帶有用于無線傳輸測量值發送信號的發送電路的測量裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種以測量表、測量卡尺或測量螺栓的形式的測量裝置(10)。測量裝置(10)具有殼體(11)，在其中在共同的電路板(22)上布置有測量電路(14)、發送電路和接收電路。發送電路(19)和接收電路使用共同的電路板天線(21)，其同樣設置在電路板(22)上。此外，在電路板(22)上布置用于測量電路(14)、發送電路和接收電路的電壓供應的電壓供應電路(20)。因此可取消在測量電路與發送電路或接收電路之間的可從殼體(11)外接近的接口。通過共同的電壓供應電路(30)，減小用于整個電路組件的結構空間。測量裝置(10)的殼體(11)可簡單地來密封并且因此以必需的殼體保護結構類型來實施。經由在殼體(11)處的測量值接收器(12)來接收測量值，通過測量電路(14)將其轉換成電氣的測量信號并且經由發送電路無線地傳輸到外部裝置(20)處。
【專利說明】帶有用于無線傳輸測量值發送信號的發送電路的測量裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種測量裝置，其可實施為測量卡尺(Messschieber)、為測量表(Messsuhr)或為測量螺栓(Messschrauebe)。測量裝置例如用于長度測量。其具有殼體，在殼體處布置有測量值接收器。通過改變測量值接收器的位置，在測量裝置中經由測量電路(Messschaltung)來產生電氣的測量信號。測量值接收器的位置可通過運動或變形、例如線性移動或擺動運動來改變。測量裝置可具有顯示器或其它指示裝置，在其處可對操作者發出與測量信號相應的測量值。這樣的測量裝置早就已知。
【背景技術】
[0002]文件DE 10 2006 017 243 Al說明了一種用于傳輸場裝置信號(Feldgeratesignal)的發送接收裝置。以該方式借助于無線電接口來傳輸無線的過程變量(ProzessgroBe)。為了避免在測量和調節裝置的區域中關于場總線系統(Feldbussystem)的布線，可將發送接收裝置聯接到場裝置的場裝置接口處并且執行無線傳輸。發送接收裝置可在第一運行狀態中在場裝置接口處接收場裝置信號并且經由無線電接口發送。例如測量值用作場裝置信號。
[0003]為了聯接分離的發送接收裝置如在文件DE 10 2006 017 243 Al中提出，在場裝置處、即例如在測量裝置處需要接口。顯示出，該方式在靜止布置的測量裝置中良好地起作用。然而由于發送和接收裝置與手持式測量設備(其由操作者來攜帶并且在需要時來使用)中的測量裝置相連接，通過發送接收裝置損害手操縱性。
【發明內容】
[0004]因此，提供一種測量裝置可被視為本發明的目的，其尤其適合于由操作人員攜帶的測量裝置如測量卡尺、測量表或測量螺栓并且不損害其操縱。
[0005]該目的通過帶有權利要求1的特征的測量裝置來實現。
[0006]根據本發明，測量裝置具有電氣的和/或電子的測量電路，其設立用于由測量值接收器的位置形成電氣測量信號。優選地，測量裝置具有聽覺和/或視覺的輸出單元、例如顯示器，經由其可將與測量信號相應的測量值向操作人員顯示。為了存儲和處理測量信號，那么其此外無線地且優選地經無線電被傳輸到中央單元處。為此設置有發送電路，其設立用于接收測量電路的測量信號并且由此產生測量值發送信號，其可由測量裝置無線地被傳輸到中央單元處。不僅發送電路、而且測量電路布置在測量裝置的共同的殼體中、優選地在共同的電路板上。在一優選的實施形式中，發送電路的天線同樣布置在殼體之內并且優選地實施為電路板天線或為SMD天線。由此，實現帶有測量裝置的較小結構空間的緊湊的結構，由此改善通過操作人員的操縱和操作者引導(Bedienerfiihrung)。測量裝置可無線地傳輸測量值。外部的發送裝置或外部的天線取消并且不干擾測量裝置的操縱。此外，避免在測量電路與發送電路之間的可從外接近的接口。這具有該優點，即殼體可更好地以相應的殼體保護結構類型來實現為防塵的或避塵的和/或防水的殼體。在此如果需要還可能夠完全取消有線的接口并且僅設置通過發送電路的在殼體內存在的無線的發送接口。
[0007]在一優選的實施形式中，發送電路和測量電路在殼體中關聯有共同的電壓供應電路。電壓供應電路具有蓄能器、例如電池或可再充電的蓄電池。該蓄能器不僅用于為發送電路提供供應電壓、而且為測量電路提供供應電壓。電壓供應電路尤其可布置在帶有發送電路和/或測量電路的共同的電路板上。取消對測量電路和發送電路的雙重電壓供應，由此節約結構空間且所有結構元件可節約空間地被布置在共同的殼體中。因為僅存在用于電壓供應的唯一的蓄能器，在殼體處唯一的可關閉的開口也足夠用于蓄能器的更換，由此，其可非常容易地以相應的殼體保護結構類型來實施。
[0008]在一有利的實施方案中，電壓供應電路的與發送電路相連接的第一供應線路直接設立到供應電壓處。在此，與測量電路相連接的第二供應線路可通過歐姆電阻貼靠在供應電壓處。當第二供應線路經由電容器與地相連接時，在此是有利的。電容器用于緩沖施加在第二供應線路處的用于測量電路的供應電壓。在該布置中保證電壓波動(其可在發送期間由發送電路引起)不顯著影響在第二供應線路處的供應電壓，該影響會使測量信號受影響或失真。以該方式確保通過測量信號來檢測正確的測量值并且到發送電路處經由通訊接口傳輸到發送電路處。
[0009]發送電路優選地在2.4GHz的頻率中發送，這使測量裝置能夠無許可地運行。所發射的發送功率可被限制到ImW上。發送運行可在測量裝置的指示裝置中被顯示。
[0010]測量裝置也可具有接收線路，其尤其可與發送線路被實現為帶有共同的天線的集成地實施的發送和接收線路。當中央單元通過操縱信號(其可在測量裝置中通過接收線路來接收)確認數據的完整的和/或正確的接收時，是有利的。由測量裝置接收的操縱信號可視覺地或聽覺地來輸出、例如通過在指示單元上的信息來顯示，使得操作人員可確認測量值是否完整地或正確地被傳輸。
[0011]測量裝置此外可具有地址存儲器，其用與存儲與測量裝置相關聯的地址。該地址優選地是測量值發送信號的組成部分，使得接收測量值發送信號的中央單元可將測量值與確定的測量裝置相關聯。測量裝置的地址優選地通過中央單元來預設并且可改變。在初始化時地址可通過中央單元來傳輸、在測量裝置的接收電路中來接收并且在地址存儲器中來儲存。以該方式，取消地址的固定規定以及輸入器件，以便將地址直接輸入測量裝置中。由此獲得可非常靈活地使用的系統。一個或多個測量裝置可通過可改變的地址非常簡單地與共同的中央單元通訊。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]測量裝置的有利的設計方案由從屬權利要求以及說明書得出。說明書根據優選的實施例限制于本發明的重要的特征。附圖可補充地來運用。其中:
圖1顯示了測量裝置以及中央單元的極其示意性的視圖，
圖2顯示了測量裝置的測量電路、發送和接收電路以及電壓供應電路的類似方框電路圖的圖示，
圖3顯示了圖2中的電路在測量裝置的殼體中的布置的示意性的、類似方框電路圖的圖示以及
圖4顯示了在緊接時間同步化信號的接收的傳輸信號的時間上受控制的發送的時間 進程。
【具體實施方式】
[0013]在圖1中示意性地示出以測量表的形式的測量裝置10。測量裝置10具有殼體11，從其中伸出有測量值接收器12。在該實施例中測量值接收器12在殼體11處可線性移動地支承在引導部13中。借助于測量值接收器12可來探測工件的位置變化。根據測量值接收器12的位置S，在測量裝置10的測量電路14中來產生電氣測量信號M (圖2)。經由指示裝置向操作人員顯示與測量信號M相應的測量值。測量電路為此經由通訊接口 18與指示裝置15相連接。例如單色的液晶顯示器(IXD)、尤其所謂的TN-1XD或者HTN-1XD用作指示裝置15。在該實施例中，指示裝置15布置在可旋轉地支承的殼體件16中，從而根據測量裝置10的定位，操作人員可將指示裝置15取向成使得所顯示的數字和/或字母和/或符號豎直地取向并且不顛倒或側向扭轉，由此簡化了測量值的讀取。旋轉軸線垂直于指示裝置15的面延伸，殼體件16的旋轉性通過箭頭P來說明。
[0014]這樣的測量裝置10經常在有灰塵的或潮濕的環境中來使用。在該實施例中，殼體因此實施成防塵的或無塵的。此外，其可實施成防水的。
[0015]與所說明的實施例不同，測量值接收器12的位置S的改變也可通過測量值接收器12的擺動運動或者變形來檢測。備選于這里所示出的測量表，測量裝置10還可實現為測量卡尺或為測量螺栓。
[0016]經由通訊接口 18 (其例如由控制單元45來形成)，測量電路14與發送電路19電連接。通訊接口 18用于將測量信號M從測量電路14傳輸至發送電路19 (圖2)。發送電路19用作測量裝置10至中央單元20的無線接口。發送電路19基于測量信號M產生傳輸信號U，其被無線地傳輸給中央單元20。為此，發送電路19具有天線21。天線21布置在測量裝置10的殼體11中并且在該實施例中實施為電路板天線。因此涉及通過銅軌(Kupferbahn)壓到電路板22上的天線21，其在該實施例中實施為F天線。電路板天線21具有兩個平行的邊腿21a和21b，其與橫向于此布置的縱向截段21c相連接。邊緣側的第一邊腿21a與地GND電連接，另一第二邊腿21b經由天線線路26與傳輸控制單元27電連接。
[0017]備選地，天線可還實現為裝配在電路板22上的以SMD天線的形式的構件。
[0018]平行于天線21的縱向截段21c，在這兩個邊腿21a、21b的端部的區域中設置有屏蔽組件28，其屏蔽天線21免于測量電路14和發送電路19的高頻信號的不期望的耦合。這尤其是重要的，因為測量電路14將模擬信號轉換成數字信號，由此可產生帶有高頻率的高次諧波(Oberwelle)。屏蔽組件28在該實施例中由成排的通孔接觸部(Durchkontaktierung) 29形成，它們分別將電路板22的所有質量層(Masselage)相互連接。通孔接觸部29的排優選地在縱向截段21c的方向上在電路板22的整個長度上延伸。
[0019]測量裝置10根據示例還具有接收電路23。接收電路23使用同一天線21。在該實施例中，發送電路19和接收電路23集成成發送和接收電路24。發送和接收電路24因此表示至中央單元20的雙向的無線的接口并且可發送傳輸信號U并且接收來自中央單元20的信號、例如初始化信號I。
[0020]初始化信號I在測量裝置10與中央單元20初次建立連接時用于使測量裝置10關聯有地址。地址通過中央單元20來分配。測量裝置10具有地址存儲器25，在其中儲存通過初始化信號I接收的地址。在發送傳輸信號U時將地址與測量值一起來傳輸，使得中央單元20可將所接收的測量值與確定的測量裝置10相關聯。以該方式可將多個測量裝置10無線地與共同的中央單元20相連接。地址在初始化時通過中央單元20來預設并且在初次分配之后保持直至重新初始化。在測量裝置10的地址的重新分配之前，其地址必須由操作人員來消除。中央單元然后才可分配新的地址。在此還可能的是，在運行期間重新來執行初始化，例如當附加的測量裝置10被與中央單元20相連接或測量裝置10被切斷時。
[0021]測量裝置10在傳輸信號U的傳輸期間的發送運行在指示裝置15上被向操作人員顯示，例如通過符號17，如這在圖1中示例性地所示。如果中央單元20接收了傳輸信號U，其通過操縱信號B確認接收。一旦接收電路23或發送和接收電路24接收了操縱信號B，在指示裝置15上向操作人員顯示該接收。在該實施例中這通過在指示裝置15上輸出術語“數據”實現。應理解的是，任意符號、術語、象形文字等的顯示適合于指示操縱信號B的發送運行和/或接收。附加地或備選地，還可使用聽覺信號。然而這在該實施例中因為殼體11應被實施成防塵或防水而未設置。該防護可通過僅僅視覺的顯示更簡單地來實現。
[0022]為了以電能供應測量電路14以及發送和接收電路24，設置有電壓供應電路30，測量電路14以及發送和接收電路24聯接在其處。電壓供應電路30具有蓄能器31，其尤其由電池或可在充電的蓄電池形成。蓄能器31用作用于測量裝置10的唯一的能量源并且提供供應電壓V。電壓供應電路30在優選的實施例中與發送和接收電路24共同布置在電路板22的第一電路板部分22a上。測量電路14布置在電路板22的第二電路板部分22b上，其中，這兩個電路板部分22a、22b經由柔性的連接纜線34相互電子連接。電路板22布置在測量裝置10的殼體11中。在此，第一電路板22a在指示裝置15之下布置在可旋轉的殼體件16中并且在旋轉時隨該殼體件16 —起運動。帶有測量電路14的第二電路板部分22b布置在殼體11的基礎件35中，引導部13也設置在基礎件35處。可使殼體件16相對于基礎件35在箭頭方向P(圖1)上旋轉。當使殼體件16相對于基礎件35旋轉時，第二電路板部分22b位置固定地保持在基礎件35中(圖3)。
[0023]測量電路14具有例如感應式傳感器36，其檢測標尺38的位置并且將傳感器信號傳輸到測量控制單元42處。標尺38是測量值接收器12的組成部分，使得通過測量值接收器12的位置還來改變標尺38的位置并且經由傳感器36來檢測。與傳感器信號相應的測量信號M可由測量控制單元42經由通訊接口 18或控制單元45被傳輸至發送和接收電路24。
[0024]僅經由電池艙開口(Batteriefachoeffnung) 32使能夠接近電壓供應電路30,以便能夠更換電池或蓄電池。如果代替電池設置有可充電的蓄電池，也可取消電池艙開口 32而來設置可從外接近的可關閉的纜線接口(KabelanSChluSS)33。纜線接口 33那么可用于將測量裝置10聯接到充電器處并且/或者還用于將測量信號M有線地傳輸到中央單元20或其它參與件(Teilnehmer)處。
[0025]在圖2中示出電壓供應電路30的方框電路圖。第一供應線路37將發送和接收電路24直接與蓄能器31相連接。在第一供應線路37處施加有第一電壓VI。第一供應線路37經由電阻39與第二供應線路40電連接。第二供應線路40與測量電路14相連接。此夕卜，第二供應線路40通過電容器41設立到地GND處。在第二供應線路40處施加有用于測量電路14的第二電壓V2。[0026]通過電壓供應電路30保證測量信號M在傳輸信號U的發送期間也可不受損害地被檢測。因此第一供應線路37直接貼靠在蓄能器31的供應電壓V處，由于傳輸信號U的發送可短時地出現第一電壓Vl的電壓下降。用于測量電路14的第二電壓V2經由電容器41來緩沖并且在第一電壓Vl的電壓波動時在一定時間上維持第二電壓V2的必要的電壓值。由此可減少電容器41的充電。電容器41通過經過電阻38的充電電流之后又被完全充電。
[0027]在優選的實施例中，測量電路14以及發送和接收電路24關聯有共同的控制單元45。控制單元45例如可由微控制器μ C形成。經由控制單元45來控制或協調測量電路14以及發送和接收電路24的運行。控制單元45還具有地址存儲器25。
[0028]測量裝置10可為了電池使用壽命的延長被置于第一靜止狀態中并且優選還置于第二靜止狀態中。接下來來闡述傳輸協議和這兩個靜止狀態。
[0029]傳輸控制單元27或發送和接收電路24以預設的時間間隔Λ t、例如全部250ms與中央單元20同步化。同步化用于將測量裝置10的時間周期(Zeittakt)與中央單元20的中間的時間周期相匹配，以防止偏差。在此，只要不存在發送請求，發送和接收電路24僅接收時間同步化信號T。如果存在發送請求R(在圖4中例如在時刻t=、)，則直接緊接著時間同步化信號T的接收實現將傳輸信號U、即測量裝置10的地址與測量值一起發送到中央單元處。在該帶有時間間隔At的固定地預設的時間周期之外不實現通過測量裝置10的發送傳輸。只要該第一靜止狀態不被發送請求R取消，傳輸控制單元27或發送和接收電路24在同步化與發送時間窗之間位于第一靜止狀態中。時間同步化信號T可對于所有聯接到中央單元20處的測量裝置是統一的或者但是通過對于確定的測量裝置10的地址來設置。在該情況中可使測量裝置10關聯有不一樣大的時間間隔At和傳輸時刻。
[0030]如果存在發送請求R，發送和接收電路24或傳輸控制單元27的該第一靜止狀態通過控制單元45來結束。如果測量信號M改變或者如果隨著時間同步化信號T由中央單元20來接收請求信號A或者如果通過操作人員來操縱測量裝置10的數據鍵(Datentaste) 46，這根據示例那么是這種情況。通過發送請求信號A促使測量裝置10通過發送傳輸信號U來傳輸當前的施加的測量信號M。請求信號A包含測量裝置10的地址，其被要求用于測量值傳輸。在控制單元45中將所接收的地址與測量裝置10的儲存在地址存儲器25中的地址相比較并且僅當這兩個地址相一致時那么才在下一可能的時刻發送傳輸信號U。
[0031]通過控制單元45，以有規律的時間間隔在測量控制單元47中來詢問當前的測量值M。如果在預設的時間段期間沒有發生測量值變化并且也不存在另外的發送請求，R，則控制單元45轉換到第二靜止狀態中，在其中切斷定期的測量值詢問。在該第二靜止狀態中，測量控制單元42也在靜止狀態中。一旦測量值M改變或者存在其它發送請求R，又使該第二靜止狀態結束。
[0032]還可能通過控制單元45以預設的時間周期重復地引起傳輸信號U的發送。如果傳輸信號U以有規律的節拍在預設的時間間隔中被發出，則可取消通過操縱信號B的傳輸的確認。
[0033]雙向的傳輸優選地編碼地實現，使得未授權者不能接觸所傳輸的數據。在此，在主站20中和在測量裝置10中附加地存放有私密鑰匙。僅利用該私密鑰匙可通過傳輸控制單元27來解鎖的數據通過傳輸控制單元27來傳輸。否則所接收的數據不能被再處理。由此實現最大可能的數據保護。
[0034]本發明涉及一種以測量表、測量卡尺或測量螺栓的形式的測量裝置10。測量裝置10具有殼體11，在其中在共同的電路板22上布置有測量電路14、發送電路19和接收電路23。發送電路19和接收電路23使用共同的電路板天線21，其同樣設置在電路板22上。此夕卜，在電路板22上布置有用于測量電路14、發送電路19和接收電路23的電壓供應的電壓供應電路20。因此可取消在測量電路19與發送電路19或接收電路23之間的可從殼體11之外接近的接口。通過共同的電壓供應電路30，減小用于整個電路組件的結構空間。測量裝置10的殼體11可簡單地來密封并且因此以必需的殼體保護結構類型來實施。經由在殼體11處的測量值接收器12來接收測量值，通過測量電路14轉換成電氣的測量信號M并且經由發送電路19無線地傳輸到外部裝置20處。
[0035]附圖標記清單 10測量裝置
11殼體
12測量值接收器 13引導部 14測量電路 15指示裝置 16殼體件 17符號 18通訊接口
19發送電路 20中央單元 21天線 21a第一邊腿 21b第二邊腿 21c縱向截段 22電路板
22a第一電路板部分 22b第二電路板部分 23接收電路 24發送和接收電路 25地址存儲器 26天線線路 27傳輸控制單元 28屏蔽組件 29通孔接觸部 30電壓供應電路 31蓄能器
32電池艙開口33纜線接口34連接纜線35基礎件36感應式傳感器37第一供應線路38標尺39電阻
40第二供應線路41電容器42測量控制單元45控制單元46數據鍵A請求信號B操縱信號I初始化信號M測量信號P箭頭
S測量值接收器的位置T時間同步化信號U傳輸信號V供應電壓Vl第一電壓V2第二電壓。
【權利要求】
1.一種測量裝置(10)，其: 帶有殼體(11)，在所述殼體(11)處布置有測量值接收器(12)，其位置(S)能夠改變， 帶有布置在所述殼體(11)中的測量電路(14)，以根據所述測量值接收器(12)的位置產生電氣的測量信號(M)， 帶有發送電路(19)，其布置在所述殼體(11)中并且經由通訊線路(18)與所述測量電路(14)相連接， 其中，所述發送電路(19)設立用于將與電氣的所述測量信號(M)相應的傳輸信號(U)無線地發送到中央單元(20)處。
2.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，存在具有蓄能器(31)的電壓供應電路(30)，不僅所述發送電路(19)而且所述測量電路(14)聯接到所述電壓供應電路(30)處。
3.根據權利要求2所述的測量裝置，其特征在于，與所述發送電路(19)相連接的第一供應線路(37)直接貼靠在所述電壓供應電路(30)的供應電壓(V)處。
4.根據權利要求2所述的測量裝置，其特征在于，與所述測量電路(14)相連接的第二供應線路(40)通過電阻(39)與所述電壓供應電路(30)的供應電壓(V)相連接并且通過電容器(41)與地(GND)相連接。
5.根據權利要求3和4所述的測量裝置，其特征在于，所述電阻(39)直接與所述供應電壓(V)相連接。
6.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于實施為長度測量裝置。
7.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述殼體(11)實施成防塵的或避塵的和/或防水的。
8.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述發送電路(19)具有布置在所述殼體(11)中的天線(21)。
9.根據權利要求8所述的測量裝置，其特征在于，所述天線(21)實施為電路板天線或為SMD天線。
10.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述發送電路(19)和所述測量電路(14)具有共同的控制單元(45)。
11.根據權利要求10所述的測量裝置，其特征在于，所述控制單元(45)設立用于將所述發送電路(19)和/或所述測量電路(14)置于帶有降低的能量需求的靜止狀態中。
12.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，存在地址存儲器(25)，其用于存儲與所述測量裝置(10)相關聯的地址。
13.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，存在接收電路(23)，其尤其與所述發送電路(19)集成地實施為發送和接收電路(24)。
14.根據權利要求12和13所述的測量裝置，其特征在于，所述地址由所述接收電路(23)來接收并且被儲存在所述地址存儲器(25)中。
15.根據權利要求12和13所述的測量裝置，其特征在于，所述發送電路(19)設立用于將所述測量裝置(10)的地址與所述傳輸信號(U)共同發送到所述中央單元(20)處。
16.一種組件，其由根據上述權利要求中任一項所述的至少一個測量裝置(10)和帶有用于與至少一個所述測量裝置(10)無線通訊的發送和接收單元的中央單元(20)構成，其中，所述中央單元(20)設立用于在初始化(I)時使所述測量裝置(10)關聯有地址。
【文檔編號】G01B7/00GK103534550SQ201280017190
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年3月29日 優先權日:2011年4月7日
【發明者】W.賽博爾德, T.恩格勒, E.洪德 申請人:卡爾.馬爾控股有限公司