DE102004051594A1

DE102004051594A1 - Kabel, Verfahren zur Herstellung eines Kabels und Verfahren zur Ortung eines Kabels

Info

Publication number: DE102004051594A1
Application number: DE102004051594A
Authority: DE
Inventors: Waldemar Dr. rer. nat. Stöcklein; Stefan Fruhnert
Original assignee: CCS Technology Inc
Current assignee: Corning Research and Development Corp
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2006-05-04
Also published as: CN101044581A; WO2006045560A1; CA2581186A1; JP2008517336A; EP1803132A1

Abstract

Möglichst umfangreiche und genaue Informationen über ein Kabel, beispielsweise Fertigungsinformationen, sollen herstellerseitig bereitgestellt werden. Zusätzlich soll der Zugriff auf diese Informationen, beispielsweise auf eine fortlaufende Meterzahl, erleichtert werden. Es wird daher ein Kabel (40) angegeben, in das eine Transponderanordnung (10) mit einem Speicher (123) zur Speicherung digitaler Daten (1231) und einem Tranponder zur drahtlosen Übermittlung der digitalen Daten (1231) integriert ist.

Description

Stand der Technik
Bei der Herstellung eines Kabels anfallende Fertigungsdaten werden bisher in Form von Fertigungspapieren oder in Computern getrennt vom Kabel aufbewahrt. Solche Fertigungsdaten umfassen beispielsweise den Typ des Kabels, die Anzahl einzelner Fasern, den Typ der einzelnen Fasern oder eine eindeutige Kennzeichnung für das Kabel oder die einzelnen Fasern.
Inbesondere werden bei der Herstellung des Kabels üblicherweise fortlaufende Meterzahlen mittels Tintendrucker, Heissprägefolie oder Meterbändern aus Papier oder Kunststoff auf dem Kabelmantel angebracht. Durch zwei der Meterzahlen ist die Länge des dazwischen angeordneten Abschnittes des Kabels festgelegt. Ist das Kabel erst einmal verlegt, ist die Information über die Meterzahl nicht mehr zugänglich.
Da ein im Erdreich verlegtes Kabel einen wellenförmigen Verlauf aufweist, ist außerdem eine zuverlässige Zuordnung der Länge eines zwischen zwei Stellen verlegten Kabelabschnitts zu einer beispielsweise aus einem Lageplan ermittelten Entfernung zwischen den beiden Stellen.

Es ist dementsprechend die Aufgabe der Erfindung möglichst umfangreiche und genaue Informationen über das Kabel herstellerseitig bereitzustellen und den Zugriff auf diese Informationen zu erleichtern. Es ist desweiteren die Aufgabe der Er findung eine der Länge eines Kabelabschnittes zugeordnete Entfernung zu ermitteln.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Kabel mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels mit den Merkmalen des Anspruchs 18 und ein Verfahren zur Ortung eines Kabels mit den Merkmalen des Anspruchs 24.

Das Kabel umfasst eine Transponderanordnung, die einen Speicher zur Speicherung digitaler Daten und einen Transponder zur drahtlosen Übermittlung der digitalen Daten aufweist und die in das Kabel integriert ist.

Eine solche Transponderanordnung wird üblicherweise mit den Begriffen RFID-Tag (Radio Frequency Identifikation Tag), Smart Chip oder Green Tag bezeichnet. Die Transponderanordnung empfängt über eine Antenne beispielsweise einen Funkimpuls von einem Kommunikationsgerät, insbesondere einem Lesegerät oder einem Schreibgerät, und sendet eine feste oder variable Information zurück. Die Transponderanordnung wird während der Herstellung in den konstruktiven Aufbau eines Kabels oder einer Ader integriert und enthält in einem Etikett alle zur Speicherung und zum Austausch der digitalen Daten benötigten Funktionen. Das Kabel oder die Ader kann elektrische oder optische Leiter enthalten und zur Übertragung von Energie oder zur Übermittlung von Nachrichten vorgesehen sein. Passive Transponderanordnungen, die die zu ihrem Betrieb benötigte elektrische Leistung aus den Signalen des Kommunikationsgeräts gewinnen, haben eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer und sind unempfindlich gegen Schmutz, Fett und statische Aufladung. Ein typisches Speichervolumen für eine solche Transponderanordnung beträgt beispielsweise 2 MB (Mega Byte). Die digitalen Daten können beispielsweise Fertigungs informationen oder eine von einer Länge eines Kabelabschnitts abhängige Information umfassen. Die Daten können auf drahtlosem Weg und ohne Sichtverbindung mit hoher Übertragungsrate aus dem Speicher ausgelesen oder in den Speicher geschrieben werden. Der Austausch von Daten kann lageinvariant erfolgen, also ohne dass sich die das Kommunikationsgerät und die Transponderanordnung in einer definierten relativen Lage zueinander befinden. Die Transponderanordnung kann aber auch durch ein geeignet ausgebildetes Kommunikationsgerät angepeilt und geortet werden, wenn eine Lagebestimmung der Transponderanordnung zur Bestimmung des Verlaufs des Kabels oder der Ader notwendig ist.

Eine herstellerseitige Speicherung der Information auf dem Kabel vermeidet Schwierigkeiten bei der Zuordnung zwischen dem Kabel und der Information des Herstellers über das Kabel wie sie bei einer vom Kabel getrennten Speicherung der Daten auftreten können.

Das Kabel umfasst vorzugsweise ein langgestrecktes bandförmiges Trägerelement, an oder in dem die Transponderanordnung befestigt ist.

Das Trägerelement kann ein Kunststoffband sein oder einen runden Querschnitt aufweisen. Die Transponderanordnung kann in das Trägerelement eingegossen werden. Auf diese Weise kann die Transponderanordnung bereits während der Herstellung des Kabels gegen Schmutz, Fett und elektrostatische Aufladung geschützt werden.

Das Kabel umfasst vorzugsweise einen Kabelmantel, der die Transponderanordnung und das Trägerelement umgibt.

Nach der Herstellung des Kabels bietet der Kabelmantel auch der Transponderanordnung einen weitergehenden Schutz als das Trägerelement für sich genommem.

Das Kabel umfasst vorzugsweise ein Übertragungselement, das von dem Kabelmantel umgeben ist, wobei die Transponderanordnung zwischen dem Übertragungselement und dem Kabelmantel angeordnet ist.

Ein Einbringen der Transponderanordnung in die vom Kabelmantel umgebene Kabelseele gewährleistet einen Schutz der Transponderanordnung gegen die bei der Mantelextrusion auftretenden Temperaturen.

Die Transponderanordnung ist vorzugsweise an dem Übertragungselement gehalten.

Die Befestigung der Transponderanordnung an einem Übertragungselement erlaubt eine einfachere Einbringung der Transponderanordnung in den Mantelextruder.

Das Kabel umfasst vorzugsweise eine Bespinnung, die das Übertragungselement und die Transponderanordnung umgibt und durch die die Transponderanordnung an dem Übertragungselement gehalten ist.

Durch die Bespinnung ist die Transponderanordnung vom Kabelmantel beabstandet und somit gegen die bei der Mantelextrusion auftretenden Temperaturen wirksam geschützt.

Die Bespinnung enthält vorzugsweise fadenförmige Halteelemente.

Die fadenförmigen Halteelemente können aus einer Schmelze extrudiert sein.

Die fadenförmigen Halteelemente enthalten vorzugsweise Kevlarfasern oder Glasfasern.

Die Kevlarfasern oder Glasfasern können auch zur Zugentlastung wirksam sein.

Das Übertragungselement umfasst vorzugsweise einen Lichtwellenleiter und das Kabel ist in einem Umgebungsbereich, der die Transponderanordnung umschließt, vorzugsweise nur aus dieelektrischen Materialien aufgebaut.

Wenn in der Nähe der Antenne der Transponderanordnung kein Metall angeordnet ist, dann können in der Transponderanordnung gespeicherte digitale Daten von einem Kommunikationsgerät über eine größere Entfernung ausgelesen werden.

Das Übertragungselement umfasst vorzugsweise eine Metallleitung.

Durch geeignete Orientierung der Antenne der Transponderanordnung kann der nachteilige Einfluss der Metallleitung teilweise kompensiert werden.

Das Kabel umfasst vorzugsweise einen Kabelmantel, in den die Transponderanordnung eingebettet ist.

Eine Transponderanordnung kann Temperaturen von etwa 200°C ausgesetzt werden. Bei der Mantelextrusion treten Temperaturen von etwa 85°C auf. Die Transponderanordnung kann also beispielsweise in den noch heissen Kabelmantel eingedrückt werden.

Kabel umfasst vorzugsweise ein Übertragungselement, das eine Umhüllung aufweist, wobei die Transponderanordnung von der Umhüllung umgeben ist.

Eine Transponderanordnung könnte also innerhalb eines Übertragungselementes angeordnet sein. In diesem Fall wäre es auch denkbar, dass ein Kabel mehrere solche Übertragungselemente mit jeweils einer entsprechenden Transponderanordnung enthält. Der innere Aufbau eines Kabels wird durch die aus dem Kabel insgesamt auslesbare Information wiedergegeben.

Die Transponderanordnung umfasst vorzugsweise einen Prozessor, dem über den Transponder eine elektrische Leistung und ein Systemtakt zuführbar ist und der zum Auslesen der digitalen Daten aus dem Speicher und Versenden der digitalen Daten über den Transponder ausgebildet ist.

Die Transponderanordnung benötigt keine freiliegenden Anschlussverbindungen zur Versorgung mit elektrischer Leistung oder zum Austausch digitaler Daten, kann versiegelt in das Kabel eingebracht werden, unterliegt keinem Verschleiß und benötigt keine Wartung. Transponderanordnungen mit einer Batterie oder einem Akkumulator können eingesetzt werden, wenn eine höhere Reichweite des Transponders gewünscht wird oder das Kabel Übertragungselemente mit Metallleitungen enthält. Die Batterie ist vorzugsweise langlebig und wird nur zum Senden in Anspruch genommen. Der Akkumulator ist vorzugsweise auf drahtlosem Weg wieder aufladbar.

Die über den Transponder empfangenen digitale Daten sind vorzugsweise durch den Prozessor in den Speicher schreibbar.

Der Speicher der Transponderanordnung kann beispielsweise vor während oder nach der Herstellung zum ersten Mal beschrieben werden. Ferner können die im Speicher enthaltenen digitalen Daten nach einer Reparatur des Kabels aktualisiert werden.

Ein Längsabschnitt des Kabels weist eine Länge auf und die digitalen Daten im Speicher enthalten vorzugsweise eine Information über die Länge des Längsabschnitts.

Die Meterzahl eines Kabels kann auf drahtlosem Weg durch ein Kommunikationsgerät ausgelesen werden. Durch Auslesen der Meterzahlen an zwei verschiedenen Stellen kann die Länge des zwischen den Stellen angeordneten Abschnittes des Kabels bestimmt werden.

Die digitalen Daten im Speicher enthalten vorzugsweise ein erstes Merkmal, durch vom Transponder empfangene weitere digitale Daten ist vorzugsweise ein zweites Merkmal festgelegt und die digitalen Daten im Speicher sind vorzugsweise nur bei einer Übereinstimmung des ersten Merkmals und des zweiten Merkmals aus dem Speicher auslesbar.

Das erste Merkmal kann etwa ein herstellerseitig in der Transponderanordnung abgespeichertes Sicherheitsmerkmal sein. Ein von einem Kommunikationsgerät ausgesendetes Kennwort wird anhand des Sicherheitsmerkmals geprüft und in Abhängigkeit vom Ergebnis der Prüfung werden die gespeicherten Daten übermittelt oder nicht. Auf diese Weise können die gespeicherten digitalen Daten dem Zugriff Unbefugter entzogen werden.

Das erste Merkmal enthält vorzugsweise die Information über die Länge des Längsabschnitts des Kabels.

Das erste Merkmal kann die in der Transponderanordnung gespeicherte Meterzahl enthalten. Das zweite Merkmal kann einen Testwert enthalten. Die Transponderanordnung kann dazu ausgebildet sein auf ein Rundrufsignal hin nur noch dann zu antworten, wenn der Testwert und die gespeicherte Meterzahl übereinstimmen. Auf diese Weise kann ein Antikollisionsprotokoll zum gezielten Ansprechen genau einer von mehreren in einem Ansprechbereich eines Kommunikationsgeräts gelegenen Transponderanordnungen verwirklicht werden.

Das Verfahren zur Herstellung eines Kabels umfasst einen Schritt des Zuführens eines Übertragungselements, einen Schritt des Bereitstellens mehrerer Transponderanordnungen mit jeweils einem Speicher für digitale Daten, einen Schritt des Extrudierens eines Kabelmantels um das Übertragungselement und einen Schritt des Einbringens der mehreren Transponderanordnungen in das Kabel durch Zuführen jeweils einer der mehreren Transponderanordnungen.

Bei der Herstellung des Kabels können beispielsweise mehrere Transponderanordnungen in regelmäßigen Abständen einem Mantelextruder zugeführt werden. Im Mantelextruder wird dann der Kabelmantel um die mehreren Transponderanordnungen extrudiert, wobei im Mantelmaterial einer Temperatur von etwa 85°C erreicht wird. Da eine übliche Transponderanordnung einer Temperatur von bis zu 200°C ausgesetzt werden kann, können die mehreren Transponderanordnungen auch in das noch heisse Mantelmaterial eingedrückt werden.

Das Verfahren umfasst vorzugsweise einen Schritt des Bereitstellens eines Schreibgeräts zur drahtlosen Übermittlung der digitalen Daten an jeweils eine der mehreren Transponderanordnungen und einen Schritt des Schreibens der digitalen Daten in den Speicher der jeweils einen der mehreren Transponderanordnungen.

Die Tranponderanordnungen können vor oder nach der Einbringung in das Kabel programmiert werden. Nach der Einbringung in das Kabel kann eine der mehreren Transponderanordnungen nur noch über den Transponder programmiert werden, so dass der Speicher durch den Prozessor beschreibbar sein muss. Vor der Einbringung in das Kabel und insbesondere vor einer Versiegelung der Transponderanordnung wäre auch eine Programmierung des Speichers unter Umgehung des Transponders oder Prozessors möglich. Der Speicher könnte dann für den Prozessor nur lesbar ausgeführt werden.

Das Verfahren umfasst vorzugsweise einen Schritt des Zuführens der mehreren Transponderanordnungen mit Hilfe eines langgestreckten bandförmigen Trägerelements, das in Längsrichtung in mehrere Abschnitte eingeteilt ist, in oder an denen jeweils eine der mehreren Transponderanordnungen befestigt ist.

Das Trägerelement könnte beispielsweise einen runden Querschnitt haben und mit einer für Übertragungselemente oder Zugentlastungselemente vorgesehenen Zuführvorrichtung in das Kabel eingebracht werden.

Das Verfahren umfasst vorzugsweise einen Schritt des Erzeugens einer Bespinnung um das Übertragungselement und das Trägerelement.

Eine übliche Bespinnung umfasst beispielsweise Zugentlastungelemente oder Quellvliese. Viele der üblichen Substanzen eignen sich auch zur thermischen Isolation der Transponderanordnungen gegen die im Mantelmaterial unmittelbar nach der Mantelextrusion herrschenden Temperaturen.

Der Schritt des Erzeugens der Bespinnung umfasst vorzugsweise einen Schritt des Zuführens von Kevlarfasern oder Glasfasern.

Kevlar- oder Glasfasern dienen üblicherweise auch der Zugentlastung.

Das Verfahren umfasst vorzugsweise einen Schritt des Verseilens des Trägerelements mit dem Übertragungselement.

Ein solches Verseilen ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn die mechanischen Eigenschaften des Trägerelementes und des Übertragungselementes einander ähnlich sind. Es können aber auch mehrere Übertragungselemente um das Trägerelement verseilt werden.

Das Verfahren zur Ortung eines Kabels umfasst einen Schritt des Bereitstellens eines Kabels, einen Schritt des Speicherns digitaler Daten, aus denen die Länge eines Längsabschnittes des Kabels bestimmbar ist, im Speicher der Transponderanordnung, einen Schritt des Bereitstellens eines Lesegeräts mit einem von einer Position des Lesegeräts abhängigen räumlich begrenzten Ansprechbereich, wobei die digitalen Daten durch das Lesegerät aus der Transponderanordnung auslesbar sind, wenn die Transponderanordnung innerhalb des Ansprechbereichs angeordnet ist, einen Schritt des Auslesens der digitalen Daten aus dem Speicher und einen Schritt des Bestimmens der Länge des Längsabschnittes des Kabels und Zuordnens der Länge zu der Position des Lesegeräts.

Durch das Auslesen der digitalen Daten kann die Länge eines zwischen zwei Stellen verlegten Abschnitts des Kabels bestimmt werden. Aus der Position des Lesegeräts und den Abmessungen des Ansprechbereichs ist die Entfernung zwischen den zwei Stellen abschätzbar. Dadurch können die Ortskoordinaten beispielsweise einer Metermarkierung auf einem in der Erde verlegten Kabel relativ genau abgeschätzt werden.

Das Verfahren umfasst vorzugsweise einen Schritt des Verkleinerns des Ansprechbereichs zur genaueren Eingrenzung eines Ortes der Transponderanordnung.

Ein Ansprechbereich kann beispielsweise zunächst einen Radius von etwa 30 m aufweisen, der dann zur präzisen Ortung einer der mehreren Transponderanordnungen schrittweise auf beispielsweise etwa 1 m eingeschränkt wird.

Das Verfahren umfasst vorzugsweise einen Schritt des Bereitstellens eines Messgeräts zum Erzeugen eines sich entlang des Kabels ausbreitenden ersten Messsignals, zum Detektieren eines über das Kabel einlaufenden zweiten Messsignals und zum Bestimmen einer Laufzeit zwischen dem ersten und dem zweiten Messsignal unter der Annahme, dass das zweite Messsignal durch Reflexion des ersten Messsignals an einer längs des Kabels gelegenen Stelle erzeugt ist, einen Schritt des Bestimmens eines Abstandes zwischen dem Messgerät und der Stelle aus der Laufzeit und einen Schritt des Vergleichens des aus der Laufzeit bestimmten Abstandes und der aus dem Speicher der Transponderanordnung ausgelesenen Länge.

Durch die Messung der Laufzeit eines an einer Leitungsunterbrechung reflektierten elektromagnetischen Signals kann die von der Messposition aus gemessene Länge des Kabels bis zu der Leitungsunterbrechung ermittelt werden. Dann wird der Verlauf des Kabels verfolgt und aus jeweils einer der mehreren Transponderanordnungen die von der Länge abhängige Information ausgelesen. Wenn eine Stelle erreicht ist, die der aus der Messung der Laufzeit ermittelten Länge entspricht, werden die benachbarten Transponderanordnungen durch Eingrenzen des Ansprechbereichs mit größtmöglicher Genauigkeit geortet und durch geeignete Interpolation der Ort der Leitungsunterbrechung festgelegt. Anschließend kann das Kabel freigelegt und die Leitungsunterbrechung beseitigt werden.

Kurze Beschreibung der Figuren
1 veranschaulicht beispielhaft den Austausch von Signalen zwischen einem Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung und einem Kommunikationsgerät.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel für ein Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 veranschaulicht beispielhaft ein Verfahren zur Ortung eines Kabels und die Verwendung des Verfahrens zur Lokalisierung eines Leitungsdefektes.
6 zeigt die Schaltung der Transponderanordnung eines Kabels gemäß der vorliegenden Erfindung.
7 veranschaulicht beispielhaft die elektromagnetische Kopplung zwischen einem Kommunikationsgerät und der Transponderanordnung eines Kabels gemäß der vorliegenden Erfindung.
Erläuterung beipielhafter Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist eine beispielhafte Anodnung aus einem Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung und einem Kommunikationsgerät 20 dargestellt. Das Kabel 40 umfasst mehrere Transponderanordnungen 10, die entlang des Kabels 40 voneinander beabstandet angeordnet und in das Kabel 40 integriert sind. Die Transponderanordnungen 10 sind jeweils zum Speichern digitaler Daten 1231, zum Empfangen eines ersten Signals 51 und zum Erzeugen eines zweiten Signals 52 ausgebildet. Zwischen benachbarten der Transponderanordnungen 10 ist jeweils ein Abschnitt des Kabels 40 angeordnet. Das Kommunikationsgerät 20 ist zum Erzeugen des ersten Signals und zum Detektieren des zweiten Signals 52 ausgebildet. Das erste Signal 51 dient zur Übertragung einer elektrischen Leistung 511 und eines Taktsteuersignals 512 vom Kommunikationsgerät 20 zu der Transponderanordnung 10. Das zweite Signal 52 dient zur Übertragung der digitalen Daten 1231 von der Transponderanordnung 10 zu dem Kommunikationsgerät 20. Das erste Signal 51 kann zusätzlich zur Übertragung der digitalen Daten 1231 oder zur Übertragung weiterer digitaler Daten 1232 dienen. Die Transponderanordnungen 10 sind jeweils zum Speichern der mit dem ersten Signal übertragenen digitalen Daten 1231 ausgebildet.
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Kabels gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Kabel 40 enthält mehrere Übertragungselemente 400, die von einem Kabelmantel 41, umgeben sind und sich in Längsrichtung des Kabels erstrecken. Die Übertragungselemente 400 umfassen jeweils mindestens einen sich in Längsrichtung des Kabels erstreckenden Lichtwellenleiter und/oder Metalldraht. Der dargestellte Abschnitt des Kabels enthält ferner eine der Transponderanordnungen 10. Jeweils eine der Transponderanordnungen 10 weist eine Antenne 11, eine integrierte Schaltung 12 und Anschlusskontakte 13 auf, wobei die integrierte Schaltung 12 über jeweils einen der Anschlusskontakte 13 an die Antenne 11 angeschlossen ist. Die integrierte Schaltung 12 ist zum Empfangen des ersten Signals 51 über die Antenne 11, zum Aussenden des zweiten Signals 52 über die Antenne 11 und zum Speichern mit dem ersten Signal 51 übertragener digitaler Daten 1231 ausgebildet. Beispielsweise können die digitalen Daten 1231 eine Information über die Länge d des zwischen der Bezugsposition O und der jeweils einen der Transponderanordnungen 10 angeordneten Längsabschnittes des Kabels 40 enthalten.
In 3 ist ein Querschnitt eines Kabels gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Kabel 40 enthält einen Kabelmantel 41 und im allgemeinen mehrere Übertragungselemente 400, die von dem Kabelmantel 41 umgeben sind. Eines der Übertragungselemente 400 enthält eine Umhüllung 401 und im allgemeinen mehrere Leiter 4000, beispielsweise Lichtwellenleiter und/oder elektrische Leiter, die jeweils einen zentral angeordneten Leitungsbereich 4002, beispielsweise eine Glasfaser oder einen Metalldraht, und einen den Leitungsbereich 4002 umgebenden Isolationsbereich 4001, beispielsweise eine Kunststoffschicht, enthalten. Das Kabel 40 kann eine Bespinnung 43 enthalten, die die Übertragungselemente 400 umgibt. Die Bespinnung kann fadenförmige Halteelemente 431 enthalten, beispielsweise Kevlarfasern oder Glasfasern. Die fadenförmigen Halteelemente können auch der Zugentlastung dienen. Das Kabel umfasst mehrere Transponderanordnungen 10, die an einem sich in Längsrichtung des Kabels 40 erstreckenden Trägerelement 60 befestigt sind. Das Trägerelement 601 ist vorzugsweise eine Folie aus einem Kunststoff an oder in der die Transponderanordnungen 10 befestigt sind. Das Trägerelement 60 und die Transponderanordnungen 10 sind beispielsweise zwischen den Übertragungselementen 400 und den fadenförmigen Halteelementen 431 angeordnet. Das Trägerelement 60 und die Transponderanordnungen 10 können auch zwischen der Bespinnung 43 und dem Kabelmantel 41 angeordnet sein. Die Transponderanordnungen 10 können auch einzeln in den Kabelmantel 41 eingebettet sein.
In 4 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine Produktionsstrecke zur Herstellung des Kabels 40 umfasst mehrere Hüllenextruder 81, eine Verseilungs- und Bespinnungsapparatur 82, einen Mantelextruder 83 und eine Kühlstrecke 84. In jeweils einem der Hüllenextruder 81 wird eine entsprechende Umhüllung 401 um im allgemeinen mehrere entsprechende Leiter 4000, beispielsweise Lichtwellenleiter oder elektrische Leiter, extrudiert und so jeweils eines der Übertragungselemente 400 erzeugt. Den Hüllenextrudern 81 werden dazu jeweils die entsprechenden Leiter 4000 und eine Schmelze eines Umhüllungswerkstoffs 811 zugeführt. In der Verseilungs- und Bespinnungsapparatur 82 werden die Übertragungselemente 400 zunächst miteinander verseilt und dann mit einer Bespinnung 43 versehen, um so eine Kabelseele 42 auszubilden. Der Verseilungs- und Bespinnungsapparatur 82 werden dazu die Übertragungselemente 400 und fadenförmige Halteel mente 431 zugeführt. Die fadenförmigen Halteelemente 431 können auch aus einer Schmelze eines Bespinnungswerkstoffs extrudiert werden. In einem Mantelextruder 83 wird der Kabelmantel 41 um die Kabelseele 42 extrudiert, um so das Kabel 40 auszubilden. Dem Mantelextruder 83 werden dazu die Kabelseele 42 und eine Schmelze eines flüssigen Mantelwerkstoffs 831 zugeführt. Das Kabel 40 wird längs einer Kühlstrecke 84 abgekühlt und auf eine Kabeltrommel aufgewickelt.
Die Produktionsstrecke umfasst ferner eine Zuführungseinheit 85 zum Einbringen der Transponderanordnungen 10 in das Kabel 40. Die Transponderanordnungen 10 werden beispielsweise durch eine Montagevorrichtung 85 an oder in einem langgestreckten bandförmigen Trägerelement 60 angebracht und in den Kabelmantel 41 eingebracht. Das Trägerelement 60 wird beispielsweise zusammen mit den Übertragungselementen 400 der Verseilungs- und Bespinnungsapparatur 82 zugeführt. Dadurch wird erreicht, dass die Bespinnung 43 das Trägerelement 60 und die Transponderanordnungen 10 umgibt.
Das Trägerelement 60 kann auch zusammen mit der Kabelseele 42 dem Mantelextruder 83 zugeführt werden. Dadurch wird erreicht, dass die Transponderanordnungen 10 zwischen der Kabelseele 42 und dem Kabelmantel 41 angeordnet sind.
Die Produktionsstrecke umfasst ferner ein Schreibgerät 201 zum Programmieren der Transponderanordnung 10. Die Transponderanordnungen 10 können vor oder nach dem Einbringen in das das Kabel 40 programmiert werden. Dabei werden in dem Speicher 123 jeweils einer der Transponderanordnungen 10 die digitalen Daten 1231 und insbesondere eine Information über die Länge d des zwischen der jeweils einen der Transponderanord nungen 10 und einer Bezugsposition 70 angeordneten Abschnitts des Kabels 40 abgelegt.
In 5 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Ortung eines Kabels 40 und zur Lokalisierung eines Leitungsdefektes dargestellt. In dem Kabel 40 sind mehrere Transponderanordnungen 10 angeordnet. Zwischen jeweils einer der Transponderanordnungen 10 und einer Messposition 70 ist ein Längsabschnitt des Kabels 40 angeordnet, der eine entsprechende Länge d aufweist. Zwischen einer ersten und einer zweiten der Transponderanordnungen 10 und der Bezugspositon 70 sind jeweils Längsabschnitte des Kabels 40 angeordnet, die die Längen d₁ und d₂ aufweisen. Auf jeweils einer der ersten und der zweiten der Transponderanordnungen 10 ist jeweils eine der Längen d₁ und d₂ gespeichert. Zwischen der ersten und der zweiten der Transponderanordnungen 10 befindet sich ein Leitungsdefekt 71. An der Bezugsposition 70 ist das Kabel 40 zugänglich. Um den Leitungsdefekt 71 zu lokalisieren, wird zunächst mit Hilfe einer an der Bezugsposition 70 an einen der Leiter 4000 angeschlossenen Messvorrichtung 90 ein Signal erzeugt, das sich sich entlang des Kabels 40 ausbreitet. Ein Teil des Signals wird an dem Leitungsdefekt 71 reflektiert und von der Messvorrichtung 90 detektiert. Aus der Laufzeit Δt des reflektierten Teils des Signals wird die Länge Δs des zwischen der Bezugsposition 70 und dem Leitungsdefekt angeordneten Abschnittes des Kabels 70 bestimmt. Dann werden die erste und die zweite der Transponderanordnungen 10, zwischen denen der Leitungsdefekt angeordnet ist, geortet. Dazu wird das Lesegerät 20 entlang des ungefähren Verlaufs des Kabels 40 von der Bezugsposition 70 ausgehend in Richtung des Leitungsdefektes 71 bewegt. Dabei wird von dem Lesegerät 20 das erste Signal 51 ausgesandt. Eine jeweils in einem Ansprechbereich 2011 um das Lesegerät 20 liegende der Transponderanord nungen 10 empfängt über das erste Signal 51 eine elektrischen Leistung und einen Systemtakt und übermittelt über das zweite Signal 52 die in ihr gespeicherten digitalen Daten 1231. Auf diese Weise werden jeweils die digitalen Daten 1231 der in dem Ansprechbereich 2011 gelegenen der Transponderanordnungen 10 durch das Lesegerät 20 ausgelesen. Wenn keine Daten ausgelesen werden, dann liegt keine der Transponderanordnungen 10 in dem Ansprechbereich 2011. Wenn mindestens eine der Transponderanordnungen 10 im Ansprechbereich 2011 liegt, dann kann die Länge d des zwischen der mindestens einen der Transponderanordnungen 10 und der Bezugsposition 70 angeordneten Längsabschnittes des Kabels 40 bestimmt werden. Zugleich sind die Position 2010 und der Ansprechbereich 2012 des Lesegeräts 20 bekannt. Wenn insbesondere die digitalen Daten 1231 der ersten und der zweiten der Transponderanordnungen 10 mit dem jeweils gespeicherten Wert für die Längen d₁ und d₂ durch das Lesegerät 20 ausgelesen werden, dann befindet sich der zwischen der ersten und der zweiten der Transponderanordnungen 10 angeordnete Leitungsdefekt 71 im Ansprechbereich des Lesegeräts 20 und ist damit geortet. Die Genauigkeit des beschriebenen Ortungsverfahrens kann verbessert werden, indem ein Radius und/oder Raumwinkel des Ansprechbereichs 2011 durch Verminderung der Sendeleistung und/oder Verwendung einer Richtantenne eingegrenzt wird.
In 6 ist die Schaltung der Transponderanordnung 10 eines Kabels 40 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Schaltung umfasst einen Sender 124 und einen Empfänger 125, die jeweils an die Antenne 11 angeschlossen sind, einen an den Sender 124 und den Empfänger 125 angeschlossenen Prozessor 122 einen an den Prozessor 122 angeschlossenen Speicher 123. Ferner umfasst die Schaltung einen an die Antenne 11 angeschlossenen Gleichrichter 120 zur Versorgung des Pro zessors 122, des Senders 124 und des Empfängers 125 mit einer Gleichspannung und eine an die Antenne 11 angeschlossene Taktsteuerung 121 zur Versorgung des Prozessors 122 mit einem Systemtakt C. Durch den Empfänger 125 werden digitale Eingabedaten I aus dem über die Antenne 11 empfangenen ersten Signal 51 ausgelesen und dem Prozessor 122 übermittelt. Durch den Sender 124 werden vom Prozessor 122 übermittelte digitale Ausgabedaten O in das zweite Signal 52 eingesetzt. Die Eingabedaten I werden durch den Prozessor 122 zur Steuerung verwendet oder in dem Speicher 123 abgelegt. Die Ausgabedaten O werden durch den Prozessor 122 aus dem Speicher 123 ausgelesen.
In 7 ist die elektromagnetische Kopplung zwischen dem Lesegerät 20 und einem Ausführungsbeispiel für die Schaltung der Transponderanordnung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Antenne 11 der Transponderanordnung 10 und die weitere Antenne 21 des Lesegeräts 20 sind jeweils als Spulen ausgebildet, die induktiv gekoppelt sind. Die Induktivität der Antenne 11 und die Eingangskapazität 1251 bilden einen durch den Wicklungswiderstand 111 der Antenne 11 und den Lastwiderstand 1252 gedämpften Parallelschwingkreis, dessen Resonanzfrequenz auf die Sendefrequenz des Lesegeräts 20 abgestimmt ist.
Zum Auslesen der auf der Transponderanordnung 10 gespeicherten digitalen Daten 1231 wird ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld in der weiteren Antenne 21 des Lesegeräts 20 erzeugt. Dadurch wird eine hochfrequente Wechselspannung in der Antenne 11 der Transponderanordnung 10 induziert. Aus der hochfrequenten Wechselspannung werden eine Gleichspannung und eine Taktfrequenz zur Leistungsversorgung und Taktsteuerung des Prozessors 122 abgeleitet.
Durch die vom Prozessor 122 der Transponderanordnung 10 an den Sender 124 übermittelten Ausgabedaten O wird ein Schalter S gesteuert. Beispielsweise entspricht ein hoher Pegel einem geschlossenen Zustand und ein niedriger Pegel einem geöffneten Zustand des Schalters S. Bei geschlossenem Schalter S ist dem Lastwiderstand 1252 der weitere Lastwiderstand 1253 parallelgeschaltet. Der gesamte Lastwiderstand des Parallelschwingkreises wird also in Abhängigkeit von dem Zustand des Schalters S verändert. Bei geringerem Lastwiderstand fließt ein höherer Strom in der Antenne 11. Eine Änderung des gesammten Lastwiderstandes bewirkt eine Änderung des Stroms in der Antenne 11 und als Folge der induktiven Kopplung auch eine zusätzliche Spannung in der weiteren Antenne 21 des Lesegeräts 20. Durch diese sogenannte transformatorische Kopplung können also die Ausgabedaten O von der Transponderanordnung 10 an das Lesegerät 20 übermittelt werden.

10: Transponderanordnung
11: Antenne
111: Antennenwiderstand
12: integrierte Schaltung
1251: Eingangskapazität, Kondensator
1252: Eingangswiderstand
1253: Lastwiderstand
1254: steuerbarer Schalter
120: Gleichrichter
121: Taktsteuerung
122: Prozessor
123: Speicher
124: Sender
125: Empfänger
13: Anschlusskontakte
20: Kommunikationsgerät
2010: Ort des Kommunikationsgeräts
2011: Ansprechbereich
R: Radius
θ: Raumwinkel
30: weiterer Prozessor mit Steuerprogramm
40: Kabel
41: Kabelmantel
42: Kabelseele
43: Bespinnung
400: Übertragungselement
401: Umhüllung
4000: Lichtwellenleiter oder elektrischer Leiter
4001: Faserbeschichtung oder Drahtisolation
4002: Glasfaser oder Metalldraht
51: erstes Signal
52: zweites Signal
511, P: elektrische Leistung
512, C: Systemtakt
1231: digitale Daten
12311: erstes Merkmal
1232: weitere digitale Daten
12321: zweites Merkmal
60: Trägerelement
70: Bezugsposition
71: Leitungsdefekt
81: Hüllenextruder
811: Umhüllungswerkstoff
82: Verseilungs- und Bespinnungsapparatur
83: Mantelextruder
831: Mantelwerkstoff
84: Kühlstrecke
85: Montagevorrichtung
90: Messgerät zur Messung einer Laufzeit

Claims

Kabel (40), umfassend: eine Transponderanordnung (10), die einen Speicher (123) zur Speicherung digitaler Daten (1231) und einen Transponder (11, 124, 125) zur drahtlosen Übermittlung der digitalen Daten (1231) aufweist und in das Kabel (40) integriert ist.
Kabel nach Anspruch 1, umfassend: ein langgestrecktes bandförmiges Trägerelement (60), an oder in dem die Transponderanordnung (10) befestigt ist.
Kabel (40) nach Anspruch 2, umfassend: einen Kabelmantel (41), der die Transponderanordnung (10) und das Trägerelement (60) umgibt.
Kabel (40) nach Anspruch 3, umfassend: ein Übertragungselement (400), das von dem Kabelmantel (41) umgeben ist, wobei die Transponderanordnung (10) zwischen dem Übertragungselement (400) und dem Kabelmantel (41) angeordnet ist.
Kabel (40) nach Anspruch 4, bei dem die Transponderanordnung (10) an dem Übertragungselement (400) gehalten ist.
Kabel (40) nach Anspruch 5, umfassend: eine Bespinnung (43), die das Übertragungselement (400) und die Transponderanordnung (10) umgibt und durch die die Transponderanordnung (10) an dem Übertragungselement (400) gehalten ist.
Kabel (40) nach Anspruch 6, bei dem die Bespinnung (43) fadenförmige Halteelemente (431) enthält.
Kabel (40) nach Anspruch 7, bei dem die fadenförmigen Halteelemente (431) Kevlarfasern oder Glasfasern enthalten.
Kabel (40) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bei dem das Übertragungselement (400) einen Lichtwellenleiter (4000) umfasst und das Kabel (40) in einem Umgebungsbereich (402), der die Transponderanordnung (10) umschließt, nur rein dieelektrisch ausgebildet ist.
Kabel (40) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, bei dem das Übertragungselement (400) eine Metallleitung umfasst.
Kabel (40) nach Anspruch 1, umfassend: einen Kabelmantel (41), in den die Transponderanordnung (10) eingebettet ist.
Kabel (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend: ein Übertragungselement (400), das eine Umhüllung (401) aufweist, wobei die Transponderanordnung (10) von der Umhüllung (401) umgeben ist.
Kabel (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die Transponderanordnung (10) umfasst: einen Prozessor (122), dem über den Transponder (124, 125) eine elektrische Leistung (P) und ein Systemtakt (C) zuführbar ist und der zum Auslesen der digitalen Daten (1231) aus dem Speicher (123) und Versenden der digitalen Daten (1231) über den Transponder (124, 125) ausgebildet ist.
Kabel (40) nach Anspruch 13, bei dem die über den Transponder (124, 125) empfangenen digitale Daten (1231) durch den Prozessor (122) in den Speicher (123) schreibbar sind.
Kabel (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem ein Längsabschnitt des Kabels (40) eine Länge (d1, d2) aufweist und die digitalen Daten (1231) im Speicher (123) eine Information über die Länge (d1, d2) des Längsabschnitts (401) enthalten.
Kabel (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem die digitalen Daten (1231) im Speicher (123) ein erstes Merkmal (12311) enthalten, durch vom Transponder (124, 125) empfangene weitere digitale Daten (1232) ein zweites Merkmal (12321) festgelegt ist und die digitalen Daten (1231) im Speicher (123) nur bei einer Übereinstimmung des ersten Merkmals (12311) und des zweiten Merkmals (12321) aus dem Speicher (123) auslesbar sind.
Kabel (40) nach Anspruch 16 unter Rückbezug auf Anspruch 15, bei dem das erste Merkmal (12311) die Information über die Länge (d1, d2) des Längsabschnitts des Kabels (40) enthält.
Verfahren zur Herstellung eines Kabels (40), umfassend die Schritte: Zuführen eines Übertragungselements (400), Bereitstellen mehrerer Transponderanordnungen (10) mit jeweils einem Speicher (123) zur Speicherung digitaler Daten (1231), Extrudieren eines Kabelmantels (41) um das Übertragungselement (400), Einbringen der mehreren Transponderanordnungen (10) in das Kabel (40) durch Zuführen jeweils einer der mehreren Transponderanordnungen (10).
Verfahren nach Anspruch 18, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Schreibgeräts (20) zur drahtlosen Übermittlung der digitalen Daten (1231) an jeweils eine der mehreren Transponderanordnungen (10), Schreiben der digitalen Daten (1231) in den Speicher (123) der jeweils einen der mehreren Transponderanordnungen (10).
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, umfassend den Schritt: Zuführen der mehreren Transponderanordnungen (10) mit Hilfe eines langgestreckten bandförmigen Trägerelements (60), das in Längsrichtung in mehrere Abschnitte (601) eingeteilt ist, in oder an denen jeweils eine der mehreren Transponderanordnungen (10) befestigt ist.
Verfahren nach Anspruch 20, umfassend den Schritt: Erzeugen einer Bespinnung (43) um das Übertragungselement (400) und das Trägerelement (60).
Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Schritt des Erzeugens der Bespinnung (43) einen Schritt des Zuführens von Kevlarfasern (431) oder Glasfasern (432) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, umfassend den Schritt: Verseilen des Trägerelements (60) mit dem Übertragungselement (400).
Verfahren zur Ortung eines Kabels (40), umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Kabels (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, Speichern von digitalen Daten (1231), aus denen die Länge (4011) eines Längsabschnittes (401) des Kabels (40) bestimmbar ist, im Speicher (123) der Transponderanordnung (10), Bereitstellen eines Lesegeräts (20) mit einem von einer Position (2010) des Lesegeräts (20) abhängigen (20) räumlich begrenzten Ansprechbereich (2011), wobei die digitalen Daten (1231) durch das Lesegerät (20) aus der Transponderanordnung (10) auslesbar sind, wenn die Transponderanordnung (10) innerhalb des Ansprechbereichs (2011) angeordnet ist, Auslesen der digitalen Daten (1231) aus dem Speicher (123) und Bestimmen der Länge (d1, d2) des Längsabschnittes des Kabels (40) und Zuordnen der Länge (d1, d2) zu der Position (2010) des Lesegeräts (20).
Verfahren nach Anspruch 24, umfassend den Schritt: Verkleinern des Ansprechbereichs (2011) zur genaueren Eingrenzung eines Ortes (1010) der Transponderanordnung (10).
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Messgeräts (90) zum Erzeugen eines sich entlang des Kabels (40) ausbreitenden ersten Messsignals (901), zum Detektieren eines über das Kabel (40) einlaufenden zweiten Messsignals (902) und zum Bestimmen einer Laufzeit (Δt) zwischen dem ersten und dem zweiten Messsignal (901, 902) unter der Annahme, dass das zweite Messsignal (902) durch Reflexion des ersten Messsignals (901) an einer längs des Kabels (40) gelegenen Stelle (71) erzeugt ist, Bestimmen eines Abstandes (Δs) zwischen dem Messgerät (90) und der Stelle (71) aus der Laufzeit (Δt), Vergleichen des aus der Laufzeit (Δt) bestimmten Abstandes (Δs) und der aus dem Speicher (123) der Transponderanordnung (10) ausgelesenen Länge (d1, d2).