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pQ-Sensor - Funktionsweise
Im pQ-Sensor befinden sich diverse elektronische Bauteile, die eine Vielzahl verschiedener Aufgaben übernehmen.
Den Kern bildet jeweils eine zentrale Recheneinheit auf der Sensorplatine, die neben den Schnittstellen für das eigentliche
Sensormodul auch die Schnittstellen für die Funkmodule enthält sowie das Lademanagement, Anschlüsse für den Energiespeicher und
die Nahfeldkommunikation.Bei der Auswahl der elektronischen Komponenten wurde auf einen möglichst geringen Stromverbrauch der Bauteile geachtet, damit eine möglichst lange Betriebszeit erreicht werden kann. Den Kern der Sensorleiterplatte stellt der sehr energieeffiziente MSP430-Controller dar, der die Ansteuerung der Sensoren und die Erfassung und Aufbereitung der Sensorsignale umsetzt. Das Lademanagement für den integrierten Akku wird mit einem "Charger"-IC realisiert. Dieser definiert eine Unter- und Obergrenze der Ladespannung, ermöglicht eine Power-Fail Abschaltung und eine maximale Ladedauer von 6h. Der maximale Ladestrom wurde auf 150mA festgelegt. Desweiteren befindet sich auf der Leiterplatte eine Hardwareschnittstelle für die modulare Anbindung der Funkmodule, welche die gewonnenen Daten im 2,4GHz Frequenzbereich an die Basisstation übertragen. Die elektrische Versorgung der Sensoreinheit wird bei dieser Variante durch eine Turbine-Generator-Einheit realisiert, die aus der Druckluft am Sensoreingang elektrische Energie erzeugt, um den Sensor zu betreiben. Außerdem enthält diese Einheit ein Modul für Nahfeldkommunikation, welches zum erstmaligen Einbuchen des Sensors in das Funksystem benötigt wird. Zusätzlich kann der Sensor über diesen Kommunikationskanal für entsprechende Anwendungsfälle parametriert werden, wie z.B. Einstellung der Messwerterfassung oder Sendeintervall über Funk. Der schematische Aufbau der Sensor-Hardware ist in der folgenden dargestellt.
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