ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР С УСТРОЙСТВОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В БЛИЖНЕМ ПОЛЕ Российский патент 2023 года по МПК G01F23/00 G01L19/08 G01F3/00 G06K19/77 H01Q1/22 

Ссылка на родственные заявки

Настоящая заявка испрашивает приоритет Европейской патентной заявки № 18 184 810.2, поданной 20 июля 2018 года, которая во всей своей полноте включена в настоящий документ посредством отсылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к измерительным приборам или индикаторным приборам, и к способу эксплуатации этих приборов, в частности, устройств, например, приборов для измерения уровня заполнения, для определения предельного уровня, для регистрации топологии поверхности заполняющего материала, или для индикации измеренных этими приборами значений. Примерами подобных приборов являются переключатель предельного импеданса, переключатель предельного уровня вибрации, прибор для измерения уровня заполнения с высокочастотным входным блоком, ультразвуковым входным блоком или лазерным входным блоком, или индикаторное устройство, например, с низкоэнергетическим дисплеем. Кроме того, изобретение относится к применению, программному элементу и машиночитаемому носителю.

Уровень техники

Для измерения уровня заполнения, например, в резервуаре, применяют сенсорные системы различных типов. Некоторые из этих систем сенсоров или индикации соединены с электрической сетью, некоторые выполнены как автономные приборы, то есть, эти приборы используются независимо от электрической сети, и поэтому снабжены батареей или тому подобным. В некоторых вариантах осуществления они заключены в корпус, например, из соображений защиты от коррозии, так что замена батареи может оказаться трудоемкой. Поэтому важно, чтобы эти приборы работали в энергосберегающем режиме, и, кроме того, чтобы к этим приборам мог быть обеспечен доступ как во включенном, так и в выключенном состоянии.

Сущность изобретения

Задача изобретения состоит в создании архитектуры системы и способа, посредством которых ее работающие от батареи приборы могут действовать по возможности в энергосберегающем режиме, и вместе с тем возможен доступ к ним как во включенном, так и в выключенном состоянии.

Эта задача решается предметом независимых пунктов формулы изобретения. Дополнительные варианты осуществления изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения и нижеследующего описания.

Измерительный прибор или индикаторный прибор, в частности, измерительное устройство или индикаторное устройство, для измерения уровня заполнения, расхода или давления, имеет блок радиочастотной идентификации (RFID). При этом RFID-блок предназначен для того, чтобы по команде извне от внешнего устройства связи производить обмен данными с памятью измерительного прибора или индикаторного прибора, включать и выключать управляемый переключатель измерительного прибора или индикаторного прибора, и/или передавать энергию на аккумулятор энергии измерительного прибора или индикаторного прибора. Измерительный прибор или индикаторный прибор далее коротко называется также «прибором».

Внешнее устройство связи - как тип предписанной передачи данных - может посылать команду на RFID-блок прибора. В частности, команда может быть кодированной в цифровой форме командой или последовательностью двоичных сигналов. В частности, последовательность двоичных сигналов может состоять по меньшей мере из двух различающихся битов. Последовательность двоичных сигналов может быть передана через RFID известными способами. В одном варианте осуществления RFID-блок имеет RFID-антенну и RFID-схему переключения. RFID-антенна может представлять собой катушку, которая, например, встроена в токопроводящую дорожку или в схему переключения. RFID-схема переключения может быть конфигурирована так, что она поддерживает многочисленные протоколы, например, NFC-протокол (NFC: коммуникация ближнего поля), или собственный протокол. Собственный протокол может представлять собой расширенный набор стандартного протокола. В случае соединения связи ближнего радиуса действия RFID-блок может использовать соединение, которое поддерживает по меньшей мере все уровни протокола стандартизированной связи ближнего радиуса действия. Связь ближнего радиуса действия представляет собой стандарт передачи для бесконтактного обмена данными посредством электромагнитной индукции. Он поддерживает передачу через короткие расстояния (то есть, несколько сантиметров).

Внешнее устройство связи может представлять собой специализированный коммуникационный прибор, характеристики передачи и, по обстоятельствам, приема которого согласованы с прибором путем его специальной конструкции. Внешнее устройство связи также может представлять собой смартфон или планшет, которые в состоянии сообщаться с RFID-блоком, и которое - например, посредством приложения - приспособлено к специфике RFID-блока и прибора.

Согласно одному варианту осуществления, RFID-блок рассчитан на обмен данными с памятью прибора. Здесь может быть предусмотрено выполнение записи в памяти прибора или считывания с него посредством процессора. Память - по меньшей мере частично - может быть энергозависимой или энергонезависимой. Например, память используется для данных параметризации, для управляющей информации, для результатов измерений, для информации о времени, и других типов данных. Тем самым может выполняться обмен данными между внешним устройством связи и RFID-блоком, и между RFID-блоком и памятью прибора, и тем самым между внешним устройством связи и памятью прибора. Благодаря обмену данными соответственная информация - например, такого типа, как указано выше - может быть как при работе прибора, так и в выключенном состоянии считана (послана на RFID-блок), и/или модифицирована (принята RFID-блоком).

Согласно одному варианту осуществления, прибор предназначен для включения и выключения управляемого переключателя. Для этого RFID-блок действует на управляемый переключатель через провод цепи управления. Провод цепи управления может воздействовать на управляемый переключатель непосредственно или косвенно, например, через блок управления. Прибор может быть непрерывно подключен к источнику питания (сети электроснабжения), может быть дополнительно оснащен аккумулятором энергии, или же соединен исключительно с аккумулятором энергии.

В одном варианте осуществления RFID-блок сформирован постоянно подключенным к управляемому переключателю. Постоянное подключение может быть выполнено, например, с помощью схемы самоблокировки.

Согласно одному варианту осуществления, RFID-блок конфигурирован для передачи энергии на аккумулятор энергии или из него. Для этого RFID-блок сформирован для передачи по соответствующей команде, например, при подключении цепи заряда, энергии от RFID-блока на аккумулятор энергии, то есть, для заряда аккумулятора энергии. Кроме того, RFID-блок может быть рассчитан на передачу энергии от аккумулятора энергии на RFID-блок, то есть, для заряжания через RFID-блок внешнего устройства связи. При этом передается мощность по меньшей мере 10 мВт, в частности, 1000 мВт.

Кроме того, на прибор могут передаваться еще и дополнительные команды, например, на включение и выключение оптического сигнала (например, зеленой LED-лампы) или акустического сигнала (например, зуммера).

Например, вследствие того, что прибор не должен быть включен для считывания и/или изменения данных, прибор может работать с очень большой экономией энергии. Тогда посредством этой архитектуры системы прибора уже не требуется, чтобы весь прибор был включен беспрерывно, но части прибора могут быть выключены, когда не проводится измерение или отображение информации. В некоторых вариантах осуществления индикаторного устройства могут быть отключены части прибора, пока индикация не изменяется. К примерам подобных вариантов осуществления относятся индикаторные устройства , в которых используется так называемая электронная бумага (Е-бумага или е-бумага). Кроме того, при необходимости прибор можно включать или выключать в любое время так, чтобы можно было очень быстро переключиться на использование всех нужных характеристик прибора. Кроме того, зарядка прибора обеспечивает длительный срок службы, и зарядка внешнего устройства через прибор обеспечивает многостороннее и удобное использование.

В одном варианте осуществления измерительный прибор или индикаторное устройство имеет аккумулятор энергии. Он может быть сформирован как батарея, как аккумулятор (аккумуляторная батарея) или конденсатор, как топливный элемент или как подобное устройство. Аккумулятор энергии может быть конфигурирован как дополнение к постоянному энергоснабжению, или как часть автономного устройства, или в виде комбинации обоих вариантов осуществления.

В одном варианте осуществления прибор имеет измерительный входной блок и/или индикаторный входной блок. Поэтому прибор может иметь входные блоки по меньшей мере двух типов, которые действуют не беспрерывно, но лишь тогда, когда они соединяются с аккумулятором энергии через переключатель, то есть, когда они включены. При этом измерительный входной блок предназначен для регистрации измеренной величины, которая включает уровень заполнения, расход или давление. Например, измерительный входной блок может быть сформирован как переключатель предельного импеданса, как переключатель предельного уровня вибрации, как радарный уровнемер, в частности, как высокочастотный входной блок, как ультразвуковой входной блок или как лазерный входной блок. Индикаторный входной блок предназначен для индикации измеренного значения. В случае индикаторного устройства части прибора могут быть отключены, когда индикация не производится. В некоторых вариантах осуществления индикаторного устройства части прибора могут быть отключены, пока индикация не изменяется.

Кроме того, прибор имеет вычислительный и управляющий блок (далее кратко называемый также как «вычислительный блок»), который предназначен для приема и для обработки измеренной величины от измерительного входного блока, и/или для подготовки и передачи измеренной величины на индикаторный входной блок. Вычислительный блок через управляемый переключатель соединен с аккумулятором энергии, и поэтому также может быть посредством переключателя- и с помощью управляющего блока - включен и выключен. Например, вычислительный и управляющий блок обеспечивает предварительную обработку и/или кодирование измеренных данных и содействует тому, чтобы сделать прибор более гибким и/или применимым для широкого круга вариантов использования. Вычислительный блок также может быть применен для параметризации измерительного входного блока и/или индикаторного входного блока. При этом под параметризацией подразумевается согласование измерительного входного блока или индикаторного входного блока с конкретной областью применения. Примерами в отношении измерительного входного блока являются стандартный диапазон измерений или подавление сигналов помех, и диапазон индикации в отношении индикаторного входного блока.

В вариантах осуществления с измерительным входным блоком и/или индикаторным входным блоком посредством архитектуры системы прибора может быть на многие порядки величины сокращен расход энергии, по меньшей мере в некоторых вариантах осуществления, поскольку измерение или индикация длятся явно меньше, чем одна секунда, но интервалы между измерениями могут продолжаться часы или даже многие дни. Кроме того, посредством указанной архитектуры системы прибора может быть обеспечен доступ даже к (по большей части) выключенному прибору. При этом - даже при выключенном приборе - могут быть, например, считаны данные измерений, и/или внесены в блок памяти данные параметризации, обновления программного обеспечения, и прочие типы данных.

Вычислительный и управляющий блок имеет запоминающее устройство. Оно может представлять собой память, которая соединена с RFID-блоком, но также может быть отдельным запоминающим устройством, которое в некоторых вариантах осуществления, при необходимости с использованием процессора, может иметь доступ к памяти RFID-блока. Память - по меньшей мере частично - может быть энергозависимой или энергонезависимой. Например, память используется для вычислительных операций в вычислительном блоке, но она также может быть использована для данных параметризации, для управляющей информации, для результатов измерений, для информации о времени, и других типов данных. Память также может быть использована для приема и для обработки измеренной величины от измерительного входного блока, и/или для подготовки и передачи измеренной величины на индикаторный входной блок.

В одном варианте осуществления потребитель, кроме того, имеет радиоблок, который предназначен для передачи данных на сервер и/или для приема с сервера. Радиоблок представляет собой передатчик и/или приемник, например, энергоэффективной сети дальнего радиуса действия. Эти сети также называются LPWAN (энергоэффективной сетью дальнего радиуса действия). Радиоблок служит для сообщения с другими приборами или с сервером. Например, посредством радиоблока могут передаваться результаты измерений, параметризация, информация о времени, и прочие данные.

В одном варианте осуществления потребитель прибора имеет, кроме того, коммуникационное устройство. Коммуникационное устройство - например, из соображений экономии энергии - может использовать, например, технологию радиосвязи ближнего действия, например, протокол из семейства беспроводной персональной сети (WPAN). Примерами являются соединения согласно стандарту IEEE 802.15. Речь может идти, например, о соединении, для которого применяют технологии Bluetooth®, ZigBee®, системы абонентской коммутации (CSS) и/или сверхширокополосной радиосвязи (UWB), или о соединении, в котором используют протокол на основе инфракрасного излучения, например, протокол IrDA (стандарт на передачу данных в инфракрасном диапазоне), или собственный протокол. Для соединения также может быть использована беспроводная локальная сеть (LAN) (WLAN). Дальность действия этого стандарта составляет несколько метров, что обеспечивает возможность удобного пользования прибором. Поскольку приведение в действие производится только за относительно короткий промежуток времени, аккумулятор энергии может обеспечивать повышенное энергоснабжение без заметного ущерба разряду аккумулятора энергии.

Кроме того, в одном варианте осуществления прибор имеет пульт, который либо дополнительным проводом связан с аккумулятором энергии, либо имеет собственный аккумулятор энергии. При этом пульт предназначен для включения и выключения управляемого переключателя, в частности, посредством управляющего блока. Пульт либо соединен дополнительным проводом с аккумулятором энергии, и/или имеет собственный аккумулятор энергии. Например, пульт может быть использован для включения и выключения прибора, для заряда аккумулятора энергии (когда он является перезаряжаемым), или для обновления программного обеспечения.

В одном варианте осуществления управляющий блок может включать блок тайм-менеджмента, который предназначен для управления переключателем, на основе информации о времени, посредством RFID-блока, радиоблока и/или с пульта. При этом информация о времени может быть задана как абсолютное время или момент времени (например, «11:07»), относительное время или разница во времени (например, «через 4 часа»), как комбинация и/или повторение абсолютного или относительного времени.

Кроме того, в одном варианте осуществления прибор имеет энергорегулирующий блок, который предназначен для снабжения регулируемым током присоединенного потребителя через управляемый переключатель, и, при более чем одном потребителе, включать и выключать потребители либо из всех присоединенных через управляемый переключатель потребителей сразу, либо по отдельности. При этом может происходить назначение приоритетов и/или зависящее от ситуации подключение потребителя. Кроме того, энергорегулирующий блок может быть сформирован так, что он обеспечивает постоянное напряжение для одного или многих потребителей, даже когда аккумулятор энергии потерял заряд и, соответственно, напряжение.

Изобретение также включает способ эксплуатации прибора с питанием от батареи, как описанного выше. Способ имеет следующие этапы:

- прием внешней команды, в частности, от внешнего устройства связи, посредством RFID-блока. Команда представляет собой тип передачи данных, которая приводит в действие управляющий блок в приборе для осуществления заранее заданных действий.

- Когда команда предусматривает прием данных, выполняется передача данных от RFID-блока на память вычислительного и управляющего блока или на другую память в приборе. Например, данные могут представлять собой данные параметризации для управляющей информации, для результатов измерений, для информации о времени, и прочих типов данных.

- Когда команда предусматривает передачу данных, выполняется передача данных из памяти на RFID-блок. Данные могут быть того же типа, как и принятые данные. Данные могут быть также, например, переменными характеристиками процессора, так что - совместно с соответствующими командами на передачу - возможна даже отладка прибора.

- Когда команда предусматривает включение или выключение прибора, включается и, соответственно, выключается управляемый переключатель посредством RFID-блока и управляющего блока. В вариантах осуществления, в которых RFID-блок рассчитан на включение и выключение управляемого переключателя с помощью управляющего блока, соответствующая команда может разблокировать предназначенные для этого тракты управления. В одном варианте осуществления, в котором поддерживается постоянное включение, это может быть выполнено, например, посредством цепи самоблокировки.

- Когда команда предусматривает зарядку аккумулятора энергии прибора, энергия передается от RFID-блока на аккумулятор энергии. В вариантах осуществления, в которых RFID-блок рассчитан на зарядку аккумулятора энергии, соответствующая команда может разблокировать предназначенные для этого тракты управления и передачи тока.

Кроме того, изобретение включает программный элемент, который, когда он исполняется на блоке тайм-менеджмента и/или на вычислительном и управляющем блоке, пригоден для осуществления одного из вышеуказанных процессов.

Кроме того, изобретение относится к машиночитаемому носителю, в которой сохраняется указанный программный элемент.

Для дополнительного разъяснения изобретение описывается посредством иллюстрированных в Фигурах вариантов осуществления. Эти варианты осуществления следует понимать только как пример, но не как ограничение.

Описание Фигур

Фиг. 1 схематически показывает первый пример осуществления прибора;

Фиг. 2 схематически показывает дополнительный пример осуществления прибора;

Фиг. 3 схематически показывает дополнительный пример осуществления прибора;

Фиг. 4 схематически показывает дополнительный пример осуществления прибора;

Фиг. 5 схематически показывает дополнительный пример осуществления прибора;

Фиг. 6 схематически показывает дополнительный пример осуществления прибора;

Фиг. 7 схематически показывает дополнительный пример осуществления прибора;

Фиг. 8 схематически показывает дополнительный пример осуществления прибора;

Фиг. 9 показывает способ эксплуатации прибора.

Фиг. 10 показывает еще один способ эксплуатации прибора.

Фиг. 1 показывает автономно действующий радарный прибор 100 измерения уровня заполнения. Вся электронная схема находится в герметично закрытом, полностью заключающем электронную схему корпусе 101, который эффективно предотвращает проникновение пыли или влаги. В корпусе 101 находится аккумулятор 200 энергии, который снабжает энергией всю сенсорную электронику. Система активируется через предварительно настроенные промежутки времени, например, один раз в день, для чего управляемый переключатель 250 приводит в действие подачу энергии для процессора 450. После этого происходит инициализация процессора 450 и/или загрузка операционной системы. По завершении инициализации встроенная в процессор 450 секвенциальная логика управляет регистрацией и подготовкой нового измеренного значения. Для этого процессор сначала активирует блок 410 определения измеренных данных, который создает, например, высокочастотный сигнал, излучает его посредством антенны 411 через стенку корпуса и, соответственно, стенку 102 сенсора, и опять принимает отраженный от загруженного продукта сигнал, обрабатывает его, и затем направляет в цифровой форме в процессор 450 для дальнейшей обработки. Блок определения измеренных данных измерительного входного блока 410 после осуществления описанных этапов может быть опять деактивирован. Процессор 450 по отраженным сигналам определяет расстояние до загруженного продукта. После активации беспроводного устройства 350 связи зарегистрированное измеренное значение в беспроводном режиме направляется в коммуникационную сеть высшего уровня, причем для этого используются, в частности, энергооптимизированные технологии беспроводной связи, такие как LoRA (LoRaWAN: глобальная сеть большого радиуса действия), Sigfox (собственный протокол малой мощности французской фирмы Sigfox на ISM-радиополосы), или NB-IoT (узкополосного интернета IoT). Характеристика этих стандартов состоит в том, что соединение с коммуникационной сетью высшего уровня не должно быть непрерывным, но что скорее соединение создается по существу в свободно выбираемые моменты времени сообразно потребности. После передачи измеренного значения канал связи сразу же опять закрывается, и устройство 350 связи деактивируется. Процессор 450 по завершении измерения размыкает управляемый переключатель 250, в результате чего системные компоненты 350, 450, 410 и 411 переводятся в состояние без подачи питания или в энергосберегающем режиме. Сенсор 350, по соображениям экономии энергии и снижения стоимости, не имеет ни индикаторного блока, ни блока управления, так что изменение настроек сенсора или обновление программного обеспечения посредством локального действия уже больше не является возможным. Прибор 100 в варианте осуществления согласно Фиг. 1, когда переключатель 250 разомкнут, уже не может быть доступным посредством беспроводного устройства 350 связи, так как оно тогда также отключено.

Фиг. 2 показывает дополнительный пример осуществления измерительного прибора 100. Измерительный прибор 100 внутри герметично закрытого корпуса 101 имеет RFID-антенну 381, а также соединенную с нею электронную RFID-схему 382, например, RFID-чип с встроенной постоянной памятью 383. Также может быть предусмотрено встраивание описанных выше компонентов или частей, размещенных в стенке 102 корпуса, например, экструзионной облицовкой синтетическим материалом в процессе литья под давлением. Память 383 электронной RFID-схемы 382 может считывать и/или записывать информацию в беспроводном взаимодействии с внешним считывающим устройством 480. Для этого считывающее устройство 480 с помощью индуктивной связи передает энергию на катушку 381 и тем самым на электронную RFID-схему 382. Она снабжает полученной энергией внутренние переключающие схемы, и при этом, в частности, память 383, в результате чего обеспечивается возможность считывания относящейся к конкретным сенсорам информации (об изготовителе, серийном номере, допусках к эксплуатации, коде заказа, моменте времени следующей активации, и т.д.). При этом особенно благоприятным является применение NFC-технологии, которая основывается на RFID. Поскольку соответствующие переключающие схемы для считывания NFC-чипа 382 могут быть доступными во многих смартфонах 480 или планшетах 480, посредством инсталляции подходящего приложения может быть простым путем сформировано считывающее устройство для считывания информации в память 383. Также может быть предусмотрено сохранение информации в памяти 383. Так, может быть предусмотрено считывание из памяти 383 текущей конкретной параметризации сенсора 100, изменение в приложении, и после установления связи с интернетом через облако сохранение в нем измененной параметризации. Кроме того, измененная параметризация может быть сохранена в памяти 383 . При последующей активации процесса измерения и передаче новых результатов измерений через устройство 350 связи тогда может быть использовано активное соединение, чтобы передавать сохраненную в облаке информацию на прибор 100, и там постоянно ее сохранять. Этим путем возможно изменение параметризация сенсора с задержкой во времени, без необходимости в знании точного момента времени следующего повторного установления соединения через устройство 350 связи. В то же время параметризация может быть в любой момент считана с памяти 383. Благодаря знанию момента времени следующей активации также в любое время можно определить, действительна ли уже измененная параметризация сенсора или еще нет.

Устройство согласно Фиг. 2 и указанный примерный способ могут приводить к тому, что изменения параметризации сенсора становятся действенными в сенсоре только с задержкой во времени - например, на один день.

Фиг. 3 показывает еще один пример осуществления, который имеет преимущество в улучшенном взаимодействии с пользователем. Соответствующий изобретению измерительный прибор 100 имеет, по сравнению с показанным в Фиг. 2, расширенную электронную RFID-схему 382, которая соединительным проводом 385 соединена с управляемым переключателем 250. Если энергия передается через пульт 480 управления - посредством RFID-антенны 381 на переключающую RFID-схему 382, то эта энергия или эта команда через соединительный провод 385 активирует управляемый переключатель 250, в результате чего активируется процессор 450, который, в частности, приводит в действие устройство 350 связи, чтобы установить соединение с облаком 370. Пульт 480 управления опять же, в свою очередь, создает соединение с облаком 370, из которого он может вызвать выданную сенсором информацию (например, результаты измерений, параметризацию), и отобразить в интерфейсе пользователя. Кроме того, может быть предусмотрено, что пульт 480 управления переписывает информацию в облаке 370, которая опять же сразу же (например, циклическим опросом) может быть вызвана соответственно настроенным сенсором 100. В данном примере RFID-устройство 381, 382 служит главным образом для активации процессора 450, вследствие чего создается собственный канал связи для работы процессора 450 и/или измерительного входного блока 410 через имеющееся устройство 350 связи малой мощности. По сравнению с примером осуществления в Фиг. 2, предлагаемое расширение отличается явно сокращенным временем срабатывания, то есть, в диапазоне нескольких секунд (обусловленном длительностью рабочего цикла смартфона через облако обратно на сенсор), благодаря чему обеспечивается возможность интерактивного действия сенсора с немедленной обратной связью относительно статусной информации.

Дополнительно улучшенное взаимодействие между пультом 480 управления и измерительным прибором 100 показывает Фиг. 4. Энергия или, соответственно, команда, передаваемая с пульта 480 управления, сначала обусловливает включение переключателя 250, в результате чего происходит инициализация и/или загрузка процессора 450. Затем подается энергия на RFID-чип 382 из аккумулятора 200 энергии, например, через провод 386, который соединен с RFID-чипом(-ами) 382. В результате подключения дополнительной энергии к RFID-чипу 382 он становится независимым от энергии, передаваемой от считывающего устройства 480, что, в частности, делает возможным непосредственное соединение с процессором 450 через линию 452 связи. Тем самым процессор 450 может считывать информацию непосредственно из памяти 383 RFID-чипа 381, и также опять записывать ее в нем, после чего он через антенну 381 передает в беспроводном режиме на пульт 480 управления. По сравнению с коммуникацией через облако, во-первых, существенно улучшаются достижимые скорости прохождения данных, но, во-вторых, также значительно сокращаются продолжительности поиска информации, что может содействовать интуитивному взаимодействию пользователя с измерительным прибором. Вышеуказанный путь коммуникации не зависит от устройства 350 связи малой мощности, и, в частности, обеспечивает возможность быстрой передачи больших массивов данных, например, при обновлении программного обеспечения. После удаления считывающего устройства 480 RFID-чип 382 через провод 385 деактивирует управляемый переключатель 250, в результате чего система возвращается в свой режим ожидания, и к тому же нуждается лишь в минимальной энергии.

Система согласно изображению в Фиг. 4 обеспечивает возможность отлаженного взаимодействия с измерительным прибором 100. Однако с эргономической точки зрения оказывается неблагоприятным то обстоятельство, что дистанция d между корпусом 101 измерительного прибора 100 и пультом 480 управления во время всей последовательности операций должна выдерживаться в пределах диапазона немногих сантиметров (максимально до 10 см). В зависимости от монтажного положения измерительного прибора 100, это может обусловливать неудобные позы пользователя, что сокращает комфортность обслуживания.

Фиг. 5А показывает дополнительный вариант осуществления измерительного прибора 100, который дополнительно повышает комфортность обслуживания для пользователя. Сенсор оснащен переключающей RFID-схемой 382 согласно Фиг. 3, которая после передачи энергии на катушку 381 с помощью соединения 385 включает электронный переключатель 250. После этого снабжается энергией процессор 450, что вызывает его новую инициализацию и/или загрузку. Процессор 450 через линию 251 обратной связи производит самоблокировку, то есть, он подает на управляемый переключатель 250 сигналы, которые пригодны для непрерывного сохранения энергоснабжения. Пульт 480 управления тем самым может быть затем отдален от непосредственной близости (дистанция d), что позволяет пользователю принять удобное для обслуживания положение. Фиг. 5b показывает соответствующую конфигурацию. Процессор 450 после успешной инициализации и/или загрузки через провод 459 для управления и связи активирует дополнительное, вторичное устройство 390 связи. В отличие от первичного устройства 350 связи, которое из соображений экономии энергии и радиуса действия предпочтительно основано на стандарте коммуникации из семейства LPWAN (например, LoRa, Sigfox, NB-IOT), для вторичного устройства 390 связи применяются более энергоемкие стандарты коммуникации из семейства WPAN (например, IrDA, Bluetooth) или WLAN. Радиус действия этого стандарта составляет несколько метров, что позволяет удобнее пользоваться сенсором. Поскольку обслуживание производится только на протяжении относительно короткого промежутка времени, аккумулятор 200 энергии может без проблем предоставлять необходимую повышенную мощность энергоснабжения без заметного ущерба в плане срока службы. Пульт 490 управления сообщается теперь через вторичное устройство 390 связи, и посредством вторичного стандарта коммуникации с измерительным прибором 100, чтобы, например, считывать результаты измерений, параметры или сообщения об ошибке, и/или вводить параметры или также обновления программного обеспечения в прибор 100.

Пример осуществления измерительного прибора 100 согласно Фиг. 6 имеет корпус 101, который служит, в частности, для защиты прибора 100 от влияний атмосферных воздействий. В некоторых вариантах осуществления корпус 101 может быть полностью заключен в оболочку. Прибор 100 имеет аккумулятор 200 энергии. Он может быть сформирован как батарея, как аккумулятор (аккумуляторная батарея), как топливный элемент, или как подобное устройство. Аккумулятор 200 энергии первым проводом 205 соединен с управляющим блоком 300. Управляющий блок 300 через провод цепи управления или интерфейс 305 контролирует управляемый переключатель 250. Управляемый переключатель 250 проводом 215 соединен с аккумулятором 200 энергии. Кроме того, с переключателем 250 проводом 255 соединены вычислительный блок 450 и потребитель 400. Вычислительный блок 450 соединен с памятью 454 через интерфейс 455. Память 454 может быть непосредственно или косвенно соединен с памятью 383 электронной RFID-схемы 382, или также частично перекрываться с ним. Например, потребитель 400 может представлять собой измерительный входной блок 410 и/или индикаторный входной блок 420, или другой прибор. Таким образом, управляемый переключатель 250 может полностью отключать энергоснабжение потребителя 400 и вычислительного блока 450. Посредством показанной конфигурации даже возможно полное обесточивание всех потребителей 400, которые находятся позади переключателя 250 («позади»: если смотреть от аккумулятора 200 энергии). Благодаря этой архитектуре системы уже больше нет необходимости в том, чтобы весь измерительный прибор 100 или индикаторное устройство оставались непрерывно включенными, но части прибора 100 - в примере осуществления согласно Фиг. 6: вычислительный блок 450 и один или многие потребители 400 - могут быть отключены, когда измерение не проводится. Что касается индикаторного устройства , части прибора 100 могут быть отключены, когда не производится индикация. Поскольку элементы потребителей 400 и вычислительного блока 450 потребляют основную долю тока прибора 100, в показанном варианте осуществления может быть на много порядков величины сокращен расход энергии; так как измерение, или индикация, или обновление индикации длятся явно меньше секунды, но промежутки между измерениями или изменениями индикации могут составлять часы или даже многие дни. В одном варианте осуществления переключатель 250 может быть рассчитан на включение и отключение указанных потребителей 400 либо совместно, либо по отдельности.

Кроме того, прибор 100 имеет RFID-блок 380. Например, RFID-блок 380 может быть размещен в стенке 102 корпуса 101 или на ней. В показанном примере осуществления RFID-блок 380 непрерывно соединен с аккумулятором 200 энергии проводом 209. В другом варианте осуществления провод 209 может отсутствовать так, что RFID-блок 380 снабжается током исключительно от внешнего устройства связи. В еще одном варианте осуществления прибор 100 может иметь соединение с внешним источником тока, например, с электрической сетью.

RFID-блок 380 имеет RFID-антенну 381 и RFID-схему 381 переключения. RFID-антенна 381 может быть сформирована в виде катушки. RFID-схема 381 переключения поддерживает используемый в приборе 100 протокол, например, NFC-протокол, или собственный протокол. Собственный протокол может представлять собой расширенный набор стандартного протокола. RFID-блок 380 предназначен для реагирования на внешнюю команду, в частности, от внешнего устройства 480 связи, и при необходимости обмена данными с памятью 454 и/или памятью 383 электронной RFID-схемы 382 (здесь не показано). Команда представляет собой передачу данных такого типа, которые инструктируют управляющие устройства и, соответственно, управляющие компоненты в приборе 100, для осуществления предварительно заданных действий. Команда может состоять в том, чтобы передавать данные от RFID-блока 380 через интерфейс 457 на память 454 вычислительного блока 450. Команда может состоять в том, чтобы передавать данные от памяти 454 на RFID-блок 380. Команда также может состоять в том, чтобы заряжать аккумулятор энергии прибора. Это может быть выполнено посредством необязательного тракта 209 передачи тока (когда он имеется в используемом варианте осуществления прибора 100).

Пример осуществления прибора 100 согласно Фиг. 7 имеет такие же элементы, как в Фиг. 6, и также обозначенные теми же кодовыми номерами позиций. Фиг. 7 дополнительно имеет интерфейс 385, посредством которого RFID-блок 380 может настраивать управляющий блок 300. Тем самым может выполняться управление переключателем 250, и могут быть включены и выключены компоненты позади переключателя 250. В одном варианте осуществления переключатель 250 также может управляться непосредственно RFID-блоком 380. В показанном примере осуществления компоненты представляют собой измерительный входной блок 410 и вычислительный и управляющий блок 450. Вычислительный блок 450 соединен с памятью 454 так, что посредством памяти 454 может при работе производиться обмен данными с RFID-блоком 380. При выключенном вычислительном блоке 450 поступившие от RFID-блока 380 в память 454 данные могут быть использованы - для управления или для расчетов, или же с RFID-блока 380 могут быть считаны данные, которые были введены из вычислительного блока 450.

Пример осуществления согласно Фиг. 8, кроме элементов из Фиг. 7, показывает еще другие элементы работающего от батареи прибора 100, который сформирован как действующий с питанием от батареи прибор. Прибор 100 при этом имеет радиоблок 350, который соединен с аккумулятором 200 энергии через переключатель 250. Радиоблок 350 предназначен для передачи и приема информации. Радиоблок 350 может быть приведен в действие только тогда, когда переключатель 250 включен, и тем самым радиоблок 350 становится соединенным с аккумулятором 200 энергии. В частности, радиоблок 350 также пригоден для передачи информации о времени относительно следующего измерения через первый интерфейс 355 на блок 301 тайм-менеджмента, который может быть частью управляющего блока 300, и/или принимать ее от блока 301 тайм-менеджмента, когда переключатель 250 включен. Информация о времени может быть задана как абсолютное время, относительное время, и/или как комбинация или повторение абсолютного или относительного времени. Радиоблок 350 может сообщаться с сервером 375, который находится в облаке 370. При этом, например, может происходить замена результатов измерений или также информации о времени. Радиоблок 350 также может управлять - посредством блока 301 тайм-менеджмента, который является частью управляющего блока 300 - управляющим блоком 300 с помощью информации о времени.

Кроме того, пример осуществления предусматривает устройство 390 связи. Устройство 390 связи может, например, использовать технологию радиосвязи ближнего действия, например, протокол из семейства беспроводной персональной сети (WPAN), протокол IrDA (стандарт на передачу данных в инфракрасном диапазоне), или собственный протокол. Для соединения также может применяться беспроводная локальная сеть LAN (WLAN). Например, устройство 390 связи может быть использовано, чтобы считывать данные измерений, параметры или сообщения об ошибке, и/или вводить параметры или также обновления программного обеспечения, например, в память 454 прибора 100.

Показанный вариант осуществления также имеет пульт 360, который проводом 207 и соединительным элементом 208 соединен с аккумулятором 200 энергии. Соединительный элемент 208 может быть сформирован как штекер, и в одном варианте осуществления также служит для присоединения интерфейса 365. Пульт 360 может иметь собственный аккумулятор энергии (в Фиг. 7 не показан), который может быть предназначен для того, чтобы тем самым можно было заряжать аккумулятор 200 энергии прибора 100 - когда аккумулятор 200 энергии выполнен как перезаряжаемый.

Вычислительный блок 450 может обмениваться информацией непосредственно с потребителем 400 (соответственно, измерительным входным блоком 410 и/или индикаторным входным блоком 420), радиоблоком 350, устройством 390 связи. Вычислительный блок 450 может обмениваться информацией с RFID-блоком 380 через память 454.

В Фиг. 9 схематически представлен способ 500 эксплуатации прибора 100 с батарейным питанием в форме диаграммы Насси-Шнейдермана. На этапе 501 прибором 100 с помощью RFID-блока 380 принимается внешняя команда. В частности, команда может быть послана внешним устройством 480 связи. В частности, команда может быть типа передачи данных, которые настраивают управляющие устройства в приборе на исполнение предварительно заданных действий. Предварительно заданное действие определено на этапе 502.

Когда команда предусматривает прием данных, исполняется этап 503. На этапе 503 данные передаются от RFID-блока 380 в память 454 вычислительного и управляющего блока 450 в приборе 100. Например, данные могут представлять собой данные параметризации, для управляющей информации, для результатов измерений, для информации о времени, и других типов данных.

Когда команда предусматривает передачу данных, исполняется этап 504. На этапе 504 данные от памяти 454 передаются на RFID-блок 380. RFID-блок 380 может сохранять данные, временно сохранять и/или направлять на устройство 480 связи. Данные могут быть того же типа, как и принятые данные. Данные могут быть также, например, результатами измерений или переменными характеристиками процессора, так что - совместно с соответствующими командами на передачу - возможна даже отладка прибора.

Когда команда предусматривает включение или выключение прибора, исполняется этап 505. На этапе 505 RFID-блок 380 через интерфейс 385 управляет управляющим блоком 300. Управляющий блок 300, в свою очередь, через провод цепи управления или интерфейс 305, контролирует управляемый переключатель 205, чтобы полностью или селективно включать или выключать прибор, который присоединен через питающий провод 255. В варианте осуществления, в котором поддерживается постоянное включение, это может быть выполнено, например, посредством цепи самоблокировки. В варианте осуществления, в котором поддерживается постоянное включение, это также может быть выбрано и исполнено, например, посредством цепи самоблокировки (не представлено).

Когда команда предусматривает зарядку аккумулятора энергии прибора, исполняется этап 506. На этапе 506 энергия передается от RFID-блока 380 на аккумулятор 200 энергии. В вариантах осуществления, в которых RFID-блок 380 рассчитан на зарядку аккумулятора 200 энергии, разблокируются предназначенные для этого тракты управления и тракт 209 передачи тока.

Фиг. 10 показывает технологическую блок-схему эксплуатации прибора 100. Способ 600 начинается с исходного состояния 601. На этапе 602 проводится проверка, истек ли уже предварительно заданный временной интервал между двумя измерениями.

Если это произошло, то на этапе 603 активируется процессор, что в данном примере соответствует инициализации, и/или загрузке, и/или выходу из энергосберегающего режима пониженного энергопотребления. На этапе 604 процессор 450 активирует блок 410 определения измеренных данных, который, например, может быть сформирован как высокочастотный входной блок, ультразвуковой входной блок или лазерный входной блок. На этапе 605 проводится собственно измерение для определения расстояния до загруженного продукта, и результат измерения передается на процессор 450. На этапе 606 блок 410 определения измеренных данных опять деактивируется, чтобы экономить энергию. На этапе 607 процессор на основе переданных данных определяет расстояние до загруженного продукта и/или значения, которые могут быть из него выведены (объем, уровень заполнения, и др.). Для передачи этого измеренного значения на этапе 608 активируется первичное устройство 350 связи, которое на этапе 609 передает измеренное значение с использованием LPWAN-технологии в сетевую инфраструктуру. На этапе 610 первичное устройство 350 связи опять деактивируется, чтобы экономить энергию. На этапе 611 процессор 450 вызывает размыкание управляемого переключателя 250, в результате чего процессор деактивируется. Последовательность операций процесса переходит в конечное состояние 612. Описанное выше чередование технологических этапов иллюстрирует по существу нормальное протекание измерения, какое может иметь место в измерительном приборе 100.

Если на этапе 602 было определено, что промежуток времени для проведения повторного измерения еще не истек, затем на этапе 613 проводится проверка, подана ли через антенну 381 энергия извне. Если это имеет место, то на этапе 614 процессор 450 снабжается энергией, и происходит инициализация или загрузка. На этапе 615 процессор сначала проверяет, передан ли через интерфейс 381 правильный пароль доступа для активации связи. Если это произошло, и пароль является правильным, тогда на этапе 617 процессор активирует вторичное устройство связи, например, Bluetooth-чип 390. На этапе 618 пользователь взаимодействует с прибором 100 с помощью внешнего считывающего устройства 480, например, смартфона 480, через вторичное устройство связи. На этапе 619 проводится проверка, запросил ли пользователь конец связи, например, закрытием приложения на смартфоне. Если это имеет место, то на этапе 622 немедленно деактивируется вторичное устройство 390 связи, прежде чем на этапе 623 процессор также деактивируется надлежащими управляющими сигналами через управляемый переключатель 250. Если на этапе 619 не детектировано заданное пользователем окончание связи, то на этапе 620 проводится проверка, не превысил ли пользователь задаваемый период времени режима бездеятельности. В этом случае на этапе 621 принимается допущение, что было пропущено регулярное окончание действия внешнего органа 480 ручного управления, вследствие чего последнее сообщение вовне отменено так, что сенсор опять возвратился в свое состояние ожидания. После деактивации 622 вторичного устройства связи и деактивации 623 процессора процесс завершается в конечном состоянии 612.

В дополнение, следует отметить, что «включающий» и «имеющий» не исключают другие элементы или этапы, и неопределенные артикли одна» или «один» не исключают объекты во множественном числе. Кроме того, следует отметить, что признаки или этапы, которые были описаны со ссылкой на один из вышеуказанных примеров осуществления, также могут быть применены в комбинации с другими признаками или этапами других вышеописанных примеров осуществления. Ссылочные позиции в пунктах формулы изобретения не должны рассматриваться как ограничения.

Список ссылочных позиций

100 измерительный прибор, индикаторное устройство, прибор

101 корпус

102 стенка корпуса

200 аккумулятор энергии

205, 207, 209, 215 провод

208 соединительный элемент

220 энергорегулирующий блок

250 управляемый переключатель

251 линия обратной связи

255 провод, питающий провод

300 управляющий блок

301 блок тайм-менеджмента

305, 355, 365 интерфейс

350 беспроводное устройство связи

357 соединение

360 пульт

370 облако

375 сервер

380 RFID-блок

381 RFID-антенна, катушка

382 RFID-схема переключения

383 память RFID-блока

385, 386 провод

390 вторичное устройство связи

400 потребитель

410 измерительный входной блок

420 индикаторный входной блок

450 вычислительный блок, управляющий блок

452 линия связи

454 память

455, 457 интерфейс

459 провод цепи управления

480 внешний пульт управления

490 пульт управления

500 способ

501-506 этап

600 способ

601 исходное состояние

602-611, 613-622 этап

612 конечное состояние

623 деактивация

Изобретение относится к измерительному прибору, в частности, для измерения уровня заполнения, для измерения расхода или для измерения давления и к способу эксплуатации. Измерительный прибор (100) содержит энергорегулирующий блок (220), который выполнен с возможностью снабжения регулируемым током потребителя (400), соединенного через управляемый переключатель (250), RFID-блок (380), причем RFID-блок (380) выполнен с возможностью по команде извне от внешнего устройства (480) связи выборочно включать и выключать потребитель (400) посредством управляемого переключателя (250) или передавать энергию от RFID-блока (380) на аккумулятор (200) энергии. Техническим результатом является возможность работы в энергосберегающем режиме при одновременной возможности доступа к устройству как во включенном, так и в выключенном состоянии. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Измерительный прибор (100) для измерения уровня заполнения, содержащий:

энергорегулирующий блок (220), который выполнен с возможностью снабжения регулируемым током потребителя (400), соединенного через управляемый переключатель (250),

RFID-блок (380), причем RFID-блок (380) выполнен с возможностью по команде извне от внешнего устройства (480) связи выборочно:

включать и выключать потребитель (400) посредством управляемого переключателя (250) или

передавать энергию от RFID-блока (380) на аккумулятор (200) энергии.

2. Измерительный прибор (100) по п. 1,

причем RFID-блок (380) содержит RFID-антенну (381) и RFID-схему (382) переключения.

3. Измерительный прибор (100) по п. 1 или 2,

в котором включение и выключение управляемого переключателя (250) включает в себя постоянное включение управляемого переключателя (250).

4. Измерительный прибор (100) по любому из предшествующих пунктов,

причем измерительный прибор (100) имеет аккумулятор (200) энергии.

5. Измерительный прибор (100) по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий

вычислительный и управляющий блок (450), который через управляемый переключатель (250) соединен с аккумулятором (200) энергии и соединен с памятью (454).

6. Измерительный прибор (100) по любому из предшествующих пунктов,

причем RFID-блок (380) использует соединение связи ближнего радиуса действия.

7. Измерительный прибор (100) по любому из предшествующих пунктов,

причем потребитель (400) дополнительно имеет радиоблок (350), который выполнен для передачи данных на сервер (375) и/или для приема с сервера (375), и

причем радиоблок (350) представляет собой передатчик и/или приемник, например, энергоэффективной сети дальнего радиуса действия.

8. Измерительный прибор (100) по любому из предшествующих пунктов,

причем потребитель (400) имеет устройство (390) связи, которое выполнено для передачи данных на сервер (375) и/или для приема с сервера (375).

9. Измерительный прибор (100) по п. 8,

причем устройство (390) связи использует беспроводную персональную сеть (WPAN), беспроводную локальную сеть LAN (WLAN).

10. Измерительный прибор (100) по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий:

пульт (360), который либо через дополнительный провод (207) соединен с аккумулятором (200) энергии, либо имеет собственный аккумулятор энергии,

причем пульт (360) выполнен для включения и выключения управляемого переключателя (250), в частности, посредством управляющего блока (300).

11. Измерительный прибор (100) по любому из предшествующих пунктов,

причем управляющий блок (300) содержит блок (301) тайм-менеджмента, который выполнен для управления переключателем (250), на основе информации о времени, с RFID-блока (380), с радиоблока (350) и/или с пульта (360),

причем информация о времени представляет собой момент времени, промежуток времени и/или временной растр.

12. Измерительный прибор (100) по любому из предшествующих пунктов, причем энергорегулирующий блок (220), в случае более чем одного потребителя (400), дополнительно выполнен с возможностью включения и выключения потребителей (400) либо совместно, либо по отдельности.

13. Измерительный прибор (100) по любому из предшествующих пунктов,

причем RFID-блок (380) дополнительно выполнен с возможностью по команде извне от внешнего устройства (480) связи выборочно производить обмен данными с памятью (454).

14. Способ эксплуатации измерительного прибора (100) по любому из пп. 1-13, содержащий этапы, на которых:

- принимают внешнюю команду от внешнего устройства (480) связи посредством RFID-блока (380);

- когда упомянутая команда предусматривает включение или выключение потребителя (400), включают или соответственно выключают управляемый переключатель (250) посредством RFID-блока (380) и управляющего блока (300);

- когда упомянутая команда предусматривает зарядку аккумулятора (200) энергии прибора (100), передают энергию от RFID-блока (380) на аккумулятор (200) энергии.

15. Способ по п. 14, содержащий дополнительные этапы, на которых:

- когда упомянутая команда предусматривает прием данных, передают данные от RFID-блока (380) на память (454) в измерительном приборе;

- когда упомянутая команда предусматривает передачу данных, передают данные из памяти (454) на RFID-блок (380).

16. Машиночитаемый носитель, на котором сохранен программный элемент, который, когда он исполняется на вычислительном и управляющем блоке (450) измерительного прибора (100), пригоден для осуществления способа по п. 14 или 15.

17. Измерительный прибор (100) для измерения расхода, содержащий:

энергорегулирующий блок (220), который выполнен с возможностью снабжения регулируемым током потребителя (400), соединенного через управляемый переключатель (250),

RFID-блок (380), причем RFID-блок (380) выполнен с возможностью по команде извне от внешнего устройства (480) связи выборочно:

включать и выключать потребитель (400) посредством управляемого переключателя (250) или

передавать энергию от RFID-блока (380) на аккумулятор (200) энергии.

18. Измерительный прибор (100) для измерения давления, содержащий:

энергорегулирующий блок (220), который выполнен с возможностью снабжения регулируемым током потребителя (400), соединенного через управляемый переключатель (250),

RFID-блок (380), причем RFID-блок (380) выполнен с возможностью по команде извне от внешнего устройства (480) связи выборочно:

включать и выключать потребитель (400) посредством управляемого переключателя (250) или

передавать энергию от RFID-блока (380) на аккумулятор (200) энергии.