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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zum Speichern von Daten sowie
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Lesen der Daten.
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Zum
Speichern von Daten sind eine Vielzahl von Datenspeicher bekannt,
die eine breite Anwendung gefunden haben. Die bekannten Datenspeicher
machen von den unterschiedlichsten Datenträgern Gebrauch.
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Es
besteht vielfach die Notwendigkeit, Produkte mit produktbezogenen
Daten zu kennzeichnen. Zu diesen Daten zählen beispielsweise der Preis
des Produktes, dessen Haltbarkarkeit oder weitere Informationen
zu dessen Herstellung etc. Hierzu werden die Produkte mit selbstklebenden
Streifen versehen, die eine allgemein als Bar-Code oder Matrix-Code
bekannte Codierung tragen.
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Die
Codierung wird mit einem Schreibgerät auf den Datenträger aufgebracht.
Mit einem geeigneten Lesegerät
insbesondere in Form eines optischen Scanners können die codierten Daten von
dem Datenträger gelesen
und decodiert werden. Der Vorteil der Bar- oder Matrixcodes ist,
dass sich die Produkte mit verhältnismäßig geringen
Kosten kennzeichnen lassen. Nachteilig ist jedoch, dass zur Kennzeichnung
der Produkte ein geeignetes Schreibgerät erforderlich ist.
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Zur
manuellen Eingabe von Daten für
elektrische Schaltkreise sind sogenannte DIP-Schalter bekannt. Nachteilig
ist, dass die möglichen
Unterscheidungsmerkmale relativ gering und deren Herstellung relativ
aufwendig ist. Darüber
hinaus müssen
die DIP-Schalter in einen elektrischen Schaltkreis eingebunden sein.
Ferner erschweren deren relativ große Abmessungen den Einbau.
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Die
WO 98/09144 beschreibt ein
drucksensitives Tableau, das eine Vielzahl von in Form einer Matrix angeordneten
Sensoren aufweist. Ein drucksensitives Tableau ist auch aus der
EP-A-0 228 829 B1 bekannt. Bei
beiden Tableaus wird reversibel durch Druck eine elektrische Verbindung
zwischen auf einem Substrat aufgebrachten Leiterbahnen hergestellt.
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Die
WO 95/35216 beschreibt ein
Lotterie-Ticket, das über
Rubbelschichten verfügt,
in denen Widerstandselemente eingebettet sind. Darüber hinaus
offenbart diese Druckschrift eine Einrichtung zur Detektion der
Schichten, die abgerubbelt sind.
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Aus
der
DE 36 14 653 ist
ein Verfahren zum endlosen Drucken von silbrigen Rubbelfarbenfeldern
bekannt. Von einer Matrixanordnung wird bei dem bekannten Verfahren
nicht Gebrauch gemacht.
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Die
DE 1 266 353 beschreibt
eine Anordnung zum Speichern von Daten mit einem Substrat, auf das in
n-Zeilen und m-Spalten angeordnete Leiterbahnen aufgebracht sind.
Die Leiterbahnen sind an den Kreuzungspunkten mit Isolationsschichten
elektrisch voneinander getrennt, die zwischen den Leiterbahnen liegen. An
den Kreuzungspunkten führen
unter Ausbildung von Dioden streifenförmige Abzweigungen von den
benachbarten Abschnitten der jeweiligen Zeilenleiter zu den benachbarten
Abschnitten der jeweiligen Spaltenleiter. Eine erste Ausführungsform
sieht die Ausbildung von Schwachstellen in den streifenförmigen Abzweigungen
vor, während
eine zweite Ausführungsform
Fotowiderstände
vorsieht, die in den streifenförmigen
Abzweigungen ausgebildet sind. Zum Speichern von Daten werden bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
die Schwachstellen an den gewünschten
Kreuzungspunkten durch Anlegen eines Stromstoßes verdampft, während bei dem
zweiten Ausführungsbeispiel
die Fotowiderstände
an den gewünschten
Kreuzungspunkten durch eine Lochkarte beleuchtet werden, die auf
das Substrat der Speicheranordnung gelegt wird.
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Die
US 4,534,014 beschreibt
eine Speicheranordnung mit einer Vielzahl von parallel zueinander
angeordneten Leiterbahnen, von denen an einer Vielzahl von Verbindungsstellen
elektrische Verbindungsbahnen abzweigen, die zu einer Vielzahl von
parallelen Leiterbah nen führen,
die elektrisch miteinander verbunden sind. Die Leiterbahnen, von
denen die Verbindungsbahnen abzweigen, sind zwischen den Verbindungsstellen derart
ausgebildet, dass sie durch Kratzen oder dergleichen getrennt werden
können.
Dadurch ist es möglich, Daten
in den Speicher einzulesen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstig in
großen
Stückzahlen
herzustellende Anordnung zum Speichern von Daten zu schaffen, die
eine unmittelbare Eingabe der Daten für die Kennzeichnung von Produkten
erlaubt. Die Lösung
dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Lesen der Daten anzugeben. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt
mit den Merkmalen der Patentansprüche 8 und 9.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
zum Speichern von Daten weist ein Substrat mit in n Zeilen und m Spalten
angeordneten Leiterbahnen auf. Die Leiterbahnen sind an ihren Kreuzungspunkten
mit Isolationsschichten elektrisch voneinander getrennt. Auf dem
Substrat sind den Kreuzungspunkten zugeordnete elektrische Verbindungsbahnen
zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den sich
kreuzenden Leiterbahnen aufgebracht. Die Verbindungsbahnen, die
einen vorgegebenen elektrischen Widerstand haben, sind derart ausgebildet,
dass sie von dem Substrat zur Unterbrechung der elektrischen Verbindungen
zwischen den Leiterbahnen unter Anwendung von Druck zumindest teilweise
entfernt und somit zerstört
werden können.
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Die
Verbindungsbahnen sind zumindest teilweise Bestandteil einer auf
das Substrat aufgebrachten Rubbelschicht, die unter Anwendung von
Druck von dem Substrat abrubbelbar ist, so dass die Verbindungsbahnen
unterbrochen sind. Rubbelschichten sind beispielsweise von Losen
allgemein bekannt. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie sich
leicht mit den Fingern entfernen lassen.
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Die
Daten können
einfach kodiert werden, indem die elektrischen Verbindungsbahnen,
die den Kreuzungspunkten zugeordnet sind, unter Anwendung von Druck
zerstört
werden. Der Druck, der zur Entfernung der Verbindungsbahnen aufzubringen
ist, hängt
von den Materialeigenschaften der Verbindungsbahnen sowie deren
Dimensionierung ab.
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Der
entscheidende Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin,
dass die Informationen vor Ort ohne weitere Hilfsmittel eingegeben
werden können.
Mit der Anordnung werden die einmal eingegebenen Informationen dauerhaft
gespeichert. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen Anordnung
ist die Kennzeichnung und Identifizierung von Produkten.
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Aufgrund
der einfachen und kostengünstigen
Herstellung eignet sich die erfindungsgemäße Anordnung insbesondere zur
Kennzeichnung von Einmalartikeln, die in großen Stückzahlen angeboten werden.
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Insbesondere
im Bereich der Medizintechnik können
Produkte mit speziellen Kenngrößen, Kalibrierdaten
oder Verfalldaten gekennzeichnet werden. Dabei können die gesamten Daten sofort
oder einzelne Daten nacheinander eingegeben werden.
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Das
Substrat kann ein flexibler oder starrer Körper sein. Als Substrat eignen
sich vor allem flexible Trägerfolien,
die vorzugsweise selbstklebend sind, so dass sie einfach auf die
Produkte aufgebracht werden können.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
haben die elektrischen Verbindungsbahnen zwischen den Leiterbahnen
den gleichen elektrischen Widerstand, wodurch das Auslesen der Daten
vereinfacht wird. Die Isolationsschichten sind vorzugsweise kreisförmig ausgebildet,
sie können
aber auch beispielsweise rechteckförmig oder oval ausgebildet
sein. Allein entscheidend ist, dass die Leiterbahnen an den Kreuzungspunkten elektrisch
voneinander isoliert sind.
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Je
nach Anwendungsfall können
auf die Rubbelschicht den Kreuzungspunkten der Leiterbahnen zugeordnete
Symbole aufgebracht sein, die beispielsweise bestimmte Zahlen und
Buchstaben oder einen bestimmten Informationsgehalt kennzeichnen.
Diese Symbole sind von außen
leicht sichtbar und werden zusammen mit der Rubbelschicht entfernt.
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In
bevorzugter Ausgestaltung ist das Substrat ein durchsichtiger Träger, auf
dessen Vorderseite die Leiterbahnen mit der Rubbelschicht und auf
dessen Rückseite
den Kreuzungspunkten der Leiterbahnen zugeordnete Symbole aufgebracht
sind, die den Symbolen entsprechen, die auf die Rubbelschicht aufgebracht sind.
Damit wird erreicht, dass nach Abrubbeln der Rubbelschicht die entsprechenden
Symbole noch sichtbar sind. Für
den Fall, dass der Träger
nicht durchsichtig ist, können
die verbleibenden Symbole auch auf die Vorderseite des Trägers unterhalb
der Leiterbahnen aufgebracht werden. Die Symbole, die auf den Träger aufgebracht
werden, können
beispielsweise aufgedruckt werden.
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Zum
Schutz der Leiterbahnen, insbesondere vor mechanischen Einwirkungen,
ist vorteilhafterweise eine Schutzschicht auf das Substrat aufgebracht.
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Das
Substrat weist vorzugsweise den Leiterbahnen zugeordnete Kontakte
auf, an denen die Vorrichtung zum Lesen der Daten angeschlossen
werden kann.
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Die
Vorrichtung zum Lesen der Daten verfügt über eine Spannungsquelle und
einen Spannungsmesser, sowie Mittel zum Vergleichen der mit dem
Spannungsmesser gemessenen Spannung mit einem vorgegebenen Referenzwert.
Die Kreuzungspunkte, an denen die elektrischen Verbindungsbahnen
unterbrochen sind, lassen sich auf einfache Weise dadurch lokalisieren,
dass an die in n Zeilen angeordneten und in m Spalten angeordneten
Leiterbahnen, die eine n × m
Matrix bilden, sukzessive eine Spannung angelegt und die Spannung
an den Leiterbahnen gemessen wird. Wenn die einem einzelnen Kreuzungspunkt
zugeordnete Spannung größer als
der Referenzwert ist, der im allgemeinen 0V ist, wird angenommen,
dass an dem Kreuzungspunkt eine elektrische Verbindung mit dem vorgegebenen
Widerstand zwischen den Leiterbahnen besteht. Anderenfalls wird
angenommen, dass die elektrische Verbindung unterbrochen, d. h.
die elektrische Verbindungsbahn zerstört ist.
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Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
stark vereinfachte schematische Darstellung des Aufbaus der Anordnung
zum Speichern von Daten,
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2 den
Aufbau einer Speicherzelle der Anordnung von 1 in stark
vereinfachter schematischer Darstellung,
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3 einen
Schnitt durch eine Speicherzelle in vereinfachter schematischer
Darstellung,
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4 das
elektrische Schaltbild der Speicheranordnung und
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5 ein
Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Lesen der Daten.
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1 zeigt
in stark vereinfachter schematischer Darstellung den Aufbau der
Anordnung zum Speichern von Daten. 2 zeigt
in stark vereinfachter Darstellung den Aufbau einer Speicherzelle
der Anordnung von 1.
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Bei
der Speicheranordnung handelt es sich um eine Schaltmatrix mit n
Zeilen und m Spalten (n × m Matrix).
Sie hat n × m
Speicherzellen, woraus sich (n × m)2 Unterscheidungsmerkmale ergeben. Die Speicheranordnung
weist ein Substrat 1 aus einer durchsichtigen Trägerfolie
oder Trägerplatte
auf, die unterschiedliche Abmessungen haben kann. Die Oberseite
des Substrats ist mit der Bezugsziffer 2 und die Unterseite
mit der Ziffer 3 bezeichnet. Auf die Oberseite des Substrats 2 sind
in n Zeilen angeordnete Leiterbahnen 4 und in m Spalten
angeordnete Leiterbahnen 5 aufgebracht. Die senkrecht zueinander
verlaufenden Leiterbahnen 4, 5 kreuzen sich an
den Kreuzungspunkten 6, die im vorliegenden Ausführungsbeipiel
eine 4 × 4
Matrix bilden. Beispielsweise können
die Leiterbahnen 4, 5 konventionelle Kupferbahnen
sein.
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Zwischen
den Leiterbahnen 4, 5 befinden sich im Bereich
der Kreuzungspunkte 6 kreisförmige Isolationsschichten 7,
so dass die an den Kreuzungspunkten übereinander liegenden Leiterbahnen
elektrisch voneinander getrennt sind. Die Leiterbahnen 4, 5 führen zu
n Kontakten 8 und m Kontakten 9, die vorzugsweise seitlich
an dem Substrat angeordnet sind.
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Zur
Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem vorgegebenen
Widerstand zwischen den sich kreuzenden Leiterbahnen ist an jedem
Kreuzungspunkt 6 eine elektrische Verbindungsbahn 10 auf
das Substrat 1 aufgebracht. Die elektrischen Verbindungsbahnen 10 erstrecken
sich von den in n Zeilen angeordneten Leiterbahnen 4 schräg zu den
in m Spalten angeordneten Leiterbahnen 5.
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3 zeigt
einen Schnitt durch ein Ausführungbeispiel
einer Speicherzelle in vereinfachter schematischer Darstellung.
Die elektrischen Verbindungsbahnen 10 weisen ein oberes
Teilstück 10a,
das von den oberen Leiterbahnen 5 abgeht, und ein unteres
Teilstück 10b auf,
das zu den unteren Leiterbahnen 4 führt. Die Verbindungsbahnen 10 sind
zumindest teilweise Bestandteil einer kreisförmigen Rubbelschicht 11,
die an jedem Kreuzungspunkt 6 auf das Substrat 1 aufgebracht
ist. Die Rubbelschichten 11 an den Kreuzungspunkten 6 haben
einen größeren Durchmesser
als die Isolationsschichten 7.
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Die
Verbindungsbahnen 10 können
in die Rubbelschicht eingebettet oder selbst als Rubbelschicht ausgebildet
sein. Allein entscheidend ist, dass die Verbindungsbahn 10 unter
Anwendung von Druck zerstört werden
kann, so dass die elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnen 4 und 5 an
dem jeweiligen Kreuzungspunkt 6 unterbrochen ist. Bei dem
Ausführungsbeispiel
ist das obere Teilstück 10a der
Verbindungsbahn 10 Bestandteil der Rubbelschicht 11.
Das obere Teilstück
ist derart in die Rubbelschicht eingebettet, dass beim Abrubbeln
der Rubbelschicht das obere Teilstück 10a vollständig oder
teilweise mit entfernt wird, so dass die elektrische Verbindung
unterbrochen ist.
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Die
Verbindungsbahnen 10 können
beispielsweise als dünne
Bahnen oder Schichten aus einem leitenden Material mit einem vorgegebenen
Widerstand ausgebildet sein, die in die Rubbelschicht eingebettet sind.
Beispielsweise können
die Verbindungsbahnen Kupferbahnen oder Kupferschichten sein.
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Jede
Rubbelschicht 11 ist an ihrer Oberseite mit einem Symbol 12,
beispielsweise einem Buchstaben bedruckt. Unterhalb der Rubbelschichten 11 ist
das Substrat 1 an der Unterseite 3 mit den gleichen
Symbolen 13 bedruckt. Zum Schutz vor äußeren Einflüssen ist die Oberseite des
Substrats 1 mit einer Schutzschicht 14 versehen,
die die Zwischenräume
ausfüllt.
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Zum
Einlesen der Daten ist es lediglich erforderlich, einzelne Rubbelschichten 11 abzurubbeln,
so dass die elektrische Verbindungsbahn 10 zwischen den Leiterbahnen 4, 5 an
dem jeweiligen Kreuzungspunkt 6 unterbrochen wird. Diese
Unterbrechung ist irreversibel, d. h. bei der Speicheranordnung
handelt es sich um einen nicht flüchtigen Datenspeicher.
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Im
Folgenden wird das Verfahren und die Vorrichtung zum Lesen der Daten
im einzelnen beschrieben:
4 zeigt
das Blockschaltbild der Schaltmatrix mit vier Zeilen und vier Spalten.
Die elektrischen Verbindungsbahnen sind mit R1 bis R23 bezeichnet,
wobei für
eine intakte Verbindungsbahn ein Widerstand von 1 KOhm und für eine unterbrochene
Verbindungsbahn ein Widerstand von 1000 MOhm angenommen wird. Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird angenommen, dass mehrere Verbindungsbahnen unterbrochen sind.
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Versorgt
man eine Zeile n mit der Spannung Ue und legt die restlichen Zeilen
auf Masse 0V, so berechnet sich die Spannung Ua am Kreuzungspunkt
Zeile/Spalte am Beispiel der 4 × 4
Matrix wie folgt:
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Für den Fall
gleicher Widerstände
berechnet sich Ua nach folgender Gleichung:
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Ist
die elektrische Verbindungsbahn am zu messenden Kreuzungspunkt unterbrochen,
so stellt sich am Spannungsmesser eine Spannung Ua von etwa 0V ein.
Wird eine Spannung von größer 0V gemessen,
so ist die Verbindungsbahn nicht unterbrochen.
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Zum
Lesen der Daten wird der Reihe nach überprüft, ob die elektrische Verbindungsbahn 10 an
den Knotenpunkten 6 unterbrochen ist oder nicht. Hierzu
wird eine Spannungsquelle 15 und ein Spannungsmesser 16 benötigt. Zunächst erfolgt
die Überprüfung des
Knotenpunkts 6 mit den Koordinaten (1/1). Hierzu wird der Pluspol
der Spannungsquelle 15, die eine Spannung Ue liefert, an
die Leiterbahn 4 der ersten Zeile gelegt, während der
Minuspol auf Masse gelegt wird. Die Leiterbahnen 4 aller
anderen Zeilen werden auf Masse gelegt. Entsprechend wird der Pluspol
des Spannungsmessers 16 mit der Leiterbahn 5 der
ersten Spalte verbunden, während
der Minuspol auf Masse gelegt wird. Die Leiterbahnen 5 aller
anderen Spalten werden auf Masse gelegt.
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Während die
Spannungsquelle an der ersten Zeile anliegt, wird mit dem Spannungsmesser
die Spannung an den Spalten der Reihe nach gemessen, dabei werden
alle anderen Spalten immer auf Masse gelegt. Dieser Meßvorgang
erfolgt dann für
jede Zeile der Reihe nach.
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5 zeigt
ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Lesen der
Daten. Die Vorrichtung weist eine zentrale Rechen- und Steuereinheit
CPU auf, die über
einen Datenbus 17 mit einer Kontaktleiste 18 verbunden
ist. Die Kontaktleiste 18 kann auf eine entsprechende Kontaktleiste 18' der Speicheranordnung 19 aufgeschoben
werden, so dass eine elektrische Verbindung zu den Leiterbahnen 4, 5 hergestellt
werden kann. Die CPU ist über
Datenleitungen 20, 21, 22 mit einer Spannungsquelle 15,
einem Spannungsmesser 16 und einer Anzeigeeinheit 23 verbunden.
Die CPU ist derart ausgebildet, dass Spannungsquelle und Spannungsmesser 15, 16 sukzessive
mit den entsprechenden Kontakten der Schaltmatrix verbunden werden,
so dass die einzelnen Speicherzellen der Reihe nach abgefragt werden.
Die CPU umfaßt
Mittel zum Vergleichen der mit dem Spannungsmesser an den Kreuzungspunkten
gemessenen Spannung und einem Referenzwert von 0 V.
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Das
Ergebnis der Prüfung,
ob die gemessene Spannung größer als
der Referenzwert ist oder nicht, d. h. die einzelnen Verbindungsbahnen
zerstört
sind oder nicht, wird auf der Anzeigeeinheit 23 angezeigt.
Bei der Verarbeitung der Daten kann eine entsprechende Decodierung
erfolgen.
