Sensor mit Sensorelektronik zum Aussenden von Sendedaten

Beschreibung

Technisches Feld

Die Erfindung betrifft einen Sensor mit Sensorelektronik zum

Aussenden von Sendedaten.

Hintergrund

Ein solcher eingangs erwähnter Sensor ist batteriebetrieben und weist ein Sensorelement auf. Seine Sensorelektronik erfasst mit Hilfe des Sensorelements Messdaten und übermittelt diese z. B. mit Hilfe einer Bluetooth- Kommunikation an ein Empfangsgerät, wie z. B. ein Mobiltelefon bei dem die Messdaten ausgewertet werden und das Ergebnis der Auswertungen dem

Benutzer des Mobiltelefons angezeigt wird. Dabei wird üblicherweise wie folgt vorgegangen. Initial konfiguriert man den Sensor und verbindet ihn

funktechnisch mit einem Mobiltelefon. Der Sensor zeichnet dann autonom Daten auf. Sobald der Benutzer des Mobiltelefons (z. B. Tage oder Wochen später) wissen will, ob er aufgrund der Daten handeln soll (z. B. gießen, weil die

Bodenfeuchte zu niedrig ist), muss der Benutzer die Sensor-Applikation (kurz Sensor-App) auf dem Mobiltelefon starten. Die Sensor-App verbindet sich daraufhin mit dem Sensor und ruft über eine Bluetooth-Funkverbindung die im Sensor gespeicherten Daten ab. Dann erfolgt mit Hilfe der Sensor-App die Auswertung und eine entsprechende Visulisierung für den Benutzer. Um die physikalischen Parameter, die das Wachstum einer Pflanze beeinträchtigen, auch richtig beurteilen zu können, sollte eine möglichst regelmäßige

Datenübertragung erfolgen, wobei nie sichergestellt ist, dass sich das

Mobiltelefon tatsächlich im funktechnischen Kommunikationsbereich des Sensors befindet.

Daher besteht bei einem solchen Sensor das Problem, dass die zeitliche Koordination, die notwendig ist, um die Daten überhaupt zwischen dem Sensor und dem Empfangsgerät übertragen zu können, einen erheblichen Energiebedarf verursacht, was sich nachteilig auf seine Batterielebensdauer wie auch auf jene des Empfangsgeräts und damit natürlich auf die

Benutzerfreundlichkeit auswirkt.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, einen verbesserten Sensor bereitzustellen, bei dem die vorstehend angesprochenen Nachteile beseitigt sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch einen Sensor gemäß Anspruch 1 gelöst. Der Gegenstand der Erfindung ist daher ein Sensor, insbesondere Pflanzen- Umgebungsparameter-Sensor, besonders bevorzugt Haushalts-Pflanzen- Umgebungsparameter-Sensor, aufweisend eine Sensorelektronik zur Erfassung eines Umgebungsparametes als Mess-Rohdaten und zur Generierung und funkbasierten Übertragung von Sendedaten an ein Empfangsgerät, wobei die Sensorelektronik zum Auswerten von Mess-Rohdaten und als Ergebnis der Auswertung zum Auswählen von Steuerdaten, die in der Sensorelektronik gespeichert sind und die zum Steuern des Verhaltens des Empfangsgeräts dienen, ausgebildet ist, wobei die Steuerdaten die Sendedaten bilden oder ein Bestandteil davon sind .

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist der Energieverbrauch im Sensor auf ein absolut notwendiges Minimum reduziert, weil der

energieverzehrende Koordinationsaufwand zur Etablierung einer bidirektionalen Übertragung der Sendedaten wegfällt. Der Sensor entscheidet autonom, ob und vor allem auch wann eine Aussendung der Sendedaten erfolgen soll bzw. muss. Er nimmt bei seiner Entscheidungsfindung keine Rücksicht darauf, ob überhaupt ein Empfangsgerät in seinem Kommunikationsbereich vorhanden ist.

Der Aspekt der Vermeidung jeglichen Koordinationsaufwands zur Etablierung einer bidirektionalen Übertragung der Sendedaten bewirkt auch auf der Seite des Empfangsgeräts eine erhebliche Energieeinsparung, weil dort immer nur dann auf die Steuerdaten zu reagieren ist, wenn sie empfangen werden. Der Empfang bzw. die Detektion der vom Sensor ausgesandten

Sendedaten kann stromsparend auf Betriebssystemebene erfolgen, worauf nachfolgend noch im Detail eingegangen ist. Eine Applikation, welche die dabei empfangenen Steuerdaten verarbeitet, also gemäß den Steuerdaten reagieren kann, wird vom Betriebssystem immer nur anlassbezogen, also wenn besagte Sendedaten empfangen werden, aktiviert und kann sich nach erfolgter

Verarbeitung der Steuerdaten und Aktionsausführung sofort wieder deaktivieren. Es ist also nicht mehr notwendig, dass die sensorspezifische Applikation im Hintergrund läuft, dabei Strom verbraucht, und nach Sensoren scannt, die einen Verbindungsaufbau mit ihr anstreben. Dabei können Sensor und Empfangsgerät asynchron oder synchron zueinander betrieben werden, worauf nachfolgend noch im Detail eingegangen ist.

Die Mess-Rohdaten repräsentieren physikalische Parameter wie z. B. die Lichtintensität, die Luft- oder auch Boden-Feuchtigkeit bzw. auch die Luft- oder auch Boden-Temperatur. Bevorzugt, jedoch nicht beschränkt darauf, werden diese Parameter in Kotext einer Pflanze bzw. der Umgebung der Pflanze ermittelt. Auch können die Roh-Messdaten in einer bearbeiteten bzw.

ausgewerteten Form die Lichtdosis, die Temperaturdosis, Temperaturspitzen (sowohl nach oben als auch nach unten), die auch das Niveau der Feuchtigkeit im Sinne zu hoch (z. B. Stauwasser) und zu niedrig, usw. repräsentieren.

Die Steuerdaten repräsentieren beim Empfangsgerät automatisch ausführbare Instruktionen bzw. Befehle, die optional auch Argumente

mitumfassen können.

Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung .

Die Sensor-Elektronik kann als reine Hardware, als ASIC (Application Specific Integrated Circuit) oder als Mikrocontroller, in dem eine Software gespeichert ist und zur Realisierung der verschiedenen Funktionen, Aktivitäten und Zustände ausgeführt wird, realisiert sein und über entsprechende analoge Komponenten verfügen, mit deren Hilfe Mess-Rohdaten gewonnen werden bzw. die funkbasierte Übertragung erfolgt. Die Sensor-Elektronik ist in einem kopfseitig mit einem Deckel vollständig verschlossenen Gehäuse

untergebracht. Der abnehmbare Deckel gibt im geöffneten Zustand den Zugriff auf eine Batterie wie auch eine Leiterplatte der Sensorelektronik frei.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die Steuerdaten derart codiert, dass sie beim Empfangsgerät, insbesondere ohne weitere dortige

Auswertung von Mess-Rohdaten, die Darstellung von einem zur jeweiligen Codierung korrespondierendem vordefinierten Bild- und / oder Text- und / oder Audio-Inhalt veranlassen. So lassen sich beispielsweise mit den Sensor Feuchtigkeitsmessungen im Erdreich benachbart zu einer Pflanze bzw. deren Wurzeln durchführen, und aus den individuellen Feuchtigkeitsmessungen ein Trend berechnen. Ist aufgrund des Trends absehbar, dass in den nächsten z.B. drei Stunden das Erdreich für die Pflanze nicht ausreichend Feuchtigkeit enthalten wird, wird vom Sensor als Steuerdaten ein in ihm gespeicherter Code verwendet. Dieser Code ist auch in einer Sensor-Applikation eines Mobiltelefons gespeichert. Empfängt nun die auf dem Mobiltelefon laufende Sensor-Applikation besagten Code, wird auf ihrem Bildschirm eine Nachricht für den Benutzer des Mobiltelefons angezeigt, die beispielsweise enthält:„Bitte die Pflanze gießen". Ebenso oder in Kombination mit der Bildschirmanzeige kann auch eine

entsprechende Audiosequenz abgespielt werden oder gar eine animierte

Gießkanne dargestellt werden. Die Steuerdaten dienen also zur unmittelbaren Auslösung eines vom Benutzer des Gerätes visuell oder akustisch

wahrnehmbaren Ereignisses.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Steuerdaten derart codiert, dass sie beim Empfangsgerät, insbesondere ohne weitere dortige Auswertung, die Generierung von einem zur jeweiligen Codierung

korrespondierenden, vordefinierten Steuersignal bzw. Steuerdatensignal zur Ansteuerung einer elektrischen und / oder mechatronischen Komponente bewirken. Auch hier wird - in Analogie zu dem im vorangehenden Absatz beispielhaft als Ergebnis einer Feuchtigkeitsmessung des Erdreichs - auswertungsspezifisch vom Sensor als Steuerdaten ein in ihm gespeicherter Code verwendet, wenn das Erdreich zu trocken wird. Dieser Code ist z.B. in einer Elektronik eines funkgesteuerten Bewässerungssystems gespeichert. Empfängt nun diese Elektronik besagten Code wird die automatische Bewässerung gestartet. Die Steuerdaten dienen also zur unmittelbaren Maschinensteuerung, wenn solche Steuerdaten verwendet werden, welche in der Maschine umsetzbar sind.

In den beiden zuvor erörterten Aspekten der Erfindung, die jedoch den Einsatzbereich der Erfindung nicht auf den Aspekt der Feuchtigkeitsmessung einschränken sollen, sind auf der Seite des Empfangsgerätes keinerlei

Auswertungen von Mess-Rohdaten oder deren Repräsentation, wie beispielsweise Mittelwert oder zeitliches Integral der Messwerte, nötig. Die übermittelten Steuerdaten dienen zur unmittelbaren Steuerung des Verhaltens des Empfangsgerätes oder in anderen Worten zur unmittelbaren Ausführung einer durch den jeweils übermittelten Code vordefinierten Aktion.

Die Übermittlung der Steuerdaten wurde bisher als einstufiger Prozess dargestellt. Es kann jedoch auch ein zweistufiger Prozess zur Anwendung kommen. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung sind die Steuerdaten derart codiert, dass sie beim Empfangsgerät, insbesondere ohne weitere dortige

Auswertung, eine vordefinierte verschlüsselte Kommunikation mit dem Sensor veranlassen und der Sensor erst im Zuge dieser Kommunikation zum Abgeben jener Steuerdaten ausgebildet ist, welche, insbesondere ohne weitere dortige Auswertung, das Verhalten des Empfangsgeräts korrespondierend zu dem

Ergebnis der Auswertung der Roh-Messdaten steuern. Dies bedeutet, dass die im ersten Prozessschritt übermittelten Steuerdaten bei dem Empfangsgerät zunächst nur anzeigen, das Sendedaten zur Abholung bereit sind . Diese im ersten Schritt empfangenen Sendedaten dienen zum Starten einer z. B. Sensor- Applikation auf einem Mobiltelefon und diese Sensor-Applikation führt dann die vordefinierte verschlüsselte Kommunikation mit dem Sensor durch. Erst in diesem zweiten Prozessschritt werden dann die zur Auslösung der finalen

Reaktion auf dem Mobiltelefon bereitgestellten Sendedaten von dem Sensor an das Mobiltelefon übermittelt und lösen dort die gemäß ihrer Codierung

hinterlegte Aktion aus.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die

Sensorelektronik zur funkbasierte Übertragung der Steuerdaten in Form eines Datenpakets, bevorzugt als Bestandteil eines„Bluetooth Advertising Packet", besonders bevorzugt als Bestandteil eines„iBeacon", ausgebildet ist. Es kann also grundsätzlich jedes beliebige Datenpaket, dessen Struktur definiert wurde, zur Übermittlung der Steuerdaten zum Einsatz kommen. Dabei hat sich jedoch in der Praxis der Betrieb der Sensorelektronik für die Zwecke der Übermittlung der Steuerdaten als„Bluetooth Beacon" als nützlich erwiesen. Ein solcher„Bluetooth Beacon" ist im Wesentlichen ein„Bluetooth Low Energy" (BLE) Gerät, das auf Einweg-Kommunikation ausgelegt ist. Es ist in der Lage, ein sogenanntes „Bluetooth-Advertising-Packet" zu senden, das einen„Universally Unique

Identifier" (UUID) enthält und das Bluetooth-Advertising-Packet auf eindeutige Weise identifizieren. Über den UUID kann auch der Sensor oder der Sensortyp eindeutig identifiziert werden. Der UUID bildet dann eine Sensor- Identifikationsnummer. Es können jedoch auch weitere Daten zur eindeutigen Identifikation des Sensors verwendet werden, die zusätzlich zum UUID im Paket enthalten sind und der Sensor-Identifikationsnummer zugeordnet sind.

Die Datenstruktur der Bluetooth-Advertising-PDU (hier steht PDU für „Protokoll Data Unit") weist einen Header und einen Payload-Bereich auf. Die im Payload-Bereich zur Verfügung stehenden Bytes werden zur Übertragung der Sensor-Identifikationsnummer und der Steuerdaten verwendet. Ein bluetoothfähiges Empfangsgerät, bei dem der entsprechende Sensor mit Hilfe seiner Sensor-Identifikationsnummer registriert ist, kann den Bluetooth-Funkverkehr überwachen und identifiziert Bluetooth-Advertising-Packets und wird bei

Erkennen der spezifischen Sensor-Identifikationsnummer die mit Hilfe des Bluetooth-Advertising-Packet übermittelten Steuerdaten verarbeiten.

Als besonders vorteilhaft hatte es sich jedoch verwendet, als spezielle Ausprägung des Bluetooth-Advertising-Packet ein sogenanntes „iBeacon", das vom Computer bzw. Mobiltelefonhersteller Apple spezifiziert wurde, zu verwenden. Die Struktur des iBeacon weist einen Header bestehend aus 9 Bytes und einen Payload-Bereich auf, der 21 Bytes umfasst, was für die Übermittlung der Steuerdaten völlig ausreicht. Die Verwendung des iBeacon ermöglicht einen möglichst energiesparenden Betrieb eines z. B. Smartphones, auf dem besagte Sensor-Applikation installiert ist, weil die Sensor-Applikation nur zur direkten Ausführung jener Aktion, die durch die Steuerdaten codiert ist, aktiviert werden muss. Hierbei erlaubt das Betriebssystem selbst eine im

Hintergrund ablaufende Überwachung des Bluetooth-Funkverkehrs, während die Sensor-Applikation deaktiviert ist. Erkennt nun das Betriebssystem ein iBeacon mit einer bestimmten Sensor-Identifikationsnummer, aktiviert das

Betriebssystem die Sensor-Applikation, die dann die vom Sensor übermittelten Steuerdaten umsetzt. Danach wird die Sensor-Applikation wieder deaktiviert.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die Steuerdaten die

Sendedaten bilden, wenn einfach nur die Steuerdaten als solche ausgesandt werden. Andernfalls sind die Steuerdaten Bestandteil der Sendedaten, weil sie in die Datenstruktur eines Beacons, wie z.B. Bluetooth-Advertising-Packet oder des iBeacons, integriert sind.

Weitere Aspekte der Erfindung betreffen verschiedene

Betriebszustände oder Modi.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Sensorelektronik, die einen Tiefschlafmodus aufweist, in der ein möglichst geringer Energieverbrauch vorliegt. Dieser Tiefschlafmodus wird in Intervallen verwendet, in denen keine Messungen oder Auswertungen erfolgen. In diesem Tiefschlafmodus werden im Wesentlichen alle elektronischen Komponenten von der Stromversorgung getrennt bzw. nicht mehr mit Strom versorgt bzw. betrieben. Einzig ein

elektronischer Timer wird betrieben, der die Sensorelektronik nach Ablauf der zuvor eingestellten Zeitdauer aus dem Tiefschlafmodus aufweckt. Dies kann z. B. im MikroController oder im ASIC implementiert sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Sensorelektronik einen Mess- und Auswertungsmodus auf, in dem sie zum

Messen bzw. Sammeln von Mess- Rohdaten und zum Auswerten dieser Mess- Rohdaten ausgebildet ist. Als Ergebnis der Auswertung werden von der

Sensorelektronik entweder a) keine Steuerdaten ausgewählt und eine

Aussendung unterbleibt und die Sensorelektronik steuert sich bis zur neuerlichen Aktivierung des Mess- und Auswertungsmodus in ihren Tiefschlafmodus oder b) dem Auswertung-Ergebnis zugeordnete Steuerdaten ausgewählt, die zur funkbasierten Übertragung bzw. Aussendung bestimmt sind.

Weiterhin ist die Sensorelektronik zum Wiederholen des Zyklus bestehend aus dem Mess- bzw. Auswertungsmodus und dem Tiefschlafmodus ausgebildet, bis als Ergebnis der Auswertung die Auswahl der zutreffenden Steuerdaten erfolgen muss. Mit dieser Ausbildung der Steuerelektronik ist sichergestellt, dass abgesehen von Mess- bzw. Auswertungsaktivitäten, die relativ energiesparend ablaufen, kein weiterer Energieverbrauch für unnötige Sendeaktivitäten vorliegt. Erst wenn zwingend Steuerdaten generiert werden müssen, weil dies die Auswertung der Mess-Rohdaten anzeigt, wird diese

Schleife verlassen und in weiterer Folge werden die Steuerdaten ausgesandt.

Dieses Aussenden der Steuerdaten kann grundsätzlich in einem einmaligen Ereignis erfolgen. Da jedoch zwischen dem Empfangsgerät und dem Sensor keine kontinuierliche Datenverbindung aufgebaut wurde ist die

Wahrscheinlichkeit relativ gering, dass die Steuerdaten tatsächlich zum Zeitpunkt des Aussendens vom Empfangsgerät empfangen werden. Daher habe es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Sensorelektronik zum wiederholten aussenden der Steuerdaten während eines Zeitfensters ausgebildet ist. Das Zeitfenster kann zum Beispiel 30 Sekunden lang sein, wobei alle 2 Sekunden eine Aussendung erfolgt. Als besonders vorteilhaft hatte es sich erwiesen, nach dem Verstreichen des Zeitfensters zu prüfen, ob die Aussendung der Steuerdaten den gewünschten Erfolg erzielt hat. Zu diesem Zwecke ist die Sensorelektronik ausgebildet, nach Verstreichen des Zeitfensters zu prüfen, ob die Auswertung von neu ermittelten Roh-Messdaten eine Veränderung hin zu einem Sollwert anzeigt, und a) wenn das Prüfungsergebnis diese Veränderung nicht anzeigt, die Aussendung der Steuerdaten im Zeitfenster sowie die nachfolgende Prüfung zu wiederholen, bis besagte Veränderung eintritt, wobei die Wiederholung optional mit zeitlichem Abstand zum vorangehenden Zeitfenster erfolgen kann, oder b) wenn das Prüfungsergebnis diese Veränderung anzeigt, die Auswertung, welche die Auswahl und Aussendung der Steuerdaten erforderlich machte, zu löschen und mit einer neuen Erfassung von Roh-Daten und deren Auswertung zu beginnen.

Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, dass während des Zeitfensters nach jedem Aussenden der Steuerdaten separat geprüft wird, ob die Aussendung der Steuerdaten den gewünschten Erfolg erzielt hat. Soweit der Erfolg schon vor dem Verstreichen des Zeitfensters eingetreten ist, kann die zuletzt erfolgte Auswertung, welche zur Auswahl der Steuerdaten führte, gelöscht werden und eine neue Sequenz mit dem initialen Tiefschlafmodus und dem Erfassen und Auswerten von Rohdaten gestartet werden. Andernfalls erfolgt in besagtem Zeitfenster das nächste Aussenden der Steuerdaten. Diese

Maßnahme beschränkt den Energieverbrauch zum Aussenden der Steuerdaten auf das absolut Notwendigste.

Die Sensorelektronik kann also autonom entscheiden, ob die

Aussendung der Steuerdaten zum gewünschten Erfolg geführt hat oder nicht und folglich so lange das Aussenden der Steuerdaten fortsetzen, bis der gewünschte Erfolg eintritt. Sobald der gewünschte Erfolg eingetreten ist, kann die zuletzt erfolgte Auswertung, welche zur Auswahl der Steuerdaten führte, gelöscht werden und eine neue Sequenz mit dem initialen Tiefschlafmodus und dem Erfassen und Auswerten von Roh-Messdaten gestartet werden.

Dieser Vorgang kann losgelöst von jeglichem zeitlichen Raster erfolgen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Sensorelektronik ausgebildet sein, gemäß einem Synchronisationstakt ihren Tiefschlafmodus, in dem so wenig wie möglich Energieverbrauch vorliegt, zu verlassen und Mess- Rohdaten zu erfassen und auszuwerten. Dies basiert bevorzugt auf Echtzeit und hat sich besonders dann als vorteilhaft erweisen, wenn mehrere Empfangsgeräte existieren.

Die Sensorelektronik ist zudem dazu ausgebildet, den Zyklus aus getaktetem Verlassen des Tiefschafmodus mit nachfolgendem Erfassen und Auswerten der Mess-Rohdaten zu verlassen, sobald die Auswertung die Auswahl von Steuerdaten erfordert.

Zudem ist gemäß diesem Aspekt der Erfindung die Sensorelektronik ausgebildet, nach erfolgter Auswahl der Steuerdaten diese während eines Zeitfensters (in einem Burst-Modus) wiederholt auszusenden, danach eine sendefreie Pause einzuhalten, danach die Sequenz aus Aussendung während besagtem Zeitfenster gefolgt von besagter sendefreier Pause (mehrfach) zu widerholen und danach wieder in den Zyklus aus getaktetem Verlassen des Tiefschafmodus mit nachfolgendem Erfassen und Auswerten der Mess-Rohdaten einzutreten und in weiterer Folge wieder die hier definierte Aussendungssequenz zu durchlaufen. In diesem Fall wird also nicht wie zuvor beschrieben in einem Zeitfenster ausgesandt und unmittelbar danach geprüft, ob der gewünschte Erfolg eingetreten ist, sondern mehrfach mit dazwischenliegender Pause ausgesandt und im Wesentlichen davon ausgegangen, dass aufgrund des getakteten, synchronen Betriebs ein Empfang der Steuerdaten bei dem

Empfangsgerät erfolgte. Erst nach einem Aufwachen aus dem Tiefschlafmodus, was durch den Synchronisationstakt initiiert wird, erfolgt durch neuerliches Erfassen und Auswerten der Mess-Rohdaten eine neuerliche Bewertung, ob das vorangegangene Aussenden der Steuerdaten zum gewünschten Ergebnis geführt hat. Trifft dies nicht zu, erfolgt ein neuerliches mehrfaches Aussenden der Steuerdaten mit dazwischenliegender Sendepause, usw.

In diesem Kontext hat es sich als besonders vorteilhaft erweisen, dass am Beginn, zu einem beliebigen Zeitpunkt während oder am Ende jeder sendefreien Pause, also nach dem Verstreichen des besagten Zeitfensters, in dem die Sendedaten wiederholt ausgesandt werden, ein Zyklus aus Erfassen und Auswerten der Mess-Rohdaten anschließen kann, bei dessen Abschluss entschieden wird, ob in einem weiteren Zeitfenster eine neuerliche wiederholte Aussendung der Sendedaten noch notwendig ist oder wieder in den

Tiefschlafmodus einzutreten ist. Diese Maßnahme beschränkt den

Energieverbrauch zum Aussenden der Steuerdaten auf das absolut

Notwendigste. Hinsichtlich der Auswertung der Roh-Messdaten können verschiedenste Kriterien zur Anwendung kommen. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Sensorelektronik beim Auswerten zum Prüfen ausgebildet ist, ob ein Messwert oder eine Gruppe von Messwerten, welche durch Mess-Rohdaten repräsentiert sind, innerhalb oder außerhalb eines vordefinierten Grenzwertes oder Grenzbereiches liegt oder diese Sachverhalte für eine zuvor berechnete mathematische Repräsentation dieser Messwerte, wie z. B. zeitliches Integral oder Mittelwert, zutreffen. Damit lassen sich die gängigsten Szenarien in der Messwertverarbeitung und Entscheidungsfindung zur Frage, ob ein

Steuercode auszusenden ist oder nicht, realisieren.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft das effiziente Abbrechen einer Sequenz aus Aussendungen der Sendedaten. In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft erweisen, wenn die Sensorelektronik nach jedem individuellen oder nach jedem gruppierten Aussenden der Sendedaten zum Messen und Auswerten ausgebildet ist, ob besagte individuelle oder gruppierte Aussendung ein weiteres Aussenden der Sendedaten überflüssig macht, und wenn dies erkannt ist, in eine Sequenz mit initialen Tiefschlafmodus und dem Erfassen und Auswerten von Roh-Messdaten einzutreten.

Dies trägt erheblich zum energieeffizienten Betrieb des Sensors bei, weil es gerade die Aktivität des Aussendens der Sendedaten ist, die einen erheblichen Strombedarf mit sich bringt.

Zusammenfassen sein an dieser Stelle noch festgehalten, dass die Erfindung einen Sensor bereitstellt, der nach interner Auswertung von Mess- Rohdaten automatisch bzw. autonom Schlussfolgerungen zieht, welche

Handlungen innerhalb eines vordefinierten Handlungsspektrums von einer Person oder einer Maschine nötig wären, um die mit Hilfe des Sensors erfassbaren physikalische Parameter an einen Sollzustand anzunähern.

Um diese Handlungen zu ermitteln, macht der Sensor folgendes. Es werden zunächst physikalische Parameter der Umgebung des Sensors gemessen (z. B. Lufttemperatur, Bodentemperatur, Bodenfeuchte, Umgebungslicht). Diese Daten werden über längere Zeiträume aufgezeichnet und mit Zeitreferenz versehen um sie dann auszuwerten. Dabei können aus den Messwerten, und optional verfügbaren Prognosedaten (z. B. Wetter), durch geeignete Algorithmen im Sensor anhand von bestimmten Kriterien besagte Handlungen errechnet werden. Beispiele dazu können wie folgt sein : - eine mit X% pro Stunde fallende Bodenfeuchte, bei Temperatur Y °C ergibt, dass der Sensor in spätestens Z Stunden gegossen werden soll -> die errechnete Handlung ist "Gießen".

- Quotient aus Temperaturdosis und Lichtdosis (also das zierliche Integral) ist für die Pflanze im Umfeld des Sensors nicht innerhalb der Toleranz von X -> die errechnete Handlung ist "Pflanze mehr ins Licht oder kühler stellen".

Der Sensor, bzw. konkret die Sensorelektronik kann Kriterien erlernen. Ein Beispiel dafür ist:

- Wenn der Benutzer eine Pflanze immer bei Feuchtigkeit X% gießt, kann der Sensor das lernen und die Handlung immer entsprechend dieses Parameters rechtzeitig aussenden (z. B. wenn die Feuchtigkeit den Wert erreicht hat, aber auch frühzeitig anhand der Kurve der Feuchtigkeitsentwicklung).

Eine derart vom Sensor autonom ermittelte, gewünschte oder notwendige Handlung führt bei dem Sensor zu einer Auswahl von einem passenden Steuercode aus einer Gruppe von verfügbaren Steuercode für das

Empfangsgerät, wobei das Empfangsgerät die Steuercodes kennt und decodieren kann. Die Aussendung erfolgt, wie erwähnt, dann als Bluetooth Advertisement Paket folgend dem iBeacon Standard. Der zur ermittelten Handlung passende Steuercode wird in das iBeacon Paket enkodiert und gemeinsam mit der

Identifikation des Absenders ausgesandt.

Dabei können weitere Optionen zur Anwendung kommen :

- Verschlüsseln der Daten mit einem zwischen Empfänger und Sender vorher auf anderem Wege vereinbarten Schlüssel.

- Optimierung des Stromverbrauchs durch :

- Reduktion und dynamische Adaption der Sendeleistung .

- Steuerung der Sendefrequenz bzw. Sequenz (z.B. Paket alle 100ms oder alle 4s).

- Hinzufügen von Pausen damit der Sensor länger im

Tiefschlafmodus sein kann (in dieser Zeit kann niemand etwas empfangen).

- Zeitliche Synchronisation zwischen Sender und Empfänger um die Sendebereiche der Pakete genau auf den Empfänger abzustimmen (z.B. Zeitsynchronisation und Daten werden alle 20 Minuten in für einen Zeitraum 30 Sekunden gesendet. Die Steuercodes können von Smartphone, Tablet, PCs, Macs, und anderen Steuerungssystemen und Auswertungssystemen im industriellen oder privaten Bereich (z. B. Bewässerungssysteme, Home Automation Systeme) empfangen werden und entweder zu einer automatischen Aktion des

Empfangsgeräts führen oder den Benutzer dahingehend anleiten, welche Aktion bzw. Handlung vorzunehmen ist.

Äußerst vorteilhaft ist dabei, dass das Aussenden von Handlungen den Stromverbrauch im Vergleich zum Aussenden von Messwerten drastisch verringert, und zwar sowohl für den Empfänger, der nicht immer empfangsbereit sein muss, als auch für den Sensor, der im Verhältnis zu einer konventionellen Übertragung einer Serie von Messdaten gemäß der Erfindung nun relativ geringe Datenmengen senden muss.

Zusätzlich können mehrere Empfangsgeräte die Pakete gleichzeitig empfangen, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass der Benutzer die

Aufforderung zur Handlung tatsächlich mitbekommt. Damit kann der Benutzer direkt auf allen seinen Geräten benachrichtigt werden, ohne dass dieser z. B. eine App aufmachen muss, sich diese dann zum Sensor verbindet, und der Benutzer von sich aus nachsehen muss, welche Daten ein Sensor liefert.

Damit ist die Wirkung erzielt, dass ein Benutzer proaktiv von einem Sensor über sein Empfangsgerät Benachrichtigungen erhält, die Anzeigen, was mit seiner Pflanze zu tun ist, ohne dass der Benutzer überhaupt die App aktiv starten muss, außer einmalig beim Einrichten (Registrieren des Sensors).

Auch kann der Sensor zum Mesh-Networking ausgebildet sein. Da die Aussendung der Steuercode nur sehr selten erfolgt und wenig Bandbreite erforderlich ist und damit der Stromverbrauch auch wesentlich geringer ist, als wenn reine Messdaten ausgesandt würden, kann das erörterte Prinzip auch beim Mesh-Networking angewendet werden. Dabei werden Steuercode über andere Sensoren als Relay geleitet und es erfolgt die Zustellung zum Empfangsgerät nur über diese Relais. Dabei würde ein Relay als Sensor durch die Konzentration der zu übertragenden Datenmenge auf Steuercode nur sehr wenig belastet werden. Dies eignet sich besonders bei großflächigen Sensor-Arealen, wie z. B. Feldern, wo andererseits eine relativ hohe Sendeleistung bei den Sensoren nötig wäre, welche sich nachteilig auf die Batterielebensdauer auswirken würde, um von allen weit verteilten Sensoren an einem zentralen Platz eine Aussendung empfangen zu können.

Weiterhin offenbart die Patentanmeldung, dass der Sensor ein Gehäuse aufweist, das als ein erstes Gehäuseteil einen Deckel aufweist, der zum kopfseitigen Verschließen eines zweiten Gehäuseteils ausgebildet ist, wobei das zweite Gehäuseteil zum zumindest teilweise Einführen in den Pflanzenboden bestimmt ist.

Bevorzugt weist das Gehäuse nur den Deckel und das zweite

Gehäuseteil auf.

Weiterhin weist der Sensor eine Sensorelektronik auf, die vollständig innerhalb des Gehäuses untergebracht ist.

Weiterhin ist das Gehäuse spritzwasserdicht, insbesondere wasserdicht ausgebildet.

Weiterhin ist der Deckel lichtdurchlässig, insbesondere mit fest definierten Parametern bezüglich Streuung und Lichtdurchlässigkeit ausgebildet.

Weiterhin gliedert sich das Gehäuse in einen Kopfteil, an dem der Deckel befestigt ist, und in ein Fußteil, wobei das Kopfteil einen größeren Umfang als das Fußteil hat.

Weiterhin ist ein Übergang zwischen dem Fußteil und dem Kopfteil so geformt, dass das Kopfteil nasenartig hervorspringt.

Weiterhin ist das kopfseitig offene zweite Gehäuseteil hinsichtlich seiner Öffnung derart ausgebildet, dass der Deckel schräg geneigt in Bezug auf die Längserstreckung des Gehäuses aufzusetzen ist und der Deckel

dementsprechend ausgebildet ist.

Weiterhin weist die Sensorelektronik eine Leiterplatte auf, auf der alle elektronischen Komponenten der Sensorelektronik angeordnet sind .

Weiterhin ist das zweite Gehäuseteil an seiner Innenseite derart zum Aufnehmen der Leiterplatte ausgebildet, dass die Leiterplatte alleine durch das mechanische Zusammenwirken mit der Innenseite des Gehäuses an ihrer Sollposition gehalten wird.

Diese Ausbildung ist mit Hilfe von nach innen ragenden Rippen oder Stegen oder Säulen usw. der Gehäusewand realisiert, welche beim Einführen der Leiterplatte bzw. bei der eingesetzten Leiterplatte mit dieser in Kontakt stehen. Weiterhin ist das Gehäuse an seiner Innenseite derart ausgebildet, dass die Leiterplatte durch die kopfseitige Öffnung des zweiten Gehäuseteils in das zweite Gehäuseteil bis in ihre Sollposition einschiebbar ist.

Weiterhin weist das zweite Gehäuseteil eine ebene Fläche auf, die mit der eingesetzten Leiterplatte oder mit einem auf der Leiterplatte

angeordneten Sensorelement, bevorzugt einem Temperatursensor in Kontakt steht, wobei die ebene Fläche durch einen Teil der Außenwand des Gehäuses realisiert ist.

Weiterhin ist der Temperatursensor an jener Position der Leiterplatte positioniert, die bei der in ihrer Sollposition gehaltenen Leiterplatte am unteren

Bereich des zweiten Gehäuseteils liegt.

Weiterhin sind besagte Rippen oder Stege oder Säulen derart angeordnet, dass sie die Leiterplatte oder besagtes Sensorelement gegen die ebene Fläche pressen.

Weiterhin weist die Leiterplatte zwei streifenförmig Elektroden auf, die als Messkondensator zur Feuchtigkeitsmessung dienen und in einem Abstand zueinander entlang der Ränder der Leiterplatte in jenem Bereich der Leiterplatte verlaufen, welcher bei der in ihrer Sollposition gehaltenen Leiterplatte im Fußteil lokalisiert ist.

Weiterhin weist die Sensorelektronik einen auf der Leiterplatte ausgebildeten Hochfrequenzoszillator auf, der zwischen den Elektroden ein elektrisches Feld etabliert, welches in Abhängigkeit von der

Umgebungsfeuchtigkeit des Gehäuses zu einer Spannung zwischen den

Elektroden führt, die zur Bestimmung der Feuchtigkeit weiterverarbeitet wird.

Weiterhin weist die Sensorelektronik einen Lichtsensor auf, der auf der in ihrer Sollposition befindlichen Leiterplatte benachbart zu dem Deckel lokalisiert ist.

Diese und weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich durch die nachfolgend erörterten Figuren.

Figurenkurzbeschreibung

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugszeichen versehen. Es zeigen auf schematische Weise :

Fig . 1 einen erfindungsgemäßen Sensor;

Fig . 2 den Sensor mit geöffnetem Deckel;

Fig . 3 den Sensor eingesteckt in das Erdreich eines Blumentopfs;

Fig . 4 eine erste Schnittdarstellung des Sensors in Längsrichtung;

Fig . 5 eine zweite Schnittdarstellung des Sensors in Querrichtung;

Fig . 6 Elemente der Sensorelektronik des Sensors;

Fig . 7 Aktivitäten des Sensors gemäß einem ersten Betriebsschema;

Fig . 8 Aktivtäten des Sensors gemäß einem zweiten Betriebsschema

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Figur 1 zeigt einen Sensor 1 zur Erfassung von Boden- Feuchtigkeit, Temperatur und Licht. Der Sensor 1 weist ein Kunststoff-Gehäuse 2 auf, das sich in ein erstes Gehäuseteil 3 und in ein zweites Gehäuseteil 4 gliedert. Das erste Gehäuseteil 3 bildet einen Deckel, der das nach links offene zweite Gehäuseteil 4 kopfseitig verschließt. Der Deckel 3 ist lichtdurchlässig mit fest definierten Parametern bezüglich Streuung (definiert durch Streulichtzusätze im Kunststoff oder verschiedene matte Oberflächen) und Lichtdurchlässigkeit. Der Deckel 3 verschließt das zweite Gehäuseteil 4 entweder Spritzwasser fest oder vollständig wasserdicht. Dafür kann eine separate Dichtung oder auch nur ein umlaufender Schnapp-Verschluss zum Einsatz kommen.

In der Figur 2 ist das Gehäuse 2 in geöffneter Form dargestellt, also der Deckel 3 vom zweiten Gehäuseteil 4 separiert visualisiert. Durch das kopfseitig offene zweite Gehäuseteil 4 ist eine Sensorelektronik 5 sichtbar, wobei konkret ein Teil einer Leiterplatte 6 und eine darauf befestigte Batterie 7, mit der die Elektronik versorgt wird, sichtbar sind. Die Leiterplatte 6, auf der die gesamte Sensorelektronik inklusive aller Sensorelement (worauf nachfolgend noch eingegangen ist) angeordnet ist, ist hinsichtlich ihrer Dimensionen so bemessen, dass sie vollständig in das zweite Gehäuseteil 4 passt. Die Leiterplatte 6 kann durch die kopfseitige Öffnung des zweiten Gehäuseteils 4 passgenau in das Innere des zweiten Gehäuseteils eingeschoben werden und wird dort im vollständig eingesetzten Zustand durch die Reibung mit der Innenseite des Gehäuses fixiert an ihrer Sollposition gehalten. Es kann jedoch auch eine Art Widerhakenkonstruktion vorgesehen sein, welche zusätzlich oder anstatt der Reibung die Leiterplatte 6 an ihrer Sollposition hält.

In der Figur 3 ist in einer Querschnitts-Darstellung eines Blumentopf 8 dargestellt, wobei in den Blumentopf 8 Blumenerde 9 aufgenommen ist und der Sensor 1 in die Blumenerde 9 eingeführt dargestellt ist. Weiterhin sind

Blumen 10 verwurzelt in der Blumenerde 9 dargestellt. Das von unten nach oben betrachtet hin zu seinem Kopfteil plötzlich dicker werdende zweite Gehäuseteil 4 kann problemlos mit seinem schlanken unteren Teil, dem Fußteil bis hin zu seinem sich erweiternden Kopfteil in die Blumenerde 9 eingesteckt werden. Das Kopfteil bildet somit einen strukturellen Begrenzer, der ein zu tiefes Einstecken in die Blumenerde 9 verhindert. Dadurch wird auch sichergestellt, dass der Deckel bzw. sein Rand immer oberhalb der Blumenerde 9 positioniert bleibt und somit selbst bei übermäßigem Gießen vor Stauwasser, das sich oberhalb der

Blumenerde 9 ansammeln kann, geschützt ist. Die einteilige Ausbildung des zweiten Gehäuseteils 4 schützt jedoch auch vor Stauwasser, das sich unter der Oberkante der Blumenerde 9 in der Blumenerde 9 selbst ansammeln kann. So verhält sich völlig wasserübersättigte Erde ähnlich zu Grundwasser. Hier kann die Feuchtigkeit im Erdreich unabhängig von der Wasseraufnahmefähigkeit der Pflanze innerhalb absehbarer Zeit nicht mehr von der Pflanze aufgenommen werden kann.

Die Form des Gehäuses 2 ist entlang ihrer gesamten

Längserstreckung leicht konisch zum Fußteil hin zusammenlaufend. Dabei ist das Gehäuse 2 jedoch asymmetrisch aufgebaut, sodass das Fußteil an einer Seite eine entlang einer geraden Linie verlaufende Kante mit dem Kopfteil aufweist und an der gegenüberliegenden Seite zwischen Kopfteil und Fußteil eine Kante ausgebildet ist, welche in Bezug auf das Fußteil das Kopfteil nasenartig

hervorspringen lässt. Der Deckel 3 ist derart schräg auf das Kopfteil des zweite Gehäuseteils 4 aufgesetzt, wobei das Kopfteil eine entsprechend schräg ausgebildete Öffnungskante aufweist, dass der Deckel 3 hin zu besagtem nasenartigen Vorsprung des Kopfteils geneigt ist. Der nasenartige Vorsprung bewirkt, dass sich der Sensor 1 gegen Ende seiner Einsteckbewegung in die Blumenerde 9 möglichst so orientiert, dass der Deckel 3 nach oben ausgerichtet wird, um einen guten Lichteinfall zu gewährleisten. Auch hilft die schräge

Ausbildung des Deckels einem Benutzer, diesen Deckel bzw. seine Fläche in Richtung des größten Sonneneinfalls auszurichten. Somit kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass der Lichtsensor relevante Werte liefert.

Wie in den Figuren 1-3 ersichtlich ist, weist das Gehäuse 2 ein in der Zeichenebene von oben nach unten gemessenes relativ schmales Fußteil 11 und ein im Verhältnis dazu relativ dickes Kopfteil 12 auf. Dabei ist das Kopfteil 12 im wesentlichen zylinderförmigen ausgebildet (siehe Figur 2). Ausgehend vom Ende des Kopfteils 12 (siehe Fig . 1) reduziert sich die in der Figur 1 in der

Zeichenebene gemessene Dicke D des Fußteils 11 in einem im Verhältnis zur Gesamtlänge des Fußteils 11 relativ kurzen Bereich (ca. 10% der Gesamtlänge des Fußteils 11) auf etwa die Hälfte, wobei diese Dickenreduzierung von links nach rechts betrachtet entlang einer von oben nach unten-rechts verlaufenden Kurvenform erfolgt. Somit bildet sich am Ende des Kopfteils 12 eine nach unten abfallende Kopfteil-Kante 13 aus, was zu besagtem nasenartigem Vorsprung führt.

Anschließend an den Krümmungsbereich 14, also von dort

ausgehend nach rechts betrachtet, verringert sich die Dicke bis hin zu einem abschließenden Bereich 15 des Fußteils 11 (ca . die letzten 10% der Gesamtlänge des Fußbereichs 11) geradlinig nur mehr im einstelligen Prozentbereich. Der abschließende Bereich 15 des Fußteils 11 verläuft gekrümmt nach unten-rechts hin spitz zusammen. Die in der Figur 1 dargestellte untere Kante 16 des

Gehäuses 2 verläuft entlang der gesamten Länge des Gehäuses 2 geradlinig, sodass sich entlang des Fußbereiches 11 eine konische Form ausbildet, die nach rechts hin - also zum Fußpunkt 17 hin - zusammenläuft.

Auch am Kopfteil 12 laufen die in der Figur 1 dargestellte obere Kante 18 wie auch die untere Kante 16 komisch zusammen.

Die Gehäusewand meist entlang des Fußteils 11 einen ebenen Wandbereich 19 auf, der in der Perspektive der Figur 2 deutlich zu sehen ist.

Mit der speziellen Ausbildung des Gehäuses 2 gehen einige wichtige Vorteile einher, auf die nachfolgend im Detail eingegangen ist. So erlaubt beispielsweise die konische Form eine stabile Positionierung im umgebenden Medium (z. B. der Blumenerde 9). Der lichtdurchlässige Deckel 3 ermöglicht die Messung von Umgebungslicht von innerhalb des Gehäuses 2. Das Gehäuse 2 schützt zudem die Elektronik 5, insbesondere auch die Leiterplatte 6 (siehe Figur 2), auf der die elektronischen Komponenten (auf die nachfolgend im Detail eingegangen ist) angeordnet sind, vor Umwelteinflüssen und mechanischer Belastung . Durch das vollständig die Elektronik 5 umschließende Gehäuse 2 ist es zudem möglich, einen Temperatursensor vollständig innerhalb des Gehäuses 2 einzubauen, was sonst nicht möglich wäre.

Vor diesem Hintergrund ist nachfolgend auf die Integration der Elektronik 6 in das Gehäuse 2 bzw. in weiterer Folge auch auf die Elektronik selbst eingegangen. Dabei zeigen die Figuren 4 - 6 Details der Integration der Elektronik 5 in das Gehäuse 2.

So ist in der Figur 4 die Position der Leiterplatte 6 innerhalb und entlang des Fußteils 11 visualisiert, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung der elektronischen Bauteile wie auch der Batterie 7 verzichtet wurde. Hier ist - so wie dies aus der Fig . 2 ersichtlich ist - ein Schnitt durch den Sensor 1 in einer Schnittebene X-X dargestellt, die normal zu dem ebenen

Wandbereich 19 und entlang der Längserstreckung des Sensors 1 verläuft.

Deutlich zu sehen ist, dass die Leiterplatte 6 möglichst schlüssig an der

Innenseite dieses Wandbereichs 19 anliegt. Das bündige oder schlüssige

Anliegen der Leiterplatte 6 an dem Wandbereich 19 ist für die

Feuchtigkeitsmessung vorteilhaft, weil der mit Hilfe der Leiterplatte und ihrer elektronischen Komponenten realisierte Feuchtigkeitssensor gut und ohne große Fertigungstoleranzen funktioniert.

Alle elektronischen Komponenten sind auf der Leiterplatte 6 auf der von dem ebenen Wandbereich 19 abgewandten, also dem Hohlraum des

Gehäuses 2 zugewandten Seite angeordnet. Lediglich die Batterie, die

Batteriehalterung und der Lichtsensor sind auf der anderen Seite der Leiterplatte 6 angeordnet, dort aber ganz oben (in der Figur 2 links dargestellt) wo das Gehäuse 2 dick genug ist.

Zwischen dem fußseitigen Ende des Gehäuses 2 und dem benachbarten Ende der Leiterplatte 6, die vollständig gegen einen mit Hilfe der Wand des Gehäuses 2 realisierten Anschlag 22 gedrückt ist, liegt ein Abstand A vor.

Des Weiteren ist in der Figur 5 ebenfalls die Position der Leiterplatte

6 innerhalb des Fußteils 11 visualisiert, hier jedoch in einer Schnittdarstellung, die - wie aus der Figur 2 ersichtlich ist - in einer Schnittebene Y-Y quer zur Längserstreckung des Fußteils 11 verläuft. In dieser Darstellung sind Rippen bzw. Stege 20 zu sehen, die jedoch auch als Säulen oder ähnlich ausgebildet sein können. Diese Rippen 20 sind ein Bestandteil des Gehäuses 2, das unterhalb der Leiterplatte 6 und entlang des gesamten Gehäuses 2 (halb-) röhrenförmig ausgebildet ist. Im vorliegenden Fall sind zwei solche Rippen 20 ausgebildet. Es können jedoch auch mehrere solcher Rippen 20 vorliegen, die durchgängig entlang der gesamten Läge des ebenen Wandbereiches 19 auf die Leiterplatte 6 drücken. Sie können auch in Längsrichtung versetzt zueinander oder auch an unterschiedlichen Positionen betrachte in Querrichtung des ebenen

Wandbereiches 19 angeordnet sein oder auch nur auf einen Bereich des ebenen Wandbereiches 19 korrespondierend zu einem bestimmten Bereich der

Leiterplatte 6, wo ein Anpressdruck gegen den ebenen Wandbereich 19

notwendig ist, beschränkt sein. Die Rippen 20 drücken von unten her auf die Leiterplatte 6 und pressen diese im Inneren des Gehäuses 2 gegen den ebenen Wandbereich 19. Mit Ihrer Hilfe wird erreichet, dass der Abstand C so klein als möglich gehalten wird. Dass überhaupt ein Abstand C existiert, geht auf die Fertigungstoleranzen zurück, die mitunter zu leichten Abweichungen der

Gehäuseform wie auch der Leiterplattenform von ihrem Ideal führen. Im Idealfall und vor allem unter Einwirkung der Rippen 20 geht der Wert des Abstands C gegen Null, was für die Realisierung eines Feuchtigkeitssensors mit Hilfe der Leiterplatte 6 wichtig ist.

Zwischen den die Leiterplatte 6 berührenden Enden der Rippen 20 und der Leiterplatte 6 kann sich eine Passung, z. B. eine Presspassung oder ähnliches, ausbilden, die unter anderem auch dazu beitragen kann,

Fertigungstoleranzen der Leiterplatte 6 auszugleichen. Die Enden der Rippen 20 drücken dabei mit einer Normal-Kraft auf die Leiterplatte 6.

Außerhalb der Rippen 20 weist das Gehäuse 2 eine Wandstärke DG auf.

Zudem bildet sich zwischen der Innenwand des Gehäuses 2 und der Leiterplatte 6 sowohl zur linken als auch zur rechten Seite ein Abstand B aus, der durch eine möglichst präzise Formgebung und Dimensionierung des Gehäuses 2 wie auch der Leiterplatte 6 erhalten wird. Im Idealfall bildet sich an der unteren Ecke der Leiterplatte 6, dort wo sie die Innenseite des Gehäuses 2 berührt eine kontaktvermittelnde Passung aus. Die Passung kann jedoch auch derart dimensioniert sein, dass der in der Figur 5 zur linken und rechten Seite der Leiterplatte 6 angedeutet Abstand B verschwinden und dort die gesamte seitliche Kante der Leiterplatte 6 und das Gehäuse 2 formschlüssig aneinandergepresst werden. Die Art der Passung definiert also den Abstand B, der sich zu beiden Seiten (links und rechts) der Leiterplatte 6 etabliert. Sie trägt auch zu einem sicheren Sitz der Leiterplatte 6 an ihrer Sollposition im Gehäuse 2 bei.

Zusammengefasst definieren die Abstände A, B sowie ggf. C, die durch das Zusammenwirken der Wand des Gehäuses 2 mit der Leiterplatte 6 entstehen, die exakte Position der Leiterplatte 6 im Gehäuse 2.

In der Figur 6 sind einige Elemente der Sensorelektronik 5 dargestellt. Visualisiert ist die Leiterplatte 6, die in einen linken und in einen rechten Bereich entlang einer unterbrochenen Linie 29 eingeteilt ist, die an der Stelle der Kopfteil -Kante 13 des Gehäuses 2 verläuft. Sie zeigt an, dass der links von ihr gelegene Teil der Leiterplatte 6 üblicherweise oberhalb des Bodens 9 positioniert ist, wohingegen der von ihr rechts gelegene Teil der Leiterplatte 6 im Boden 9 positioniert ist.

Die Sensorelektronik 5 weist in einem nur schematisch angedeuteten Bereich 26, in dem keine Details der elektronischen Komponenten dargestellt sind, einen Mikrocontroller auf, bei dem eine Software abgearbeitet wird, welche die verschiedensten Funktionen der Sensorelektronik 5 zur

Datenerfassung bzw. Sammlung und Auswertung von Mess-Rohdaten realisiert. Er speichert auch Steuerdaten die zur Übertragung an ein Empfangsgerät bestimmt sind, um dessen Verhalten unmittelbar zu beeinflussen.

Ebenso realisiert der Mikrocontroller mit seinen peripheren

elektronischen Komponenten (wie z.B. einer Antennenkonfiguration) einen Bluetooth Beacon der zur Aussendung von iBeacons ausgebildet ist, in deren Datenstruktur ein solcher Steuercode wie auch die Sensor-Identifikationsnummer eingebettet unidirektional an ein Empfangsgerät ausgesandt wird . Der Sensor 1 erwartet als Folge des Aussendens keine Retoursendung oder

Empfangsbestätigung des Empfangsgeräts.

Neben dieser speziellen Funktionalität realisiert der Mikrocontroller auch einen konventionellen„Bluetooth Low Energy" Kommunikationsmodus, mit dessen Hilfe eine bidirektionale Kommunikation mit einem Empfangsgerät, wie z.B. einem Smartphone durchführbar ist. Dies dient konkret zur Registrierung eines bestimmten Sensors 1 durch Speicherung der vom Sensor 1 abgefragten Sensor-Identifikationsnummer im Empfangsgerät, damit die vom Sensor 1 ausgesandten iBeacons erkannt werden und dort an die Sensor-Applikation übergeben werden können. Im MikroController sind in einem Speicherbereich unterschiedliche Steuercode listenartig gespeichert, die bei dem Empfangsgerät eine vordefinierte Aktion oder Reaktion auslösen und somit dessen Verhalten unmittelbar beeinflussen. So bewirkt die Aussendung des Steuercodes, wie z.B. Hexadezimal „00", der auch im Empfangsgerät decodier-bar ist und dort logisch einer z. B. speziellen Textnachricht zugeordnet ist, bei dem Empfangsgerät die Anzeige dieser zugeordneten Textnachricht am Bildschirm. Diese Textnachricht kann z. B. lauten„Bitte sofort die Pflanze gießen!". Da mit dem Empfang eines iBeacon auch die Identität der Pflanze bekannt ist, bei welcher der betreffende Sensor, der den iBeacon aussendet, positioniert ist, könnte eine Textnachricht auch lauten :„Bitte die Pflanze XYZ gießen ". Auch kann zu einem iBeacon in der Sensor-Applikation die Art der Pflanze wie auch der genaue Standort hinterlegt sein, und dies in der Textnachricht übermittelt werden. Für einen anderen Steuercode, wie z.B. Hexadezimal„01" kann die zugeordnete Textnachricht lauten„Bitte für mehr Sonnenlicht sorgen!".

Am Empfangsgerät ist die benötigte Sensor-Applikation zur Anzeige besagter Textnachrichten vorwiegend deaktiviert und verursacht dort folglich keinen Energiebedarf. Das Betriebssystem des Empfangsgeräts überwacht im Hintergrund, ob ein iBeacon, welcher der Sensor-Applikation zugeordnet ist, empfangen wird und sobald dies eintritt, wird die Sensor-Applikation aktiviert, die dann wie beschrieben unmittelbar auf den empfangenen Steuercode reagiert und danach wieder deaktiviert wird . Somit ist sowohl auf der Seite des Sensors 1 wie auch des Empfangsgeräts eine energieoptimierte Informationsübertragung vom Sensor 1 zum Empfangsgerät sichergestellt.

Im Betrieb erfasst der MikroController verschiede Roh-Messdaten von unterschiedlichen Sensorelementen, auf die noch im Detail eingegangen ist. Der MikroController wertet die erfassten Mess-Rohdaten aus. Dabei wird auf Über- oder Unterschreiten vordefinierter Grenzwerte oder auch Zusammenhänge von unterschiedlichen physikalischen Parametern, wie Feuchtigkeit, Temperatur und Licht, wie auch deren zeitliches Verhalten usw. geprüft. Die Prüfung erfolgt dabei unter Beachtung von optimierten oder akzeptablen Szenarien für diese Mess- oder Berechnungsgrößen, die ein optimales Wachstum der betroffenen Pflanze sicherstellen, bei der der Sensor 1 zum Einsatz kommt. Es können also für verschiedene Pflanzen-Arten oder auch unterschiedliche Wachstumsphase einer bestimmten Pflanze unterschiedliche Szenarien zur Anwendung kommen. Sobald der MikroController als Ergebnis der Auswertung feststellt, dass eine Veränderung der den Mess-Rohdaten zugrundeliegenden

physikalischen Parametern (Lichtintensität, Temperatur, Feuchtigkeit) nötig ist, selektiert er die zutreffenden Steuerdaten und sendet sie im iBeacon aus, sodass bei dem Empfangsgerät die oben erwähnte Aktion (z.B. Anzeige einer

vordefinierten Textnachricht), sobald das iBeacon empfangen wird, ausgelöst wird .

Hinsichtlich weiterer elektronischer Komponenten des Sensors 1, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Antenne nicht entlang des linken Endes der Leiterplatte 6 positioniert bzw. ausgebildet ist, sondern diesen Bereich für die Positionierung der Batterie 7 freilässt, sodass die Batterie 7 möglichst einfach gegriffen und ausgewechselt werden kann . Die bevorzugte Position der Antenne ist dann beispielsweise seitlich der Batterie 7 am oberen oder unteren Längsrand der Leiterplatte 6, dort jedoch links von der Linie 29. Somit ist sichergestellt, dass der in die Blumenerde 9 eingestecktem Sensor 1 oberhalb der Blumenerde 9 zu liegen kommt.

Versorgt wird der MikroController bzw. auch alle anderen elektronischen Komponenten mit besagter Batterie 7. Zur elektrischen

Versorgung kann jedoch auch z.B. eine Solarzelle innerhalb des Gehäuses 2 und dort nahe am Deckel 3 positioniert zur Anwendung kommen. Sie kann einen im Gehäuse unterbrachten Akkumulator aufladen. Damit geht der Vorteil einher, dass ein völlig autonomer Betrieb ermöglicht ist, der durch das energiesparende Verhalten der Sensorelektronik begünstigt wird. Auch ist die Solarzelle und der Akkumulator wie alle anderen elektronischen Komponenten durch den Deckel 3 geschützt.

Wie in der Figur 6 dargestellt, ist am linken Endbereich der

Leiterplatte 6 ein Umgebungs-Lichtsensor 23 lokalisiert, der an den

MikroController angeschlossen ist. Mit seiner Hilfe wird eine

Umgebungslichtmessung von durch den Deckel 3 in den Innenraum des Sensors 1 einfallenden Lichts durchgeführt.

Am rechten Endbereich der Leiterplatte 6 ist ein erster Temperatursensor 24 lokalisiert, der zur Messung der Bodentemperatur dient. Links von der Linie 29 ist ein zweiter Temperatursensor 25 positioniert, der zur Messung der Lufttemperatur dient. Beide Temperatursensoren 24 und 25 sind mit dem MikroController verbunden. Mit Hilfe des zweiten Temperatursensors 25 wird einfach am oberen Bereich der Leiterplatte 6 die Lufttemperatur im Innenbereich des Sensors 1, also im dortigen Luftvolumen gemessen.

Der Temperatursensor 24 ist mittels SMT (Surface-Mount

Technology) auf der Leiterplatte 6 angelötet. Mithilfe des ersten

Temperatursensors 24 wird am unteren Ende der Leiterplatte 6 die

Bodentemperatur gemessen, weil der Temperatursensor 24 durch den speziellen Einbau der Leiterplatte 6 in das Gehäuse 2 im Wesentlichen in direktem Kontakt mit dem ebenen Wandbereich 19 steht. Durch diese spezielle Positionierung wird der Wärmeübertragungs-koeffizient vom umgebenden Medium (z. B. Erde) zum Temperatursensor 24 verbessert. Die Wärmeübertragung erfolgt hierbei sowohl vom ebenen Wandbereich 19 über die Leiterplatte 6 hin zum ersten

Temperatursensor 24, wie auch über den runden bzw. gewölbten Bereich des Gehäuses 2 vor dem ersten Temperatursensor 24. Die Erfassung der

Bodentemperatur ist für die Anwendung des Sensors 1 als„Pflanzen-Sensor" wichtig, da diese Temperatur vom Lichteinfall bzw. der Erwärmung durch die Sonne unabhängig ist. Durch die geschlossene Bauform des Gehäuses 2 bestehend aus kopfseitig offenem zweiten Gehäuseteil 4, dass mit dem Deckel 3 verschlossen ist, ist diese Temperaturmessung überhaupt erst möglich, da man sonst eine zusätzliche und viel komplexere Abdichtung für den ersten

Temperatursensor 24 oder einen separaten, teuren wasserdichten

Temperatursensor benötigen würde.

Rechts der Linie 29 verläuft jeweils eine streifenförmige Elektrode 27, 28 entlang der oberen bzw. unteren Kante der Leiterplatte 6 hin zum rechten Ende. Die Elektroden 27, 28 sind charakterisiert durch ihre Streifen-Länge SL, ihre Streifen-Breite SB und ihren Abstand SD zueinander. Auch die beiden Elektroden 27, 28 sind mit dem MikroController gekoppelt. Sie dienen zur Messung der Feuchtigkeit in der Blumenerde 9. Zu diesem Zweck wird mit einem Hochfrequenzoszillationen (Bestandteil des Bereichs 26) ein hochfrequentes elektrisches Feld mit ca . 50 - 100 MHz zwischen den Elektroden 27, 28 erzeugt, wobei die beiden Elektroden 27,28 einen Messkondensator bilden. Die am

Messkondensator auftretende Spannung ist abhängig von der Feuchtigkeit der den Sensor 1 umgebenden Blumenerde 9 und wird mit Hilfe des MikroControllers in Form von Mess-Rohdaten erfasst. Durch die Platzierung der Elektroden 27,28 auf der Leiterplatte 6 innerhalb des Gehäuses 2 ist auf vorteilhafte Weise erreicht, dass diese nicht mit der Blumenerde 9 in Kontakt kommen und somit zuverlässig vor Korrosion geschützt sind . Korrosionseffekte wie auch

mechanische Abnutzung beim Einstecken in die Erde, die bei einem außerhalb des Gehäuses 2 angebrachten Feuchtigkeitssensor zu beachten wären, sind somit ausgeschlossen und müssen im Langzeitbetrieb auch nicht berücksichtigt werden.

An dieser Stelle sei auch noch erwähnt, dass die Elektroden 27,28 entlang der Längserstreckung der Leiterplatte 6 segmentiert ausgeführt sein können, was die Messung der Feuchtigkeit in verschieden Tiefen der Blumenerde 9 ermöglicht.

Für die genaue Messung der Feuchtigkeit ist es relevant, dass das elektrische Feld der beiden Elektroden 27, 28 die den Messkondensator bilden in das um das Gehäuse umliegende Medium (z. B. die Blumenerde 9) eindringt. Dazu sind vor allem die folgenden Parameter und Erkenntnisse entscheidend :

- Länge der Elektroden im Medium (wird durch SL bestimmt)

- Volumen im Medium das gemessen wird (wird durch SL, SB und SD, und DG, die bestimmt)

- Die Messgenauigkeit wird vor allem durch die Parameter Abstand A und Abstand B, sowie durch die Kraft FR der Rippen, die auf die Leiterplatte 6 drücken, bestimmt.

- FR definiert Abstand C, bzw. Form und Anzahl der Rippen 20 definieren Gleichmäßigkeit von Abstand C über die gesamte Fläche der Leiterplatte 6, als auch die Kraft, die Benötigt wird um die Leiterplatte 6 ins Gehäuse 2 einzuschieben (diese Einschiebe-Kraft ist durch FR und die Reibungskonstanten der Leiterplatte 6 und des

Gehäuses 2 bestimmt).

- FR entsteht aus der elastischen und/oder plastischen Verformung der Rippen 20 beim Einschieben der Leiterplatte 6 und der

Dimensionierung der Rippen 20.

Alle Parameter sind wichtig um :

- eine hohe Sensor Sensitivität zu erreichen.

- eine hohe Fertigungsqualität zu erreichen und die von der Fertigung abhängenden Variationen zwischen verschiedenen Sensoren zu minimieren (vor allem Abstände A, B, C). Richtig gewählte Abstände ermöglichen eine hohe

Temperaturstabilität, da im Ausdehnungsbereich des Gehäuses 2 und der

Leiterplatte 6 nie eine Verspannung entsteht, welche die Abstände A, B oder C außerhalb der Toleranzen verändern könnten.

Grundsätzlich gilt, dass alle Parameter DG, FR, SL, SB, SD und die

Abstände A, B und C alle relevanten Sensor-Parameter definieren, nämlich die Sensitivität, die Temperaturabhängigkeit, die Vibrationsunempfindlichkeit, das Feld außerhalb des Gehäuses 2, die fertigungstolerante Herstellung, sowie die Eindringtiefe des elektrischen Feldes seitlich und in Längsrichtung bezogen auf das Gehäuse 2.

Der spezielle Einbau der Leiterplatte 6 wie auch die Beachtung der angeführten Parameter erlaubt ein kalibrierungsfreies Messen.

Auch hat sich der Herstellungsprozess bzw. der

Assemblierungsprozess für den Sensor 1 als äußerst vorteilhaft und effizient herausgestellt. Die beiden Teile 3, 4 des Gehäuses 2 können nämlich problemlos in jeweils einem einzigen Spritzgussvorgang aus Kunststoff hergestellt werden. Die Leiterplatte 6 wird mit besagtem SMT-Prozess mit Bauteilen bestückt. Die fertig bestückte Leiterplatte 6 wird in das zweite Gehäuseteil 4 eingesteckt und dort praktisch automatisch durch die beschriebenen Passungen zwischen ihren Rändern und der Innenseite des zweiten Gehäuseteils 4 wie auch zwischen ihr und den Rippen 20 optimal positioniert und zuverlässig fixiert. Gleiches wäre auch mit einer Einrastvorrichtung (nicht dargestellt erzielbar). Nun wird nur mehr der Deckel 3 auf die kopfseitige Öffnung des zweiten Gehäuseteils 4 gesteckt. Der Sensor lässt sich also mit einem Minimalaufwand in möglichst wenigen Arbeitsschritten herstellen und ist insbesondere außenbereich-fähig .

Nachfolgend wird die Arbeitsweise des Sensors mit Hilfe von

Aktivitätsdiagrammen erörtert, welche die unterschiedlichen Aktivitäten der Sensorelektronik sowie deren Wiederholungen im zeitlichen Verlauf visualisieren.

In der Figur 7 ist die Abfolge der Aktivitäten der Sensorelektronik gemäß einem ersten Betriebsschema visualisiert. Es zeigt einen Schlaf- und Messzyklus 30 und einen daran anschließenden Aussendungszyklus 31.

Der Schlaf- und Messzyklus 30 gliedert sich in ein Schlaf-Intervall 32, in dem sich die Sensorelektronik 5 in ihrem Tiefschlafmodus befindet, ein erstes Mess-Intervall 33, in dem die Sensorelektronik 5 Mess-Rohdaten von ihren Sensorelementen 23, 24, 25, 27 und 28 erfasst und speichert, ein erstes Auswertungsintervall 34, in dem die Sensorelektronik 5 die soeben erfassten Mess-Rohdaten ggf. zusammen mit zuvor erfassten und zwischengespeicherten Mess-Rohdaten auswertet und als Ergebnis der Auswertung feststellt, dass ein Steuercode, der zu dem ermittelten Ergebnis passt, aus ihrem Speicher ausgelesen und mit Hilfe eines iBeacon ausgesandt werden muss oder darauf zu verzichten ist.

Ist auf die Aussendung zu verzichten, dann wird der Schlaf- und Messzyklus 30 neuerlich durchlaufen, was durch den Pfeil 35 angedeutet ist.

Ist eine Aussendung durchzuführen, durchläuft die Sensorelektronik 5 ein Aussendungsintervall 36, in dem in relativ regelmäßigen Zeitabständen Dtl bis DtN, mit N im Intervall von 1 bis z. B. 100, eine Aussendung der iBeacons erfolgt, sodass ein einziges Mal in z.B. 10 Minuten 101 iBeacons mit dem ausgewählten Steuercode ausgesandt werden. Diese Werte sind nur beispielhaft. Die tatsächlich zur Anwendung kommenden Werte könne je nach Anwendungsfall jedoch stark von den hier angeführten abweichen.

Daran schließt ein zweites Mess-Intervall 37 gefolgt von einem zweiten Auswertungsintervall 38 an, wobei neuerlich Mess-Rohdaten erfasst und für sich alleine genommen oder in Kombination mit den zuvor die Aussendung auslösenden Mess-Rohdaten oder ggf. auch zusammen mit weiteren historischen Mess-Rohdaten ausgewertet werden.

Hat sich nun das Auswertungsergebnis dahingehend verändert, dass die Auswertung anzeigt, dass keine Aussendung eines Steuercodes mehr notwendig ist, weil z. B. der Benutzer des iPhones entsprechend der dort angezeigten Textnachricht reagierte und z.B. die betreffende Pflanze gegossen wurde oder der Lichteinfall auf die Pflanze reduziert wurde, so setzt die

Steuerelektronik 5 ihre Aktivität am Anfang des Schlaf- und Messzyklus 30 fort, was durch den Pfeil 39 angedeutet ist.

Hat sich jedoch das Auswertungsergebnis am Ende des Aussendungszyklus 31 nicht ausreichend verändert, setzt die Sensorelektronik 5 ihre Aktivität am Anfang des Aussendungsintervalls 36 fort, was mit dem Pfeil 40 angedeutet ist. Es erfolgt also eine neuerliche Aussendung unmittelbar gefolgt von einer Erfolgsprüfung, bis der Erfolg eintritt.

In der Figur 8 ist die Abfolge der Aktivitäten der Sensorelektronik 5 gemäß einem zweiten Betriebsschema visualisiert. Auch dieses Betriebsschema weist besagten Schlaf- und Messzyklus 30 und Aussendungszyklus 31 auf, jedoch in modifizierter Form.

Der modifizierte Schlaf- und Messzyklus 30 weist eine

Synchronisations-Zeitmarke TSYNC auf, die einen Referenzzeitpunkt bzw.

Referenztakt anzeigt, der in wiederkehrender Folge (z.B. alle 20 Minuten) das Schlaf-Intervall 32 beendet. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, das Auftreten der Synchronisations-Zeitmarke TSYNC an die Echtzeit zu koppeln, damit sowohl der Sensor wie auch das Empfangsgerät immer zur gleichen Zeitbasis

synchronisieren, was insbesondere in Fällen mit mehreren Empfängern wichtig ist

Der modifizierte Aussendungszyklus 31 weist eine Anzahl von M, z.B. 100, Aussendungsintervalle 36 auf, an die jeweils ein Pausenintervall 40 anschließt. Im Unterschied zu dem Betriebsschema gemäß der Figur 7 erfolgt das Aussenden der iBeacons nun nicht relativ langsam, sondern relativ zügig in einem sogenannten„Burst-Modus", sodass die Aussendung der Sequenz von 101 Beacons jeweils innerhalb von z. B. 10 Sekunden erfolgt. Dazwischen liegt das Pausenintervall 40 von jeweils z. B. 2 Minuten. Am Ende des Aussendungszyklus 31, also nach Verstreichen des letzten Pausenintervalls, setzt die

Sensorelektronik 5 ihre Aktivität am Anfang des Schlaf- und Messzyklus 30 fort, also ohne am Ende des Aussendungszyklus 31 mit der Sequenz aus zweitem Mess-Intervall 37 und zweitem Auswertungsintervall 38 abzuschließen, was in der Figur 8 ebenfalls mit dem Pfeil 39 angedeutet ist.

Es kann also beim Aussenden des iBeacons davon ausgegangen werden, dass das Empfangsgerät das iBeacon tatsächlich empfängt, wenn es im Sendebereich des Sensors 1 ist.

Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorangehend detailliert beschriebenen Figuren nur um

Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel„ein" bzw.„eine" nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.