NL9001356A

NL9001356A - Detecting and recording properties of remote objects - using miniature sensing and transceiver circuit on object and inductive short range data links

Info

Publication number: NL9001356A
Application number: NL9001356A
Authority: NL
Original assignee: Proftech Systems B V
Priority date: 1990-06-14
Filing date: 1990-06-14
Publication date: 1992-01-02
Also published as: NL192847C; NL192847B

Abstract

A miniature sensing and transceiver circuit (3) is attached to the object, e.g. a laboratory flask. The sensor (20), which may be a piezo-crystal (13) and oscillator (12) for measuring weight, a temp. sensor, vibration detector, etc., feeds an output to a frequency countiung system. The counting system, which consists of two counters (10, 11) and a register (14), produces a digital signal proportional to the measured property. The digital signal is fed via an interface (15) to a processor (17) which uses a PROM 'look-up' memory (18) to generate the appropriate signal to be transmitted (6) by a tuned circuit (8). The object is placed on or near an aerial which is connected to the central recording unit. When an interrogation signal is received by the miniature circuit, the processor sends the latest measurement.

Description

Werkwijze en inrichting voor het op afstand meten van een toestand van een lichaam.Method and device for measuring a condition of a body remotely.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het op afstand meten van een toestand van een lichaam, en op een inrichting voor het uitvoeren daarvan.The present invention relates to a method for remotely measuring a condition of a body, and to an apparatus for performing it.

In een groot aantal situaties is het van belang de toestand van een lichaam te kunnen meten en deze gemeten toestand direct te kunnen koppelen aan voor de verdere verwerking van de gemeten toestand benodigde gegevens van het lichaam. Te denken valt hierbij bijvoorbeeld aan geautomatiseerde voorraadbeheersingssystemen, waar het van belang is niet slechts een nog in een houder aanwezige hoeveelheid te kennen, maar ook de soort. Ook in laboratoria is veel vraag naar systemen waarmee bijvoorbeeld niet slechts de temperatuur van stoffen in houders kan worden gemeten, maar ook hun soort of samenstelling direct afgelezen kan worden. Verder bestaat in het ziekenhuiswezen grote behoefte aan systemen waarmee de toestand van elke patiënt op gezette tijd automatisch kan worden vastgesteld, teneinde te kunnen besparen op personeelskosten en zo de totale kosten van de gezondheidszorg in de hand te houden. Daarnaast vraagt de met het oog op het milieu in opkomst zijnde gescheiden afvalverwerking om systemen welke automatisch de hoeveelheid en de soort van het afval registreren.In a large number of situations it is important to be able to measure the condition of a body and to be able to link this measured condition directly to data from the body required for further processing of the measured condition. This could include, for example, automated inventory management systems, where it is important to know not only the quantity still present in a container, but also the type. Laboratories are also in great demand for systems with which, for example, not only the temperature of substances in containers can be measured, but also their type or composition can be read directly. In addition, there is a great need in the hospital sector for systems to automatically determine the condition of each patient on a regular basis, in order to save on personnel costs and thus control the overall health care costs. In addition, with regard to the environment, emerging separate waste processing requires systems that automatically register the amount and type of waste.

De onderhavige uitvinding beoogt derhalve te voorzien in een werkwijze voor het op afstand meten van een toestand van een lichaam, welke het mogelijk maakt de gemeten toestand direct te koppelen aan andere gegevens van het lichaam. Dit wordt volgens de uitvinding bereikt door een werkwijze, omvattende het in de nabijheid van het lichaam bepalen van ten minste één de toestand weergevende grootheid, het omzetten in een eerste digitale code van de de toestand weergevende grootheid, het combineren van de eerste digitale code met een in een met het lichaam verbonden geheugen opgeslagen tweede digitale code, welke een aanduiding vormt van de identiteit van het lichaam, het draadloos verzenden van de gecombineerde digitale code en het op een op afstand van het lichaam gelegen lokatie opvangen, registreren, weergeven en/of verwerken van de gecombineerde digitale code.The present invention therefore aims to provide a method for remotely measuring a state of a body, which makes it possible to directly link the measured state to other data of the body. This is achieved according to the invention by a method comprising determining at least one state-displaying quantity in the vicinity of the body, converting the state-displaying quantity into a first digital code, combining the first digital code with a second digital code stored in a memory associated with the body, indicating the identity of the body, wirelessly transmitting the combined digital code and receiving, recording, displaying and / or remotely located at a distance from the body or processing the combined digital code.

De uitvinding beoogt verder te voorzien in een inrichting voor het uitvoeren van de hiervoor beschreven werkwijze. Dit wordt volgens de uitvinding bereikt door een inrichting, omvattende ten minste één met het lichaam te verbinden meeteenheid, met ten minste één gever voor het bepalen van ten minste één de toestand weergevende grootheid, een met de gever verbonden eerste elektronische schakeling voor het coderen van de de toestand weergevende grootheid, een geheugen, een met de eerste schakeling en het geheugen verbonden tweede schakeling voor het combineren van de uit de eerste schakeling afkomstige digitale code met een aan het geheugen ontleende, het lichaam identificerende code, en een met de tweede schakeling verbonden zend- en ontvangschakeling, alsmede ten minste één centrale eenheid voor het registreren, weergeven en/of verwerken van de uit de meeteenheid afkomstige gecombineerde digitale code, waarmee ten minste één zend- en ontvangeenheid verbonden is.Another object of the invention is to provide an apparatus for carrying out the above described method. This is achieved according to the invention by a device comprising at least one measuring unit to be connected to the body, with at least one transmitter for determining at least one state-indicating quantity, a first electronic circuit connected to the transmitter for encoding the state displaying variable, a memory, a second circuit connected to the first circuit and the memory for combining the digital code from the first circuit with a memory-derived code identifying the body, and a second circuit with the second circuit connected transmitting and receiving circuit, as well as at least one central unit for recording, displaying and / or processing the combined digital code originating from the measuring unit, to which at least one transmitting and receiving unit is connected.

Bij voorkeur zijn in de centrale eenheid middelen aanwezig voor het opwekken van voor het bedrijven van de meeteenheid benodigde energie, zodat de meeteenheid bedreven kan worden zonder eigen energiebron.Preferably, the central unit contains means for generating energy required for operating the measuring unit, so that the measuring unit can be operated without its own energy source.

De gever kan analoog zijn, en de eerste schakeling kan een A/D-omzetter vertonen.The giver can be analog, and the first circuit can have an A / D converter.

Ook kan de gever een meetkristal met een van de toestand afhankelijke eigenfrequentie omvatten, en kan de eerste schakeling middelen omvatten voor het vergelijken van de eigenfrequentie met een referentiefrequentie. Door toepassing van een kristal kan een zeer compacte meeteenheid worden verkregen.The giver may also include a measuring crystal with a state-dependent natural frequency, and the first circuit may include means for comparing the natural frequency with a reference frequency. By using a crystal, a very compact measuring unit can be obtained.

Wanneer het geheugen een programmeerbaar ROM-geheu- gen is, kan de in het geheugen opgeslagen identificatiecode aangepast worden wanneer de meeteenheid met een ander lichaam verbonden wordt.When the memory is a programmable ROM memory, the identification code stored in the memory can be adjusted when the measuring unit is connected to another body.

Genoemde en andere kenmerken worden hierna verder toegelicht aan de hand van een aantal voorbeelden, waarbij verwezen wordt naar de bijgevoegde tekening, waarin overeenkomstige verwijzingscijfers overeenkomstige onderdelen aanduiden, en waarin: fig. 1 een perspectivisch aanzicht is van een inrichting volgens de uitvinding; fig. 2 een schematisch aanzicht is van de inrichting van fig. 1; fig. 3 een gedetailleerd schematisch aanzicht is van het blok III in fig. 2; en fig. 4 een gedetailleerd schematisch aanzicht is van een alternatieve uitvoeringsvorm van het blok van fig. 3.Mentioned and other features are further elucidated hereinbelow with reference to a number of examples, with reference being made to the accompanying drawing, in which corresponding reference numerals indicate corresponding parts, and in which: fig. 1 is a perspective view of a device according to the invention; Figure 2 is a schematic view of the device of Figure 1; Figure 3 is a detailed schematic view of the block III in Figure 2; and FIG. 4 is a detailed schematic view of an alternative embodiment of the block of FIG. 3.

Een inrichting 1 (fig. l) voor het op afstand meten van een toestand van ten minste één lichaam 2 omvat een aantal met elk van de lichamen 2 verbonden meeteenheden 3, een zend- en ontvangeenheid 4 met een aantal antennes 5, en een centrale eenheid 7 voor het registreren, weergeven en/of verwerken van de uit de meeteenheden 3 afkomstige gegevens. De zend- en ontvangeenheid 4 vertoont een display 19 voor het weergeven van de gegevens.A device 1 (fig. 1) for remotely measuring a state of at least one body 2 comprises a number of measuring units 3 connected to each of the bodies 2, a transmitting and receiving unit 4 with a number of antennas 5, and a central unit 7 for recording, displaying and / or processing the data from the measuring units 3. The transmitter and receiver unit 4 has a display 19 for displaying the data.

Wanneer een meeteenheid 3 in de nabijheid wordt gebracht van een antenne 5 van een met de centrale eenheid 7 verbonden zend- en ontvangeenheid 4 (fig. 2), worden door de zend- en ontvangeenheid 4 via de antenne 5 elektromagnetische golven 6 verzonden, welke de meeteenheid 3 activeren.When a measuring unit 3 is brought close to an antenna 5 of a transmitting and receiving unit 4 connected to the central unit 7 (fig. 2), the transmitting and receiving unit 4 transmits electromagnetic waves 6 via the antenna 5, which activate the measuring unit 3.

De electromagnetische golven 6 worden opgevangen door een zend- en ontvangschakeling 8 in de meeteenheid 3 (fig. 3). De zend- en ontvangschakeling 8 zet de ontvangen golven 6 om in een inductiespanning, welke gebruikt kan worden om de meeteenheid 3 te voeden. De frequentie van de ontvangen golven 6, de referentiefrequentie, wordt over een verbinding 9 doorgeleid naar een eerste teller 10. Het uitgangssignaal van deze eerste teller 10 wordt toegevoerd aan een tweede teller 11, welke ook gevoed wordt met de uitgangsfrequentie van een oscillator 12. Deze uitgangsfre-quentie is de eigenfrequentie van een meetkristal 13, en varieert met een gekozen toestand van het kristal 13, bijvoorbeeld de temperatuur. Het uitgangssignaal van de tweede teller 11, een digitale code die recht evenredig is met de temperatuur van het meetkristal 13, wordt over een register 14 en interfaces 15,16 toegevoerd aan een schakeling 17, waarin deze digitale code wordt gecombineerd met een in een geheugen 18 opgeslagen code, welke het lichaam 2 identificeert. De resulterende gecombineerde digitale code wordt door de zend- en ontvangschakeling 8 verzonden naar de antenne 5 van de zend- en ontvangeenheid 4, welke deze code doorgeeft aan de centrale eenheid 7 (fig. 2), waar deze code geregistreerd, weergegeven en/of verwerkt wordt.The electromagnetic waves 6 are received by a transmit and receive circuit 8 in the measuring unit 3 (fig. 3). The transmit and receive circuit 8 converts the received waves 6 into an induction voltage, which can be used to supply the measuring unit 3. The frequency of the received waves 6, the reference frequency, is passed over a connection 9 to a first counter 10. The output of this first counter 10 is supplied to a second counter 11, which is also fed with the output frequency of an oscillator 12. This output frequency is the natural frequency of a measuring crystal 13, and varies with a selected state of the crystal 13, for example the temperature. The output of the second counter 11, a digital code which is directly proportional to the temperature of the measuring crystal 13, is applied through a register 14 and interfaces 15, 16 to a circuit 17, in which this digital code is combined with an in a memory 18 stored code identifying body 2. The resulting combined digital code is sent by the transmitter and receiver circuit 8 to the antenna 5 of the transmitter and receiver unit 4, which transmits this code to the central unit 7 (fig. 2), where this code is registered, displayed and / or being processed.

In plaats van een meetkristal 13 waarvan de eigenfrequentie varieert met de omgevingstoestand, kan ook een andere, bijv. analoge gever 20 toegepast worden (fig. 4).Instead of a measuring crystal 13, the natural frequency of which varies with the ambient condition, another, eg analog transmitter, 20 can also be used (fig. 4).

Het uitgangssignaal van deze gever 20 wordt dan in een A/D-omzetter 21 omgezet in een eerste digitale code.The output of this transmitter 20 is then converted in an A / D converter 21 into a first digital code.

Doordat het geheugen 18 een programmeerbaar ROM-geheugen is, kan de identificatiecode aangepast worden. Dit kan bijv. gebeuren d.m.v. een op de centrale eenheid 7 aan te sluiten computer.Since the memory 18 is a programmable ROM memory, the identification code can be modified. This can be done e.g. by means of a computer to be connected to the central unit 7.

Op analoge wijze kan een calibratie van het meetkristal 13 plaatshebben door middel van een op de centrale eenheid 7 aan te sluiten computer.Analogously, a calibration of the measuring crystal 13 can take place by means of a computer to be connected to the central unit 7.

De getoonde meeteenheden 3 (fig. 1) kunnen de temperatuur van de lichamen 2 vaststellen, maar door toepassing van een drukgevoelige gever 20 in de meeteenheden 3 zou ook de masa van de lichamen 2 bepaald kunnen worden. In de centrale eenheid 7 zou elke zo bepaalde massa direct gecorrigeerd kunnen worden voor de via de unieke identificatiecode bekende massa van elk lichaam 2, waardoor de massa van de inhoud van elk lichaam 2 meteen bekend is.The measuring units 3 (fig. 1) shown can determine the temperature of the bodies 2, but by using a pressure-sensitive sensor 20 in the measuring units 3, the masa of the bodies 2 could also be determined. In the central unit 7, any mass so determined could be directly corrected for the mass of each body 2 known via the unique identification code, so that the mass of the content of each body 2 is immediately known.

Het is ook denkbaar dat elke antenne 5 verder dienst doet als gevoelige weegschaal, en de zo bepaalde massa gekoppeld wordt aan de door de antenne ontvangen identificatiecode van elk lichaam.It is also conceivable that each antenna 5 further serves as a sensitive balance, and the mass thus determined is coupled to the identification code of each body received by the antenna.

Naast temperatuur en druk (of massa) kunnen ook bijv. versnellingen, stroomsnelheden of ionenconcentraties bepaald worden. Elke meeteenheid 3 kan hiertoe meerdere gevers 20 vertonen.In addition to temperature and pressure (or mass), accelerations, flow rates or ion concentrations can also be determined. For this purpose, each measuring unit 3 can have several givers 20.

Naast de getoonde plaatsing van een meeteenheid 3 in de bodem van een lichaam 2, is bijv. ook het aanbrengen van een bijvoorbeeld temperatuurgevoelige meeteenheid 3 in een door een patiënt in een ziekenhuis te dragen polsband denkbaar.In addition to the shown placement of a measuring unit 3 in the bottom of a body 2, it is also conceivable, for example, to place a, for example, temperature-sensitive measuring unit 3 in a wristband to be worn by a patient in a hospital.

Claims

Method for remotely measuring a state of a body (2), comprising determining at least one state-representing quantity in the vicinity of the body (2), converting into a first digital code the state displaying quantity, combining the first digital code with a second digital code stored in a memory connected to the body (2), which indicates the identity of the body (2), wirelessly transmitting the combined digital code and receiving, registering, displaying and / or processing the combined digital code at a location remote from the body (2).

Method according to claim 1, characterized in that the first digital code is determined by comparing the state-displaying quantity with a reference quantity.

Method according to claim 2, characterized in that the reference quantity is determined at the remote location and is sent wirelessly to the body (2).

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the energy required for generating the codes in the vicinity of the body (2) is generated at the remote location and is transmitted wirelessly by means of electromagnetic induction.

Method according to claim 4, characterized in that the state-displaying quantity is the vibration frequency of a measuring crystal (13) and the reference quantity is a reference frequency.

Method according to claim 5, characterized in that the frequency with which the energy is transmitted is the reference frequency.

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the second digital code is programmable.

Method according to claim 7, characterized in that the second digital code is programmed at the remote location and is sent wirelessly to the memory (18) connected to the body (2).

Device (1) for remotely measuring a condition of at least one body (2), comprising at least one measuring unit (3) to be connected to the body, with at least one transmitter (20) for determining at least at least one state display quantity, a first electronic circuit (9-11,14,15; 9,10,12,21) connected to the donor (20) for encoding the state display quantity, a memory (18) , a second electronic circuit (17) connected to the first circuit (9-11,14,15; 9,10,15,21) and the memory (18) for combining the first circuit (9-11, 14,15; 9,10,15,21) digital code with a code derived from the memory (18), identifying the body (2), and a transmission and reception circuit (8) connected to the second circuit (17) and at least one central unit (7) connected to at least one transmitting and receiving unit (4) for recording, displaying and / or processing the data from the measuring unit (3) combined digital code.

Device according to claim 9, characterized by means present in the central unit (7) for generating energy required for operating the measuring unit (3).

Device according to claim 9 or 10, characterized in that the encoder (20) is analog, and the first circuit (9-11,14,15; 9,10,15,21) is an A / D converter ( 21).

Device according to claim 9 or 10, characterized in that the encoder (20) comprises a measuring crystal (13) with a state-dependent natural frequency, and the first circuit (9-11,14,15; 9,10, 15,21) comprises means (11) for comparing the natural frequency with a reference frequency.

Device according to claim 12, characterized in that the central unit (7) has means for generating the reference frequency, and the measuring unit (3) comprises a connection between the transmitter and receiver circuit (8) and the state encoding circuit (9 11,14,15; 9,10,15,21).

Device according to any one of claims 9-13, characterized in that the memory (18) is a programmable ROM memory.