-
Es ist bekannt, den Betriebszustand von Systemen mit Diagnoseeinheiten verschiedenster Art dauernd zu überwachen, um zu jedem Zeitpunkt Kenntnis vom jeweiligen Zustand des Systems zu haben, so dass ggf. umgehend Maßnahmen zum Sicherstellen bzw. Wiederherstellen einer einwandfreien Funktion getroffen werden können. Bei den Systemen kann es sich um Bauteile, Baugruppen, Geräte oder integrierte Systeme handeln. Daraus ergibt sich eine besondere Herausforderung an die jeweils zu verwendenden Diagnoseeinheiten, weil diese teils integriert oder teils als separate Diagnoseeinheiten und zwar sowohl in Hardware- als auch in Softwareausführung ausgeführt sein müssen. Dabei muss teilweise in Kauf genommen werden, dass manche Bauteile oder Baugruppen nur eingeschränkt überwacht werden können oder nur dann, wenn die Systeme mit Bauteilen, Baugruppen, Geräten etc. in Funktion sind. Dabei benötigen die Diagnoseeinheiten zur einwandfreien Funktion Energie, die teilweise dem zu überwachenden System entnommen wird oder separaten Energiespeichern.
-
Zunehmend werden auch Verfahren zum Überwachen des Zustands eines Systems unter Verwendung von nanotechnologisch basierten Zustandsanzeigern eingesetzt. Dabei werden chemische, biologische oder physikalische Effekte der nanotechnologisch basierten Zustandsanzeiger durch ergänzende technische Einheiten transformiert und/oder aufbereitet beziehungsweise angezeigt.
-
In diesem Zusammenhang ist es aus der Internetpublikation „http://arstechnica.com/science/2010/04/feasibility-of-nanosensors-for-monitoring-infr...“ bekannt, Nanosensoren zur Temperaturerfassung und zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts in gegossenem Beton zu verwenden; auch Mikrorisse im Beton können mit so genannten Nanotubes erfasst werden, bevor sie sich zu breiten Rissen auswachsen. Wie im Einzelnen das Überwachen des Betons mit Nanosensoren erfolgt, ist nicht angegeben.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Überwachen des Zustands eines Systems mittels eines nanotechnologisch basierten Zustandsanzeigers anzugeben, mit dem sich auf einfache und zuverlässige Weise der Zustand des Systems überwachen lässt.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Überwachen eines Zustands eines Systems mittels eines nanotechnologisch basierten Zustandsanzeigers erfindungsgemäß als nanotechnologisch basierter Zustandsanzeiger ein autarker, nanotechnologisch basierter Zustandsanzeiger verwendet, der selbstständig für sich allein bei Zustandsänderungen des Systems seine Farbe ändert.
-
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darin gesehen, dass es durch die Verwendung eines autarken Zustandsanzeigers möglich ist, auf ergänzende Schaltungseinheiten zu verzichten, mit denen einerseits eine Energieversorgung sicherzustellen wäre und andererseits eine Auswertung der Anzeige des Zustandsanzeigers zu erfolgen hätte; gemäß der Erfindung ist der Zustandsanzeiger nämlich derart ausgebildet, dass er für sich allein und unmittelbar durch Zustandsänderungen des Systems seine Farbe ändert, beispielsweise von Grün auf Rot. Dies ist ohne weiteres erkennbar, wenn der Zustandsanzeiger im oder am zu überwachenden System von außen sichtbar angebracht ist. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darin gesehen, dass sehr unterschiedliche Zustandsänderungen von Systemen mit dem autarken Zustandsanzeiger erfasst werden können, wenn dieser auf die jeweilige Zustandsänderung angepasst derart ausgebildet ist, dass er auf verschiedene Zustandsänderungen von Systemen durch eine erkennbare Farbänderung die Zustandsänderungen anzeigt.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können – wie eben schon angedeutet wurde – unterschiedlich ausgebildete, autarke Zustandsanzeiger verwendet werden, je nachdem, welche Zustandsänderungen das jeweils zu überwachende System erfahren kann. So wird es als vorteilhaft angesehen, wenn ein derart ausgebildeter Zustandsanzeiger verwendet wird, dass er durch einen bei einer Zustandsänderung des Systems wirksam werdenden Stoff seine Farbe ändert. Dabei kann der jeweils wirksam werdende Stoff unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen, weil dem durch den Einsatz eines autarken Zustandsanzeigers entsprechender Ausbildung Rechnung getragen werden kann.
-
So wird es als vorteilhaft angesehen, wenn ein derart ausgebildeter Zustandsanzeiger verwendet wird, dass er durch einen bei einer Zustandsänderung des Systems wirksam werdenden Stoff sein Reflexionsverhalten in Bezug auf das sichtbare Licht ändert. Speziell kann in diesem Zusammenhang ein Zustandsanzeiger mit Goldkolloiden oder Nano-Mikrokapseln aus photonischen Kristallen verwendet werden.
-
Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ferner möglich, einen Zustandsanzeiger zu verwenden, der Nanoteilchen aus elementarem Kohlenstoff in Form kolloidaler Partikel mit Adsorption des bei einer Zustandsänderung des Systems auftretenden Stoffes aufweist. Hierbei wird also ein anderer physikalisch-chemischer Effekt ausgenutzt, um beim Auftreten eines Stoffes bei einer Zustandsänderung des überwachten Systems eine Anzeige der Zustandsänderung durch den autarken Zustandsanzeiger zu erreichen.
-
Ferner wird es als vorteilhaft erachtet, wenn ein derart ausgebildeter Zustandsanzeiger verwendet wird, dass er bei einem zu überwachenden, Kunststoff enthaltenden System bei einem Stoff als einer Ausgasung des Systems seine Farbe ändert. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann also eine Ausgasung des Systems erfasst und angezeigt werden, so dass daraufhin ggf. Maßnahmen eingeleitet werden können, um das System zu schützen.
-
Dabei kann es vorteilhaft sein, die Detektion der Ausgasung mittels entsprechend ausgewählter, autarker Zustandsanzeiger schmal- oder breitbandig vorzunehmen. Bei einer schmalbandigen Detektion kann gezielt auf eine bestimmte Zustandsänderung beispielsweise bei einer bestimmten Komponente des Systems abgestellt werden, während bei einer breitbandigen Detektion eine überhaupt auftretende Ausgasung ermittelt und auf diese Weise das gesamte System überwacht bzw. geschützt werden kann.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Stoff, der zu einer Farbänderung des autarken Zustandsanzeigers bei einer Zustandsänderung führt, nicht nur aus einem Gas bestehen, sondern er kann auch eine Flüssigkeit sein. Im letzteren Falle wird ein derart ausgebildeter Zustandsanzeiger verwendet, dass er bei einem System mit einer bei einer Zustandsänderung auftretenden Flüssigkeit als Stoff seine Farbe ändert. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn ein derart ausgebildeter Zustandsanzeiger verwendet wird, dass er bei einer vorgegebenen Zusammensetzung der Flüssigkeit seine Farbe ändert. Auf diese Weise kann das jeweilige System gezielt auf eine Zustandsänderung hinsichtlich bestimmter Aspekte überwacht werden.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht darauf beschränkt, dass ein bei einer Zustandsänderung des zu überwachenden Systems auftretender Stoff zur Farbänderung des autarken Zustandsanzeigers führt; vielmehr ist es auch möglich und gegebenenfalls vorteilhaft, einen derart ausgebildeten Zustandsanzeiger zu verwenden, dass er durch Einwirken eines bei einer Zustandsänderung des Systems auftretenden Magnetfeldes oder einer Magnetfeldänderung seine Farbe ändert. Eine solche Magnetfeldänderung kann beispielsweise durch einen Kurzschlussstrom verursacht sein oder durch eine Störung bei einer magnetischen Abschirmung.
-
Entsprechend kann es auch vorteilhaft sein, wenn ein derart ausgebildeter Zustandsanzeiger verwendet wird, dass er durch Einwirken eines bei einer Zustandsänderung des Systems auftretenden elektrischen Feldes oder einer Feldänderung seine Farbe ändert.
-
Ebenso ist es in vorteilhafter Weise möglich, einen derart ausgebildeten Zustandsanzeiger zu verwenden, dass er durch Einwirken einer bei einer Zustandsänderung des Systems auftretenden erhöhten Temperatur des Systems seine Farbe ändert.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein an dem System luftdicht vorgesehener, autarker Zustandsanzeiger verwendet, der bei einer Zustandsänderung mit Bildung eines Mikrorisses in dem zu überwachenden System und dem daran befestigten Zustandsanzeiger durch Einwirkung von Luft seine Farbe ändert. Dabei ist der autarke Zustandsanzeiger vorteilhafterweise unter einem luftdichten Überzug an dem System angebracht, so dass er seine Farbe ändert, wenn durch den luftdichten Überzug mit dem Mikroriss Luft zu dem Zustandsanzeiger dringt. Dabei kann es sich bei dem zu überwachenden System um eine beliebige Anordnung handeln, wie z.B. die Karosserie eine Kraftfahrzeugs, eines Flugzeugs oder eines Raumschiffs. Das jeweils zu überwachende System kann in diesem Falle mit dem Zustandsanzeiger in flüssiger Form überzogen beziehungsweise lackiert und darüber mit einer Schutzlackierung versehen sein, bei der es sich vorteilhafterweise um einen Klarlack handelt. Erfolgt eine zu starke mechanische Beanspruchung, z.B. durch Ausdehnung, Temperatureinflüsse, mechanische Einflüsse, etc. oder durch Stauchung, dann treten Haarrisse in dem zu überwachenden System und damit auch in der Schutzlackierung auf, die sichtbar werden, weil durch die Haarrisse in der Schutzlackierung Luft zu dem autarken Zustandsanzeiger gelangt, der daraufhin unter anzeige der Haarrisse seine Farbe ändert.
-
Ein großes Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch bei Systemen mit einer elektrischen Leiterplatte mit auf Leiterbahnen und/oder auf elektronischen Bauelementen aufgebrachten, autarken Zustandsanzeigern, die jeweils mit einem Schutzlack luftdicht überzogen werden. Treten hier Haarrisse beispielsweise in den Leiterbahnen auf, die insbesondere bei Leiterbahnen in integrierten Systemen mit schmalen Leiterbahnen zu Stromunterbrechungen führen können, dann wird diese Unterbrechungsstellen durch die Farbänderung des autarken Zustandsanzeigers angezeigt und können dann leicht schnell ermittelt werden.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einem luftdichten System ein gasförmiger Zustandsanzeiger im Inneren des Systems von außen sichtbar verwendet. Bei dem luftdichten System kann es sich beispielsweise um eine Mehrfach-Verglasung handeln, bei der im Falle eines Haarrisses dieser durch den gasförmigen Zustandsanzeiger durch Farbänderung angezeigt wird. Auch vergossene elektronische oder mechanische oder elektromechanische Bauteile, Solarzellen usw. können auf diese Weise hinsichtlich unerwünschter Zustandsänderungen ohne Weiteres überprüft werden.
-
Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung zum Überwachen des Zustands eines Systems mittels eines nanotechnologisch basierten Zustandsanzeigers und stellt sich die Aufgabe, eine solche Anordnung so auszugestalten, dass mit ihr zuverlässig und auf einfache Weise der Zustand eines Systems auf Zustandsänderungen überwacht werden kann.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei der Anordnung erfindungsgemäß der nanotechnologisch basierte Zustandsanzeiger ein autarker, nanotechnologisch basierter Zustandsanzeiger, der selbstständig für sich allein bei Zustandsänderungen des Systems seine Farbe ändert und von außen sichtbar dem System zugeordnet ist.
-
Damit ergeben sich sinngemäß dieselben Vorteile, wie sie oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angegeben sind.
-
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann der Zustandsanzeiger unterschiedlich ausgebildet sein; als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der autarke Zustandsanzeiger als ein eingeschlossenes Gas, als eine Flüssigkeit, als eine getrocknete Schicht, als Raumkörper oder als ein Materialbestandteil des Systems ausgebildet ist.
-
Vorteilhaft ist ferner eine Anordnung, bei der bei einem System mit einer elektrischen Leiterplatte mit Leiterbahnen der autarke Zustandsanzeiger auf den Leiterbahnen und/oder auf den elektronischen Bauelementen aufgebracht und mit einem Schutzlack luftdicht überzogen ist. Auf diese Weise lassen sich Leiterplatten, bei denen ein Defekt vermutet wird, auf einfache Weise überprüfen, indem nämlich nur untersucht wird, ob Farbänderungen von den autarken Zustandsanzeigern erkennbar sind.
-
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in
-
1 ein Ausschnitt aus einem Gehäuse eines hinsichtlich von Zustandsänderungen zu überwachenden Systems mit einemangebrachten, autarken Zustandsanzeiger und in
-
2 ein Ausschnitt aus einer Leiterplatte mit einem autarken Zustandsanzeigern
dargestellt.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist auf einem Gehäuse 1 eines nicht weiter dargestellten, zu überwachenden Systems 2 ein nanotechnologisch basierter, autarker Zustandsanzeiger 3 aufgebracht, der als eine Lackschicht aufgetragen ist. Der Zustandsanzeiger 3 hat die Eigenschaft, dass er auf eine Ausgasung des beispielsweise Kunststoff enthaltenden Systems 2 selbständig durch einen Farbwechsel, beispielsweise von Grün auf Rot, anspricht und damit bereits von weitem sichtbar eine gestörten Zustand des Systems 2 anzeigt.
-
Das Ausführungsbeispiel nach 2 zeigt einen Ausschnitt aus einer Leiterplatte 5, auf die eine Leiterbahn 6 aufgebracht ist. Die Leiterbahn 6 ist mit einem nanotechnologisch basierten, autarken Zustandsanzeiger 7 als ein Lack überzogen. Auf den Zustandsanzeiger 7 ist zusätzlich noch eine Schutzschicht 8, vorzugsweise ein Klarlack, aufgebracht, so dass der Zustandsanzeiger 7 sichtbar ist. Die Schutzschicht 8 wie auch der Zustandsanzeiger 7 können übrigens auch die ganze Oberfläche der Leiterplatte 5 bedecken.
-
Tritt beispielsweise ein Haarriss 9 in der Leiterplatte 5 auf, dann ergibt sich auch in dem Zustandsanzeiger 7 du der Schutzschicht 8 ein Haarriss. Es kann dann Umgebungsluft durch den Haarriss 9 zu dem autarken Zustandsanzeiger 7 gelangen. Ist dieser so ausgebildet, dass er die Eigenschaft hat, unter Lufteinwirkung seine Farbe von beispielsweise Grün auf Rot zu ändern, dann machen sich Farbänderungen des Zustandsanzeigers 7 im Bereich des Haarrisses 9 bemerkbar. Der Haarriss 9 ist damit einfach feststellbar.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- http://arstechnica.com/science/2010/04/feasibility-of-nanosensors-for-monitoring-infr... [0003]
