-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrauchszähler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Technologischer Hintergrund
-
Die Datenübertragung von Messeinheiten, wie z. B. Sensoren, Verbrauchsmessern bzw. Verbrauchszählern oder Komponenten von Smart-Home-Steuerungen, gewinnt im täglichen Gebrauch zunehmend an Bedeutung. Ein wichtiger Anwendungsbereich von Messeinheiten ist der Einsatz von intelligenten Verbrauchszählern, sogenannten Smart Metern. Diese sind in der Regel in ein Versorgungsnetz eingebundene Verbrauchszähler, z. B. für Energie, Strom, Gas oder Wasser, die dem jeweiligen Anschlussbenutzer den tatsächlichen Verbrauch anzeigen und ein Kommunikationsnetz zur Übertragung der Verbrauchsdaten an den Versorger nutzen. Intelligente Verbrauchszähler haben den Vorteil, dass manuelle Ablesungen der Zählerstände entfallen und seitens des Versorgers kurzfristigere Rechnungstellungen gemäß dem tatsächlichen Verbrauch vorgenommen werden können. Durch kurzfristigere Ableseintervalle ist wiederum eine genauere Kopplung der Endkundentarife an die Entwicklung der Börsenstrompreise möglich. Auch können die Versorgungsnetze wesentlich besser ausgelastet werden.
-
Gattungsgemäße Verbrauchszähler weisen Einrichtungen zur Funkübertragung auf, um die Verbrauchsdaten an externe Empfänger, wie z. B. Datensammler der Energieversorger oder Smart-Home Steuerungen, übertragen zu können.
-
Ferner weisen gattungsgemäße Verbrauchszähler auch Anzeige- bzw. Ableseeinrichtungen auf, um beispielsweise den aktuellen Verbrauch wiederzugeben. Neben analogen Anzeige- bzw. Ableseeinrichtungen werden auch elektronische Displays verbaut. In der Regel wird hierbei eine Flüssigkristallanzeige (LCD) eingesetzt. Eine Flüssigkristallanzeige (LCD) ist eine Anzeige, bei welcher Flüssigkristalle die Polarisationsrichtung von Licht beeinflussen, abhängig von der angelegten elektrischen Spannung. Der Aufbau einer Flüssigkristallanzeige (LCD) umfasst einen vorderen und hinteren Polarisator zur Polarisation des Lichts, sowie Glasscheiben, welche für gewöhnlich vor und hinter dem verwendeten Flüssigkristall angebracht werden.
-
Druckschriftlicher Stand der Technik
-
Die
DE 10 2004 055 659 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Funkübertragung von Wärme- und/oder Wasser-Verbrauchsdaten basierend auf RFID-Technologie, welche eine auf RFID-Technologie basierende Funk-Schnittstelle zur Kommunikation der Verbrauchsdaten umfasst. Die genaue Position der auf RFID-Technologie basierenden Funk-Schnittstelle ist nicht weiter beschrieben.
-
Die
DE 20 2011 004 344 U1 zeigt eine Vorrichtung zum Erfassen der Wärmeabgabe eines Heizkörpers, welche ein LCD-Display sowie einen Transponder zur Datenübertragung mittels RFID-Technologie aufweist. Die RFID-Spule ist auf der Platine angebracht, welche zentrisch in der Vorrichtung verbaut ist. Das LCD-Display ist an einer davon unterschiedlichen Stelle auf der Platine angebracht. Ferner ist eine transparente Abdeckung des LCD-Displays vorgesehen, welche durch Vorsprünge formschlüssig im Gehäuseoberteil gehalten ist. Die zentrische Positionierung der RFID-Spule innerhalb des Gehäuses bedingt die Gefahr, dass sich durch Gehäuseteile oder Einbauteile ein ungünstiges Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) einstellt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Verbrauchszähler zur Verfügung zu stellen, bei dem die Übertragungsqualität der Verbrauchsdaten verbessert wird.
-
Lösung der Aufgabe
-
Die vorstehende Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.
-
Erfindungsgemäß ist die auf Nahbereichsfunk-Technologie basierende Funk-Schnittstelle unmittelbar am elektronischen Display des Verbrauchszählers positioniert. Durch die Positionierung am Display ist einerseits eine feste, von außen gut erkennbare Position der Nahbereichsfunkübertragung festgelegt. Dies erlaubt es, eine Ausleseeinheit bzw. ein Empfangsgerät stets ortsgenau zu positionieren. Hierdurch wird eine sehr gut reproduzierbare Übertragung ermöglicht. Zudem erhöht sich durch den minimalen Abstand zur Gegenstelle das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und die Datenübertragungsqualität wird wesentlich verbessert. Zudem wird die Stabilität der Datenübertragung erhöht. Schließlich bietet die vorliegende Erfindung eine besonders platzsparende, einfache sowie kostengünstige Konstruktion.
-
Vorzugsweise beruht die Funk-Schnittstelle auf dem sogenannten NFC-Übertragungsstandard. Hierbei handelt es sich um einen weit verbreiteten Nahbereichsfunk-Standard mit besonders preiswerten Komponenten. Die maximale Reichweite bei optimierten Umgebungsbedingungen liegt in einem Bereich von nur etwa 10 - 20 cm.
-
Durch die Positionierung der Funk-Schnittstelle am Display können Display und Funk-Schnittstelle vorzugsweise eine handhabbare Montageeinheit bilden. Dies ermöglicht einen einzigen Montageschritt für Display und Funk-Schnittstelle und trägt daher erheblich zu einer Verringerung der Produktionskosten eines funkfähigen Verbrauchszählers bei.
-
Zweckmäßigerweise kann die Funkschnittstelle mit dem Display, bzw. mit Teilen desselben vergossen sein, wodurch die Funkschnittstelle wirksam gegen Feuchtigkeit und Nässe geschützt ist. Dies ist vorteilhaft, da sich Verbrauchszähler oft in Feuchträumen befinden.
-
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein als Integrierten Schaltkreis für die NFC-Kommunikation einen mittels Chip-on-Glass (COG)-Technik hergestellten Chip zu verwenden. Hierbei kann der entsprechende Chip als eine einzelne integrierte Schaltung ausgestaltet sein oder als Kombination mit einem LCD-COG. Daraus ergibt sich der Vorteil einer störfesten, digitalen Datenübertragung über die LCD-Pins im Gegensatz zum analogen, anfälligen Ausgangssignal des Sensors.
-
Vorzugsweise kann die Funk-Schnittstelle eine Folien-Antenne, insbesondere in Form einer RFID-Antenne, sein. Diese kann in besonders einfacher Weise am Display appliziert werden.
-
Bei der Funk-Schnittstelle handelt es sich vorzugsweise um eine Induktionsspule.
-
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Funk-Schnittstelle am hinteren Polarisator des Displays positioniert ist. Denn dort kann sie als zusätzliche Schicht auf ein Standardbauteil appliziert werden.
-
Zweckmäßigerweise ist die Funk-Schnittstelle mit dem Display verklebt. Alternativ kann die Spulenstruktur auf das Glas aufgedampft werden. Beispielweise kann die Spulenstruktur ähnlich der Elektrodenschicht (Indium-Zinn-Oxidschicht) bei Standard LCDs aufgedampft werden. Hierfür besteht in der Regel die Voraussetzung, dass die Metallschicht niederohmig genug ist.
-
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann die auf Nahbereichsfunk-Technologie basierende Funk-Schnittstelle auch eine zusätzliche Lage im Display bilden. Dadurch kann zum einen die Handhabbarkeit der gesamten Einheit, bestehend aus Display und Funk-Schnittstelle, gewährleistet werden und zum anderen die Distanz zu einer externen Gegenstelle noch weiter verringert werden. Dies führt zu einem noch besseren Signal-Rausch-Verhältnis (SNR). Zudem bilden die Antenne und das LCD dadurch eine robuste Einheit.
-
Hierbei kann die Funk-Schnittstelle zum Beispiel zwischen dem vorderen Polarisator und einer Glasschicht des Displays angebracht sein.
-
Alternativ kann sich die Funk-Schnittstelle auch zwischen einer Glasschicht und dem hinteren Polarisator befinden.
-
Ferner besteht die Möglichkeit, die Funk-Schnittstelle zwischen einer Glasschicht und einer Dünnschichttransistoren-Glasschicht zu positionieren.
-
Vorzugsweise kann die elektrische Kontaktierung der auf Nahbereichsfunk-Technologie basierenden Funk-Schnittstelle über am Display vorgesehene, zusätzliche Pins erfolgen. Diese sind vorzugsweise im Bereich der LCD-Pins angeordnet und/oder orientiert.
-
Sofern die Funk-Schnittstelle im Display, also innerhalb der Schichtenfolge des Displays vorgesehen ist, kann die elektrische Kontaktierung der Funk-Schnittstelle mittels zusätzlicher Display-Pins vorgenommen werden.
-
Bei dem gattungsgemäßen Verbrauchszähler handelt es sich vorzugsweise um einen Wasser- und/oder Wärmezähler.
-
Bei dem Display handelt es sich vorzugsweise um eine Flüssigkristall-Displayanzeige (LCD).
-
Figurenliste
-
Zweckmäßige Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden anhand von Zeichnungsfiguren nachstehend näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine stark vereinfachte schematische Übersichtsdarstellung eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Verbrauchszählers;
- 2 eine stark vereinfachte schematische Darstellung der internen Komponenten der Elektronikeinheit des Verbrauchszählers gemäß 1;
- 3A-D stark vereinfachte schematische Darstellungen möglicher Display-Aufbauten eines erfindungsgemäßen Verbrauchszählers; sowie
- 4 eine perspektivische Darstellung einer Ausgestaltung eines Display-Bauelements für den Einsatz in einem erfindungsgemäßen Verbrauchszähler.
-
Der in 1 gezeigte Verbrauchszähler 30 umfasst eine Messeinheit 31 (Messwertgeber) sowie eine Elektronikeinheit 37. Die Messeinheit 31 ist über Anschlüsse 38 in ein Versorgungsnetz installiert. Bei dem Versorgungsnetz kann es sich beispielsweise um ein Wasserversorgungsnetz handeln. Mit der Messeinheit 31 wird der Durchfluss ermittelt und daraus der Verbrauch bestimmt.
-
Die Elektronikeinheit 37 umfasst die elektronischen Komponenten des Verbrauchszählers 30 sowie das Display 10 zur Anzeige von Verbrauchs- und/oder Betriebsdaten. Erfindungsgemäß ist eine auf Nahbereichsfunk-Technologie basierende Funk-Schnittstelle 20 unmittelbar am Display 10 positioniert. Über die Funk-Schnittstelle 20 kann der Durchflusszähler mit einer externen, ebenfalls auf Nahbereichsfunk-Technologie basierenden Funk-Gegenstelle 40 per Funkübertragung 41 kommunizieren. Die Funkübertragung 41 erfolgt dabei durch das Display 10 hindurch. Die Funk-Gegenstelle 40 ist als portables Gerät ausgeführt und wird von einer Ableseperson zum Einsammeln von Verbrauchsdaten unterschiedlicher Verbrauchsmessgeräte mitgeführt. Das Gerät wird zum Auslesen der Verbrauchsdaten per Funkübertragung 41 direkt auf das Display 10 aufgelegt oder in geringem Abstand zu letzterem gehalten. Hierdurch können die Daten mit besonders hoher Übertragungsqualität bzw. optimalem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) auf einfachste Weise ausgelesen werden.
-
In der Elektronikeinheit 37 sind gemäß 2 neben dem Display 10 und der Funk-Schnittstelle 20, ein Speicher 32, eine Steuer- und/oder Regeleinheit 33 sowie Kommunikationsmittel 34 vorgesehen. Die Funk-Schnittstelle 20 ist als Folienantennen-artige Induktionsspule 21 unmittelbar an der Unterseite des Aufbaus des Displays 10 angebracht, insbesondere vorzugsweise dort angeklebt. Das Display 10 bildet einen Teil der äußeren Oberfläche des Verbrauchszählers 30.
-
Die Kommunikationsmittel 34 des Verbrauchszählers 30 umfassen die Funk-Schnittstelle 20 und ein Kommunikationsmodul 35, welches intern mit der Funk-Schnittstelle 20 über eine interne Kommunikation 36 kommuniziert. Ferner können die Messeinheit 31, der Speicher 32, die Steuer- und/oder Regeleinheit 33 sowie das Kommunikationsmodul 35 untereinander kommunizieren. Der Speicher 32 und/oder die Steuer- und/oder Regeleinheit 33 können über Signalleitungen und/oder Steuerleitungen mit dem Display 10 verbunden sein.
-
Das Display 10 in 2 ist z. B. ein Flüssigkristall-Display (LCD) mit einer z. B. aus fünf Siebensegmentanzeigen bestehenden Display-Anzeige 16. Die Induktionsspule 21 bildet die hinterste Schicht des Flüssigkristall-Displays (LCD).
-
Das Display 10 in 3A umfasst einen vorderen Polarisator 11, eine erste bzw. zweite Glasschicht 12 bzw. 13, einen hinteren Polarisator 14 sowie die Funk-Schnittstelle 20 als hinterste Schicht. Die Funk-Schnittstelle 20 ist dabei als Folienantenne ausgestaltet und mit dem hinteren Polarisator 14 verklebt. In einer alternativen Ausgestaltung ist es möglich, dass die Funk-Schnittstelle 20 mit dem Display 10 mittels der Chip-on-Glass(COG)-Technik verbunden ist.
-
Bei dem Display 10 gemäß 3B ist die Funk-Schnittstelle 20 zwischen dem vorderen Polarisator 11 und der ersten Glasschicht 12 angebracht. Sie gewährleistet somit einen noch näheren Abstand.
-
Bei der in 3C gezeigten Ausgestaltung ist die Funk-Schnittstelle 20 zwischen der zweiten Glasschicht 13 und dem hinteren Polarisator 14 angebracht. Es ergibt sich somit eine Reihenfolge der Displayschichten von oben nach unten mit vorderem Polarisator 11, erster Glasschicht 12, zweiter Glasschicht 13, Funk-Schnittstelle 20 und hinterem Polarisator 14.
-
Sofern es sich bei dem Display um eine auf Dünnschichttransistoren-Technologie (TFT) basierende Flüssigkristallanzeige (LCD) handelt, kann eine der Glasschichten 12 bzw. 13 durch eine Dünnschichttransistoren-Glasschicht 15 ersetzt werden. In 3D ist eine Ausgestaltung gezeigt in der die zweite Glasschicht 13 durch eine Dünnschichttransistoren-Glasschicht 15 ersetzt worden ist. Die Reihenfolge der Schichten entspricht der Reihenfolge in 3A mit einem vorderen Polarisator 11, einer ersten Glasschicht 12, der Dünnschichttransistoren-Glasschicht 15, einem hinteren Polarisator 14 und der auf Nahbereichsfunk-Technologie basierenden Funk-Schnittstelle 20.
-
Gemäß 4 bilden Display 10 sowie Funk-Schnittstelle 20 ein gemeinsam handhabbares Bauelement bzw. Baukomponente. Die Funk-Schnittstelle 20 ist als folienartige Induktionsspule 21 gezeigt. Das Display 10 kann als LCD mit einer Display-Anzeige 16 ausgebildet sein. Das Display 10 weist LCD-Pins 22 zur elektrischen Kontaktierung auf. Die Induktionsspule 21 bildet dabei die hinterste Schicht des Displays 10. Die Induktionsspule 21 ist bei der Betrachtung des Displays 10 von vorne durch die Display-Anzeige 16 hindurch nicht sichtbar und ist nur zur besseren Veranschaulichung der Position im Display 10 in 4 sichtbar eingezeichnet.
-
Die Form und/oder Größe der Induktionsspule 21 kann an den zur Verfügung stehenden Raum und den beabsichtigten Einsatzbereich angepasst werden. So kann die Induktionsspule 21 mit beliebigen Display-Größen verwendet werden. Die elektrische Kontaktierung der Induktionsspule 21 wird durch zusätzliche Pins 23 bewerkstelligt. Die zusätzlichen Pins 23 fügen sich neben den gewöhnlichen LCD-Pins 22 ein und können in gleicher Weise wie jene LCD-Pins 22 kontaktiert werden.
-
Vorzugsweise kann die auf Nahbereichsfunk-Technologie basierende Funk Schnittstelle eine auf NFC-Technologie bzw. auf dem NFC Übertragungsstandard beruhende Funk-Schnittstelle sein. Eine Datenübertragung kann vorzugsweise im Kurzwellen-Frequenzbereich, insbesondere im Frequenzbereich von 13,56 MHz, erfolgen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Display
- 11
- Vorderer Polarisator
- 12
- Glasschicht
- 13
- Glasschicht
- 14
- Hinterer Polarisator
- 15
- Dünnschichttransistoren-Glasschicht
- 16
- Display-Anzeige
- 20
- Funk-Schnittstelle
- 21
- Induktionsspule
- 22
- LCD-Pin
- 23
- Pin
- 30
- Verbrauchszähler
- 31
- Messeinheit
- 32
- Speicher
- 33
- Steuer- und/oder Regeleinheit
- 34
- Kommunikationsmittel
- 35
- Kommunikationsmodul
- 36
- Interne Kommunikation
- 37
- Elektronikeinheit
- 38
- Anschluss
- 40
- Externe Funk-Gegenstelle
- 41
- Funkübertragung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102004055659 A1 [0005]
- DE 202011004344 U1 [0006]
