Sistema transpondedor.

Sistema transpondedor para la transmisión de energía inductiva sin contacto desde un lado fijo con al menos unabobina de lectura (2) dispuesta en el estator (1) sobre un lado giratorio con al menos una bobina de transpondedor(4) dispuesta sobre un husillo (3),

caracterizado por que la bobina de lectura está arrollada sobre un núcleo de ferrita(23) en forma de bandeja o en forma de E, y por que la bobina de transpondedor está arrollada de forma simétricarotatoria sobre un núcleo anular (24) y está situada opuesta a la bobina de lectura.

Sistema transpondedor

La invención se refiere a un sistema transpondedor con transmisión de energía inductiva sin contacto desde un lado fijo con al menos una bobina de lectura dispuesta en el estator sobre un lado rotatorio con al menos una bobina de transpondedor dispuesta sobre un husillo. Tales sistemas transpondedores adquieren cada vez más importancia en la vida diaria. Se utilizan en una variante pasiva como medio de identificación y de memoria o en una variante activa para el procesamiento de datos de sensor. La comunicación de datos sin hilos permite el intercambio bidireccional de informaciones útiles y de informaciones de control. En el campo técnico se pueden realizar sistemas de medición autónomos miniaturizados. Entre tanto están disponibles en el mercado una pluralidad de circuitos y sistemas transpondedores.

Un ejemplo de un sistema transpondedor de este tipo se conoce a partir del documento DE 199 24 830. Esta disposición sirve para la medición de temperatura y de la presión del aire así como para la supervisión del desgaste de neumáticos de vehículos. La medición de la temperatura y de la presión se realiza por medio de un transpondedor electrónico vulcanizado en la banda de rodadura del neumático, que transmite los valores de medición a demanda del transceptor inductivamente con un procedimiento de frecuencia portadora digital a través de una bobina plana integrada radialmente en la banda de rodadura del neumático como bobina de transpondedor sobre un transceptor montado en el vehículo con una bobina de emisión. El transpondedor está constituido, como se conoce, por uno o varios chips de silicio, sobre los que está integrado un sensor de temperatura y un sensor de presión micro mecánico junto con un microprocesador y electrónica de evaluación y de transmisión correspondiente, así como por algunos componentes externos. La comunicación entre el transceptor y el transpondedor se realiza en forma digital portadora, en la que el transceptor emite una instrucción al transpondedor, que responde a ella, por ejemplo, a través de la realización de la medición, compensación y linealización de los valores de medición y transmisión de los datos de medición y/o de otros datos memorizados en el transpondedor.

Los sensores para la supervisión del proceso o actuadores para la optimización del proceso no deben olvidarse tampoco ya en la construcción de máquinas herramientas. Los registradores del valor medido se montan de manera preferente allí donde se pueden contactar también bien a continuación. Esto conduce a que, por ejemplo, en componentes rotatorios, como un husillo, solamente se puedan medir indirectamente en el estator las propiedades físicas sobre el rotor. Se conocen, en efecto, suficientemente métodos de transmisión sin hilos, pero la exigencia de la construcción de máquinas es que tales sistemas deben trabajar autárquicamente. Por lo tanto, hay que añadir el acoplamiento de energía adicionalmente a la transmisión de datos, que puede realizarse con preferencia inductivamente. No obstante, procedimientos conocidos, como por ejemplo la utilización de la tecnología de transpondedor, no se pueden adaptar fácilmente, porque no se tienen en cuenta en una medida suficiente los requerimientos especiales de la construcción de máquinas en el desarrollo de tales sistemas.

Por ejemplo, como consecuencia de pérdidas de corrientes parásitas y de otros efectos parásitos aparecen señales de interferencia, que dificultan esencialmente la transmisión de datos. A ello hay que añadir modificaciones complejas de la capacidad y de la resistencia así como oscilaciones de la inductividad condicionadas por la geometría y el material en la zona de la transmisión de datos.

Para la prevención de tales interferencias, se conoce a partir del documento DE 196 10 284 una bobina de antena, con al menos un arrollamiento de bobina, en el que un lado de la bobina está provisto con un blindaje conductor, que cubre esencialmente la zona del bucle de conductores y que forma un bucle abierto. De esta manera, debe reducirse la influencia de campos eléctricos de interferencia. A través del puenteo de la interrupción en el blindaje a través de un circuito selectivo de frecuencia se pueden suprimir también las influencias de campos magnéticos de interferencia.

En el diseño de un sistema acoplado inductivamente, los materiales en el entorno directo juegan un papel importante. Por ejemplo, se modifica la resistencia compleja de una bobina en función de la frecuencia y de las propiedades magnéticas y eléctricas del material. El campo alterno aplicado genera en el material pérdidas de corriente parásita, que dificultan el acoplamiento de la potencia sobre sistemas rotatorios. Una característica importante en un sistema acoplado inductivamente es el acoplamiento de las bobinas, en el que debería conseguirse un factor de acoplamiento lo más alto posible. Por lo tanto, se aplica que cuanto más alta es la calidad del circuito oscilante, tanto menor es la corriente necesaria en la bobina secundaria, porque se reducen las pérdidas. Para aplicaciones prácticas son típicas potencias en la bobina de transpondedor de, por ejemplo, 10 mW a 5 voltios, lo que condiciona, sin embargo, en las bobinas de lectura una corriente de 170 mA.

El cometido de la invención es modificar el sistema transpondedor del tipo indicado al principio para que las parejas de bobinas de lectura y transpondedor proporcionen una calidad sorprendentemente alta también en el entorno metálico habitual en la construcción de máquinas.

Este cometido se soluciona a través de los sistemas transpondedores descritos en las reivindicaciones independientes 1, 3 a 5. Las formas de realización ventajosas se describen en las reivindicaciones

dependientes.

A continuación se explica la invención con la ayuda de algunos ejemplos de realización preferidos por medio de un dibujo, en el que los mismos signos de referencia designan las mismas partes funcionales. Las figuras del dibujo muestran en particular lo siguiente:

Las figuras 1 a 4 muestran una selección de diferentes configuraciones de bobinas de lectura y de transpondedor en representación esquemática.

La figura 5 muestra la estructura esquemática de una bobina plana de carias capas.

La figura 6 muestra una sección vertical a través de una bobina plana de varias capas en la zona del contacto.

La figura 7 muestra una forma de realización alternativa de una bobina plana de varias capas.

La figura 8 muestra una vista en planta sobre una lámina para la fabricación de una bobina plana.

La figura 9 muestra una sección vertical a través de una disposición de bobinas de lectura y de transpondedor representada esquemáticamente.

La figura 10 muestra una forma de realización alternativa de una pareja de bobinas de lectura y de transpondedor en la sección horizontal, y

La figura 11 muestra una representación de detalle en la sección vertical según la línea de intersección XI-XI en la figura 10.

En las figuras 1 a 4 se representan de forma esquemática diferentes configuraciones de bobinas de lectura y transpondedor.

En la figura 1, una bobina de lectura 2 arrollada sobre un núcleo de ferrita 23 en forma de bandeja o en forma de E está colocada frente a una bobina de transpondedor 4 arrollada simétrica rotatoria. La bobina de transpondedor se representa en este caso con su conductor 14 como un cuerpo de bobina arrollado sobre un núcleo anular 24 con sección transversal en forma de U.

Los brazos libres 25 del perfil en U están colocados en este caso frente al brazo central y al brazo exterior 25 del núcleo de ferrita 23 en forma de E.

En la figura 2 se representa una variante axial simétrica rotatoria. La bobina de transpondedor 4 está fijada en este caso sobre el lado frontal 13 del rotor 11, mientras que la bobina de lectura 2 está fijada coaxialmente sobre el lado frontal 12 del estator 1. Los dos conductores de la bobina de lectura o bien de la bobina de transpondedor están arrollados alrededor de los pivotes centrales del núcleo de bandeja de ferrita 26 opuesto.

La disposición en la figura 3 corresponde, en principio, a la disposición representada en la figura 1, en la que el estator 1 envuelve, sin embargo, el rotor 11 y la bobina de lectura 2 posee, en lugar de un núcleo de bandeja de ferrita o núcleo de ferrita 23 en R, un núcleo de ferrita en forma de U, alrededor del cual está arrollado el conductor de la bobina de lectura. En este caso, el conductor está arrollado alrededor de la base del núcleo en forma de U. No obstante, también puede estar arrollado alrededor de los dos brazos libres 25.

La figura 4 muestra... [Seguir leyendo]

1. Sistema transpondedor para la transmisión de energía inductiva sin contacto desde un lado fijo con al menos una bobina de lectura (2) dispuesta en el estator (1) sobre un lado giratorio con al menos una bobina de transpondedor

(4) dispuesta sobre un husillo (3) , caracterizado por que la bobina de lectura está arrollada sobre un núcleo de ferrita

(23) en forma de bandeja o en forma de E, y por que la bobina de transpondedor está arrollada de forma simétrica rotatoria sobre un núcleo anular (24) y está situada opuesta a la bobina de lectura.

2. Sistema transpondedor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la bobina de lectura (2) está configurada más ancha que la bobina de transpondedor (4) .

3. Sistema transpondedor para la transmisión de energía inductiva sin contacto desde un lado fijo con al menos una bobina de lectura (2) dispuesta en el estator (1) sobre un lado giratorio con al menos una bobina de transpondedor

(4) dispuesta sobre un husillo (3) , caracterizado por que la bobina de transpondedor está fijada sobre un lado frontal

(13) del rotor, mientras que la bobina de lectura está fijada coaxialmente sobre el lado frontal (12) del estator, y por que los dos conductores de la bobina de lectura o bien de la bobina de transpondedor están arrollados alrededor de los pivotes centrales de los núcleos de bandeja de ferrita (26) opuestos entre sí.

4. Sistema transpondedor para la transmisión de energía inductiva sin contacto desde un lado fijo con al menos una bobina de lectura (2) dispuesta en el estator (1) sobre un lado giratorio con al menos una bobina de transpondedor

(4) dispuesta sobre un husillo (3) , caracterizado por que el estator envuelve el rotor y el conductor de la bobina de lectura está arrollado alrededor de un núcleo de ferrita en forma de U y el conductor de la bobina de transpondedor está arrollado de forma simétrica rotatoria sobre un núcleo anular y está situado frente a la bobina de lectura.

5. Sistema transpondedor para la transmisión de energía inductiva sin contacto desde un lado fijo con al menos una bobina de lectura (2) dispuesta en el estator (1) sobre un lado giratorio con al menos una bobina de transpondedor

(4) dispuesta sobre un husillo (3) , caracterizado por que el estator envuelve el rotor y el conductor de la bobina de lectura está arrollado alrededor de un núcleo de ferrita en forma de U y por que la bobina de transpondedor es simétrica rotatoria y está situada frente a la bobina de lectura y por que la periferia interior (9) del estator está revestida en forma de banda con una capa (18) de un material ferrítico.

6. Sistema transpondedor de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la bobina de transpondedor (4) y la bobina de lectura (2) están configuradas como bobina plana (6) .

7. Sistema transpondedor de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la bobina plana (6) está configurada como bobina plana (19) simétrica rotatoria, con preferencia de varias capas.

8. Sistema transpondedor de acuerdo con la reivindicación 6 ó 7, en el que la bobina plana (6) está equipada con preferencia de forma autoadhesiva como lamina (15) impresa con conductores (14) .

9. Sistema transpondedor de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8, en el que la bobina plana (6) está formada de una banda de lámina (20) con conductores (14) esencialmente paralelos, que se puede cortar a medida de forma arbitraria, en el que los extremos de los conductores están unidos y puestos en contacto de una manera desplazada por una distancia de conductor para formar una bobina en la forma de una cinta doblada para formar un cilindro.

10. Sistema transpondedor de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 9, en el que la capa (18) está configurada de material ferrítico interrumpida en la zona de la bobina de lectura (2) .