EP4569438A1 - Grenzwertdetektionsvorrichtung mit zähleinheit - Google Patents

Grenzwertdetektionsvorrichtung mit zähleinheit

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Publication number
EP4569438A1
EP4569438A1 EP23751882.4A EP23751882A EP4569438A1 EP 4569438 A1 EP4569438 A1 EP 4569438A1 EP 23751882 A EP23751882 A EP 23751882A EP 4569438 A1 EP4569438 A1 EP 4569438A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
detent
detent element
limit value
gear
detection device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23751882.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sven Spieth
Simon HERRLICH
Daniel Hoffmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hann Schickard Gesellschaft fuer Angewandte Forschung eV
Original Assignee
Hann Schickard Gesellschaft fuer Angewandte Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hann Schickard Gesellschaft fuer Angewandte Forschung eV filed Critical Hann Schickard Gesellschaft fuer Angewandte Forschung eV
Publication of EP4569438A1 publication Critical patent/EP4569438A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06M—COUNTING MECHANISMS; COUNTING OF OBJECTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06M1/00—Design features of general application
    • G06M1/08—Design features of general application for actuating the drive
    • G06M1/083—Design features of general application for actuating the drive by mechanical means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06M—COUNTING MECHANISMS; COUNTING OF OBJECTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06M1/00—Design features of general application
    • G06M1/14—Design features of general application for transferring a condition from one stage to a higher stage
    • G—PHYSICS
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    • G06M1/16—Design features of general application for transferring a condition from one stage to a higher stage self-operating, e.g. by Geneva mechanism
    • G06M1/166—Design features of general application for transferring a condition from one stage to a higher stage self-operating, e.g. by Geneva mechanism with dials, pointers or similar type indicating means
    • G—PHYSICS
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    • G06M—COUNTING MECHANISMS; COUNTING OF OBJECTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06M1/00—Design features of general application
    • G06M1/22—Design features of general application for visual indication of the result of count on counting mechanisms, e.g. by window with magnifying lens
    • G06M1/24—Drums; Dials; Pointers
    • G06M1/245—Dials; Pointers
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    • G06M1/22—Design features of general application for visual indication of the result of count on counting mechanisms, e.g. by window with magnifying lens
    • G06M1/24—Drums; Dials; Pointers
    • G06M1/248—Discs

Definitions

  • the invention relates to a device for multiple detection of limit value events.
  • limit value events are defined by the fact that a predefined threshold value is undershot or exceeded.
  • These can be, for example, threshold values of a pressure, a temperature, an acceleration, a mechanical force, and the like.
  • Detecting and proving such limit values that are exceeded or fallen short of in a given period of time can be important in various industrial processes.
  • One of countless examples concerns, for example, critical temperature loads during product production, in the logistics chain, during product use or in general during temperature-affected processes on a product.
  • Exceeding acceleration limit values e.g. in fall sensors on smartphones, or exceeding pressure limit values, e.g. in gas bottles, are of great interest in industry today. It is often interesting to find out how often a predefined limit value was exceeded or undershot.
  • limit value detection devices are used in the medical or clinical environment in the form of so-called sterilization cycle counters during autoclaving.
  • Autoclave i.e. steam sterilization of instruments in clinical environments, is a necessary process to ensure germ-free and safe reuse of sterilized medical instruments.
  • this process with hot, saturated steam often places considerable strain on the instruments and must not exceed a certain maximum number.
  • a generic device for determining limit value events is described in WO 2018/069 079 A1.
  • This device has a gear or a rack, the teeth of which a pawl can engage. After each detected limit value event, the pawl jumps one tooth further.
  • the number of limit value events that can be detected using this device is always limited exactly to the number of teeth present. This means that for a gear wheel with, for example, twelve teeth (and correspondingly twelve tooth gaps into which the pawl can engage), the number of limit value events to be detected is limited to exactly eleven, because on the twelfth pass the initial state for the first tooth is reached again. After a complete run, the device must be reset to start a new counting process.
  • the number of limit value events to be detected is limited to the number of detents or teeth of the detent element (e.g. a gear), the user must exercise caution when counting the detected limit value events in order not to overlook an overflow. This could be circumvented by increasing the number of possible limit events to be detected. For this purpose, it would be conceivable to increase the number of notches or teeth. However, the detent element (e.g. gear) cannot be enlarged as desired, as this would no longer take the idea of microstructuring technology into account.
  • the limit value detection device has, among other things, a latching mechanism.
  • the latching mechanism has a first latching element with a plurality of latches and at least a second latching element with a plurality of latches.
  • the latching mechanism can also have more than two latching elements.
  • the limit value detection device also has at least one pawl which is designed to engage in a detent space between two adjacent detents of one of the detent elements.
  • the notch space is the gap between two notches.
  • the pawl blocks the movement of the catch element, in whose catches the pawl engages, in a first direction. This direction is therefore also referred to as the blocking direction.
  • the latch allows movement in the opposite direction.
  • the detent element in whose detents the pawl engages, can therefore move in the freewheeling direction relative to the pawl, while movement of the detent element in the locking direction is prevented by the pawl.
  • the limit value detection device according to the invention further has an actuating device which is designed is to actuate the first detent element or the pawl, so that the first detent element moves relative to the pawl in a detent-wise manner in the freewheeling direction. According to the invention, this relative movement takes place in detents, ie the first detent element and the pawl are moved further by exactly one detent with each deflection of the actuating device.
  • the first detent element and the pawl are moved relative to each other with each deflection of the actuating device in such a way that the first detent element moves step by step relative to the pawl by one detent per actuation. If the limit value is exceeded or fallen below, the actuating device moves the first detent element relative to the pawl by one detent at a time. The actuating device can then return to its initial position. This means that the occurrence of a limit value event can be detected multiple times. The actuating device can react sensitively to the variable to be measured for the purpose of limit value detection.
  • the actuating device can be deflected, for example, in response to a force, a temperature, a pressure, an electrical current, and the like, such that it actuates the first detent element or the pawl and moves it relative to one another by one detent at a time when a predefined threshold value is reached the size to be measured is exceeded or exceeded.
  • the two or more detent elements of the detent mechanism together form a counting unit, with the number of limit value events to be detected being determined based on the position or position of the respective detent elements relative to one another. This essentially corresponds to coding the number of limit value events to be detected using the detent elements. In order to determine the number of limit value events that have occurred, all the detent elements involved can be considered.
  • the respective positions or positions of the individual catch elements together always define a unique combination in the sense of a coding.
  • the number of possible unique position combinations is determined, among other things, by the number of detents (e.g. teeth) of the respective detent elements. A particularly large number of possibilities arise, for example, if, with two detent elements involved, the number of detents (e.g. teeth) of the first detent element differs from the number of detents (e.g. teeth) of the second detent element, and both do not have a largest common divisor.
  • the latching mechanism is manufactured using microstructuring technology and can be designed, for example, as a microsystem or micromechanical or micro-electromechanical system, MEMS for short (Micro Electro Mechanical System).
  • MEMS Micro Electro Mechanical System
  • a microsystem differs significantly from precision engineering structures in terms of structure and requirements for its production. While precision engineering structures, such as gears for clockworks, are usually punched or occasionally lasered, microsystem structures are usually manufactured using etching processes. Many structures that which can be produced using precision engineering, can only be achieved with great difficulty or not at all using microsystem technology.
  • producing the latching mechanism as a microsystem has the decisive advantage that the latching mechanism becomes very compact and space-saving.
  • microsystem structures are often several orders of magnitude smaller.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a limit value detection device according to the invention according to a first exemplary embodiment
  • Fig. 2 shows a coding table to display the counter reading of the counting unit
  • FIG. 3 shows a schematic view of a limit value detection device according to the invention according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 4A shows a schematic view of a limit value detection device according to the invention according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 4B shows a schematic view of a limit value detection device according to the invention according to a further exemplary embodiment
  • Fig. 5 shows a coding table to display the counter reading of the counting unit
  • Fig. 6 is a schematic view of a detent element with an electrical
  • FIG. 7 shows a further schematic view of a detent element with an electrical component for reading the counter reading of the counting unit according to exemplary embodiments
  • FIG. 8 shows a further schematic view of a detent element with an electrical component for reading the counter reading of the counting unit according to exemplary embodiments.
  • a counting unit is formed from a first detent element 103 and a second detent element 203. This is just to illustrate the general concept. It is also conceivable that there are more than two catch elements, which then together form a counting unit. If there are three or more detent elements, these several detent elements can all engage with the same detent element, for example with the first detent element 103, for example in the sense of a parallel connection.
  • detent elements are all connected in series, in the sense of a series connection, so that each detent element only engages exactly with another detent element.
  • a series connection of detent elements can in principle also be combined with a parallel connection of detent elements.
  • individual detent elements can be designed in a ring shape, with one or more further detent elements being able to be arranged inside and/or outside the annular detent element.
  • the detent elements arranged inside could all come into engagement with the annular detent element in the sense of a parallel connection.
  • the detent elements arranged within could all be connected in series in the sense of a series connection. The same also applies to other locking elements arranged outside. It would also be conceivable for several annular catch elements to be arranged one inside the other.
  • detent elements have external teeth
  • these detent elements could have internal teeth. The same applies the other way around.
  • the first and second detent elements 103, 203 are each designed as gears, purely by way of example, in which case the detents 102a, 102b, ..., 102n; 220a, 220b, ..., 220m are designed as teeth of the respective gear 103, 203.
  • the first and second detent elements 103, 203 are each designed as racks, in which case the detents 102a, 102b, ..., 102n; 220a, 220b, ..., 220m are designed as teeth of the respective rack 103, 203. Everything that is described in the following description with reference to gears also applies to racks, and vice versa.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a limit value detection device 100 according to the invention.
  • the limit value detection device 100 has a latching mechanism 101.
  • the latching mechanism 101 has a first latching element 103 and a second latching element 203.
  • the latching mechanism 101 has more than the two latching elements 103, 203 shown here purely as an example.
  • everything that is described herein with reference to the first and second detent elements 103, 203 also applies accordingly to every other detent element.
  • the two or more detent elements can be arranged in the sense of a series connection in such a way that each detent element engages in exactly one other detent element.
  • the two or more detent elements can be arranged in the sense of a parallel connection in such a way that the second and each further additional detent element each engage in the first detent element.
  • the two or more detent elements can be arranged in the sense of a parallel connection in such a way that the second and each further additional detent element each engage in the first detent element.
  • the two detent elements 103, 203 are each designed as a gear with external teeth. However, it would also be conceivable for at least one of the two detent elements 103, 203 to be designed with internal teeth or as a rack with several teeth.
  • the latching mechanism 101 can further have a pawl 104, which is functionally coupled to one of the latching elements 103, 203.
  • the pawl 104 can, for example, be placed in a space between two catches 102a, 102b, ..., 102n; 220a, 220b, ... , 220m intervene.
  • the pawl 104 can be designed in such a way that it allows movement of the respective detent element 103, 203 in only one direction, while inhibiting movement in the opposite direction.
  • the first detent element 103 has a plurality n (at least two) of detents 102a, 102b, ..., 102n, which are designed here in the form of teeth. A space between two adjacent catches is formed into which the pawl 104 can engage.
  • the second detent element 203 also has a plurality m (at least two) of detents 220a, 220b, ..., 220m, which are designed here in the form of teeth.
  • the teeth or detents 102a, 102b, ..., 102n of the first gear or detent element 103 engage in the teeth or detents 220a, 220b, ..., 220m of the second gear or detent element 203 .
  • the first detent element 103 is movable in a freewheeling direction 106 relative to the pawl 104. In a blocking direction 107, however, a movement of the first detent element 103 can be blocked by means of the pawl 104. This can be achieved, for example, by a suitable geometric shape of the pawl 104 and the individual catches 102a, 102b, ..., 102n.
  • the device 100 also has an actuation device 108.
  • the actuating device 108 is designed around the first detent element 103 and the pawl 104 to move relative to each other in a detent manner in the freewheeling direction 106. This means that the actuating device 108 can actuate either the first detent element 103 or the pawl 104 in order to move the first detent element 103 relative to the pawl 104 in a detent-wise manner.
  • the actuating device 108 actuates the first detent element 103.
  • the actuating device 108 can have a thermal bending transducer 111.
  • the thermal bending transducer 111 can be, for example, a bimetallic strip with different thermal expansion coefficients.
  • the thermal bending transducer 111 can also have a so-called bimorph. While the bimetallic strip has two metals with different coefficients of expansion, the bimorph generally has two different materials.
  • the bimorph may have a first active region comprising metal and a second active region comprising silicon.
  • the thermal bending transducer 111 can, for example, have an active region that is thermally deformable.
  • the thermal bending transducer 111 can preferably be deflected in a first direction 113 due to temperature. After cooling, the thermal bending transducer 111 returns to its original shape.
  • the thermal bending transducer 111 can also have a shape memory alloy, a so-called Shape Memory Alloy (SMA).
  • SMA Shape Memory Alloy
  • the actuating device 108 can advantageously be designed in such a way that it is deflected in a first direction 113 when a predefined limit value is exceeded and/or fallen below, in order to use this deflection to move the first detent element 103 in detent-wise manner in the freewheeling direction 106.
  • the actuating device 108 has an actuating element 112, which can engage in a detent space between two adjacent detents 102a, 102b, ..., 102n of the first detent element 103.
  • the actuating element 112 can, for example, have a pawl-like shape which is designed to engage between two adjacent detents 102a, 102b, ..., 102n of the first detent element 103.
  • the actuating element 112 can also be coupled to the thermal bending transducer 111, so that the actuating element 112 moves with the thermal bending transducer 111 when it is deflected.
  • the thermal bending transducer 111 can deform in a first direction 113 when a temperature limit value is exceeded (alternatively: when it falls below it) and the actuating element 112 can also move in this first direction. move direction 113.
  • the actuating element 112 latched between two adjacent detents 102a, 102b, ..., 102n thereby moves the first detent element 103 in the freewheeling direction 106.
  • the pawl 104 disengages, the first detent element 103 rotates further by one detent, and the pawl 104 latches in the following notch space.
  • the first gear 103 would continue to rotate in the freewheel direction 106 by exactly one tooth.
  • the thermal bending transducer 111 When the temperature has then fallen below the temperature limit again (alternatively: risen above the temperature limit), the thermal bending transducer 111 returns to its original shape and moves in a second direction 114 that is opposite to the first direction 113. This moves also the actuating element 112 in this second direction 114 and latches from the previous notch gap into the next notch gap. Following this, a new limit value detection can then be carried out.
  • the detents or teeth 102a, 102b, ..., 102n of the first detent element or gear 103 engage in the detents or teeth 220a, 220b, ..., 220m of the second detent element or gear 203.
  • the second gear 203 also rotates continuously. This results in several unique positions or positions of the catch elements 103, 203 relative to one another.
  • the detent elements or gears 103, 203 of the detent mechanism all have a different number of detents or teeth.
  • one and the same tooth (e.g. tooth no. 2) of one gear 103, 203 can move into different detent spaces or tooth gaps (e.g. in tooth gap 8/9 between teeth 8 and 9 and also engage in the tooth gap 20/21 between teeth 20 and 21) of the other gear 103, 203.
  • a first position of the gears 103, 203 relative to one another in which tooth No. 2 of the first gear 103 engages in the tooth gap 8/9 of the second gear 203, can represent a first counter reading
  • a different one second position of the two gears 103, 203 relative to each other in which tooth No. 2 of the first gear 103 engages in the tooth gap 20/21 of the second gear 203, can represent a different second counter reading.
  • the counting unit which is formed from the individual detent elements of the detent mechanism 101 (here: from the first and second detent elements or gears 103, 203), can indicate the count of the detected limit value events in the sense of coding.
  • the number of possible unique positions of the individual gears 103, 203 relative to one another determines the number of available code words. This will be explained in more detail below with reference to the table shown in Figure 2.
  • the first gear Z1 would correspond to the first detent element 103 and the second gear Z2 would correspond to the second detent element 203.
  • the first column of the table shows the counter readings that can be displayed using the unique combinations of positions of the two gears Z1, Z2 relative to one another before possible position combinations are repeated.
  • the counter readings represent the number of detected limit value events, e.g. the number of sterilization cycles carried out (which is why the counter reading is referred to as “cycles” as an example).
  • the second column of the table lists the teeth 1, 2 and 3 of the first gear Z1.
  • the third column of the table lists teeth 1 to 5 of the second gear Z2.
  • the fourth column of the table shows the possible combinations of the teeth of the first gear Z1 with the teeth of the second gear Z2, and thus the different position combinations of the two gears Z1, Z2 relative to one another.
  • the first digit represents the number of the tooth of the first gear Z1
  • the hyphenated second digit represents the number of the tooth of the second gear Z2.
  • tooth No. 1 of the first gear Z1 can come into contact with tooth No. 1 of the second gear Z2 during a first 360° rotation (see code word 1-1 in line 1 of the table).
  • tooth No. 1 of the first gear Z1 can come into contact with tooth No. 4 of the second gear Z2 (see code word 1-4 in line 4 of the table).
  • tooth No. 1 of the first gear Z1 can come into contact with tooth No.
  • the number of limit value events to be detected is therefore coded with a code that results from the different combinations of tooth positions or from the different combinations of positions of the two gears 103, 203 relative to one another.
  • each individual numerical code or each code word ie each different engagement position of the teeth of the first gear Z1 with the teeth of the second gear Z2, corresponds to a different position or position of the two gears Z1, Z2 relative to one another.
  • the first detent element or gear 103 and the second detent element or gear 203 together form a counting unit in which the number of limit value events to be detected is determined based on possible different positions or positions of the two detent elements 103, 203 relative to one another.
  • This coding is particularly suitable when the individual gears Z1, Z2 have a different number of teeth.
  • the number of possible combinations can be maximized if the number of teeth of the individual gears Z1, Z2 do not have a greatest common divisor (gcd).
  • the maximum number of code words or combinations would be possible, which is calculated by multiplying the number of teeth of the individual gears Z1, Z2 (e.g. according to: z1 * z2).
  • 3 * 5 15 different unique position combinations of the two gears Z1, Z2 relative to one another are possible.
  • the number of possible unique combinations is calculated according to the following rule: z1 / gcd *z2. If, for example, the first gear Z1 had six teeth instead of the five specified above, then the largest common divisor would be the number 3, and accordingly instead of the previously mentioned 15 unique position combinations, only six unique position combinations would be possible, even though that The first gear Z1 even has one more tooth here.
  • the initial or initial position of the individual detent elements or gears 103, 203 represents the count value '0'.
  • code word 1-1 in line 1 of the table
  • a sterilization cycle counter in the starting position code word 1-1
  • the counter reading '0' in line 1 of the table indicates the counter reading '0' in line 1 of the table.
  • the counter jumps to the value '1', which is indicated by the counter reading '1' in line 2 of the table. This means that exactly one of all possible position combinations of the gears 103, 203 is reserved for the starting position.
  • the counting unit which is formed from the individual detent elements of the detent mechanism 101 (here: from the first and second gears 103, 203), (z1 * z2) - 1 different counter readings can be realized for counting limit value events, provided that the number of teeth on both Gears 103, 203 do not have a greatest common divider (gcd). If a GCD exists, then the number of possible unique meter readings would be calculated according to:
  • the gear with the smaller number of teeth has a smaller diameter than the gear with the larger number of teeth.
  • Embodiments of the invention provide that in the case of different numbers of teeth, the first detent element or gear 103 has fewer teeth than the second detent element or gear 203. The first gear 103 would therefore have a smaller diameter than the second gear 203. This has the advantage in that a gear reduction is thereby realized, with a lower torque being required to rotate the smaller first gear 103. This plays a role that should not be neglected, particularly in the components of the limit value detection device 100 according to the invention manufactured using microstructuring technology.
  • FIG 3 shows a further conceivable exemplary embodiment of a limit value detection device 100 according to the invention.
  • the same parts with the same function, as explained previously with reference to Figure 1, are provided with the same reference numerals.
  • Figure 1 For a description in this regard, please refer to Figure 1.
  • the embodiment shown in Figure 3 differs from the embodiment shown in Figure 1, among other things, in that the second catch element or gear 203 is arranged at a distance from the first catch element or gear 103, and the catches or teeth 102a, 102b, . .. , 102n; 220a, 220b, ..., 220m of the two locking elements 103, 203 do not engage with one another. As shown in Figure 3, the two detent elements 103, 203 can be arranged next to each other.
  • the latching mechanism 101 has more than the two latching elements 103, 203 shown here purely as an example.
  • one or more further detent elements could cooperate with the first detent element 103, and/or one or more further detent elements could cooperate with the second detent element 203.
  • a second pawl 204 is provided here, which is in a notch space or a tooth gap between two adjacent notches or teeth 220a, 220b, ..., 220m of the second detent element or gear 203 can engage.
  • the second pawl 204 allows movement or rotation of the second detent element or gear 203 in a freewheeling direction 306, and blocks movement or rotation of the second detent element or gear 203 in an opposite locking direction 307.
  • the actuating device 108 has a second actuating element 212, which can engage in a detent space or in a tooth gap between two adjacent detents or teeth 220a, 220b, ..., 220m of the second detent element or gear 203.
  • the second actuating element 212 can, for example, have a pawl-like shape which is designed to engage between the two adjacent detents 220a, 220b, ..., 220m of the second detent element 203.
  • the actuating device 108 can advantageously be designed in such a way that it is deflected in a first direction 113 when a predefined limit value is exceeded and/or fallen below, in order to, by means of this deflection, in addition to the first detent element 103, also the second detent element 203 each detent in the freewheeling direction 106 , 306 to move.
  • the second actuating element 212 can be coupled to the thermal bending transducer 111, so that the second actuating element 212 moves with the thermal bending transducer 111 when it is deflected.
  • the thermal bending transducer 111 can deform in a first direction 113 when a temperature limit value is exceeded (alternatively: when it falls below it) and the second actuating element 212 can also move in this first direction 113.
  • the second actuating element 212 which is latched between two adjacent detents 220a, 220b, ..., 220m, thereby moves the second detent element 203 in the freewheeling direction 306.
  • the second pawl 204 disengages, the second detent element 203 rotates exactly one detent further, and the second Pawl 204 latches into the subsequent notch space.
  • the second gear 203 would continue to rotate in the freewheel direction 306 by exactly one tooth.
  • the thermal bending transducer 111 When the temperature has then fallen below the temperature limit again (alternatively: risen above the temperature limit), the thermal bending transducer 111 returns to its original shape and moves in a second direction 114 that is opposite to the first direction 113. This moves also the second actuating element 212 in this second direction 114 and latches from the previous detent space into the next detent space. Following this, a new limit value detection can then be carried out.
  • the respective position or position of the respective detent element or gear 103, 203 can be determined at this marking 300.
  • a single marking 300 is shown purely as an example. However, a separate marking can also be provided for each detent element 103, 203.
  • tooth No. 12 of the first detent element or gear 103 and tooth No. 1 of the second detent element or gear 203 would be opposite each other at the marking 300. This would correspond to a code word 12-1, which in turn would correspond to a specific counter reading of the counting unit.
  • FIG 4A shows a further exemplary embodiment of a limit value detection device 100 according to the invention.
  • the same parts with the same function as previously explained with reference to Figures 1 and 3 are provided with the same reference numerals. For a description in this regard, please refer to these figures.
  • the second detent element or gear 203 moves or rotates continuously with the first detent element or gear 103, that is, every time the first detent element or gear 103 moves around a detent continues to rotate, the second detent element or gear 203 also rotates one detent further.
  • the second detent element or gear 203 therefore moves continuously with the first detent element or gear 103. This can be achieved by engaging the teeth of both gears 103, 203 ( Figure 1), or alternatively ( Figure 3) by the actuating device 108 moving and rotating both gears 103, 203 together by one detent or one tooth in one actuation process .
  • the embodiment shown in Figure 4A differs from the previously discussed embodiments, among other things, in that the second detent element or gear 203 moves discontinuously together with the first detent element or gear 103. This is to be understood as meaning that the second detent element or gear 203 does not also move or rotate in detent fashion with every detent-wise movement or rotation of the first detent element or gear wheel 103. Instead, the second detent element or gear 203 only rotates by one detent every nth detent-wise movement or rotation of the first detent element or gear 103, where n > 1.
  • the second detent element or gear 203 only moves or rotates by one detent or tooth for each full revolution (by 360°) of the first detent element or gear 103.
  • the first detent element or gear 103 can have a driver 400.
  • the first gear 103 has an annular structure, i.e. the toothing with the teeth 102a, 102b, ..., 102n is arranged radially on the outside on the outer circumference 420 of the first gear 103.
  • the driver 400 is arranged on the inner circumference 430 of the annular first gear 103.
  • the first detent element or gear 103 can be designed annularly, with the detents or teeth 102a, 102b, ..., 102n being arranged in the form of external teeth on the outer circumference 420 of the annular first detent element or gear 103.
  • the annular first detent element or gear 103 can also have a driver 400 which is arranged on the inner circumference 430 of the annular first detent element or gear 103.
  • the second detent element or gear 203 can be arranged within the annular first detent element or gear 103.
  • the outer diameter (including the teeth 220a, 220b, ..., 220m) of the second detent element or gear 203 would be smaller than the inner diameter of the annular first detent element or gear 103 (without the driver 400).
  • the teeth 220a, 220b, ..., 220m of the second detent element or gear 203 can be designed in the form of external teeth on the outer circumference of the second detent element or gear 203.
  • the teeth 220a, 220b, ..., 220m of the external toothing are therefore located of the second detent element or gear 203 opposite the driver 400, which is arranged on the inner circumference 420 of the annular first detent element or gear 103.
  • the driver 400 can come into engagement with the teeth 220a, 220b, ..., 220m of the external teeth of the second detent element or gear 203. As a result, the driver 400 continues to rotate the second detent element or gear 203 detent by detent, i.e. by exactly one detent or exactly one tooth.
  • the second detent element or gear 203 is arranged outside the first detent element 103.
  • the driver 400 or another driver, would also be arranged on the outer circumference 420 of the first detent element 103.
  • the driver would move the externally arranged detent element discontinuously (e.g. after every full 360 ° rotation of the first detent element 103) by one detent.
  • the first detent element or gear 103 has exactly one driver 400 on the inner circumference 430 and/or on the outer circumference 420.
  • the first detent element or gear 103 can rotate through a full 360° before the driver 400 then moves the second detent element or gear 203 by exactly one detent or tooth.
  • the second detent element or gear 203 is only rotated further by one detent or tooth after each full 360° rotation of the first detent element or gear 103.
  • first detent element or gear 103 has exactly a single driver 400, all teeth 102a, 102b, ..., 102n of the external teeth of the first detent element or gear 103 can first pass completely and be used to count the detected limit value events (e.g. exceeding the temperature threshold value). while the second detent element or gear 203 is always in the same position.
  • the latching mechanism 101 has more than the two latching elements 103, 203 shown purely as an example.
  • further detent elements are provided which have the same function and the same features as the second detent element 203 described here as an example.
  • the one or more additional detent elements could be arranged within the first detent element 103, as in the example the second detent element 203 was described. Alternatively or additionally, the one or more additional detent elements could be arranged outside the first detent element 103.
  • the counting unit according to the invention is always formed from the individual detent elements of the detent mechanism 101 (here: from the first detent element or gear 103 and the second detent element or gear 203), the individual detent elements or gears 103, 203 are used to count the detected Limit events used.
  • the individual gears 103, 203 there are several possible unique positions of the individual gears 103, 203 relative to one another, which can represent the counter reading in the sense of coding. This will be explained in more detail below using the table shown in Figure 5.
  • the table in Figure 5 shows examples of possible different combinations of positions of two gears relative to one another, as described in the embodiment from Figure 4A.
  • the first detent element or gear 103 has a driver 400. After every full 360° rotation of the first detent element or gear 103, the driver 400 actuates the second detent element or gear 203 and moves or rotates it further by one detent or tooth.
  • the table lists two gears Z1, Z2 with different numbers of teeth.
  • the first gear Z1 would correspond to the second detent element 203 and the second gear Z2 would correspond to the first detent element 103.
  • the first column of the table shows the counter readings that are possible using the unique combinations of positions of the two gears Z1, Z2 relative to one another before possible position combinations are repeated.
  • the second column of the table lists teeth #1, #2 and #3 of the first gear Z1.
  • the third column of the table lists teeth Nos. 1 to 5 of the second gear Z2.
  • the fourth column of the table shows the possible combinations of the teeth of the first gear Z1 with the teeth of the second gear Z2, and thus the resulting code words that describe the different position combinations of the two gears Z1, Z2 relative to one another.
  • the first digit represents the number of the tooth of the first gear Z1
  • the hyphenated second digit represents the number of the tooth of the second gear Z2.
  • the first detent element or gear 103 (here: Z2) rotates through a full 360 ° while the second detent element or gear 203 (here: Z1) is in one and the same position during this time or position remains.
  • the individual detent elements of the detent mechanism 101 (here: the first detent element or gear 103 and the second detent element or gear 203) together form a counting unit in which the number of limit value events to be detected is based on possible different positions or positions of the individual ones Detent elements 103, 203 are determined relative to one another.
  • the first detent element or gear 103 has more than the individual driver 400 shown here as an example. It would also be conceivable that, in addition to the second detent element or gear 203, there would be further detent elements or gears that could be moved in detents using the driver 400 (or several drivers). It would also be conceivable that, in addition to the second detent element or gear 203, there would be further detent elements or gears, the detents or teeth of which engage in the detents or teeth of the second detent element 203 and are moved further by the second detent element 203.
  • the driver 400 or an additional driver, would be attached to the outer circumference 420 of the first detent element or gear 103.
  • the driver 400 could be arranged, for example, between two adjacent detents 102a, 102b.
  • the driver 400 could be longer than the catches 102a, 102b, ..., 102n and thus beyond the outer contour the catches 102a, 102b, ..., 102n protrude.
  • the second detent element or gear 203 could be arranged at a distance from the first detent element or gear 103, so that the detents or teeth 102a, 102b, ..., 102n of the first detent element or gear 103 do not come into contact with the detents or Teeth 220a, 220b, ..., 220m of the second detent element or gear 203 come into engagement.
  • the protruding driver 400 would then be able to engage in the catches or teeth 220a, 220b, ..., 220m of the second catch element or gear 203 in order to further rotate the second catch element or gear 203 by one catch or tooth.
  • an end stop can also be implemented, whereby the second detent element or gear 203, which is carried by means of the driver 400, could run against the end stop after a complete 360 ° rotation. This allows a maximum number of limit value events to be detected to be set without overflow occurring.
  • FIG. 4B shows a corresponding conceivable exemplary embodiment of a limit value detection device 100 according to the invention with an end stop.
  • the same parts with the same function as previously explained with reference to FIG. 4A are provided with the same reference numerals.
  • FIG. 4A Also in the exemplary embodiment according to FIG. 4B, more than the two detent elements 103, 203 shown purely as an example can be provided. In particular, it would be conceivable for further detent elements to be provided which have the same function and the same features as the second detent element 203 described here as an example.
  • the one or more additional detent elements could be arranged within the first detent element 103, as in the example of second detent element 203 was described. Alternatively or additionally, the one or more additional detent elements could be arranged outside the first detent element 103.
  • FIG. 4B has an optional end stop 410.
  • the end stop 410 is designed to prevent the counting unit from continuing to rotate at a certain point. For example, the movement of the counting unit can be prevented exactly when an overflow would otherwise occur, i.e. without the end stop 410. This would be the case, for example, after all tooth combinations or code words have been run through exactly once. This means that overflow can be prevented, which is advantageous, for example, for the purposes of counterfeit protection and can counteract manipulation.
  • the end stop 410 can be designed as a mechanical end stop.
  • the end stop 410 can, for example, be one of the outer circumference of the second catch element or Gear 203 have protruding first stop element 411.
  • This can be designed, for example, in the form of an additional detent element or tooth.
  • This additional tooth 411 can be arranged in a detent space between two adjacent detents 220a, 220b, ..., 220m.
  • the end stop 410 can also have a fixed second stop element 412.
  • the second stop element 412 is arranged opposite the second detent element 203 in such a way that the detents or teeth 220a, 220b, ..., 220m of the second detent element 203 can run unhindered past the second stop element 412 during rotation.
  • the first stop element 411 can be designed to be longer than the remaining detents 220a, 220b, ..., 220m, i.e. the first stop element 411 can protrude further from the outer circumference of the second detent element 203 than the remaining detents 220a, 220b, ..., 220m .
  • the first stop element 411 can protrude so far that it does not run unhindered past the second stop element 412 but instead hits the second stop element 412. This prevents further rotation of the second catch element 203.
  • Figure 4B is only a schematic view.
  • the end stop 410 or its stop elements 411, 412 can also be arranged at a different position.
  • the stop elements 411, 412 are arranged in such a way that the driver 400 can move past them unhindered.
  • the first stop element 411 is also designed such that it does not touch the inner circumference 430 of the first detent element 103.
  • Such an end stop 410 would also be conceivable in the exemplary embodiments discussed previously with reference to FIGS. 1, 3 and 4.
  • one of the two detent elements 103, 203 shown there could be replaced by the embodiment shown in Figure 4B.
  • the inner small detent element from FIG. 4B could serve purely for the purpose of realizing the end stop 410, while the coding described here is still accomplished by means of the two large detent elements 103, 203.
  • the movable parts of the microstructured limit detection device 100 could move in a common plane.
  • the moving parts include, among other things, the detent elements or gears 103, 203 and the actuating device 108.
  • the limit value detection device 100 could be arranged on a substrate so that all moving parts move in the substrate plane, ie parallel to the substrate surface.
  • the detent elements or gears 103, 203 could have scales by which the teeth can be numbered and/or the meter readings can be read.
  • the scales can, for example, be attached (e.g. printed, engraved or lasered) to the detent elements or gears 103, 203.
  • detents or teeth By numbering the detents or teeth, it could be read, for example, which detents or teeth 102a, 102b, ..., 102n of the first detent element or gear 103 correspond to which detents or teeth 220a, 220b, ..., 220m of the second detent element or gear 203 would be in engagement ( Figure 1), or which detents are opposite each other and / or which detents are each at a marking (e.g. marking 300 in Figure 3).
  • the position of the two detent elements or gears 103, 203 relative to one another can be determined using a scale.
  • the position or attitude of the respective detent element or gear 103, 203 can be determined, for example, by means of an electrical component (e.g. capacitor), which changes its electrical properties (e.g. capacitance) depending on the position of the respective detent element or gear 103, 203.
  • an electrical component e.g. capacitor
  • changes its electrical properties e.g. capacitance
  • the first detent element or gear 103 is designed here as a freely rotatable gear. However, it would also be conceivable that the first detent element or gear 103 could be rotated elastically, that is, the gear 103 could, for example, be rotatable against a spring force.
  • a spring (not shown here), such as a spiral spring known from clockworks, could be coupled to the gear 103 so that when the gear 103 moves in a first direction, the spring is tensioned (ie either compressed or tensioned), and When moving the gear 103 in a second direction opposite to the first direction, the spring relaxes. This also applies to all embodiments discussed herein, as well as to the second detent element or gear 203.
  • the pawl 104 engages in the spaces between two adjacent teeth 102a, 102b. It can be seen that here too, due to the specific shape of the pawl 104 and the individual teeth 102a, 102b, there is a freewheeling direction 106 in which the gear 103 is freely rotatable relative to the pawl 104. However, in the opposite direction, ie in a blocking direction 107, the pawl 104 blocks the movement of the gear 103.
  • the actuating device 108 actuates the detent element 103 in order to move it relative to the pawl 104 in the freewheeling direction 106 by one detent 102a, 102b at a time. As can be seen, the actuating device 108 engages a detent 102c of the detent element 103 in order to move the detent element 103 further in detents relative to the pawl 104.
  • the limit value detection device 100 according to the invention is provided here on a substrate 210.
  • the substrate 210 can be, for example, a silicon wafer.
  • the device 100 according to the invention can be provided on the substrate 210 as a microsystem.
  • the depicted gear structure 103 can be produced by suitable etching processes.
  • the actuating device 108 is deflected upward in the image plane in order to actuate the gear 103.
  • the deflection of the actuating means 108 therefore occurs in the horizontal direction, i.e. in a plane parallel to the substrate plane.
  • the movement of the actuating device 108 is essentially a pivoting movement caused by the supply of external energy (e.g. thermal energy), the behavior of the actuating device 108 in this example being approximately comparable to that of a cantilevered beam.
  • external energy e.g. thermal energy
  • the use of the previously mentioned electrical component 109 for determining the actual position of the detent element 103 is not limited to the embodiment of the actuating device 108 shown in FIG. Rather, the electrical component 109 can be used independently of the specific design of the actuating device 108, which is why the electrical component 109 can be combined with all of the embodiments described herein.
  • the electrical component 109 is designed here purely as an example as a capacitor. More specifically, here a first capacitor plate 201 is provided on the substrate 210 and a second capacitor plate 202 is provided on the detent element 103. It would also be conceivable that a first capacitor plate 201 on the first detent element 103, and a second capacitor plate 202 is arranged on the second detent element 203 (not shown here).
  • the two capacitor plates 201, 202 are two semicircular segments. In the position of the gear 103 relative to the substrate 210 shown in Figure 6, the two capacitor plates 201, 202 are aligned with one another in such a way that they lie exactly opposite one another, i.e. so that they join together to form a complete circle when viewed from above.
  • the capacitor 109 Due to the position of the two capacitor plates 201, 202 relative to one another, the capacitor 109 has a certain capacitor capacity in this position.
  • the gear 103 rotates relative to the substrate 210 and thus the orientation of the two capacitor plates 201, 202 relative to one another also changes.
  • the capacitor capacity of the capacitor 109 also changes.
  • the electrical component 109 can be an adjustable member of an RFID resonant circuit 207.
  • the RFID resonant circuit 207 can also have a coil 206. This is an LC resonant circuit with a component-dependent resonance frequency.
  • the resonance frequency of the resonant circuit 207 changes depending on the capacitor capacity of the adjustable capacitor 109. This results in a specific position of the two capacitor plates 201, 202 relative to one another for each position of the gear 103 relative to the substrate 210 or relative to the pawl 104. This results in a specific capacitor capacity and thus a specific resonance frequency of the RFID resonant circuit 207 for each actual position.
  • the RFID resonant circuit 207 has a specific resonance frequency for each actual position of the gear 103 relative to the substrate 210 or relative to the pawl 104.
  • the RFID resonant circuit 207 can be read using a suitable RFID reader.
  • the position of the gear 103 (second capacitor plate 202) relative to the substrate 210 (first capacitor plate 201) or relative to the pawl 104 can be deduced from the respective characteristic transmission frequency of the resonant circuit 207.
  • the position of the first detent element 103 relative to the second detent element 203 could be inferred from the respective characteristic transmission frequency of the resonant circuit 207.
  • the device 100 can have an electronic interface 209 for this purpose.
  • the electronic interface 209 enables the change in the electrical component 109 to be read out, e.g. B. if the electrical component 109 directly represents the adjustable link of an RFI D resonant circuit or more complex electronics.
  • the electrical component 109 corresponds to a typical component (capacitor, coil, resistor) of a resonant circuit 207, e.g. a variable capacitor 109, and this forms an LC resonant circuit 207 together with a coil structure 206, a change in the capacitance also changes the oscillation characteristics of the Resonant circuit 207.
  • the resulting passive transponder of an RFID system can be read wirelessly with an appropriate reading device. It is also conceivable that the electrical component 109 is a coil and that the other resonant circuit element 206 would be a capacitor.
  • electrical energy can be wirelessly coupled into the circuit with the aid of a corresponding reading device and used to carry out functions of the electronic circuit, e.g. for signal amplification, - evaluations, and other sending tasks.
  • the electrical component 109 does not necessarily have to be a capacitor. It would also be conceivable that the electrical component 109 is an ohmic resistor, a coil or an electro-optical element.
  • the first detent element 103 is designed here in the form of a rack having several teeth 102a, 102b.
  • the actuating device 108 is designed in the form of a linear actuator which actuates the detent element 103.
  • the actuating device 108 pulls or pushes the rack 103 in the freewheel direction 106.
  • the detent element 103 is shown here as a linear rack. However, it is also conceivable that the rack 103 is not linear but curved.
  • a rack 103 can also have a circular arc or circular segment-shaped structure, wherein the toothing can be arranged radially on the inside and/or radially on the outside.
  • the individual detents 102a, 102b are arranged one behind the other along the detent element 103 in the freewheeling direction 106, so that the pawl 104 moves one after the other from a detent space 105a during the detent movement engages in the next adjacent detent space 105b.
  • no separate reset mechanism needs to be provided for the endlessly rotating gear 103.
  • the actuating device 108 can, for example, have a traction device 401 and a traction device 402, which actuates the actuating device 108 by means of the traction device 401 and thus moves the rack 103.
  • the actuating device can 108 be deflectable, for example, mechanically (this also includes thermally) or electrically.
  • the electrical component 109 can, as mentioned at the beginning, be a variable ohmic resistance.
  • the resistor 109 can be arranged between the latching mechanism 101 and the substrate 210.
  • the variable ohmic resistor 109 is roughly comparable to a potentiometer. With each notch-wise further movement of the latch element 103 relative to the pawl 104 or relative to the substrate 210, its electrical resistance changes.
  • the ohmic resistance 109 can also be part of a resonant circuit 207.
  • This is, for example, a tunable RL resonant circuit 207, which has the above-mentioned ohmic resistance 109 and a coil arrangement 206.
  • a capacitor can also be used as a tunable electrical component 109 in order to form, together with the coil 206, a tunable LC resonant circuit 207, as previously described with reference to FIG.
  • the catch element 103 can be freely movable or also elastically movable.
  • the rack 103 can be actuated with a spring.
  • Figure 8 shows such an embodiment.
  • the embodiment shown here differs from the embodiment previously described with reference to FIG. 7, among other things, in that the actuating device 108 here does not actuate the detent element 103, but rather the pawl 104.
  • the detent element 103 is prestressed here by means of a tensioning element 501.
  • the tensioning element 501 can, for example, be a tension spring that is pulled apart in the initial state and is therefore prestressed.
  • the detent element 103 could be pulled up to the last tooth in the freewheel direction 106 against the tensile force of the tension spring 501.
  • the pawl 104 engages in the last space between the teeth and blocks the movement of the detent element 103 in the locking direction 107.
  • the actuating device 108 here actuates the pawl 104.
  • the actuating device 108 does not have to contact the pawl 104 directly, but rather the actuating device 108 can also be connected to the pawl 104 by means of a connecting means 502, for example.
  • the actuating device 108 can also optionally have a deflection device 503, so that the actuating device 108 does not necessarily have to move the pawl 104 in the same direction as the deflection direction of the actuating device 108.
  • an actuating device 108 which actuates the detent element 103 instead of the pawl 104.
  • the detent element 103 is therefore prestressed by means of the tension spring 501, i.e. the tension spring 501 pulls the detent element 103 in the locking direction 107.
  • the pawl 104 blocks the movement of the detent element 103 in this same locking direction 107.
  • the prestressed detent element 103 moves due to the pretension of the tensioning element 501, i.e. the tension spring 501 now pulls the detent element 103 in the locking direction 107.
  • the pawl 104 has released itself from engagement with the detent space 105a. In this case, the detent element 103 only moves forward by one detent 102a, 102b before the pawl 104 again engages in an adjacent next detent space 105b.
  • a compression spring could also be provided, which presses the detent element 103 in the locking direction 107. In this case, however, the compression spring would attack on the opposite side of the detent element 103 compared to FIG.
  • a braking device such as another pawl, or a mechanical stop can be provided.
  • the electrical component 109 discussed with reference to FIGS. 6 to 8 can be used in all embodiments and variants of the present invention described here to determine the counter reading of the counting unit.
  • both the first detent element 103 and the second detent element 203 can each have such an electrical component 109, with which the actual position of the respective detent element 103, 203 can be detected.
  • the detent elements 103, 203 can either be designed as gears or racks.
  • a first embodiment relates to a limit value detection device (100) for detecting a limit value event multiple times.
  • the limit value detection device (100) can have a latching mechanism (101) manufactured using microstructuring technology with a first latching element (103) and a second latching element (203), each latching element (103, 203) having a plurality of latches (102a, 102b, .. . , 102n; 220a, 220b, ... , 220m).
  • the limit value detection device (100) can further have a pawl (104) which is designed to engage in a detent space (105) between two adjacent detents (102a, 102b) of the first detent element (103), the first detent element (103) in a freewheeling direction (106) is movable relative to the pawl (104) and a movement of the first detent element (103) relative to the pawl (104) in a locking direction (107) can be blocked by means of the pawl (104).
  • the limit value detection device (100) can further have an actuating device (108) which is designed to move the first detent element (103) and the pawl (104) in a detent-wise manner relative to one another in the freewheeling direction (106).
  • the first detent element (103) and the second detent element (203) can together form a counting unit in which the counter reading for displaying the detected limit value events is determined based on the position of the two detent elements (103, 203) relative to one another.
  • the latching mechanism (101) can be designed as a microsystem (MEMS: microelectromechanical system).
  • the limit value detection device (100) can further have a substrate (210) on which the latching mechanism (101) is provided as a microsystem, and wherein a deflection actuating device ( 108) happens horizontally, ie in a plane parallel to the substrate plane.
  • the plane in which the substrate extends and which is delimited or spanned by the lateral outer edges of the substrate is referred to as the substrate plane.
  • the substrate plane can be roughly equated with the flat wafer itself.
  • a movement within a plane parallel to the substrate plane can, for example, be a movement in or on the substrate.
  • the limit value detection device (100) can further have a substrate (210) on which the latching mechanism (101) is provided as a microsystem, and wherein a deflection of the actuating device (108) happens vertically, i.e. perpendicular to the substrate plane.
  • the limit value detection device can have a deflection device by means of which the vertical, i.e. perpendicular to the substrate plane, deflection movement of the actuating device (108) can be diverted into a horizontal, i.e. parallel to the substrate plane, directed movement.
  • a vertical movement perpendicular to the substrate plane would, for example, be a movement of the actuating device (108) out of the substrate plane, i.e. the actuating device (108) would, for example, move vertically or perpendicularly away from the substrate.
  • a corresponding deflection device can be provided, for example, in the form of gears, in particular bevel or worm gears.
  • the deflection device it would also be conceivable for the deflection device to have a first and a second deflection means, the first deflection means having an oblique surface and the second deflection means being in contact with this oblique surface.
  • the first deflection means moves in a direction that is oblique to the direction of movement of the second deflection means. For example, on an inclined surface with an angle of 45°, a deflection from a horizontal to a vertical movement can be realized.
  • the actuation of the pawl (104) or the detent element (103, 203) does not take place directly by the actuating device (108) but indirectly by means of the deflection device arranged in between. This means that the actuating device (108) actuates the deflection device (perpendicular to the substrate plane) and the deflection device actuates the pawl (104) or the detent element (horizontal to the substrate plane).
  • the associated catches of a catch element (103, 203) can be arranged one behind the other along the respective detent element (103, 203) in the freewheeling direction, so that the pawl (104) engages successively from one detent space into the next adjacent detent space during the detent-wise movement.
  • the first and second detent elements (103, 203) can each be designed in the form of a freely rotatable gear, in which the associated detents are in the form of a radially outside or radial Teeth arranged on the inside of the respective gear (103, 203) are formed.
  • a gear can also be manufactured relatively easily using microsystem technology.
  • the design of the detent elements as a gear offers the advantage that the gear can be moved endlessly relative to the pawl (in detents).
  • an end stop to be provided which limits the number of notch-wise movements.
  • the end stop could limit further rotation of the gear. This makes it possible to avoid that the counting unit connected to the gear is zeroed after a predetermined number of detent-wise movements or rotations of the gear. This ensures that there is no overflow when reading out the meter reading.
  • An end stop can also be used for racks and the like in order not to exceed a certain number of notch-wise movements.
  • At least one of the two detent elements (103, 203) can be designed in the form of a rack that is movable relative to the pawl (104), in which the detents are in the form of a Rack arranged teeth are formed.
  • a rack can, for example, have a linear or a curved shape.
  • the toothing can be arranged on the inside, ie directed towards the center of the radius of curvature, and/or on the outside, ie on the side of the rack facing away from the center of the radius of curvature.
  • one of the two locking elements (103, 203) is designed in the form of a rack, while The other of the two detent elements (103, 203) is designed in the form of a gear. However, it is also conceivable that both locking elements (103, 203) are designed in the form of a rack.
  • the actuating device (108) can actuate the first detent element (103) in order to detent the first detent element (103) relative to the pawl (104) in the freewheeling direction (106). to move forward one notch at a time.
  • the actuating device (108) can actuate the first detent element (103) directly or indirectly. Actuating the first detent element (103) has the advantage that the pawl (104) can be arranged stationary while the first detent element (103) is moved in the freewheeling direction.
  • the latch (104) can be skipped from one detent space to the next detent space in the freewheel direction, for example, by suitable shaping of the detents (102a, 102b, ..., 102n) and the pawl (104), so that the pawl (104) when Moving the first catch element (103) slides over the catch along the catch flank and latches into the adjacent catch space.
  • the actuating device (108) can engage a catch (102a, 102b, ..., 102n) of the first catch element (103) in order to move the first catch element (103) relative to the Pawl (104) to move further in notches.
  • the actuating device (108) can engage a tooth of a gear and move the gear directly by one tooth. This is a relatively simple way to operate the first detent element, as no further deflection levers, etc. are required.
  • the first detent element (103) can be biased by means of a tensioning element (501), and the actuating device (108) can actuate the pawl (104), with one The movement of the pawl (104) which releases the engagement in a detent space (105a) moves the prestressed first detent element (103) further by one detent (102a, 102b) due to the pretension before the pawl (104) moves back into an adjacent next detent space (105b). of the first detent element (103).
  • the preload is only selected to such an extent that the gear only carries out a predetermined maximum number of detent-wise movements. This ensures that there is no overflow when reading out the meter reading.
  • the actuating device (108) can be thermally deflectable. This means that thermal limit value violations can be measured.
  • the actuator (108) may be a thermal bending transducer, and/or the actuator (108) may comprise a shape memory alloy.
  • a thermal bending transducer is a component that changes its shape depending on the temperature. The thermal bending transducer can, for example, deform in a first direction when a limit temperature is exceeded. If the temperature falls below this limit, the thermal bending transducer returns to its original position, i.e. it deforms again in the other direction.
  • a thermal bending transducer can also be a component known in the English-speaking world under the name bimorph. Such a bimorph has two or more active areas that can be operated separately from one another.
  • a thermal bimorph for example, has two active areas that deform in a first direction when a limit temperature is exceeded. When the temperature falls below this limit value, the two active areas move back to their initial position, i.e. in an opposite second direction.
  • the two active areas can have different coefficients of thermal expansion. As a result, the amount of deformation in both active areas is different, which in turn leads to a mechanical deflection of the bimorph.
  • the thermal bimorph can therefore move in two directions in response to a temperature falling below or exceeding a limit value.
  • the actuating device (108) can be deflected mechanically or electrically.
  • the actuating device (108) can be deflected mechanically using certain forces, for example pressure. This can be, for example, a barometric pressure, i.e. the actuating device (108) can be used, for example, in diving chronographs and display the number of dives.
  • the actuating device (108) can also be deflected, for example, by acceleration forces. For example, it can be proven whether and how often a device has fallen from a certain height, or the number of speeding violations in vehicles can be proven.
  • the actuating device (108) can be designed to be deflected when a predefined limit value is exceeded and/or fallen below, in order to use this deflection to activate the first detent element (103) and the latch (104) to move relative to one another in the freewheeling direction (106).
  • a limit value can, for example, be a predefined amount of a temperature, a pressure, an acceleration or other thermal, electrical or mechanical forces, depending on whether the actuating device (108) can be deflected by soft force (e.g. thermal, electrical, mechanical). This can be both an upper and a lower limit.
  • the actuating device (108) only activates the pawl and/or the first detent element (103) when the force deflecting the actuating device (108) falls below or exceeds the limit value. This means that only when the predefined limit value is undershot or exceeded is the deflection of the actuating device (108) sufficient to move the first detent element (103) and the pawl (104) relative to one another.
  • the limit value detection device (100) can have an electrical component (109) which is designed to determine its electrical properties depending on the position of the two detent elements (103 , 203) to change relative to each other.
  • the electrical component (109) can change its electrical properties every time the latching mechanism (101), ie the first latching element (103) has moved further relative to the second latching element (203).
  • the variable electrical property of the electrical component (109) can assume a specific value for each individual position of the latching mechanism (101), ie of the first latching element (103) relative to the second latching element (203).
  • the electrical component (109) can be a variable resistor, a capacitor or even a coil, the respective amount (resistance, capacitance, inductance) of which changes with each detent-wise movement of the detent mechanism (101).
  • each individual resistance, capacitance or inductance value is characteristic and unique for a specific position or position of the first detent element (103) relative to the second detent element (203).
  • the current measured value of the electrical component (109) can therefore be used to draw conclusions about the current position or position of the latching mechanism (101) or of the first latching element (103) relative to the second latching element (203).
  • the limit value detection device (100) can be a capacitor or a resistor or a coil or an electro-optical element. All of these electrical components are suitable for detecting even the slightest changes in their electrical behavior.
  • the electrical component (109) can be an adjustable member of an RFID resonant circuit (207).
  • the electrical component (109) could therefore be, for example, an electrical consumer with variable resistance, a capacitor with variable capacity or a coil with variable inductance, with their respective electrical properties varying depending on the quantity to be determined (e.g. temperature, pressure, etc.). .
  • the resonance frequency of the entire RFID resonant circuit (207) also changes.
  • the (active or passive) RFID resonant circuit (207) can be read, for example, with an RFID reader, the frequency of the resonant circuit being an indicator for the current value of the respective adjustable electrical component (109), and thus at the same time also an indicator for can be the current position of the locking mechanism (101).
  • the limit value detection device (100) can further have a substrate (210) on which the latching mechanism (101) is arranged, and the electrical component (109) can be between the latching mechanism (101) and the substrate (210).
  • the electrical component (109) can be structured, for example, as a corresponding component structure (capacitor, transistor, diode, resistor, etc.) in a semiconductor substrate 210.
  • the limit value detection device (100) can further have a substrate (210) on which the latching mechanism (101) is provided, and the electrical component (109) can be a capacitor, wherein a first capacitor plate (201) is provided on the substrate (210) and a second capacitor plate (202) on the latching mechanism (101) and / or on the pawl (104), and wherein
  • the latching mechanism (101) and/or the pawl (104) moves in a detent manner relative to the substrate (210)
  • the orientation of the capacitor plates (201, 202) changes relative to one another, so that the capacitor capacity changes.
  • the limit value detection device (100) can be used as a
  • Sterilization cycle counter can be designed, in which the actuating means (108) moves the locking mechanism (101) by exactly one detent (102a, 102b) after a sterilization process has been carried out.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) zum mehrfachen Detektieren eines Grenzwertereignisses, aufweisend einen in Mikrostrukturierungstechnik gefertigten Rastmechanismus (101) mit einem ersten Rastenelement (103) und einem zweiten Rastenelement (203), wobei jedes Rastenelement (103, 203) jeweils eine Vielzahl von Rasten (102a, 102b,..., 102n; 220a, 220b,..., 220m), eine Klinke (104), die ausgestaltet ist, um in einen Rastenzwischenraum zwischen zwei benachbarte Rasten (102a, 102b) des ersten Rastenelements (103) einzugreifen, wobei das erste Rastenelement (103) in einer Freilaufrichtung (106) relativ zu der Klinke (104) bewegbar ist und eine Bewegung des ersten Rastenelements (103) relativ zu der Klinke (104) in einer Sperrrichtung (107) mittels der Klinke (104) blockierbar ist, und eine Betätigungsvorrichtung (108), das ausgestaltet ist, um das erste Rastenelement (103) und die Klinke (104) relativ zueinander rastenweise in Freilaufrichtung (106) zu bewegen. Erfindungsgemäß bilden das erste Rastenelement (103) und das zweite Rastenelement (203) zusammen eine Zähleinheit, bei der sich der Zählerstand zum Anzeigen der detektierten Grenzwertereignisse anhand der Position bzw. Stellung der beiden Rastenelemente (103, 203) relativ zueinander bestimmt.

Description

GRENZWERTDETEKTIONSVORRICHTUNG MIT ZÄHLEINHEIT
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mehrfachen Detektieren von Grenzwertereignissen. Solche Grenzwertereignisse definieren sich dadurch, dass ein vordefinierter Schwellenwert unterschritten bzw. überschritten wird. Hierbei kann es sich beispielsweise um Schwellenwerte eines Drucks, einer Temperatur, einer Beschleunigung, einer mechanischen Kraft, und dergleichen handeln.
Das Erfassen und der Nachweis solcher Grenzwertüber- bzw. -unterschreitungen in einem betrachteten Zeitraum kann bei verschiedenen industriellen Prozessen von Bedeutung sein. Eines von unzähligen Beispielen betrifft beispielsweise kritische Temperaturbelastungen während der Produktherstellung, in der Logistikkette, während der Produktnutzung oder allgemein bei temperaturbehafteten Prozessen an einem Produkt.
Auch Beschleunigungs-Grenzwertüberschreitungen, z.B. in Fallsensoren bei Smartphones, o- der Druck-Grenzwertüberschreitungen, z.B. in Gasflaschen, sind heutzutage von großem Interesse in der Industrie. Oftmals ist es hierbei interessant zu erfahren, wie oft ein vordefinierter Grenzwert unter- bzw. überschritten wurde.
Des Weiteren werden Grenzwertdetektionsvorrichtungen im medizinischen bzw. klinischen Umfeld in Form sogenannter Sterilisationszyklenzähler bei der Autokiavierung eingesetzt. Die Autokiavierung, also Dampfsterilisation von Instrumenten im klinischen Umfeld, ist ein notwendiger Prozess, um eine keimfreie und sichere Wiederverwendung sterilisierter medizinischer Instrumente gewährleisten zu können. Dieser Prozess mit heißem, gesättigtem Wasserdampf stellt für die Instrumente jedoch oft eine erhebliche Belastung dar und darf eine bestimmte Höchstzahl nicht überschreiten.
In der WO 2018 / 069 079 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Ermitteln von Grenzwertereignissen beschrieben. Diese Vorrichtung weist ein Zahnrad oder eine Zahnstange auf, in deren Zähne eine Klinke eingreifen kann. Nach jedem detektierten Grenzwertereignis springt die Klinke um einen Zahn weiter. Die Anzahl von Grenzwertereignissen, die mittels dieser Vorrichtung detektiert werden können, ist jedoch stets exakt auf die Anzahl der vorhandenen Zähne beschränkt. Das heißt, bei einem Zahnrad mit z.B. zwölf Zähnen (und dementsprechend zwölf Zahnlücken, in die die Klinke eingreifen kann) ist die Anzahl der zu detektie- renden Grenzwertereignisse auf genau elf beschränkt, denn beim zwölften Durchlauf ist wieder der Ausgangszustand beim ersten Zahn erreicht. Nach einem vollständigen Durchlauf muss die Vorrichtung wieder zurückgesetzt werden, um einen neuen Zählvorgang zu starten. Andernfalls kommt es zu einem Überlauf, und die Vorrichtung fängt erneut bei ,1 ‘ an zu zählen, obwohl sie ja eigentlich bereits das Zwölfte Grenzwertereignis detektiert hat. Bei manchen Einsatzgebieten kann dies zu durchaus unerwünschten Nebeneffekten führen. So könnte beispielsweise bei einem Sterilisationszyklenzähler, der die Anzahl der Sterilisationsvorgänge von OP-Besteck mitzählt, eine falsche Angabe von bereits erfolgten Sterilisationszyklen ein nicht unerhebliches Risiko für die Haltbarkeit des OP-Bestecks und somit auch für die Sicherheit des zu operierenden Patienten darstellen.
Da die Anzahl der zu detektierenden Grenzwertereignisse auf die Anzahl der Rasten bzw. Zähne des Rastenelements (z.B. ein Zahnrad) beschränkt ist, muss der Anwender beim Zählen der detektierten Grenzwertereignisse Vorsicht walten lassen, um einen Überlauf nicht zu übersehen. Dies könnte umgangen werden, indem man die Anzahl möglicher zu detektieren- der Grenzwertereignisse erhöht. Hierfür wäre es denkbar, die Anzahl der Rasten bzw. Zähne zu erhöhen. Das Rastenelement (z.B. Zahnrad) kann jedoch nicht beliebig vergrößert werden, da dies dem Gedanken der Mikrostrukturierungstechnik nicht mehr Rechnung tragen würde.
Es wäre daher wünschenswert, bestehende mikrostrukturierte Grenzwertdetektionsvorrichtungen dahingehend zu verbessern, dass die Anzahl von detektierbaren Grenzwertereignissen erheblich gesteigert werden kann, vorzugsweise unter Beibehaltung eines möglichst kleinen Formfaktors der mikrostrukturierten Grenzwertdetektionsvorrichtung.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Grenzwertdetektionsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Grenzwertdetektionsvorrichtung weist unter anderem einen Rastmechanismus auf. Der Rastmechanismus weist ein erstes Rastenelement mit einer Vielzahl an Rasten, sowie mindestens ein zweites Rastenelement mit einer Vielzahl an Rasten, auf. Der Rastmechanismus kann auch mehr als zwei Rastenelemente aufweisen. Die Grenzwertdetektionsvorrichtung weist außerdem mindestens eine Klinke auf, die ausgestaltet ist, um in einen Rastenzwischenraum zwischen zwei benachbarte Rasten eines der Rastenelemente einzugreifen. Der Rastenzwischenraum ist die Lücke zwischen zwei Rasten. Die Klinke blockiert die Bewegung des Rastenelements, in dessen Rasten die Klinke eingreift, in einer ersten Richtung. Diese Richtung wird daher auch als Sperrrichtung bezeichnet. Eine Bewegung in die entgegengesetzte Richtung lässt die Klinke jedoch zu. Diese Richtung wird daher auch als Freilaufrichtung bezeichnet. Das Rastenelement, in dessen Rasten die Klinke eingreift, kann sich also in Freilaufrichtung relativ zu der Klinke bewegen, während hingegen eine Bewegung des Rastenelements in Sperrrichtung durch die Klinke verhindert wird. Die erfindungsgemäße Grenzwertdetektionsvorrichtung weist ferner eine Betätigungsvorrichtung auf, die ausgestaltet ist, um das erste Rastenelement oder die Klinke zu betätigen, sodass sich das erste Rastenelement relativ zur Klinke rastenweise in Freilaufrichtung bewegt. Erfindungsgemäß findet diese Relativbewegung rastenweise statt, d.h. das erste Rastenelement und die Klinke werden mit jeder Auslenkung der Betätigungsvorrichtung um exakt eine Raste weiterbewegt. Oder anders ausgedrückt, das erste Rastenelement und die Klinke werden mit jeder Auslenkung der Betätigungsvorrichtung relativ zueinander derart bewegt, dass sich das erste Rastenelement relativ zur Klinke schrittweise um jeweils eine Raste pro Betätigung weiterbewegt. Bei einer festgestellten Grenzwertüberschreitung bzw. -unterschreitung bewegt die Betätigungsvorrichtung das erste Rastenelement relativ zur Klinke um jeweils eine Raste weiter. Anschließend kann sich die Betätigungsvorrichtung wieder in ihre Ausgangslage zurückstellen. Somit kann das Eintreten eines Grenzwertereignisses mehrfach detektiert werden. Die Betätigungsvorrichtung kann sensitiv auf die zum Zwecke der Grenzwertdetektion zu messende Größe reagieren. Das heißt, die Betätigungsvorrichtung kann beispielsweise ansprechend auf eine Kraft, eine Temperatur, einen Druck, einen elektrischen Strom, und dergleichen derart ausgelenktwerden, dass sie das erste Rastenelement oder die Klinke betätigt und relativ zueinander um jeweils eine Raste bewegt, wenn ein vordefinierter Schwellenwert der zu messenden Größe unter- bzw. überschritten ist. Erfindungsgemäß bilden die zwei oder mehr Rastenelemente des Rastmechanismus zusammen eine Zähleinheit, wobei sich die Anzahl der zu de- tektierenden Grenzwertereignisse anhand der Position bzw. Stellung der jeweiligen Rastenelemente relativ zueinander bestimmt. Dies entspricht im Wesentlichen einer Codierung der Anzahl zu detektierender Grenzwertereignisse mittels der Rastenelemente. Hierbei können zur Bestimmung der Anzahl der stattgefundenen Grenzwertereignisse alle beteiligten Rastenelemente betrachtet werden. Die jeweiligen Stellungen bzw. Positionen der einzelnen Rastenelemente definieren zusammen stets eine eineindeutige Kombination im Sinne einer Codierung. Die Anzahl der möglichen eineindeutigen Stellungskombinationen bestimmt sich dabei unter anderem durch die Anzahl der Rasten (z.B. Zähne) der jeweiligen Rastenelemente. Besonders viele Möglichkeiten ergeben sich beispielsweise dann, wenn sich bei zwei beteiligten Rastenelementen die Anzahl der Rasten (z.B. Zähne) des ersten Rastenelements von der Anzahl der Rasten (z.B. Zähne) des zweiten Rastenelements unterscheidet, und beide keinen größten gemeinsamen Teiler aufweisen.
Erfindungsgemäß ist der Rastmechanismus in Mikrostrukturierungstechnik gefertigt und kann beispielsweise als ein Mikrosystem bzw. Mikromechanisches oder Mikro-Elektromechanisches System, kurz MEMS (Micro Electro Mechanical System), ausgeführt sein. Ein Mikrosystem unterscheidet sich hinsichtlich Aufbau und Anforderung an dessen Herstellung deutlich von feinwerktechnischen Aufbauten. Während feinwerktechnische Strukturen, z.B. Zahnräder für Uhrwerke, meist gestanzt oder gelegentlich auch gelasert werden, werden Mikrosystem- Strukturen in der Regel unter Anwendung von Ätzprozessen hergestellt. Viele Strukturen, die in Feinwerktechnik herstellbar sind, können in Mikrosystem-Technik nur sehr schwer oder gar nicht realisiert werden. Die Herstellung des Rastmechanismus als ein Mikrosystem bringt jedoch den entscheidenden Vorteil, dass der Rastmechanismus sehr kompakt und platzsparend wird. Insbesondere im Vergleich zu den vorgenannten Feinwerktechnik-Strukturen sind Mikrosystem-Strukturen oftmals um Faktoren mehrerer Zehnerpotenzen kleiner.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Grenzwertdetektionsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine Codierungstabelle zur Darstellung des Zählerstands der Zähleinheit aus
Figur 1 und Figur 3,
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Grenzwertdetektionsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Fig. 4A eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Grenzwertdetektionsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
Fig. 4B eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Grenzwertdetektionsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
Fig. 5 eine Codierungstabelle zur Darstellung des Zählerstands der Zähleinheit aus
Figur 4A,
Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Rastenelements mit einem elektrischen
Bauelement zum Auslesend es Zählerstands der Zähleinheit gemäß Ausführungsbeispielen,
Fig. 7 eine weitere schematische Ansicht eines Rastenelements mit einem elektrischen Bauelement zum Auslesend es Zählerstands der Zähleinheit gemäß Ausführungsbeispielen, und
Fig. 8 eine weitere schematische Ansicht eines Rastenelements mit einem elektrischen Bauelement zum Auslesend es Zählerstands der Zähleinheit gemäß Ausführungsbeispielen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele beschrieben, in denen eine Zähleinheit aus einem ersten Rastenelement 103 und einem zweiten Rastenelement 203 gebildet wird. Dies dient lediglich der Veranschaulichung des generellen Konzepts. Es ist auch denkbar, dass mehr als zwei Rastenelemente vorhanden sind, die dann gemeinsam eine Zähleinheit bilden. Bei drei oder mehr Rastenelementen können diese mehreren Rastenelemente, beispielsweise im Sinne einer Parallelschaltung, alle mit demselben Rastenelement, z.B. mit dem ersten Rastenelement 103, in Eingriff gelangen. Alternativ oder zusätzlich wäre es denkbar, dass die mehreren Rastenelemente, im Sinne einer Reihenschaltung, alle hintereinandergeschaltet sind, sodass jedes Rastenelement nur genau in ein anderes Rastenelement eingreift. Eine Serienschaltung von Rastenelementen ist prinzipiell auch mit einer Parallelschaltung von Rastenelementen kombinierbar.
Darüber hinaus können einzelne Rastenelemente ringförmig ausgestaltet sein, wobei ein oder mehrere weitere Rastenelemente innerhalb und/oder außerhalb des ringförmigen Rastenelements angeordnet sein können. Die innerhalb angeordneten Rastenelemente könnten, im Sinne einer Parallelschaltung, alle mit dem ringförmigen Rastenelement in Eingriff gelangen. Alternativ oder zusätzlich könnten die innerhalb angeordneten Rastenelemente, im Sinne einer Reihenschaltung, alle hintereinandergeschaltet sein. Selbiges gilt auch für außerhalb angeordnete weitere Rastenelemente. Es wäre auch denkbar, dass mehrere ringförmige Rastenelemente jeweils ineinander angeordnet sind.
Nachfolgend werden zudem Ausführungsbeispiele beschrieben, in denen die Rastenelemente eine Außenverzahnung aufweisen. Alternativ oder zusätzlich könnten diese Rastenelemente eine Innenverzahnung aufweisen. Selbiges gilt auch andersherum.
In einigen Ausführungsbeispielen sind das erste und das zweite Rastenelement 103, 203 rein beispielhaft jeweils als Zahnräder ausgestaltet, wobei in diesem Falle die Rasten 102a, 102b, ... , 102n; 220a, 220b, ... , 220m als Zähne des jeweiligen Zahnrads 103, 203 ausgestaltet sind. In anderen Ausführungsbeispielen sind das erste und das zweite Rastenelement 103, 203 jeweils als Zahnstangen ausgestaltet, wobei in diesem Falle die Rasten 102a, 102b, ... , 102n; 220a, 220b, ... , 220m als Zähne der jeweiligen Zahnstange 103, 203 ausgestaltet sind. Alles was in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf Zahnräder beschrieben ist, gilt analog ebenso für Zahnstangen, und umgekehrt.
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Grenzwertdetektionsvorrichtung 100. Die Grenzwertdetektionsvorrichtung 100 weist einen Rastmechanismus 101 auf. Der Rastmechanismus 101 weist hier in diesem Beispiel ein erstes Rastenelement 103 und ein zweites Rastenelement 203 auf. Es ist aber auch denkbar, dass der Rastmechanismus 101 mehr als die hier rein beispielhaft abgebildeten zwei Rastenelemente 103, 203 aufweist. In diesem Falle gilt natürlich alles, was hierin unter Bezugnahme auf das erste und zweite Rastenelement 103, 203 beschrieben wird, dementsprechend auch für jedes andere Rastenelement. Die zwei oder mehr Rastenelemente können, im Sinne einer Reihenschaltung, so angeordnet sein, dass jedes Rastenelement in genau ein anderes Rastenelement eingreift. Alternativ dazu können die zwei oder mehr Rastenelemente, im Sinne einer Parallelschaltung, so angeordnet sein, dass das zweite und jedes weitere zusätzliche Rastenelement jeweils in das erste Rastenelement eingreifen. Um die vorliegende Beschreibung jedoch nicht unnötig kompliziert zu gestalten, werden nachfolgend rein beispielhaft immer nur zwei Rastenelemente beschrieben.
In dem hier abgebildeten Ausführungsbeispiel sind die beiden Rastenelemente 103, 203 jeweils als Zahnrad mit einer Außenverzahnung ausgestaltet. Es wäre aber ebenso denkbar, dass mindestens eines der beiden Rastenelemente 103, 203 mit einer Innenverzahnung oder als eine Zahnstange mit mehreren Zähnen ausgestaltet ist.
Der Rastmechanismus 101 kann ferner eine Klinke 104 aufweisen, die funktional mit einem der Rastenelemente 103, 203 gekoppelt ist. Die Klinke 104 kann beispielsweise in einen Zwischenraum zwischen zwei Rasten 102a, 102b, ... , 102n; 220a, 220b, ... , 220m eingreifen. Die Klinke 104 kann derart ausgestaltet sein, dass sie eine Bewegung des jeweiligen Rastenelements 103, 203 in nur eine Richtung erlaubt, während sie eine Bewegung in die jeweils entgegengesetzte Richtung hemmt.
Das erste Rastenelement 103 weist eine Vielzahl n (mindestens zwei) von Rasten 102a, 102b, ... , 102n auf, die hier in Form von Zähnen ausgestaltet sind. Zwischen je zwei benachbarten Rasten ist ein Rastenzwischenraum ausgebildet, in den die Klinke 104 eingreifen kann.
Das zweite Rastenelement 203 weist ebenfalls eine Vielzahl m (mindestens zwei) von Rasten 220a, 220b, ... , 220m auf, die hier in Form von Zähnen ausgestaltet sind. In dem hier abgebildeten Ausführungsbeispiel greifen die Zähne bzw. Rasten 102a, 102b, ... , 102n des ersten Zahnrads bzw. Rastenelements 103 in die Zähne bzw. Rasten 220a, 220b, ... , 220m des zweiten Zahnrads bzw. Rastenelements 203 ein.
Das erste Rastenelement 103 ist in einer Freilaufrichtung 106 relativ zur Klinke 104 bewegbar. In einer Sperrrichtung 107 hingegen ist eine Bewegung des ersten Rastenelements 103 mittels der Klinke 104 blockierbar. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete geometrische Formgebung der Klinke 104 und der einzelnen Rasten 102a, 102b, ... , 102n realisiert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 weist ferner eine Betätigungsvorrichtung 108 auf. Die Betätigungsvorrichtung 108 ist ausgestaltet, um das erste Rastenelement 103 und die Klinke 104 relativ zueinander rastenweise in Freilaufrichtung 106 zu bewegen. Das heißt, die Betätigungsvorrichtung 108 kann entweder das erste Rastenelement 103 oder die Klinke 104 betätigen, um das erste Rastenelement 103 gegenüber der Klinke 104 rastenweise zu bewegen.
In dem in Figur 1 abgebildeten Ausführungsbeispiel betätigt die Betätigungsvorrichtung 108 das erste Rastenelement 103. Hierfür kann die Betätigungsvorrichtung 108 einen thermischen Biegewandler 111 aufweisen. Der thermische Biegewandler 111 kann beispielsweise ein Bimetallstreifen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten sein. Der thermische Biegewandler 111 kann auch einen sogenannten Bimorph aufweisen. Während der Bimetallstreifen zwei Metalle mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, weist der Bimorph allgemein zwei unterschiedliche Materialien auf. Beispielsweise kann der Bimorph einen Metall aufweisenden ersten aktiven Bereich und einen Silizium aufweisenden zweiten aktiven Bereich aufweisen.
Der thermische Biegewandler 111 kann beispielsweise einen aktiven Bereich aufweisen, der thermisch verformbar ist. Der thermische Biegewandler 111 ist vorzugsweise in eine erste Richtung 113 temperaturbedingt auslenkbar. Nach dem Abkühlen kehrt der thermische Biegewandler 111 wieder in seine ursprüngliche Form zurück. Der thermische Biegewandler 111 kann auch eine Formgedächtnislegierung, eine sogenannte Shape Memory Alloy (SMA), aufweisen.
Die Betätigungsvorrichtung 108 kann vorteilhafter Weise derart ausgestaltet sein, dass sie beim Überschreiten und/oder Unterschreiten eines vordefinierten Grenzwerts in eine erste Richtung 113 ausgelenkt wird, um mittels dieser Auslenkung das erste Rastenelement 103 rastenweise in Freilaufrichtung 106 zu bewegen.
In dem hier abgebildeten Ausführungsbeispiel weist die Betätigungsvorrichtung 108 ein Betätigungselement 112 auf, das in einen Rastenzwischenraum zwischen zwei benachbarten Rasten 102a, 102b, ... , 102n des ersten Rastenelements 103 eingreifen kann. Das Betätigungselement 112 kann beispielsweise eine klinkenähnliche Form aufweisen, die ausgestaltet ist, um zwischen zwei benachbarte Rasten 102a, 102b, ... , 102n des ersten Rastenelements 103 einzugreifen.
Das Betätigungselement 112 kann außerdem mit dem thermischen Biegewandler 111 gekoppelt sein, sodass sich das Betätigungselement 112 bei einer Auslenkung des thermischen Biegewandlers 111 mit diesem mitbewegt. Beispielsweise kann sich der thermische Biegewandler 111 beim Überschreiten (alternativ: beim Unterschreiten) eines Temperaturgrenzwerts in eine erste Richtung 113 verformen und das Betätigungselement 112 ebenfalls in diese erste Rich- tung 113 bewegen. Das zwischen zwei benachbarten Rasten 102a, 102b, ... , 102n eingeklinkte Betätigungselement 112 bewegt dadurch das erste Rastenelement 103 in Freilaufrichtung 106. Die Klinke 104 klinkt aus, das erste Rastenelement 103 dreht sich um eine Raste weiter, und die Klinke 104 klinkt in den nachfolgenden Rastenzwischenraum ein. In diesem Ausführungsbeispiel würde sich somit also das erste Zahnrad 103 in Freilaufrichtung 106 um genau einen Zahn weiterdrehen.
Wenn die Temperatur dann wieder unter den Temperaturgrenzwert gefallen (alternativ: über den Temperaturgrenzwert gestiegen) ist, kehrt der thermische Biegewandler 111 wieder in seine ursprüngliche Form zurück und bewegt sich dabei in eine, der ersten Richtung 113 entgegengesetzte, zweite Richtung 114. Dadurch bewegt sich auch das Betätigungselement 112 in ebendiese zweite Richtung 114 und klinkt hierbei von dem vorherigen Rastenzwischenraum in den nächsten Rastenzwischenraum ein. Im Anschluss daran kann dann eine erneute Grenzwertdetektion ausgeführt werden.
Erfindungsgemäß bilden die Rastenelemente des Rastmechanismus 101 (hier: das erste Rastenelement 103 und das zweite Rastenelement 203) zusammen eine Zähleinheit, bei der sich der Zählerstand zum Anzeigen der detektierten Grenzwertereignisse anhand der Position bzw. Stellung der einzelnen Rastenelemente 103, 203 relativ zueinander bestimmt. Um dies zu verdeutlichen, sind in Figur 1 die Rasten 102a, 102b, ... , 102n bzw. Zähne des ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103 mit den Ziffern 1 , 2, 3, ... , n-1, n gekennzeichnet. Die Rasten 220a, 220b, ... , 220m bzw. Zähne des zweiten Rastenelements bzw. Zahnrads 203 sind mit den Ziffern 1 , 2, 3, ... , m-1, m gekennzeichnet.
In diesem Ausführungsbeispiel greifen die Rasten bzw. Zähne 102a, 102b, ... , 102n des ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103 in die Rasten bzw. Zähne 220a, 220b, ... , 220m des zweiten Rastenelements bzw. Zahnrads 203 ein. Somit dreht sich bei einer Drehung des ersten Zahnrads 103 auch das zweite Zahnrad 203 kontinuierlich mit. Dies führt dazu, dass sich mehrere eineindeutige Stellungen bzw. Positionen der Rastenelemente 103, 203 zueinander ergeben.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Rastenelemente bzw. Zahnräder 103, 203 des Rastmechanismus alle eine unterschiedliche Anzahl an Rasten bzw. Zähnen aufweisen. So kann beispielsweise mit jeder rastenweisen Bewegung des ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103 ein- und derselbe Zahn (z.B. Zahn Nr. 2) des einen Zahnrads 103, 203 in unterschiedliche Rastenzwischenräume bzw. Zahnlücken (z.B. in Zahnlücke 8/9 zwischen Zahn 8 und 9 und zusätzlich auch in Zahnlücke 20/21 zwischen Zahn 20 und 21) des jeweils anderen Zahnrads 103, 203 eingreifen. Dadurch ergeben sich unterschiedliche aber individuelle Korn- binationen von Positionen der einzelnen Rastenelemente bzw. Zahnräder 103, 203 zueinander. Das heißt, auch wenn sich das kleinere (d.h. das weniger Zähne aufweisende) der beiden Zahnräder 103, 203 mehrmals um 360° dreht, kann dabei ein und derselbe Zahn des kleineren Zahnrads 103, 203 nach jeder vollen Umdrehung in eine jeweils andere Zahnlücke des größeren (d.h. des mehr Zähne aufweisenden) Zahnrads 103, 203 eingreifen, sodass es trotz mehrfachen 360°-Umdrehungen des kleineren Zahnrads zu unterschiedlichen eineindeutigen Kombinationen von Stellungen bzw. Positionen der ineinandergreifenden Zähne der beiden Zahnräder 103, 203 kommt.
Um das obige rein schematische Beispiel aufzugreifen, kann beispielsweise eine erste Position der Zahnräder 103, 203 zueinander, in der Zahn Nr. 2 des ersten Zahnrads 103 in die Zahnlücke 8/9 des zweiten Zahnrads 203 eingreift, einen ersten Zählerstand repräsentieren, und eine unterschiedliche zweite Position der beiden Zahnräder 103, 203 zueinander, in der Zahn Nr. 2 des ersten Zahnrads 103 in die Zahnlücke 20/21 des zweiten Zahnrads 203 eingreift, kann einen unterschiedlichen zweiten Zählerstand repräsentieren. Das heißt, unterschiedliche Stellungen bzw. Positionen der beiden Rastenelemente 103, 203 relativ zueinander repräsentieren unterschiedliche Zählerstände der Zähleinheit.
Die Zähleinheit, die aus den einzelnen Rastenelementen des Rastmechanismus 101 (hier: aus dem ersten und zweiten Rastenelement bzw. Zahnrad 103, 203) gebildet wird, kann den Zählerstand der detektierten Grenzwertereignisse im Sinne einer Codierung angeben. Die Anzahl der möglichen eineindeutigen Stellungen der einzelnen Zahnräder 103, 203 zueinander bestimmt hierbei die Anzahl verfügbarer Codewörter. Dies wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die in Figur 2 abgebildete Tabelle näher erläutert.
Die Tabelle in Figur 2 zeigt die möglichen unterschiedlichen Kombinationen von Stellungen zweier Zahnräder zueinander, wobei ein erstes Zahnrad Z1 eine Zähnezahl von z1 = 3 Zähnen aufweist, und ein zweites Zahnrad Z2 eine Zähnezahl von z2 = 5 Zähnen aufweist. In diesem Beispiel entspräche das erste Zahnrad Z1 dem ersten Rastenelement 103 und das zweite Zahnrad Z2 entspräche dem zweiten Rastenelement 203.
In der ersten Spalte der Tabelle sind die Zählerstände angegeben, die mittels den eineindeutigen Kombinationen von Positionen der beiden Zahnräder Z1 , Z2 zueinander dargestellt werden können, bevor es zu einer Wiederholung an möglichen Positions-Kombinationen kommt. Die Zählerstände repräsentieren die Anzahl detektierter Grenzwertereignisse, z.B. die Anzahl durchgeführter Sterilisationszyklen (deshalb ist hier der Zählerstand exemplarisch mit „Zyklen“ bezeichnet). In der zweiten Spalte der Tabelle sind die Zähne 1 , 2 und 3 des ersten Zahnrads Z1 aufgeführt.
In der dritten Spalte der Tabelle sind die Zähne 1 bis 5 des zweiten Zahnrads Z2 aufgeführt.
In der vierten Spalte der Tabelle sind die möglichen Kombinationen der Zähne des ersten Zahnrads Z1 mit den Zähnen des zweiten Zahnrads Z2, und somit die unterschiedlichen Positions-Kombinationen der beiden Zahnräder Z1 , Z2 zueinander, angegeben. Die erste Ziffer repräsentiert die Nummer des Zahns des ersten Zahnrads Z1 , und die mit Bindestrich getrennte zweite Ziffer repräsentiert die Nummer des Zahns des zweiten Zahnrads Z2.
In der Tabelle ist nun zu erkennen, dass ein- und derselbe Zahn (z.B. Zahn Nr. 1) des ersten Zahnrads Z1 , während mehrerer 360°-Umdrehungen, jeweils mit unterschiedlichen Zähnen des zweiten Zahnrads Z2 in Berührung kommen kann. So kann beispielsweise Zahn Nr. 1 des ersten Zahnrads Z1 während einer ersten 360°-Umdrehung mit Zahn Nr. 1 des zweiten Zahnrads Z2 in Berührung kommen (siehe Codewort 1-1 in Zeile 1 der Tabelle). Bei einer zweiten 360°-Umdrehung des ersten Zahnrads Z1 kann Zahn Nr. 1 des ersten Zahnrads Z1 mit Zahn Nr. 4 des zweiten Zahnrads Z2 in Berührung kommen (siehe Codewort 1-4 in Zeile 4 der Tabelle). Bei einer dritten 360°-Umdrehung des ersten Zahnrads Z1 kann Zahn Nr. 1 des ersten Zahnrads Z1 mit Zahn Nr. 2 des zweiten Zahnrads Z2 in Berührung kommen (siehe Codewort 1-2 in Zeile 7 der Tabelle). Bei einer vierten 360°-Umdrehung des ersten Zahnrads Z1 kann Zahn Nr. 1 des ersten Zahnrads Z1 mit Zahn Nr. 5 des zweiten Zahnrads Z2 in Berührung kommen (siehe Codewort 1-5 in Zeile 10 der Tabelle). Bei einer fünften 360°-Umdrehung des ersten Zahnrads Z1 kann Zahn Nr. 1 des ersten Zahnrads Z1 mit Zahn Nr. 3 des zweiten Zahnrads Z2 in Berührung kommen (siehe Codewort 1-3 in Zeile 13 der Tabelle). Bei einer sechsten 360°-Umdrehung des ersten Zahnrads Z1 ist dann der Anfangszustand wieder erreicht, d.h. hier ist Zahn Nr. 1 des ersten Zahnrads Z1 dann wieder mit Zahn Nr. 1 des zweiten Zahnrads Z2 in Berührung (siehe Codewort 1-1 in Zeile 16 der Tabelle). Ab diesem Punkt wiederholt sich die Codierung dann wieder.
Die Anzahl der zu detektierenden Grenzwertereignisse ist also mit einem Code codiert, der sich aus den unterschiedlichen Kombinationen von Zahnstellungen, bzw. aus den unterschiedlichen Kombinationen von Positionen der beiden Zahnräder 103, 203 zueinander, ergibt. Hierbei entspricht jeder einzelne Zahlencode bzw. jedes Codewort, d.h. jede unterschiedliche Eingriffsposition der Zähne des ersten Zahnrads Z1 mit den Zähnen des zweiten Zahnrads Z2, einer unterschiedlichen Stellung bzw. Position der beiden Zahnräder Z1 , Z2 relativ zueinander. Oder anders ausgedrückt, das erste Rastenelement bzw. Zahnrad 103 und das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 bilden zusammen eine Zähleinheit, bei der sich die Anzahl der zu detektierenden Grenzwertereignisse anhand möglicher unterschiedlicher Positionen bzw. Stellungen der beiden Rastenelemente 103, 203 relativ zueinander bestimmt. Die in Figur 2 gezeigte Codierungstabelle wurde lediglich rein beispielhaft anhand eines ersten Zahnrads Z1 mit z1 = 3 Zähnen und eines zweiten Zahnrads Z2 mit z2 = 5 Zähnen beschrieben. Es ist natürlich denkbar, dass die beiden Zahnräder ganz andere Zähnezahlen aufweisen. Dementsprechend andere Kombinationsmöglichkeiten ergeben sich daraus dann auch. Außerdem wäre es denkbar, dass mehr als zwei Zahnräder zur Codierung genutzt werden.
Besonders geeignet ist diese Codierung insbesondere dann, wenn die einzelnen Zahnräder Z1 , Z2 eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen aufweisen. Die Zahl der möglichen Kombinationen kann maximiert werden, wenn die Zähnezahlen der einzelnen Zahnräder Z1 , Z2 keinen größten gemeinsamen Teiler (ggT) aufweisen. In diesem Falle wäre die maximale Anzahl an Codewörtern bzw. Kombinationen möglich, die sich aus einer Multiplikation der Zähnezahlen der einzelnen Zahnräder Z1 , Z2 berechnet (z.B. gemäß: z1 * z2). Bei dem Beispiel aus Figur 2 sind demnach 3 * 5 = 15 unterschiedliche eineindeutige Positions-Kombinationen der beiden Zahnräder Z1 , Z2 zueinander möglich.
Das heißt, obwohl die beiden Zahnräder Z1 , Z2 nur drei bzw. fünf Zähne aufweisen, können damit 15 unterschiedliche Stellungen realisiert werden, und somit können auch 15 unterschiedliche Zählerstände zum Zählen von Grenzwertereignissen realisiert werden.
Falls die Zähnezahlen der beiden Zahnräder Z1 , Z2 einen größten gemeinsamen Teiler (ggT) aufweisen sollten, so berechnet sich die Anzahl der möglichen eineindeutigen Kombinationen, gemäß folgender Vorschrift: z1 / ggT *z2. Sollte also beispielsweise das erste Zahnrad Z1 sechs anstatt der oben angegebenen fünf Zähne aufweisen, dann wäre der größte gemeinsame Teiler die Zahl 3, und dementsprechend wären anstatt der vorher erwähnten 15 eineindeutigen Positions-Kombinationen nur sechs eineindeutige Positions-Kombinationen möglich, und das obwohl das erste Zahnrad Z1 hier sogar einen Zahn mehr aufweist.
Generell gilt, dass die Ausgangs- bzw. Anfangsstellung der einzelnen Rastenelemente bzw. Zahnräder 103, 203 (z.B. Codewort 1-1 in Zeile 1 der Tabelle) den Zählwert ,0‘ repräsentiert. So hätte beispielsweise ein Sterilisationszyklenzähler in der Ausgangsposition (Codewort 1-1) noch keinen Sterilisationsvorgang durchlaufen. Dies ist mit dem Zählerstand ,0‘ in Zeile 1 der Tabelle angegeben. Beim ersten Sterilisationsvorgang springt dann der Zähler auf den Wert ,1 ‘, was mit dem Zählerstand ,1‘ in Zeile 2 der Tabelle angegeben ist. Das heißt, genau eine aller möglichen Positions-Kombinationen der Zahnräder 103, 203 ist für die Ausgangsposition reserviert. Um bei dem obigen Beispiel zu bleiben, käme man also bei 15 möglichen eineindeutigen Positions-Kombinationen zu 14 zählbaren Sterilisationszyklen plus einer Positions- Kombination für die Ausgangsposition der beiden Zahnräder 103, 203 mit Zählerstand ,0‘. Das heißt, die zählbaren Grenzwertereignisse (z.B. Sterilisationszyklen) berechnen sich gemäß: (Anzahl der möglichen eineindeutigen Positions-Kombinationen) - 1
Mit der Zähleinheit, die aus den einzelnen Rastenelementen des Rastmechanismus 101 (hier: aus dem ersten und zweiten Zahnrad 103, 203) gebildet wird, können also (z1 * z2) - 1 unterschiedliche Zählerstände zum Zählen von Grenzwertereignissen realisiert werden, sofern die Zähnezahlen beider Zahnräder 103, 203 keinen größten gemeinsamen T eiler (ggT) aufweisen. Falls ein ggT existiert, dann würde sich die Anzahl möglicher eineindeutiger Zählerstände berechnen lassen gemäß:
In der Regel weist das Zahnrad mit der geringeren Zähnezahl einen kleineren Durchmesser auf als das Zahnrad mit der größeren Zähnezahl. Ausführungsbeispiele der Erfindung sehen vor, dass im Falle von unterschiedlichen Zähnezahlen das erste Rastenelement bzw. Zahnrad 103 weniger Zähne aufweist als das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203. Somit hätte das erste Zahnrad 103 einen kleineren Durchmesser als das zweite Zahnrad 203. Dies hat den Vorteil, dass dadurch eine Getriebeuntersetzung realisiert wird, wobei zum Drehen des kleineren ersten Zahnrads 103 ein geringeres Drehmoment benötigt wird. Dies spielt insbesondere bei den in Mikrostrukturierungstechnik gefertigten Bauteilen der erfindungsgemäßen Grenzwertdetektionsvorrichtung 100 eine nicht zu vernachlässigende Rolle.
Figur 3 zeigt ein weiteres denkbares Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Grenzwertdetektionsvorrichtung 100. Gleiche Teile mit gleicher Funktion, wie zuvor unter Bezugnahme auf Figur 1 erläutert, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Für eine diesbezügliche Beschreibung sei auf Figur 1 verwiesen.
Die in Figur 3 abgebildete Ausführungsform unterscheidet sich zu der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform unter anderem dadurch, dass das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 von dem ersten Rastenelement bzw. Zahnrad 103 beabstandet angeordnet ist, und die Rasten bzw. Zähne 102a, 102b, ... , 102n; 220a, 220b, ... , 220m der beiden Rastenelemente 103, 203 nicht ineinander eingreifen. Wie in Figur 3 gezeigt ist, können die beiden Rastenelemente 103, 203 nebeneinander angeordnet sein.
Auch hier wäre es denkbar, dass der Rastmechanismus 101 mehr als die hier rein beispielhaft abgebildeten zwei Rastenelemente 103, 203 aufweist. Beispielsweise könnten ein oder mehrere weitere Rastenelemente mit dem ersten Rastenelement 103 Zusammenwirken, und/oder ein oder mehrere weitere Rastenelemente könnten mit dem zweiten Rastenelement 203 Zusammenwirken.
Zusätzlich zu der oben beschriebenen Klinke 104 ist hier eine zweite Klinke 204 vorgesehen, die in einen Rastenzwischenraum bzw. eine Zahnlücke zwischen zwei benachbarte Rasten bzw. Zähne 220a, 220b, ... , 220m des zweiten Rastenelements bzw. Zahnrads 203 eingreifen kann. Die zweite Klinke 204 erlaubt eine Bewegung bzw. Drehung des zweiten Rastenelements bzw. Zahnrads 203 in einer Freilaufrichtung 306, und blockiert eine Bewegung bzw. Drehung des zweiten Rastenelements bzw. Zahnrads 203 in einer entgegengesetzten Sperrrichtung 307.
Die Betätigungsvorrichtung 108 weist ein zweites Betätigungselement 212 auf, das in einen Rastenzwischenraum bzw. in eine Zahnlücke zwischen zwei benachbarten Rasten bzw. Zähnen 220a, 220b, ... , 220m des zweiten Rastenelements bzw. Zahnrads 203 eingreifen kann. Das zweite Betätigungselement 212 kann beispielsweise eine klinkenähnliche Form aufweisen, die ausgestaltet ist, um zwischen die zwei benachbarten Rasten 220a, 220b, ... , 220m des zweiten Rastenelements 203 einzugreifen.
Die Betätigungsvorrichtung 108 kann vorteilhafter Weise derart ausgestaltet sein, dass sie beim Überschreiten und/oder Unterschreiten eines vordefinierten Grenzwerts in eine erste Richtung 113 ausgelenkt wird, um mittels dieser Auslenkung, neben dem ersten Rastenelement 103, auch das zweite Rastenelement 203 jeweils rastenweise in Freilaufrichtung 106, 306 zu bewegen.
Hierfür kann das zweite Betätigungselement 212 mit dem thermischen Biegewandler 111 gekoppelt sein, sodass sich das zweite Betätigungselement 212 bei einer Auslenkung des thermischen Biegewandlers 111 mit diesem mitbewegt. Beispielsweise kann sich der thermische Biegewandler 111 beim Überschreiten (alternativ: beim Unterschreiten) eines Temperaturgrenzwerts in eine erste Richtung 113 verformen und das zweite Betätigungselement 212 ebenfalls in diese erste Richtung 113 bewegen. Das zwischen zwei benachbarten Rasten 220a, 220b, ... , 220m eingeklinkte zweite Betätigungselement 212 bewegt dadurch das zweite Rastenelement 203 in Freilaufrichtung 306. Die zweite Klinke 204 klinkt aus, das zweite Rastenelement 203 dreht sich um genau eine Raste weiter, und die zweite Klinke 204 klinkt in den nachfolgenden Rastenzwischenraum ein. In diesem Ausführungsbeispiel würde sich somit also das zweite Zahnrad 203 in Freilaufrichtung 306 um genau einen Zahn weiterdrehen.
Wenn die Temperatur dann wieder unter den Temperaturgrenzwert gefallen (alternativ: über den Temperaturgrenzwert gestiegen) ist, kehrt der thermische Biegewandler 111 wieder in seine ursprüngliche Form zurück und bewegt sich dabei in eine, der ersten Richtung 113 entgegengesetzte, zweite Richtung 114. Dadurch bewegt sich auch das zweite Betätigungselement 212 in ebendiese zweite Richtung 114 und klinkt hierbei von dem vorherigen Rastenzwischenraum in den nächsten Rastenzwischenraum ein. Im Anschluss daran kann dann eine erneute Grenzwertdetektion ausgeführt werden. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kommt es zu unterschiedlichen eineindeutigen Kombinationen von Positionen bzw. Stellungen der einzelnen Rastenelemente bzw. Zahnräder 103, 203 zueinander. Diese unterschiedlichen Positionen repräsentieren jeweils den Zählerstand der Zähleinheit, die von den einzelnen Rastenelementen des Rastmechanismus 101 (hier: von dem ersten und zweiten Rastenelement bzw. Zahnrad 103, 203) gebildet wird.
Im Wesentlichen trifft auch hier die Codierung gemäß der in Figur 2 gezeigten Tabelle zu. Ein Unterschied liegt lediglich darin, dass die Zähne der jeweiligen Zahnräder 103, 203 nicht ineinander eingreifen. Ausschlaggebend, und beiden Ausführungsformen gemein, sind jedoch die unterschiedlichen eineindeutigen Positionen der Zahnräder 103, 203 zueinander.
Für alle hierin beschriebenen Ausführungsformen zutreffend, könnte beispielsweise eine Markierung 300 an, neben oder zwischen den Zahnrädern 103, 203 vorhanden sein, an der abgelesen werden kann, welcher Zahn des jeweiligen Zahnrads 103, 1023 gerade an dieser Markierung 300 steht. An dieser Markierung 300 kann die jeweilige Stellung bzw. Position des jeweiligen Rastenelements bzw. Zahnrads 103, 203 ermittelt werden. In Figur 3 ist rein beispielhaft eine einzelne Markierung 300 abgebildet. Es kann aber auch für jedes Rastenelement 103, 203 eine eigene Markierung vorgesehen sein.
In dem in Figur 3 abgebildeten Beispiel stünden sich beispielsweise Zahn Nr. 12 des ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103 und Zahn Nr. 1 des zweiten Rastenelements bzw. Zahnrads 203 an der Markierung 300 gegenüber. Dies entspräche einem Codewort 12-1 , das wiederum einem bestimmten Zählerstand der Zähleinheit entspräche.
Figur 4A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Grenzwertdetektionsvorrichtung 100. Gleiche Teile mit gleicher Funktion wie zuvor unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 3 erläutert, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Für eine diesbezügliche Beschreibung sei auf ebendiese Figuren verwiesen.
Bei den bisher diskutierten Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 und 3 bewegt bzw. dreht sich das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 kontinuierlich mit dem ersten Rastenelement bzw. Zahnrad 103 mit, d.h. jedes Mal, wenn sich das erste Rastenelement bzw. Zahnrad 103 um eine Raste weiterdreht, dreht sich auch das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 um eine Raste weiter. Das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 bewegt sich also kontinuierlich mit dem ersten Rastenelement bzw. Zahnrad 103 mit. Dies kann durch einen Eingriff der Zähne beider Zahnräder 103, 203 realisiert werden (Figur 1), oder alternativ (Figur 3) indem die Betätigungsvorrichtung 108 mit einem Betätigungsvorgang beide Zahnräder 103, 203 gemeinsam um jeweils eine Raste bzw. einen Zahn bewegt bzw. weiterdreht. Die in Figur 4A abgebildete Ausführungsform unterscheidet sich zu den zuvor diskutierten Ausführungsformen unter anderem dadurch, dass das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 sich diskontinuierlich mit dem ersten Rastenelement bzw. Zahnrad 103 zusammen bewegt. Darunter ist zu verstehen, dass sich das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 eben gerade nicht bei jeder rastenweisen Bewegung bzw. Drehung des ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103 ebenfalls rastenweise mitbewegt bzw. mitdreht. Stattdessen dreht sich das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 nur bei jeder n-ten rastenweisen Bewegung bzw. Drehung des ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103 um jeweils eine Raste weiter, wobei n > 1.
In dem in Figur 4A abgebildeten Beispiel bewegt bzw. dreht sich das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 nur bei jeder vollen Umdrehung (um 360°) des ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103 um jeweils eine Raste bzw. einen Zahn weiter. Das heißt, das erste Rastenelement bzw. Zahnrad 103 dreht sich zuerst einmal vollständig um alle seine Rasten bzw. Zähne 102a, 102b, ... , 102n bevor sich das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 um jeweils eine einzelne Raste bzw. einen einzelnen Zahn 220a, 220b, ... , 220m bewegt bzw. weiterdreht.
Hierfür kann das erste Rastenelement bzw. Zahnrad 103 einen Mitnehmer 400 aufweisen. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel weist das erste Zahnrad 103 eine ringförmige Struktur auf, d.h. die Verzahnung mit den Zähnen 102a, 102b, ... , 102n ist radial außenseitig am Außenumfang 420 des ersten Zahnrads 103 angeordnet. Der Mitnehmer 400 ist in diesem Ausführungsbeispiel am Innenumfang 430 des ringförmigen ersten Zahnrads 103 angeordnet.
Gemäß einer solchen Ausführungsform kann also das erste Rastenelement bzw. Zahnrad 103 ringförmig ausgestaltet sein, wobei die Rasten bzw. Zähne 102a, 102b, ... , 102n in Form einer Außenverzahnung am Außenumfang 420 des ringförmigen ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103 angeordnet sind. Das ringförmige erste Rastenelement bzw. Zahnrad 103 kann außerdem einen Mitnehmer 400 aufweisen, der am Innenumfang 430 des ringförmigen ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103 angeordnet ist.
Wie es in Figur 4A beispielhaft dargestellt ist, kann das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 innerhalb des ringförmigen ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103 angeordnet sein. In diesem Fall, wäre der Außendurchmesser (einschließlich der Zähne 220a, 220b, ... , 220m) des zweiten Rastenelements bzw. Zahnrads 203 kleiner als der Innendurchmesser des ringförmigen ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103 (ohne den Mitnehmer 400).
Die Zähne 220a, 220b, ... , 220m des zweiten Rastenelements bzw. Zahnrads 203 können in Form einer Außenverzahnung am Außenumfang des zweiten Rastenelements bzw. Zahnrads 203 ausgestaltet sein. Somit liegen die Zähne 220a, 220b, ... , 220m der Außenverzahnung des zweiten Rastenelements bzw. Zahnrads 203 dem Mitnehmer 400 gegenüber, der am Innenumfang 420 des ringförmigen ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103 angeordnet ist.
Der Mitnehmer 400 kann mit den Zähnen 220a, 220b, ... , 220m der Außenverzahnung des zweiten Rastenelements bzw. Zahnrads 203 in Eingriff gelangen. Dadurch dreht der Mitnehmer 400 das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 rastenweise, d.h. um jeweils genau eine Raste bzw. genau einen Zahn, weiter.
Alternativ oder zusätzlich zu der in Figur 4A gezeigten Ausführungsform wäre es denkbar, dass das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203, oder mindestens ein weiteres Rastenelement, außerhalb des ersten Rastenelements 103 angeordnet ist. In diesem Falle wäre auch der Mitnehmer 400, oder ein weiterer Mitnehmer, am Außenumfang 420 des ersten Rastenelements 103 angeordnet. Auch hier würde der Mitnehmer das außen angeordnete Rastenelement diskontinuierlich (z.B. nach jeder vollen 360°-Umdrehung des ersten Rastenelements 103) um je eine Raste weiterbewegen.
Geeigneter Weise weist das erste Rastenelement bzw. Zahnrad 103 am Innenumfang 430 und/oder am Außenumfang 420 jeweils genau einen Mitnehmer 400 auf. Somit kann sich das erste Rastenelement bzw. Zahnrad 103 um volle 360° drehen bevor der Mitnehmer 400 dann das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 um jeweils genau eine Raste bzw. einen Zahn weiterbewegt. In anderen Worten wird das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 nur nach jeder vollen 360° Drehung des ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103 um jeweils eine Raste bzw. einen Zahn weitergedreht.
Sofern das erste Rastenelement bzw. Zahnrad 103 genau einen einzigen Mitnehmer 400 aufweist, können zuerst alle Zähne 102a, 102b, ... , 102n der Außenverzahnung des ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103 vollständig durchlaufen und zum Zählen der detektierten Grenzwertereignisse (z.B. Temperaturschwellwertüberschreitung) verwendet werden, während sich das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 dabei stets in der gleichen Position befindet.
Erst nach einem vollständigen Durchlauf aller Zähne 102a, 102b, ... , 102n der Außenverzahnung des ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103, sprich nach einer vollen 360° Umdrehung des ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103, wird das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 mittels des Mitnehmers 400 um genau eine Raste bzw. einen Zahn weitergedreht und nimmt dadurch eine neue zweite Position ein. In dieser zweiten Position des zweiten Rastenelements bzw. Zahnrads 203 kann das erste Rastenelement bzw. Zahnrad 103 dann erneut alle Zähne 102a, 102b, ... 102n der Außenverzahnung durchlaufen, sprich eine erneute 360°- Umdrehung vollführen. Auch hier wäre es denkbar, dass der Rastmechanismus 101 mehr als die rein beispielhaft abgebildeten zwei Rastenelemente 103, 203 aufweist. Es wäre hierbei insbesondere denkbar, dass weitere Rastenelemente vorgesehen sind, die die gleiche Funktion und die gleichen Merkmale aufweisen wie das hier beispielhaft beschriebene zweite Rastenelement 203. Die ein oder mehreren zusätzlichen Rastenelemente könnten dabei innerhalb des ersten Rastenelements 103 angeordnet sein, wie dies am Beispiel des zweiten Rastenelements 203 beschrieben wurde. Alternativ oder zusätzlich könnten die ein oder mehreren zusätzlichen Rastenelemente außerhalb des ersten Rastenelements 103 angeordnet sein.
Da die erfindungsgemäße Zähleinheit hierbei immer aus den einzelnen Rastenelementen des Rastmechanismus 101 (hier: aus dem ersten Rastenelement bzw. Zahnrad 103 und dem zweiten Rastenelement bzw. Zahnrad 203) gebildet wird, werden die einzelnen Rastenelemente bzw. Zahnräder 103, 203 zum Zählen der detektierten Grenzwertereignisse verwendet. Auch hier ergeben sich mehrere mögliche eineindeutige Stellungen der einzelnen Zahnräder 103, 203 zueinander, die im Sinne einer Codierung den Zählerstand repräsentieren können. Dies soll nachfolgend anhand der in Figur 5 gezeigten Tabelle nochmals etwas detaillierter erläutert werden.
Die Tabelle in Figur 5 zeigt beispielhaft mögliche unterschiedliche Kombinationen von Stellungen zweier Zahnräder zueinander, wie sie in der Ausführungsform aus Figur 4A beschrieben wurden. Hierbei weist das erste Rastenelement bzw. Zahnrad 103 einen Mitnehmer 400 auf. Der Mitnehmer 400 betätigt nach jeder vollen 360°-Umdrehung des ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103 das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 und beweget bzw. dreht dieses um eine Raste bzw. einen Zahn weiter.
In der Tabelle sind zwei Zahnräder Z1 , Z2 mit unterschiedlicher Zähnezahl aufgelistet. Ein erstes Zahnrad Z1 weist eine Zähnezahl von z1 = 3 Zähnen auf, und ein zweites Zahnrad Z2 weist eine Zähnezahl von z2 = 5 Zähnen auf. Hierbei entspräche das erste Zahnrad Z1 dem zweiten Rastenelement 203 und das zweite Zahnrad Z2 entspräche dem ersten Rastenelement 103.
In der ersten Spalte der Tabelle sind die Zählerstände angegeben, die mittels den eineindeutigen Kombinationen von Positionen der beiden Zahnräder Z1 , Z2 zueinander möglich sind, bevor es zu einer Wiederholung an möglichen Positions-Kombinationen kommt. Bezüglich weiterer Erläuterungen zu den Zählerständen sei auf die Beschreibung zu der in Figur 2 gezeigten Tabelle verwiesen. In der zweiten Spalte der Tabelle sind die Zähne Nr. 1 , Nr. 2 und Nr. 3 des ersten Zahnrads Z1 aufgeführt. In der dritten Spalte der Tabelle sind die Zähne Nr. 1 bis 5 des zweiten Zahnrads Z2 aufgeführt.
In der vierten Spalte der Tabelle sind die möglichen Kombinationen der Zähne des ersten Zahnrads Z1 mit den Zähnen des zweiten Zahnrads Z2, und somit die sich ergebenden Codewörter angegeben, die die unterschiedlichen Positions-Kombinationen der beiden Zahnräder Z1 , Z2 zueinander beschreiben. Die erste Ziffer repräsentiert die Nummer des Zahns des ersten Zahnrads Z1 , und die mit Bindestrich getrennte zweite Ziffer repräsentiert die Nummer des Zahns des zweiten Zahnrads Z2.
Wie zuvor unter Bezugnahme auf Figur 4A erläutert wurde, dreht sich das erste Rastenelement bzw. Zahnrad 103 (hier: Z2) um volle 360° während das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 (hier: Z1) in dieser Zeit in ein- und derselben Stellung bzw. Position verbleibt.
In der Tabelle ist dies daran zu erkennen, dass das Zahnrad Z2 über alle fünf Zähne dreht (was einer vollen 360°-Drehung entspricht) während das Zahnrad Z1 währenddessen in der ersten Zahnstellung verbleibt. Dies ist in den ersten fünf Zeilen der Tabelle zu erkennen, in denen das Zahnrad Z1 stets auf Position bzw. Zahnstellung Nr. 1 bleibt, während das Zahnrad Z2 die Zahnstellungen Nr. 1 bis 5 einnimmt. Dementsprechend führt dies zu den Zahlencodes
I-1 , 1-2, 1-3, 1-4 und 1-5.
Nach einer vollen 360°-Umdrehung, d.h. wenn der erste Zahn des Zahnrads Z2 wieder an der Ausgangsposition angelangt ist (Zeile 6) wird das Zahnrad Z1 mittels des Mitnehmers 400 des Zahnrads Z2 um einen Zahn weitergedreht, d.h. das Zahnrad Z1 steht dann in der zweiten Zahnposition. Dies ist anhand der Ziffer 2 in der Spalte ,Z1‘ sowie den Zeilen 6-10 der Tabelle dargestellt. Während das Zahnrad Z1 in dieser zweiten Zahnstellung verbleibt, dreht sich das Zahnrad Z2 wieder um alle fünf Zähne, d.h. um 360°. Dies ist anhand der Ziffern 1 bis 5 in der Spalte ,Z2‘ sowie in den Zeilen 6-10 der Tabelle dargestellt. Dementsprechend führt dies zu den Zahlencodes 2-1 , 2-2, 2-3, 2-4 und 2-5.
Nach einer weiteren vollen 360°-Umdrehung, d.h. wenn der erste Zahn des Zahnrads Z2 wieder an der Ausgangsposition angelangt ist (Zeile 11) wird das Zahnrad Z1 mittels des Mitnehmers 400 des Zahnrads Z2 erneut um einen Zahn weitergedreht, d.h. das Zahnrad Z1 steht dann in der dritten Zahnposition. Dies ist anhand der Ziffer 3 in der Spalte ,Z1 ‘ sowie den Zeilen
I I-15 der Tabelle dargestellt. Während das Zahnrad Z1 in dieser dritten Zahnstellung verbleibt, dreht sich das Zahnrad Z2 wieder um alle fünf Zähne, d.h. um 360°. Dies ist anhand der Ziffern 1 bis 5 in der Spalte ,Z2‘ sowie in den Zeilen 11-15 der Tabelle dargestellt. Dementsprechend führt dies zu den Zahlencodes 3-1 , 3-2, 3-3, 3-4 und 3-5. Die Anzahl der zu detektierenden Grenzwertereignisse ist also mit einem Code codiert, der sich aus den unterschiedlichen Kombinationen von unterschiedlichen Stellungen bzw. Positionen der einzelnen Zahnräder Z1 , Z2 relativ zueinander ergibt. Hierbei entspricht jede Position genau einem Zahlencode bzw. Codewort. Anders ausgedrückt bilden die einzelnen Rastenelementen des Rastmechanismus 101 (hier: das erste Rastenelement bzw. Zahnrad 103 und das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203) zusammen eine Zähleinheit, bei der sich die Anzahl der zu detektierenden Grenzwertereignisse anhand möglicher unterschiedlicher Positionen bzw. Stellungen der einzelnen Rastenelemente 103, 203 relativ zueinander bestimmt.
Die in Figur 5 gezeigte Codierungstabelle wurde lediglich rein beispielhaft anhand eines Zahnrads Z1 mit z1 = 3 Zähnen und einem Zahnrad Z2 mit z2 = 5 Zähnen beschrieben. Es ist natürlich denkbar, dass die beiden Zahnräder Z1 , Z2 ganz andere Zähnezahlen aufweisen. Dementsprechend andere Kombinationsmöglichkeiten ergeben sich daraus dann auch. Ebenfalls denkbar wäre es, dass mehr als zwei Rastenelemente bzw. Zahnräder vorgesehen sind.
Die Zahl der möglichen Kombinationen, d.h. die maximal mögliche Anzahl an eineindeutigen Codewörtern bzw. Kombinationen, berechnet sich aus einer Multiplikation der Zähnezahlen der einzelnen Zahnräder (z.B. gemäß: z1 * z2). Bei dem Beispiel aus Figur 5 sind demnach 3 * 5 = 15 unterschiedliche bzw. eindeutige Positions-Kombinationen der beiden Zahnräder Z1 , Z2 zueinander möglich.
Das heißt, obwohl die beiden Zahnräder Z1 , Z2 nur drei bzw. fünf Zähne aufweisen, können damit 15 unterschiedliche Stellungen realisiert werden, und somit können auch 15 unterschiedliche Zählerstände zum Zählen von Grenzwertereignissen realisiert werden.
Es ist auch denkbar, dass das erste Rastenelement bzw. Zahnrad 103 mehr als den hier beispielhaft abgebildeten einzelnen Mitnehmer 400 aufweist. Es wäre auch denkbar, dass zusätzlich zu dem zweiten Rastenelement bzw. Zahnrad 203 noch weitere Rastenelemente bzw. Zahnräder vorhanden wären, die mittels des Mitnehmers 400 (oder mehrerer Mitnehmer) rastenweise bewegt werden könnten. Es wäre auch denkbar, dass zusätzlich zu dem zweiten Rastenelement bzw. Zahnrad 203 noch weitere Rastenelemente bzw. Zahnräder vorhanden wären, deren Rasten bzw. Zähne in die Rasten bzw. Zähne des zweiten Rastenelements 203 eingreifen und durch das zweite Rastenelement 203 weiterbewegt werden.
Alternativ oder zusätzlich zu der in Figur 4A gezeigten Ausführungsform wäre es denkbar, dass der Mitnehmer 400, oder ein zusätzlicher Mitnehmer, am Außenumfang 420 des ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103 angebracht wäre. Hierbei könnte der Mitnehmer 400 beispielsweise zwischen zwei benachbarten Rasten 102a, 102b angeordnet sein. Der Mitnehmer 400 könnte länger sein als die Rasten 102a, 102b, ... , 102n und somit über die Außenkontur der Rasten 102a, 102b, ... , 102n hervorstehen. In diesem Fall könnte das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 von dem ersten Rastenelement bzw. Zahnrad 103 beabstandet angeordnet sein, sodass die Rasten bzw. Zähne 102a, 102b, ... , 102n des ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103 nicht mit den Rasten bzw. Zähnen 220a, 220b, ... , 220m des zweiten Rastenelements bzw. Zahnrads 203 in Eingriff gelangen. Hingegen würde dann der abstehende Mitnehmer 400 in die Rasten bzw. Zähne 220a, 220b, ... , 220m des zweiten Rastenelements bzw. Zahnrads 203 eingreifen können, um das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 um jeweils eine Raste bzw. einen Zahn weiterzudrehen.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4A kann außerdem ein Endanschlag realisiert werden, wobei das mittels des Mitnehmers 400 mitgenommene zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 nach einer vollständigen 360°-Drehung gegen den Endanschlag laufen könnte. Damit kann eine maximale Anzahl an zu detektierenden Grenzwertereignissen festgelegt werden, ohne dass es zu einem Überlauf kommt.
Figur 4B zeigt ein entsprechendes denkbares Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Grenzwertdetektionsvorrichtung 100 mit Endanschlag. Gleiche Teile mit gleicher Funktion wie zuvor unter Bezugnahme auf Figur 4A erläutert, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Für eine diesbezügliche Beschreibung sei auf Figur 4A verwiesen. Auch in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4B können wieder mehr als die rein beispielhaft abgebildeten zwei Rastenelemente 103, 203 vorgesehen sein. Es wäre insbesondere denkbar, dass weitere Rastenelemente vorgesehen sind, die die gleiche Funktion und die gleichen Merkmale aufweisen wie das hier beispielhaft beschriebene zweite Rastenelement 203. Die ein oder mehreren zusätzlichen Rastenelemente könnten dabei innerhalb des ersten Rastenelements 103 angeordnet sein, wie dies am Beispiel des zweiten Rastenelements 203 beschrieben wurde. Alternativ oder zusätzlich könnten die ein oder mehreren zusätzlichen Rastenelemente außerhalb des ersten Rastenelements 103 angeordnet sein.
Ein Unterschied zu Figur 4A besteht darin, dass die in Figur 4B gezeigte Ausführungsform einen optionalen Endanschlag 410 aufweist. Der Endanschlag 410 ist ausgestaltet, um ein Weiterdrehen der Zähleinheit an einer bestimmten Stelle zu unterbinden. Beispielsweise kann die Bewegung der Zähleinheit genau dann unterbunden werden, wenn es ansonsten, d.h. ohne den Endanschlag 410, zu einem Überlauf kommen würde. Dies wäre z.B. genau dann der Fall, nachdem alle Zahnkombinationen bzw. Codewörter genau einmal durchlaufen worden sind. Dadurch kann ein Überlauf unterbunden werden, was beispielweise zum Zwecke der Fälschungssicherheit vorteilhaft ist und einer Manipulation entgegenwirken kann.
Der Endanschlag 410 kann als ein mechanischer Endanschlag ausgestaltet sein. Der Endanschlag 410 kann beispielsweise ein vom Außenumfang des zweiten Rastenelements bzw. Zahnrads 203 hervorstehendes erstes Anschlagselement 411 aufweisen. Dies kann beispielsweise in Form eines zusätzlichen Rastenelements bzw. Zahns ausgestaltet sein. Dieser zusätzliche Zahn 411 kann in einem Rastenzwischenraum zwischen zwei benachbarten Rasten 220a, 220b, ... , 220m angeordnet sein.
Der Endanschlag 410 kann außerdem ein feststehendes zweites Anschlagselement 412 aufweisen. Das zweite Anschlagselement 412 ist gegenüber dem zweiten Rastenelement 203 derart angeordnet, dass die Rasten bzw. Zähne 220a, 220b, ... , 220m des zweiten Rastenelements 203 bei einer Drehung ungehindert an dem zweiten Anschlagselement 412 vorbeilaufen können.
Das erste Anschlagselement 411 kann hingegen länger ausgestaltet sein als die übrigen Rasten 220a, 220b, ... , 220m, d.h. das erste Anschlagselement 411 kann weiter vom Außenumfang des zweiten Rastenelements 203 abstehen als die übrigen Rasten 220a, 220b, ... , 220m. Das erste Anschlagselement 411 kann so weit abstehen, dass es nicht ungehindert an dem zweiten Anschlagselement 412 vorbeiläuft sondern stattdessen an das zweite Anschlagselement 412 anschlägt. Dadurch wird eine weitere Drehung des zweiten Rastenelements 203 unterbunden.
Es ist zu erwähnen, dass es sich bei Figur 4B lediglich um eine schematische Ansicht handelt. Der Endanschlag 410 bzw. dessen Anschlagselemente 411 , 412 kann bzw. können auch an einer anderen Position angeordnet sein. Außerdem sind die Anschlagselemente 411 , 412 derart angeordnet, dass sich der Mitnehmer 400 ungehindert daran vorbeibewegen kann. Das erste Anschlagselement 411 ist zudem derart ausgestaltet, dass es nicht den Innenumfang 430 des ersten Rastenelements 103 berührt.
In der in Figur 4B rein beispielhaft eingezeichneten Position wäre noch genau ein voller Umlauf des ersten Rastenelements 103 möglich, bevor der Endanschlag 410 eine weitere Bewegung der beiden Rastenelemente 103, 203 unterbindet.
Ein derartiger Endanschlag 410 wäre auch in den zuvor unter Bezugnahme auf die Figuren 1 , 3 und 4 diskutierten Ausführungsbeispielen denkbar. Zum Beispiel könnte eines der beiden dort abgebildeten Rastenelemente 103, 203 durch die in Figur 4B gezeigte Ausführungsform ersetzt werden. In diesem Falle könnte das innere kleine Rastenelement aus Figur 4B rein zum Zwecke der Realisierung des Endanschlags 410 dienen, während die hierin beschriebene Codierung weiterhin mittels der beiden großen Rastenelemente 103, 203 bewerkstelligt wird.
In allen hierin beschriebenen Ausführungsformen könnten sich die beweglichen Teile der mikrostrukturierten Grenzwertdetektionsvorrichtung 100 in einer gemeinsamen Ebene bewegen. Zu den beweglichen Teilen zählen unter anderem die Rastenelemente bzw. Zahnräder 103, 203 sowie die Betätigungsvorrichtung 108. Beispielsweise könnte die Grenzwertdetektionsvorrichtung 100 auf einem Substrat angeordnet sein, sodass sich alle beweglichen Teile in der Substratebene, d.h. parallel zur Substratoberfläche bewegen.
Es wäre außerdem denkbar, dass die Rastenelemente bzw. Zahnräder 103, 203 Skalen aufweisen, anhand derer die Zähne nummeriert und/oder die Zählerstände abgelesen werden können. Die Skalen können beispielsweise auf den Rastenelementen bzw. Zahnrädern 103, 203 angebracht (z.B. aufgedruckt, eingraviert oder eingelasert) sein. Mit einer Nummerierung der Rasten bzw. Zähne könnte beispielsweise abgelesen werden, welche Rasten bzw. Zähne 102a, 102b, ... , 102n des ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103 mit welchen Rasten bzw. Zähnen 220a, 220b, ... , 220m des zweiten Rastenelements bzw. Zahnrads 203 in Eingriff wären (Figur 1), oder welche Rasten sich gegenüberliegen und/oder welche Rasten jeweils an einer Markierung stehen (z.B. Markierung 300 in Figur 3). Generell kann also mit einer Skala die Stellung bzw. Position der beiden Rastenelemente bzw. Zahnräder 103, 203 relativ zueinander ermittelt werden.
Alternativ oder zusätzlich wäre es denkbar, dass die Zählerstände mittels geeigneten Elektronikkomponenten ausgelesen, und gegebenenfalls decodiert, werden.
Die Position bzw. Stellung des jeweiligen Rastenelements bzw. Zahnrads 103, 203 kann beispielsweise mittels einem elektrischen Bauelement (z.B. Kondensator) ermittelt werden, welches seine elektrischen Eigenschaften (z.B. Kapazität) in Abhängigkeit der Position des jeweiligen Rastenelements bzw. Zahnrads 103, 203 ändert.
Figur 6 zeigt diesbezüglich eine denkbare Ausführungsform am Beispiel des ersten Rastenelements bzw. Zahnrads 103, wobei dieses Konzept auch auf das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203 übertragbar ist. Außerdem sind gleiche Teile mit gleicher Funktion, wie zuvor unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 5 erläutert, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Für eine diesbezügliche Beschreibung sei auf ebendiese Figuren verwiesen.
Das erste Rastenelement bzw. Zahnrad 103 ist hier als ein frei drehbares Zahnrad ausgebildet. Es wäre aber ebenfalls denkbar, dass das erste Rastenelement bzw. Zahnrad 103 elastisch drehbar wäre, d.h. das Zahnrad 103 könnte beispielsweise entgegen einer Federkraft drehbar sein. Eine Feder (hier nicht abgebildet), wie z.B. eine aus Uhrwerken bekannte Spiralfeder, könnte mit dem Zahnrad 103 gekoppelt sein, sodass sich beim Bewegen des Zahnrads 103 in eine erste Richtung die Feder spannt (d.h. entweder auf Druck oder auf Zug spannt), und beim Bewegen des Zahnrads 103 in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung die Feder entspannt. Dies gilt im Übrigen für alle hierin diskutierten Ausführungsformen, sowie auch für das zweite Rastenelement bzw. Zahnrad 203. Bei dem in Figur 6 gezeigten Zahnrad 103 greift die Klinke 104 in die Zahnzwischenräume zwischen zwei benachbarten Zähnen 102a, 102b ein. Es ist zu erkennen, dass sich auch hier, aufgrund der spezifischen Form der Klinke 104 und der einzelnen Zähne 102a, 102b, eine Freilaufrichtung 106 ergibt, in der das Zahnrad 103 relativ zur Klinke 104 frei drehbar ist. In der entgegengesetzten Richtung, d.h. in einer Sperrrichtung 107, blockiert die Klinke 104 jedoch die Bewegung des Zahnrads 103.
In diesem Ausführungsbeispiel betätigt die Betätigungsvorrichtung 108 das Rastenelement 103, um es relativ zur Klinke 104 in Freilaufrichtung 106 rastenweise um jeweils eine Raste 102a, 102b weiterzubewegen. Wie zu erkennen ist, greift die Betätigungsvorrichtung 108 dabei an einer Raste 102c des Rastenelements 103 an, um das Rastenelement 103 relativ zu der Klinke 104 rastenweise weiterzubewegen.
Die erfindungsgemäße Grenzwertdetektionsvorrichtung 100 ist hier auf einem Substrat 210 bereitgestellt. Das Substrat 210 kann beispielsweise ein Siliziumwafer sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 kann auf dem Substrat 210 als ein Mikrosystem bereitgestellt sein. Beispielsweise kann die abgebildete Zahnradstruktur 103 durch geeignete Ätzverfahren hergestellt werden.
Wie durch den Pfeil 205 angedeutet ist, wird die Betätigungsvorrichtung 108 in der Bildebene nach oben ausgelenkt, um das Zahnrad 103 zu betätigen. Die Auslenkung des Betätigungsmittels 108 geschieht also in horizontaler Richtung, d.h. in einer Ebene parallel zur Substratebene.
Bei der Bewegung der Betätigungsvorrichtung 108 handelt es sich im Wesentlichen um eine durch Zuführen externer Energie (z.B. thermischer Energie) bedingte Schwenkbewegung, wobei das Verhalten der Betätigungsvorrichtung 108 in diesem Beispiel etwa mit dem eines einseitig eingespannten Biegebalkens vergleichbar ist.
Der Einsatz des zuvor angesprochenen elektrischen Bauelements 109 zum Ermitteln der Ist- Position des Rastenelements 103 ist nicht auf die in Figur 6 gezeigte Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung 108 beschränkt. Vielmehr kann das elektrische Bauelement 109 unabhängig von der konkreten Ausgestaltung der Betätigungsvorrichtung 108 eingesetzt werden, weshalb das elektrische Bauelement 109 mit allen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombinierbar ist.
Das elektrische Bauelement 109 ist hier rein beispielhaft als ein Kondensator ausgestaltet. Genauer gesagt ist hier eine erste Kondensatorplatte 201 an dem Substrat 210 bereitgestellt und eine zweite Kondensatorplatte 202 ist an dem Rastenelement 103 bereitgestellt. Es wäre auch denkbar, dass eine erste Kondensatorplatte 201 an dem ersten Rastenelement 103, und eine zweite Kondensatorplatte 202 an dem (hier nicht abgebildeten) zweiten Rastenelement 203 angeordnet ist.
Wie zu erkennen ist, handelt es sich bei den beiden Kondensatorplatten 201 , 202 um zwei halbkreisförmige Segmente. In der in Figur 6 abgebildeten Stellung des Zahnrads 103 relativ zu dem Substrat 210 sind die beiden Kondensatorplatten 201 , 202 derart zueinander ausgerichtet, dass sie sich genau gegenüberliegen, d.h. sodass sie sich zu einem in Draufsicht ganzen Kreis zusammenfügen.
Bedingt durch die Stellung der beiden Kondensatorplatten 201 , 202 relativ zueinander weist der Kondensator 109 in dieser Stellung eine bestimmte Kondensatorkapazität auf. Bei einer rastenweisen Bewegung des Rastenelements 103 relativ zu dem Substrat 210 dreht sich das Zahnrad 103 relativ zu dem Substrat 210 und somit verändert sich auch die Ausrichtung der beiden Kondensatorplatten 201 , 202 relativ zueinander. Gleichzeitig verändert sich damit auch die Kondensatorkapazität des Kondensators 109. Das elektrische Bauelement 109 kann ein verstellbares Glied eines RFID-Schwingkreises 207 sein. Der RFID-Schwingkreis 207 kann neben dem Kondensator 109 auch noch eine Spule 206 aufweisen. Hierbei handelt es sich also um einen LC-Schwingkreis mit bauteilabhängiger Resonanzfrequenz.
Die Resonanzfrequenz des Schwingkreises 207 ändert sich in Abhängigkeit der Kondensatorkapazität des verstellbaren Kondensators 109. So ergibt sich für jede Position des Zahnrads 103 relativ zu dem Substrat 210 bzw. relativ zu der Klinke 104 eine bestimmte Stellung der beiden Kondensatorplatten 201 , 202 zueinander. Dadurch stellt sich für jede Ist-Position eine bestimmte Kondensatorkapazität und somit eine bestimmte Resonanzfrequenz des RFID- Schwingkreises 207 ein.
Das heißt der RFID-Schwingkreis 207 weist für jede Ist-Position des Zahnrads 103 relativ zu dem Substrat 210 bzw. relativ zur Klinke 104 eine spezifische Resonanzfrequenz auf. Der RFID-Schwingkreis 207 kann mittels eines geeigneten RFID-Lesegeräts ausgelesen werden. Hierbei kann also von der jeweils charakteristischen Übertragungs-Frequenz des Schwingkreises 207 auf die Position des Zahnrads 103 (zweite Kondensatorplatte 202) relativ zu dem Substrat 210 (erste Kondensatorplatte 201) bzw. relativ zu der Klinke 104 rückgeschlossen werden. Ebenso könnte von der jeweils charakteristischen Übertragungs-Frequenz des Schwingkreises 207 auf die Position des ersten Rastenelements 103 relativ zu dem zweiten Rastenelement 203 rückgeschlossen werden. Die Vorrichtung 100 kann hierfür eine elektronische Schnittstelle 209 aufweisen. Die elektronische Schnittstelle 209 ermöglicht ein Auslesen der Veränderung des elektrischen Bauelements 109, z. B. wenn das elektrische Bauelement 109 direkt das verstellbare Glied eines RFI D Schwingkreises oder einer aufwendigeren Elektronik darstellt.
Entspricht also das elektrische Bauelement 109 einem typischen Bauteil (Kondensator, Spule, Widerstand) eines Schwingkreises 207, z.B. einem veränderlichen Kondensator 109, und bildet dieser zusammen mit einer Spulenstruktur 206 einen LC-Schwingkreis 207, so ändert eine Veränderung der Kapazität auch die Schwingcharakteristik des Schwingkreises 207. Der so entstehende passive Transponder eines RFID-Systems (engl. radio-frequency identification) kann mit einem entsprechenden Lesegerät drahtlos ausgelesen werden. Es ist auch denkbar, dass das elektrische Bauelement 109 eine Spule ist, und dass das andere Schwingkreiselement 206 ein Kondensator wäre.
Ist das elektrische Bauelement 109 Teil eines elektronischen Schaltkreises, der wiederum Teil eines RFID-Transpondersystems ist, so kann mit Hilfe eines entsprechenden Lesegeräts elektrische Energie drahtlos in den Schaltkreis eingekoppelt werden und zum Ausführen von Funktionen des elektronischen Schaltkreises verwendet werden, z.B. zu Signalverstärkungen, -auswertungen, und weiteren Sendeaufgaben.
Das elektrische Bauelement 109 muss nicht zwingend ein Kondensator sein. Es wäre ebenso denkbar, dass das elektrische Bauelement 109 ein ohm’scher Widerstand, eine Spule oder ein elektrooptisches Element ist.
Ein Ausführungsbeispiel, bei dem sich beispielsweise ein ohm’scher Widerstand anbieten könnte, ist in Figur 7 gezeigt. Hier ist erneut, stellvertretend für beide Rastenelemente 103, 203, rein exemplarisch lediglich das erste Rastenelement 103 gezeigt. Das heißt, alles was nachfolgend unter Bezugnahme auf das erste Rastenelement 103 beschrieben ist, gilt gleichsam auch für das zweite Rastenelement 203.
Das erste Rastenelement 103 ist hier in Form einer, mehrere Zähne 102a, 102b aufweisenden, Zahnstange ausgestaltet. Die Betätigungsvorrichtung 108 ist in Form eines Linearaktuators ausgebildet, der das Rastenelement 103 betätigt. Die Betätigungsvorrichtung 108 zieht oder drückt die Zahnstange 103 in Freilaufrichtung 106.
Bei jeder rastenweisen Bewegung der Zahnstange 103 mittels der Betätigungsvorrichtung 108 bewegt sich die Klinke 104 entlang der durch die Pfeile 110 gezeigten Richtungen zu der Zahnstange 103 hin bzw. von der Zahnstange 103 weg, um so zwischen den Zahnzwischenraum zweier benachbarter Zähne 102a, 102b einzugreifen. Das Rastenelement 103 ist hier zwar als eine lineare Zahnstange dargestellt. Es ist aber ebenfalls denkbar, dass die Zahnstange 103 nicht linear sondern gekrümmt ist. So kann eine Zahnstange 103 beispielsweise auch eine Kreisbogen- bzw. Kreissegment-förmige Struktur aufweisen, wobei die Verzahnung radial innenseitig und/oder radial außenseitig angeordnet sein kann.
Unabhängig davon, ob es sich bei dem Rastenelement 103 nun um eine Zahnstange oder um ein Zahnrad handelt, sind die einzelnen Rasten 102a, 102b entlang des Rastenelements 103 in Freilaufrichtung 106 hintereinander angeordnet, sodass die Klinke 104 bei der rastenweisen Bewegung nacheinander von einem Rastenzwischenraum 105a in den jeweils nächsten benachbarten Rastenzwischenraum 105b eingreift. Dadurch muss beispielsweise bei dem sich endlos drehenden Zahnrad 103 kein separater Rückstellmechanismus bereitgestellt werden.
Die Betätigungsvorrichtung 108 kann beispielsweise ein Zugmittel 401 sowie eine Zugvorrichtung 402 aufweisen, die mittels des Zugmittels 401 die Betätigungsvorrichtung 108 betätigt und somit die Zahnstange 103 bewegt. Die Betätigungsvorrichtung kann 108 beispielsweise mechanisch (hierzu zählt auch thermisch) oder elektrisch auslenkbar sein.
Das elektrische Bauelement 109 kann, wie eingangs erwähnt, ein variabler ohm’scher Widerstand sein. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Widerstand 109 zwischen dem Rastmechanismus 101 und dem Substrat 210 angeordnet sein. Der variable ohm’sche Widerstand 109 ist hier etwa vergleichbar mit einem Potentiometer. Mit jeder rastenweisen Weiterbewegung des Rastenelements 103 relativ zur Klinke 104 bzw. relativ zu dem Substrat 210 verändert sich dessen elektrischer Widerstand.
Der ohm’sche Widerstand 109 kann ebenfalls Bestandteil eines Schwingkreises 207 sein. Hier handelt es sich beispielsweise um einen verstimmbaren RL-Schwingkreis 207, der den erwähnten ohm’schen Widerstand 109 sowie eine Spulenanordnung 206 aufweist.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann statt des ohm’schen Widerstandes auch ein Kondensator als verstimmbares elektrisches Bauelement 109 zum Einsatz kommen, um zusammen mit der Spule 206 einen, wie zuvor mit Bezug auf Figur 6 beschriebenen, verstimmbaren LC-Schwingkreis 207 zu bilden.
Wie ebenfalls zuvor mit Bezug auf Figur 6 erwähnt, kann das Rastenelement 103 frei beweglich, oder aber auch elastisch beweglich sein. Hierbei kann die Zahnstange 103 mit einer Feder betätigbar sein. TI
Figur 8 zeigt ein derartiges Ausführungsbeispiel. Die hier abgebildete Ausführungsform unterscheidet sich zu der zuvor mit Bezug auf Figur 7 beschriebenen Ausführungsform unter anderem dadurch, dass die Betätigungsvorrichtung 108 hier nicht das Rastenelement 103, sondern die Klinke 104 betätigt.
Das Rastenelement 103 ist hier mittels eines Spannelements 501 vorgespannt. Das Spannelement 501 kann beispielsweise eine Zugfeder sein, die im Ausgangszustand auseinandergezogen und somit vorgespannt ist. In dem hier abgebildeten Beispiel könnte das Rastenelement 103 bis zu dem letzten Zahn in Freilaufrichtung 106 entgegen der Zugkraft der Zugfeder 501 aufgezogen werden. Die Klinke 104 greift in den letzten Zahnzwischenraum ein und sperrt die Bewegung des Rastenelements 103 in Sperrrichtung 107.
Wie eingangs erwähnt, betätigt die Betätigungsvorrichtung 108 hier die Klinke 104. Die Betätigungsvorrichtung 108 muss hierbei nicht direkt die Klinke 104 kontaktieren, sondern die Betätigungsvorrichtung 108 kann beispielsweise auch mittels eines Verbindungsmittels 502 mit der Klinke 104 verbunden sein. Die Betätigungsvorrichtung 108 kann außerdem optional eine Umlenkvorrichtung 503 aufweisen, sodass die Betätigungsvorrichtung 108 die Klinke 104 nicht zwangsläufig in dieselbe Richtung wie die Auslenkrichtung der Betätigungsvorrichtung 108 bewegen muss. Das eben gesagte gilt natürlich ebenso für eine Betätigungsvorrichtung 108, die anstelle der Klinke 104 das Rastenelement 103 betätigt.
Das Rastenelement 103 ist also mittels der Zugfeder 501 vorgespannt, d.h. die Zugfeder 501 zieht das Rastenelement 103 in Sperrrichtung 107. Die Klinke 104 sperrt jedoch die Bewegung des Rastenelements 103 in ebendiese Sperrrichtung 107. Bei einer den Eingriff in einen Rastenzwischenraum 105a lösenden Bewegung der Klinke 104 bewegt sich das vorgespannte Rastenelement 103 aufgrund der Vorspannung des Spannelements 501 , d.h. die Zugfeder 501 zieht das Rastenelement 103 nun in Sperrrichtung 107. Dies ist nur möglich, da sich ja die Klinke 104 aus dem Eingriff mit dem Rastenzwischenraum 105a gelöst hat. Hierbei schiebt sich das Rastenelement 103 aber jeweils immer nur um eine Raste 102a, 102b weiter, bevor die Klinke 104 wieder in einen benachbarten nächsten Rastenzwischenraum 105b eingreift.
Anstatt der eben beschriebenen Zugfeder könnte auch eine Druckfeder vorgesehen sein, die das Rastenelement 103 in Sperrrichtung 107 drückt. In diesem Fall würde die Druckfeder jedoch im Vergleich zu Figur 8 auf der gegenüberliegenden Seite des Rastenelements 103 angreifen.
Um ein ungebremstes Durchrutschen des Rastenelements 103 zu der (kurzzeitig nicht eingreifenden) Klinke 104 zu verhindern, kann eine Bremsvorrichtung, wie eine weitere Klinke, oder ein mechanischer Anschlag vorgesehen sein. Das unter Bezugnahme auf die Figuren 6 bis 8 diskutierte elektrische Bauelement 109 kann in allen hier beschriebenen Ausführungsformen und Varianten der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen, um den Zählerstand der Zähleinheit zu ermitteln. Vorzugsweise können hierbei sowohl das erste Rastenelement 103 als auch das zweite Rastenelement 203 jeweils ein solches elektrisches Bauelement 109 aufweisen, womit die Ist-Position des jeweiligen Rastenelements 103, 203 erfasst werden kann.
Abgesehen davon gilt alles, was unter Bezugnahme auf die Figuren 6 bis 8 am Beispiel des ersten Rastenelements 103 beschrieben wurde, gleichsam auch für das zweite Rastenelement 203. Außerdem können die Rastenelemente 103, 203 wahlweise als Zahnräder oder Zahnstangen ausgeführt sein.
Des Weiteren ist der Inhalt der WO 2018 / 069 079 A1 hiermit per Referenz mit einbezogen. Folgende Ausführungsformen sind ebenfalls Bestandteil der vorliegenden Offenbarung:
Eine erste Ausführungsform betrifft eine Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) zum mehrfachen Detektieren eines Grenzwertereignisses. Die Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) kann einen in Mikrostrukturierungstechnik gefertigten Rastmechanismus (101) mit einem ersten Rastenelement (103) und einem zweiten Rastenelement (203) aufweisen, wobei jedes Rastenelement (103, 203) jeweils eine Vielzahl von Rasten (102a, 102b, ... , 102n; 220a, 220b, ... , 220m) aufweisen kann. Die Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) kann ferner eine Klinke (104) aufweisen, die ausgestaltet ist, um in einen Rastenzwischenraum (105) zwischen zwei benachbarte Rasten (102a, 102b) des ersten Rastenelements (103) einzugreifen, wobei das erste Rastenelement (103) in einer Freilaufrichtung (106) relativ zu der Klinke (104) bewegbar ist und eine Bewegung des ersten Rastenelements (103) relativ zu der Klinke (104) in einer Sperrrichtung (107) mittels der Klinke (104) blockierbar ist. Die Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) kann ferner eine Betätigungsvorrichtung (108) aufweisen, die ausgestaltet ist, um das erste Rastenelement (103) und die Klinke (104) relativ zueinander rastenweise in Freilaufrichtung (106) zu bewegen. Das erste Rastenelement (103) und das zweite Rastenelement (203) können zusammen eine Zähleinheit bilden, bei der sich der Zählerstand zum Anzeigen der detektierten Grenzwertereignisse anhand der Position bzw. Stellung der beiden Rastenelemente (103, 203) relativ zueinander bestimmt.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform, die mit der ersten Ausführungsform kombinierbar ist, kann der Rastmechanismus (101) als ein Mikrosystem (MEMS: microelectromechanical system) ausgeführt sein. Gemäß einer dritten Ausführungsform, die mit der ersten und/oder zweiten Ausführungsform kombinierbar ist, kann die Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) ferner ein Substrat (210) aufweisen, auf dem der Rastmechanismus (101) als ein Mikrosystem bereitgestellt ist, und wobei eine Auslenkung Betätigungsvorrichtung (108) horizontal, d.h. in einer Ebene parallel zur Substratebene, geschieht. Als Substratebene wird die Ebene bezeichnet, in der sich das Substrat erstreckt, und die von den lateralen Außenkanten des Substrats begrenzt bzw. aufgespannt wird. Bei einem Wafer beispielsweise ist die Substratebene etwa gleichzusetzen mit dem an sich flachen Wafer selbst. Eine Bewegung innerhalb einer Ebene parallel zu der Substratebene kann beispielsweise eine Bewegung in oder auf dem Substrat sein.
Gemäß einer vierten Ausführungsform, die mit der ersten und/oder zweiten Ausführungsform kombinierbar ist, kann die Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) ferner ein Substrat (210) aufweisen, auf dem der Rastmechanismus (101) als ein Mikrosystem bereitgestellt ist, und wobei eine Auslenkung der Betätigungsvorrichtung (108) vertikal, d.h. senkrecht zur Substratebene, geschieht. Die Grenzwertdetektionsvorrichtung kann hierbei eine Umlenkvorrichtung aufweisen mittels derer die vertikal, d.h. senkrecht zur Substratebene, gerichtete Auslenkbewegung der Betätigungsvorrichtung (108) in eine horizontal, d.h. parallel zur Substratebene, gerichtete Bewegung umlenkbar ist. Eine vertikale Bewegung senkrecht zur Substratebene wäre beispielsweise eine Bewegung der Betätigungsvorrichtung (108) aus der Substratebene heraus, d.h. die Betätigungsvorrichtung (108) würde sich z.B. vertikal bzw. senkrecht von dem Substrat weg bewegen. Eine entsprechende Umlenkvorrichtung kann beispielsweise in Form von Zahnrädern, insbesondere Kegel- oder Schneckenrädern, bereitgestellt werden. Es wäre aber auch denkbar, dass die Umlenkvorrichtung ein erstes und ein zweites Umlenkmittel aufweist, wobei das erste Umlenkmittel eine schräge Fläche aufweist und das zweite Umlenkmittel mit dieser schrägen Fläche in Kontakt ist. Wenn das zweite Umlenkmittel nun Druck auf die schräge Fläche ausübt, dann bewegt sich das erste Umlenkmittel in eine Richtung, die schräg zu der Bewegungsrichtung des zweiten Umlenkmittels ist. Beispielsweise kann bei einer schrägen Fläche mit einem Winkel von 45° eine Umlenkung von einer horizontalen in eine vertikale Bewegung realisiert werden. Die Betätigung der Klinke (104) bzw. des Rastenelements (103, 203) geschieht in diesem Fall nicht unmittelbar durch die Betätigungsvorrichtung (108) sondern mittelbar mittels der dazwischen angeordneten Umlenkvorrichtung. Das heißt, die Betätigungsvorrichtung (108) betätigt die Umlenkvorrichtung (senkrecht zur Substratebene) und die Umlenkvorrichtung betätigt die Klinke (104) bzw. das Rastenelement (horizontal zur Substratebene).
Gemäß einer fünften Ausführungsform, die mit einer oder mehreren der vorhergehenden Ausführungsformen kombinierbar ist, können die zugehörigen Rasten eines Rastenelements (103, 203) entlang des jeweiligen Rastenelements (103, 203) in Freilaufrichtung hintereinander angeordnet sein, sodass die Klinke (104) bei der rastenweisen Bewegung nacheinander von einem Rastenzwischenraum in den jeweils nächsten benachbarten Rastenzwischenraum eingreift. Dies unterscheidet die erfindungsgemäße Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) von anderen Vorrichtungen, die nur ein Rastenelement mit einer einzelnen Raste und einer Klinke aufweisen. Während bei derartigen Systemen nämlich nach einmaliger Betätigung zwingend ein Rückstellmechanismus benötigt wird, können bei der erfindungsgemäßen Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) die Rastenelemente (103, 203) relativ zur Klinke (104) mehrfach bewegt werden.
Gemäß einer sechsten Ausführungsform, die mit einer oder mehreren der vorhergehenden Ausführungsformen kombinierbar ist, können das erste und das zweite Rastenelement (103, 203) jeweils in Form eines frei drehbaren Zahnrads ausgestaltet sein, bei dem die zugehörigen Rasten in Form einer radial außenseitig oder radial innenseitig an dem jeweiligen Zahnrad (103, 203) angeordneten Verzahnung ausgebildet sind. Ein solches Zahnrad ist auch in Mikrosystem-Technik relativ einfach fertigbar. Außerdem bietet die Ausführung der Rastenelemente als Zahnrad den Vorteil, dass das Zahnrad sozusagen endlos gegenüber der Klinke (rastenweise) weiterbewegbar ist. Es wäre aber auch denkbar, dass ein Endanschlag vorgesehen ist, der die Anzahl der rastenweisen Bewegungen begrenzt. Beispielsweise könnte der Endanschlag nach einer vollen Umdrehung des Zahnrads eine weitere Drehung des Zahnrads begrenzen. Somit kann vermieden werden, dass die mit dem Zahnrad verbundene Zähleinheit nach einer vorbestimmten Anzahl an rastenweisen Bewegungen bzw. Drehungen des Zahnrads genullt wird. So kann sichergestellt werden, dass es nicht zu einem Überlauf beim Auslesen des Zählerstands kommt. Ein Endanschlag kann aber auch bei Zahnstangen und dergleichen eingesetzt werden, um eine bestimmte Anzahl von rastenweisen Bewegungen nicht zu überschreiten.
Gemäß einer siebten Ausführungsform, die mit einer oder mehreren der vorhergehenden Ausführungsformen kombinierbar ist, kann mindestens eines der beiden Rastenelemente (103, 203) in Form einer relativ zur Klinke (104) bewegbaren Zahnstange ausgestaltet sein, bei der die Rasten in Form einer an der Zahnstange angeordneten Verzahnung ausgebildet sind. Eine Zahnstange kann beispielsweise eine lineare oder aber auch eine gekrümmte Form aufweisen. Bei einer gekrümmten Form kann die Verzahnung innenseitig, d.h. zum Mittelpunkt des Krümmungsradius hin gerichtet, und/oder außenseitig, d.h. auf der dem Mittelpunkt des Krümmungsradius abgewandten Seite der Zahnstange, angeordnet sein. Es ist vorstellbar, dass eines der beiden Rastenelemente (103, 203) in Form einer Zahnstange ausgestaltet ist, wäh- rend das jeweils andere der beiden Rastenelemente (103, 203) in Form eines Zahnrades ausgestaltet ist. Es ist aber ebenso denkbar, dass beide Rastenelemente (103, 203) in Form einer Zahnstange ausgestaltet sind.
Gemäß einer achten Ausführungsform, die mit einer oder mehreren der vorhergehenden Ausführungsformen kombinierbar ist, kann die Betätigungsvorrichtung (108) das erste Rastenelement (103) betätigen, um das erste Rastenelement (103) relativ zur Klinke (104) in Freilaufrichtung (106) rastenweise um jeweils eine Raste weiterzubewegen. Wie bereits zuvor erwähnt, kann die Betätigungsvorrichtung (108) das erste Rastenelement (103) unmittelbar oder mittelbar betätigen. Eine Betätigung des ersten Rastenelements (103) hat den Vorteil, dass die Klinke (104) stationär angeordnet werden kann, während das erste Rastenelement (103) in Freilaufrichtung bewegt wird. Das rastenweise Überspringen der Klinke (104) von einem Rastenzwischenraum zum nächsten Rastenzwischenraum in Freilaufrichtung kann hierbei beispielsweise durch geeignete Formgebung der Rasten (102a, 102b, ... , 102n) und der Klinke (104) erfolgen, sodass die Klinke (104) beim Bewegen des ersten Rastenelements (103) über die Raste entlang der Rastenflanke hinweg gleitet und sich in den benachbarten Rastenzwischenraum einklinkt.
Gemäß einer neunten Ausführungsform, die mit der achten Ausführungsform kombinierbar ist, kann die Betätigungsvorrichtung (108) an einer Raste (102a, 102b, ... , 102n) des ersten Rastenelements (103) angreifen, um das erste Rastenelement (103) relativ zur Klinke (104) rastenweise weiterzubewegen. So kann die Betätigungsvorrichtung (108) beispielsweise an einem Zahn eines Zahnrads angreifen und das Zahnrad direkt um einen Zahn weiterbewegen. Dies ist eine relativ einfache Möglichkeit, um das erste Rastenelement zu betätigen, da keine weiteren Umlenkhebel, etc. benötigt werden.
Gemäß einer zehnten Ausführungsform, die mit einer oder mehreren der vorhergehenden Ausführungsformen kombinierbar ist, kann das erste Rastenelement (103) mittels eines Spannelements (501) vorgespannt sein, und die Betätigungsvorrichtung (108) kann die Klinke (104) betätigen, wobei sich bei einer den Eingriff in einen Rastenzwischenraum (105a) lösenden Bewegung der Klinke (104) das vorgespannte erste Rastenelement (103) aufgrund der Vorspannung jeweils um eine Raste (102a, 102b) weiterbewegt bevor die Klinke (104) wieder in einen benachbarten nächsten Rastenzwischenraum (105b) des ersten Rastenelements (103) eingreift. Dies hätte den Vorteil, dass z.B. bei einem Zahnrad, das theoretisch unendlich weiterdrehbar ist, die Vorspannung nur so weit gewählt wird, dass das Zahnrad nur eine vorgegebene Höchstzahl an rastenweisen Bewegungen ausführt. So kann sichergestellt werden, dass es nicht zu einem Überlauf beim Auslesen des Zählerstands kommt. Alternativ oder zusätzlich wäre auch hier das Vorsehen eines zuvor erwähnten Endanschlags denkbar. Gemäß einer elften Ausführungsform, die mit einer oder mehreren der vorhergehenden Ausführungsformen kombinierbar ist, kann die Betätigungsvorrichtung (108) thermisch auslenkbar sein. Somit können thermische Grenzwertüberschreitungen gemessen werden.
Gemäß einer zwölften Ausführungsform, die mit einer oder mehreren der vorhergehenden Ausführungsformen kombinierbar ist, kann die die Betätigungsvorrichtung (108) ein thermischer Biegewandler sein, und/oder die Betätigungsvorrichtung (108) kann eine Formgedächtnislegierung aufweisen. Unter einem thermischen Biegewandler ist ein Bauteil zu verstehen, dass seine Form in Abhängigkeit von der Temperatur verändert. Der thermische Biegewandler kann sich beispielsweise beim Überschreiten einer Grenzwerttemperatur in eine erste Richtung verformen. Beim Unterschreiten dieser Grenzwerttemperatur kehrt der thermische Biegewandler wieder in seine Ausgangslage zurück, d.h. er verformt sich wieder in die andere Richtung. Ein thermischer Biegewandler kann auch ein im englischen Sprachraum unter dem Namen Bimorph bekanntes Bauteil sein. Ein solcher Bimorph weist zwei oder mehr aktive Bereiche auf, die getrennt voneinander betätigbar sind. Ein thermischer Bimorph beispielsweise weist zwei aktive Bereiche auf, die sich beim Überschreiten einer Grenzwerttemperatur in eine erste Richtung verformen. Beim Unterschreiten dieser Grenzwerttemperatur bewegen sich die beiden aktiven Bereiche wieder in ihre Ausgangslage, d.h. in eine entgegengesetzte zweite Richtung, zurück. Die beiden aktiven Bereiche können unterschiedliche Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dadurch fällt der Betrag der Verformung beider aktiver Bereiche unterschiedlich groß aus, was wiederum zu einer mechanischen Auslenkung des Bimorphs führt. Der thermische Bimorph kann sich also in Reaktion auf ein Unter- bzw. Überschreiten einer Grenzwerttemperatur in zwei Richtungen bewegen.
Gemäß einer dreizehnten Ausführungsform, die mit einer oder mehreren der vorhergehenden Ausführungsformen kombinierbar ist, kann die Betätigungsvorrichtung (108) mechanisch oder elektrisch auslenkbar sein. Beispielsweise kann die Betätigungsvorrichtung (108) mechanisch unter Anwendung bestimmter Kräfte, beispielsweise Druck, auslenkbar sein. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen barometrischen Druck handeln, d.h. die Betätigungsvorrichtung (108) kann beispielsweise in Tauch-Chronographen eingesetzt werden und die Anzahl der Tauchgänge anzeigen. Die Betätigungsvorrichtung (108) kann aber auch beispielsweise durch Beschleunigungskräfte auslenkbar sein. Somit kann beispielsweise nachgewiesen werden, ob und wie oft ein Gerät aus einer bestimmten Höhe heruntergefallen ist, oder es kann die Anzahl von Geschwindigkeitsübertretungen in Fahrzeugen nachgewiesen werden.
Gemäß einer vierzehnten Ausführungsform, die mit einer oder mehreren der vorhergehenden Ausführungsformen kombinierbar ist, kann die Betätigungsvorrichtung (108) ausgestaltet sein, um beim Überschreiten und/oder Unterschreiten eines vordefinierten Grenzwerts ausgelenkt zu werden, um mittels dieser Auslenkung das erste Rastenelement (103) und die Klinke (104) relativ zueinander rastenweise in Freilaufrichtung (106) zu bewegen. Ein solcher Grenzwert kann, je nachdem durch weiche Kraft (z.B. thermisch, elektrisch, mechanisch) die Betätigungsvorrichtung (108) auslenkbar ist, beispielsweise ein vordefinierter Betrag einer Temperatur, eines Drucks, einer Beschleunigung oder anderer thermischer, elektrischer oder mechanischer Kräfte sein. Dabei kann es sich sowohl um einen oberen als auch um einen unteren Grenzwert handeln. Jedenfalls betätigt die Betätigungsvorrichtung (108) die Klinke und/oder das erste Rastenelement (103) nur dann, wenn die die Betätigungsvorrichtung (108) auslenkende Kraft den Grenzwert unter- bzw. überschreitet. Das heißt, erst beim Unterschreiten bzw. Überschreiten des vordefinierten Grenzwerts ist die Auslenkung der Betätigungsvorrichtung (108) ausreichend, um das erste Rastenelement (103) und die Klinke (104) relativ zueinander zu bewegen.
Gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform, die mit einer oder mehreren der vorhergehenden Ausführungsformen kombinierbar ist, kann die Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) ein elektrisches Bauelement (109) aufweisen, das ausgestaltet ist, um seine elektrische Eigenschaft in Abhängigkeit der Stellung bzw. Position der beiden Rastenelemente (103, 203) relativ zueinander zu verändern. So kann das elektrische Bauelement (109) seine elektrische Eigenschaft beispielsweise jedes Mal, wenn sich der Rastmechanismus (101), d.h. das erste Rastenelement (103) relativ zu dem zweiten Rastenelement (203), weiterbewegt hat, ändern. Dabei kann die variable elektrische Eigenschaft des elektrischen Bauelements (109) bei jeder einzelnen Position des Rastmechanismus (101), d.h. des ersten Rastenelements (103) relativ zum zweiten Rastenelement (203), einen spezifischen Wert annehmen. Beispielsweise kann es sich bei dem elektrischen Bauelement (109) um einen variablen Widerstand, einen Kondensator oder aber auch um eine Spule handeln, dessen jeweiliger Betrag (Widerstand, Kapazität, Induktivität) sich mit jeder rastenweisen Bewegung des Rastmechanismus (101) verändert. Im Umkehrschluss ist also jeder einzelne Widerstands-, Kapazitäts- oder Induktivitätswert für jeweils eine bestimmte Position bzw. Stellung des ersten Rastenelements (103) relativ zum zweiten Rastenelement (203) charakteristisch und eineindeutig. Somit kann von dem aktuellen Messwert des elektrischen Bauelements (109) auf die aktuelle Position bzw. Stellung des Rastmechanismus (101), beziehungsweise des ersten Rastenelements (103) relativ zum zweiten Rastenelement (203), rückgeschlossen werden. Dementsprechend kann von dieser ermittelten Position bzw. Stellung des Rastmechanismus (101) wiederum darauf geschlossen werden, um wie viele Rasten sich die beiden Rastenelemente (103, 203) jeweils bereits (ausgehend von einer Ausgangsposition) weiterbewegt haben, d.h. wie viele Grenzwertüber- bzw. -unter- schreitungen bereits stattgefunden haben. Somit kann also nicht nur das Eintreten eines Grenzwertereignisses detektiert werden, sondern die erfindungsgemäße Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) ist außerdem dazu in der Lage, die Anzahl der Grenzwertüberschreitungen mittels des elektrischen Bauelements (109) zu erfassen und gegebenenfalls zu speichern. Gemäß einer sechzehnten Ausführungsform, die mit der fünfzehnten Ausführungsform kombinierbar ist, kann das elektrische Bauelement (109) ein Kondensator oder ein Widerstand oder eine Spule oder ein elektrooptisches Element sein. All diese elektrischen Bauelemente sind geeignet, um bereits geringste Veränderungen ihres elektrischen Verhaltens festzustellen.
Gemäß einer siebzehnten Ausführungsform, die mit der fünfzehnten und/oder der sechzehnten Ausführungsform kombinierbar ist, kann das elektrische Bauelement (109) ein verstellbares Glied eines RFID-Schwingkreises (207) sein. Das elektrische Bauelement (109) könnte also beispielsweise ein elektrischer Verbraucher mit variablem Widerstand, ein Kondensator mit variabler Kapazität oder eine Spule mit variabler Induktivität sein, wobei deren jeweilige elektrische Eigenschaft in Abhängigkeit der zu bestimmenden Größe (z.B. Temperatur, Druck, etc.) variiert. Mit Änderung der elektrischen Eigenschaft ändert sich auch die Resonanzfrequenz des gesamten RFID-Schwingkreises (207). Somit kann der (aktive oder passive) RFID- Schwingkreis (207) beispielsweise mit einem RFID-Lesegerät ausgelesen werden, wobei die Frequenz des Schwingkreises ein Indikator für den aktuellen Wert des jeweiligen verstellbaren elektrischen Bauelements (109), und somit gleichzeitig auch ein Indikator für die aktuelle Position des Rastmechanismus (101) sein kann.
Gemäß einer achtzehnten Ausführungsform, die mit der fünfzehnten, sechzehnten oder siebzehnten Ausführungsform kombinierbar ist, kann die Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) ferner ein Substrat (210) aufweisen, auf dem der Rastmechanismus (101) angeordnet ist, und das elektrische Bauelement (109) kann zwischen dem Rastmechanismus (101) und dem Substrat (210) angeordnet sein. Somit kann beispielsweise eine Bewegung des Rastmechanismus (101) relativ zu dem Substrat (210) zu einer Veränderung der elektrischen Eigenschaft des elektrischen Bauelements (109) führen. Außerdem ist diese Anordnung platzsparend, da das elektrische Bauelement (109) beispielsweise direkt in das Substrat (210) integriert sein kann und somit nicht neben dem Rastmechanismus (101), sondern direkt unterhalb des Rastmechanismus (101) angeordnet werden kann. Das elektrische Bauelement (109) kann beispielsweise als entsprechende Bauelementstruktur (Kondensator, Transistor, Diode, Widerstand, etc.) in ein Halbleitersubstrat 210 strukturiert werden.
Gemäß einer neunzehnten Ausführungsform, die mit der fünfzehnten, sechzehnten, siebzehnten oder achtzehnten Ausführungsform kombinierbar ist, kann die Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) ferner ein Substrat (210) aufweisen, auf dem der Rastmechanismus (101) bereitgestellt ist, und das elektrische Bauelement (109) kann ein Kondensator sein, wobei eine erste Kondensatorplatte (201) an dem Substrat (210) und eine zweite Kondensatorplatte (202) an dem Rastmechanismus (101) und/oder an der Klinke (104) bereitgestellt ist, und wobei sich bei einer rastenweisen Bewegung des Rastmechanismus (101) und/oder der Klinke (104) relativ zu dem Substrat (210) die Ausrichtung der Kondensatorplatten (201 ,202) relativ zueinander verändert, sodass sich die Kondensatorkapazität ändert.
Gemäß einer zwanzigsten Ausführungsform, die mit einer oder mehreren der vorhergehenden Ausführungsformen kombinierbar ist, kann die Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) als ein
Sterilisationszyklenzähler ausgebildet sein, bei dem das Betätigungsmittel (108) nach einem durchgeführten Sterilisationsvorgang den Rastmechanismus (101) um genau eine Raste (102a, 102b) weiterbewegt.

Claims

Patentansprüche Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) zum mehrfachen Detektieren eines Grenzwertereignisses, aufweisend: einen in Mikrostrukturierungstechnik gefertigten Rastmechanismus (101) mit einem ersten Rastenelement (103) und mindestens einem zweiten Rastenelement (203), wobei jedes Rastenelement (103, 203) jeweils eine Vielzahl von Rasten (102a, 102b, ... , 102n; 220a, 220b, ... , 220m) aufweist, eine Klinke (104), die ausgestaltet ist, um in einen Rastenzwischenraum zwischen zwei benachbarte Rasten (102a, 102b) des ersten Rastenelements (103) einzugreifen, wobei das erste Rastenelement (103) in einer Freilaufrichtung (106) relativ zu der Klinke (104) bewegbar ist und eine Bewegung des ersten Rastenelements (103) relativ zu der Klinke (104) in einer Sperrrichtung (107) mittels der Klinke (104) blockierbar ist, und eine Betätigungsvorrichtung (108), die ausgestaltet ist, um das erste Rastenelement (103) und die Klinke (104) relativ zueinander rastenweise in Freilaufrichtung (106) zu bewegen, wobei die Rastenelemente (103, 203) des Rastmechanismus (101) zusammen eine Zähleinheit bilden, bei der sich der Zählerstand zum Anzeigen der detektierten Grenzwertereignisse anhand der Position bzw. Stellung der Rastenelemente (103, 203) relativ zueinander bestimmt. Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach Anspruch 1 , wobei die einzelnen Rastenelemente (103, 203) des Rastmechanismus (101) jeweils mehrere unterschiedliche und eineindeutige Positionen zueinander einnehmen können, wobei jede dieser eineindeutigen Kombinationen genau einen Zählerstand der Zähleinheit repräsentiert. Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die Anzahl der Rasten (102a, 102b, ... , 102n) des ersten Rastenelements (103) von der Anzahl der Rasten (220a, 220b, ... , 220m) des zweiten Rastenelements (203) unterscheidet. Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl an Rasten (102a, 102b, ... , 102n) des ersten Rastenelements (103) und die Anzahl an Rasten (220a, 220b, ... , 220m) des zweiten Rastenelements
(203) keinen größten gemeinsamen Teiler aufweisen. Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Rastenelement (103) weniger Rasten (102a, 102b, ... , 102n) sowie einen kleineren Durchmesser aufweist als das zweite Rastenelement (203). Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rasten (102a, 102b, ... , 102n) des ersten Rastenelements (103) in die Rasten (220a, 220b, ... , 220m) des zweiten Rastenelements (203) eingreifen, sodass das erste Rastenelement (103) bei einer rastenweisen Bewegung das zweite Rastenelement (203) kontinuierlich und ebenfalls rastenweise mitbewegt. Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) eine zweite Klinke (204) aufweist, die ausgestaltet ist, um in einen Rastenzwischenraum zwischen zwei benachbarten Rasten (220a, 220b) des zweiten Rastenelements (203) einzugreifen, wobei das zweite Rastenelement (203) in einer Freilaufrichtung (306) relativ zu der zweiten Klinke (204) bewegbar ist und eine Bewegung des zweiten Rastenelements (203) relativ zu der zweiten Klinke (204) in einer Sperrrichtung (307) mittels der zweiten Klinke
(204) blockierbar ist, und wobei die Betätigungsvorrichtung (108) ausgestaltet ist, um das zweite Rastenelement (203) relativ zu der zweiten Klinke (204) rastenweise in Freilaufrichtung (306) zu bewegen. Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach Anspruch 7, wobei die Betätigungsvorrichtung (108) bei einer Betätigung sowohl das erste Rastenelement (103) als auch das zweite Rastenelement (203) gemeinsam um jeweils eine Raste weiterbewegt. Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Rasten (102a, 102b, ... , 102n) des ersten Rastenelements (103) und die Rasten (220a, 220b, ... , 220n) des zweiten Rastenelements (203) nicht ineinander eingreifen, und wobei das erste Rastenelement (103) zusätzlich zu der Vielzahl an Rasten (102a, 102b, ... , 102n) einen Mitnehmer (400) aufweist, der ausgestaltet ist, um in die Rasten (220a, 220b, ... , 220n) des zweiten Rastenelements (203) einzugreifen, um das zweite Rastenelement (203) rastenweise weiterzubewegen.
10. Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach Anspruch 9, wobei der Mitnehmer (400), pro erfolgter 360°-Drehung des ersten Rastenelements (103), das zweite Rastenelement (203) um jeweils eine Raste weiterbewegt.
11. Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach Anspruch 9 oder 10, wobei das erste Rastenelement (103) genau einen einzigen Mitnehmer (400) aufweist.
12. Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , wobei das erste Rastenelement (103) ringförmig ausgestaltet ist, und die Rasten (102a, 102b, ... , 102n) in Form einer Außenverzahnung am Außenumfang (420) des ringförmigen ersten Rastenelements (103) angeordnet sind, und wobei der Mitnehmer (400) am Innenumfang (430) des ringförmigen ersten Rastenelements (103) angeordnet ist.
13. Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach Anspruch 12, wobei der Außendurchmesser des zweiten Rastenelements (203) kleiner ist als der Innendurchmesser des ringförmigen ersten Rastenelements (103), und wobei das zweite Rastenelement (203) innerhalb des ringförmigen ersten Rastenelements (103) angeordnet ist.
14. Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rastmechanismus (101) neben dem ersten und zweiten Rastenelement (103, 203) noch ein oder mehrere zusätzliche Rastenelemente aufweist, wobei jedes zusätzliche Rastenelement in die Rasten (102a, 102b, ... , 102n) des ersten Rastenelements (103) eingreift, sodass das erste Rastenelement (103) das zweite sowie alle zusätzlichen Rastenelemente mitbewegt.
15. Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rastmechanismus neben dem ersten und zweiten Rastenelement (103, 203) noch ein oder mehrere zusätzliche Rastenelemente aufweist, wobei jedes Rastenelement, im Sinne einer Reihenschaltung, in nur genau ein anderes Rastenelement eingreift.
16. Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: einen Endanschlag (410), der ausgestaltet ist, um eine weitere Bewegung der Rastenelemente (103, 203) nach einem vollständigen Zähldurchlauf der Zähleinheit zu unterbinden.
17. Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach Anspruch 16, wobei der Endanschlag (410) ein erstes und ein zweites Anschlagselement (411 , 412) aufweist, und wobei das erste Anschlagselement (411) in einem Rastenzwischenraum des ersten oder zweiten Rastenelements (103, 203) angeordnet ist, und dabei weiter vom Außenumfang des jeweiligen Rastenelements (103, 203) absteht als dessen jeweilige Rasten (102a, 102b, ... , 102n; 220a, 220b, ... , 220m), sodass die Rasten (102a, 102b, ... , 102n; 220a, 220b, ... , 220m) ungehindert an dem zweiten Anschlagselement (412) vorbeilaufen, während das erste Anschlagselement (411) an dem zweiten Anschlagselement (412) anschlägt.
18. Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mikrostrukturierte Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) auf einem Substrat (210) angeordnet ist, und wobei eine Bewegung der Betätigungsvorrichtung (108) in einer Ebene parallel zur Substratebene geschieht.
19. Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rastenelemente (103, 203) des Rastmechanismus (101) jeweils in Form eines Zahnrades ausgestaltet sind, und wobei die zugehörigen Rasten (102a, 102b, ... , 102n; 220a, 220b, ... , 220m) jeweils in Form einer radial außenseitig oder radial innenseitig an dem jeweiligen Rastenelement (103, 203) angeordneten Verzahnung ausgestaltet sind. Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Grenzwertdetektionsvorrichtung (100) als ein Sterilisationszyklenzähler ausgestaltet ist, bei dem die Zähleinheit nach einem erfolgreich durchgeführten Sterilisationsvorgang den Zählerstand um jeweils eine Stelle erhöht.
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