt wie in Fig. 4b entsprechend der weiteren Ausführung,

Fig. 6 einen Schnitt wie in Fig. 5b entsprechend einer nochmals weiteren Ausführung und

Fig. 7 die Draufsicht auf das Sensorsystem in Richtung VII der Fig. 3 gesehen entsprechend einer weiteren Ausgestaltung.

In Fig. 1 ist ein an der Decke 1 in einem Raum angeordnetes Sensorsystem 2 zu sehen. Bei dem Sensorsystem 2 handelt es sich beispielsweise um einen mit elektromagnetischer Strahlung arbeitenden Bewegungsmelder. Das Sensorsystem 2 weist ein Gehäuse 3 auf, wobei das Gehäuse 3 gemäß Fig. 2 an der Decke 1 befestigbar ist. Im Gehäuse 3 befindet sich ein Sensor 4 zur Messung einer Messgröße, und zwar insbesondere der Messgröße eines Mediums. Bei dem Medium handelt es sich vorliegend um die elektromagnetische Strahlung, also insbesondere um Licht, Infrarot(IR)-Strahlen o. dgl. optische Strahlung. Alternativ oder auch ergänzend kann das Sensorsystem 2 einen Aktor 5 zur Ausgabe einer Information aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei dem Aktor 5 um einen Schallgeber, einen Lautsprecher, einen Summer in der Art eines Buzzers, einen Lichtsignalgeber o. dgl. handeln, so dass dadurch ein Alarm als auszugebende Information erzeugbar ist.

Am Gehäuse 3 ist eine in Richtung des Raumes ausgerichtete Solarzelle 6 zur

Energieversorgung des Sensors 4 und/oder des Aktors 5 angeordnet, womit der Sensor 4 und/oder der Aktor 5 mit Hilfe der von der Solarzelle 6 erzeugten Energie betreibbar ist. Bevorzugterweise ist die Solarzelle 6 an einer Seite des Gehäuses 3 angeordnet, und zwar an der dem Raum zugewandten Seite, so dass die Solarzelle 6 auch als eine entsprechende Gehäusewand dient. Ein in Fig. 3 lediglich schematisch dargestellter, im Gehäuse 3 befindlicher Akku 7 steht mit der Solarzelle 6 in elektrischer Verbindung, derart dass der Akku 7 mittels der von der Solarzelle 6 erzeugten Energie aufladbar ist. Der Sensor 4 und/oder der Aktor 5 sind mit der im Akku 7 gespeicherten Energie betreibbar, so dass das Sensorsystem 2 auch bei Dunkelheit und/oder Lichtmangel betreibbar ist.

Die Solarzelle 6 umfasst gemäß Fig. 3 einen aus Glas bestehenden Träger 8 und eine photovoltaisch aktive Schicht 9. Die auf dem Träger 8 aufgebrachte aktive Schicht 9 dient zur Erzeugung von Energie, und zwar von elektrischem Strom, bei einfallendem Licht. Wie weiter in Fig. 1 zu sehen ist, weist die aktive Schicht 9 eine Aussparung 10 auf. Der Sensor 4 und/oder der Aktor 5 sind der Aussparung 10 zugewandt angeordnet. Und zwar derart dass die Messung der Messgröße mittels des Sensors 4 und/oder dass die Ausgabe der

Information mittels des Aktors 5 von der aktiven Schicht 9 unbeeinträchtigt ist.

Insbesondere ist aufgrund dieser Anordnung der Sensor 4 unbeeinflusst in Kontakt und/oder in Zusammenwirkung mit dem Medium bringbar. Die Aussparung 10 in der aktiven Schicht 9 ist auch näher in Fig. 4a sowie der der Aussparung 10 zugewandte Sensor 4 in Fig. 4b zu sehen. Des Weiteren kann ein zur Aussparung 9 korrespondierender Durchbruch 11 im Träger 8 befindlich sein, wie in Fig. 5a gezeigt ist. Der Sensor 4 und/oder der Aktor 5 können dann im Durchbruch 11 und/oder dem Durchbruch 1 1 zugewandt im Gehäuse 3 angeordnet sein, wie in Fig. 5b dargestellt ist.

Bei dem Sensor 4 kann es sich um einen Sensor zur Messung einer Messgröße von

Lichtstrahlung, beispielsweise wie bereits erwähnt um einen Bewegungssensor, einen Helligkeitssensor o. dgl., handeln. Der Sensor 4 ist dann derart im Gehäuse 3 angeordnet, dass Licht von der Außenseite des Gehäuses 3 durch die Aussparung 10 und/oder den Durchbruch 11 zum Sensor 4 gelangt, so dass die Ermittlung der Messgröße durch den Sensor 4 unbeeinträchtigt erfolgen kann. Dies ist näher in Fig. 4b sowie Fig. 5b dargestellt. Ein erster Lichtstrahl 12 durchdringt den aus Glas bestehenden Träger 8 und gelangt zur photovoltaisch aktiven Schicht 9, wo der Lichtstrahl 12 zur Energieerzeugung absorbiert wird. Ein zweiter Lichtstrahl 13 durchdringt gemäß Fig. 4b den aus Glas bestehenden Träger 8 an der Aussparung 10 und/oder durchdringt gemäß Fig. 5b den Träger 8 am Durchbruch 11 und gelangt zum Sensor 4, wobei dann vom Sensor 4 die entsprechende Messgröße ermittelt wird. Ein dritter Lichtstrahl 14 wird gemäß Fig. 4b an dem aus Glas bestehenden Träger 8 reflektiert, beispielsweise falls es sich um Licht im IR(Infrarot)-Bereich handelt. Zur Verringerung von Reflexionen kann die Oberfläche des Trägers 8 wenigstens teilweise mit einer als Antireflexbeschichtung dienenden Mattierung versehen sein, was jedoch nicht weiter gezeigt ist.

Wie in Fig. 6 zu sehen ist, kann der Durchbruch 11 eine Fase 15 und/oder eine Rundung aufweisen. Durch die Fase 15 wird der Öffnungswinkel bzw. der Blickwinkel für den Sensor 4 entsprechend erweitert, so dass die Messgenauigkeit für den Sensor 4 gesteigert wird. Der Durchbruch 1 1 kann aus einer Bohrung mit Fase 15 oder auch ohne Fase 15 im Glassubstrat des Trägers 8 bestehen. Des Weiteren ist in Fig. 7 eine Ausgestaltung zu sehen, bei der das Glas für den Träger 8 mit Rundungen 16 anstelle von Ecken versehen ist. In Fig. 7 ist im Träger 8 eine Bohrung mit Fase als Durchbruch 11 für einen Bewegungsmelder 17 in der Art eines PIR(Passive Infrared)-Sensors, ein weiterer Durchbruch 1 1 als Schallöffhung für einen Lausprecher und/oder Summer(Buzzer) 18 sowie eine weitere Öffnung als

Aussparung 10 in der photovo Itaisch aktiven Schicht 9 für einen Helligkeitssensor 19 vorgesehen.

Schließlich ist, wie in Fig. 3 schematisch gezeigt ist, ein Funksystem 20 zur Übertragung von Daten vorgesehen. Das Funksystem 20 ist im Gehäuse 3 befindlich und wird vom Akku 7 und/oder von der Solarzelle 6 mit Energie zu dessen Betrieb versorgt. Mit Hilfe des Funksystems 20 lässt sich dann der vom Sensor 4 gemessene Wert der Messgröße kabellos zur weiteren Verarbeitung übertragen. Ein solches Sensorsystem 2 arbeitet

vorteilhafterweise vollständig autark.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann die Erfindung nicht nur für einen Bewegungsmelder sondern auch für sonstige, eine Solarzelle sowie Sensoren und/oder Aktoren kombinierende Sensorsysteme, insbesondere bei denen Licht im Wesentlichen unbeeinträchtigt durch die Solarzelle hindurch von und/oder zum Sensor und/oder Aktor gelangen soll, beispielsweise bei einem Rauchmelder, Verwendung finden. Bezugszeichen-Liste : : Decke (von Raum)

: Sensorsystem

: Gehäuse

: Sensor

: Aktor

: Solarzelle

: Akku

: Träger (von Solarzelle)

: aktive Schicht (von Solarzelle)0: Aussparung (in der aktiven Schicht) 1 : Durchbruch (im Träger)

,13,14: Lichtstrahl / Lichtstrahlung5: Fase (an Durchbruch)

: Rundung (an Träger)

: Bewegungsmelder

: Lautsprecher und/ oder Buzzer : Helligkeitssensor

: Funksystem