WO2000067241A1 - Vorrichtung zum anzeigen von preisen und artikelbezeichnungen an warenträgern - Google Patents

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WO2000067241A1
WO2000067241A1 PCT/DE2000/001340 DE0001340W WO0067241A1 WO 2000067241 A1 WO2000067241 A1 WO 2000067241A1 DE 0001340 W DE0001340 W DE 0001340W WO 0067241 A1 WO0067241 A1 WO 0067241A1
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channels
channel
fluid
mixer
fluids
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PCT/DE2000/001340
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dietrich Roscher
Udo Wolf
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Squid Ab (Publ)
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/30—Micromixers
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2380/00—Specific applications
    • G09G2380/04—Electronic labels

Definitions

  • the invention relates to a device for displaying prices and article descriptions and similar information on goods carriers in department stores and warehouses with the aid of display devices attached to the goods carriers in electronic labels, which are functionally connected to an external control center in such a way that the control center is a single one can address an electronic label and transmit information about this electronic label.
  • the information on the article number and article price are stored (see also EP 0228377) in changeable registers in the electronic label, the content of which is compared by a microprocessor forming the control unit in the electronic label with the information received from the control center, possibly changed and for display brought.
  • the address of the label is determined by the article number stored in a register and can therefore also be changed.
  • WO 99/04532 describes an electronic label which has a graphic display device, the special feature of which is the energetically bistable, contrast-producing image cells.
  • a receiving communication module in the electronic label which contains a ROM with a permanently set unique label identification number with the address signals of the external control center. If there is a match, the image content is forwarded to the graphic display device via a gate.
  • a mobile data acquisition device with a reading head for barcodes detects an identification number arranged on the goods carrier and the article number arranged on the article, which are expediently designed in the form of barcodes, and transmits this information to the external control center.
  • the graphic display device is designed as a fluidic system in that, in accordance with the image content, at least two fluids differing in contrast are conveyed into a meandering channel, this meander consisting of vertical or horizontal, parallel viewing channels and overflow channels connecting the viewing channels. If a change in the image content is desired, the old image content is replaced by the new image content in the manner of a shift register and pushed out. To close the circuit, it is necessary to separate the two fluids from one another and to feed them to separate storage containers. For this purpose, a so-called separator is used, in which the separation by utilizing different physical properties, e.g. the surface tension or by different weights. The segregated fluids are available again to the respective micropumps at its outputs. The fluidic system is now closed.
  • a magnetically conductive fluid is used and the separation is carried out by the action of a magnetic field.
  • the required precision of the metering of the two fluids through the micropumps is achieved in that a measuring channel is provided which determines the flow rate of the fluid through optically acting sensors and controls the delivery rate of the micropumps with the result.
  • the entire control of the pump power is implemented as a phase locked loop, contrast changes being introduced at constant time intervals in the image content transmitted by the control center, which changes are provided for synchronizing the pump power with the transmission rate of the image content.
  • the entire fluidic system is introduced into a base body made of 100-oriented silicon wafers by anisotropic etching. This results in a V-shape Channels with precise, reproducible cross sections.
  • the base body with its channels is covered by an anodically bonded glass or silicon cover layer.
  • the two micropumps have rectangular pumping chambers.
  • the cover layer acts as a membrane that forms a bimorph together with a glued-on silicon wafer.
  • a sawtooth-shaped control of the piezo disks results in a volume flow of the fluid.
  • Further sensors are provided in the processes from the pump chamber to the mixer in order to prevent a backflow of fluid into the pump, which is inactive for image formation in each case, by countermeasures.
  • the entire fluidic system is filled through a special filling opening which expediently opens into the mixer for the different fluid flows.
  • the fluidic system is introduced into a base body made of plastic.
  • the corresponding microstructures of the pumping chambers and meandering channels are incorporated into a plastic board.
  • the overflow channels of the meander as well as the supply and discharge lines to the mixer and measuring channel can thus be rounded off. This results in lower flow resistances for the fluid.
  • the meandering arrangement of a fluid channel with a large number of channel transitions overall represents a very large resistance, which the micropumps at the entrance of the meander have to overcome with their pumping power.
  • the pump output must therefore be selected to be large enough to set the fluid in motion when the pumps are activated.
  • the pump performance is limited due to the microstructure of the pumps.
  • the invention is therefore based on the object of developing an improved device for displaying multi-cell information on prices and article designations on product carriers, which also has a fluidic system with energetically bistable contrast-generating image cells for display, which is located in a microstructure on a common carrier and the display area of which There are channels for a flowing contrast-generating fluid, with a low flow resistance requires a lower pumping power for the fluids and changes in the ambient temperature or temperature fluctuations are easily compensated even during the rest phase.
  • the device is solved by a structure of microchannels, which consists of individual parallel channels and each have a separate fluid inlet and outlet, each channel being assigned a pump system, a mixer and, for each fluid type, a measuring channel for the flow measurement that synchronizes the fluid flow.
  • the outputs of all view channels lead to a common storage tank or separator via a collecting line.
  • the flow resistance is low and required by those used bidirectional dynamic micropumps have a correspondingly low delivery rate.
  • the measuring channel provided for each fluid in the inlet carries out a constant speed measurement and thus constantly acts on the phase-locked loop of the pump control.
  • the individual picture cells in the different channels can thus be synchronized continuously.
  • Another feature of the solution is the execution of the micro structure in a plastic carrier. so the channels in their geometry. e.g. the channel inflows and outflows or the channel cross section, optimal flow conditions can be adapted.
  • the two inputs and its output are constricting or constricting in cross section. This ensures that resistance arises at this point and the fluid is stopped. Due to the surface tension of the fluid, a meniscus appears at this constriction as soon as the associated micropump at this inlet is inactive. When the micropump in the second inlet for the second fluid is activated, a free flow is thus possible. With this narrowing of the inlet channels, clear image cells and reliable color changes are guaranteed in their length.
  • FIG. 1 shows a basic illustration of a known label with two fluids
  • FIG. 2 shows the flow principle and circuit of the fluid according to FIG. 1;
  • Fig. 3 shows the interfaces of image cells in one
  • Fig. 5 is a plan view of the structure of the channel body of the
  • FIG. 6 shows an equivalent circuit diagram for the control of the individual pumps for the view channels
  • Fig. 8 is an enlarged cross-sectional view of the arrangement of a
  • the channel system consists of a meander, ie all view channels (5) are connected to overflow channels (7) to form a continuous channel.
  • the meander has only one inlet (4) and only one outlet (9). In the event of a change, an image cell (6) must therefore be pushed through all viewing channels (5) and overflow channels (7).
  • a mixer (2) is arranged in front of the inlet (4) in the meander, in which the two different contrast-generating fluids (1; 3) are brought together alternately in accordance with the image content to be generated.
  • the outlet from the meander is led via the channel (9) to the entrance of a separator (10) as a common storage reservoir for both fluids (1; 3).
  • the outputs from the separator (10) in turn lead to the two channel inputs (1; 3) on the mixer (2).
  • the device is energetically stable in that it is a closed channel arrangement in which pressure equalization takes place when the micropumps P1 and P2 (FIG. 2) are switched off and further movement of the fluids 1 and 3 is not possible.
  • the entire meander represents a flow resistance that of the pumps P1 and P2 have to be overcome in order to displace the fluids in the meander.
  • the size of the pump is to be chosen accordingly. Since the speed of the fluid also does not coincide with the target speed at the beginning of a renewal process for the image content, there is a phase difference in the synchronization contrast change determined on a sensor. This difference is obtained in a phase comparator with the signal determined by the sensor.
  • Fig. 3 indicates the molecular interaction between the fluid and the channel wall. As the corresponding diagram shows, a flow only takes place above a certain pressure (pi). This pressure (pi) is required to overcome the persistence between the fluid and the channel. Only a limited number of interfaces or image cells are possible for a given pump output. The pumps P1 and P2 are already active. before the fluid begins to move in the channel (5).
  • the device according to the invention is Fig 4 to 8 emerged.
  • individual parallel visual channels (5) each with individually assigned micropumps P1 and P2 and mixers (2) arranged so that the direction of flow of the fluid is the same in all view channels.
  • Fig. 4 shows the principle of a single channel.
  • a mixer (2) at each input of a viewing channel (5) and the micropumps P 1 and P2 at its inputs.
  • the resistance in each channel (5) is significantly lower due to this arrangement and the parameters for the pumps P1 and P2, e.g. the pumping capacity of each individual pump can remain lower.
  • the initial pressure pi which is to be applied for a flow in each of the channels (5) through the micropumps P1 and P2, also decreases.
  • Another and essential feature of the invention consists in the design of the mixer (2), in which the contrast-generating fluids 1 and 2 flowing from the two feed lines F1 and F2 are brought together, depending on the image content function present.
  • the feed lines F1 and F2 - FIG. 4 a - have a narrowing (15) of the cross section at their end, at which there is a safe STOP of the fluid 1 or 2. as soon as the corresponding pump P1 or P2 becomes inactive.
  • a meniscus (14) is formed due to the tensioning force of the fluid, which prevents further flow of the fluid and, due to its surface tension, a boundary layer for the second fluid flowing through, e.g. F2, forms.
  • the channel body (47) for the microstructure of the channels consists of a plastic, so that the advantageous channel geometries and cross-sectional constrictions (15; 16) are easy to implement.
  • the geometric arrangement of the structures of the view channels (5), the micropumps Pl; P2, the mixer (2), the measuring channels (17) and sensors S1 to S22 on the channel body (47) are shown in more detail in FIG.
  • the mixers (2) are immediately upstream of the inputs of the individual parallel viewing channels (5). Since the micropumps Pl; P2 does not belong to the channel body (47), only the pump inlet (31) and pump outlet (30) are shown.
  • the pump inputs (31) for each fluid are connected in parallel to a manifold (18), which in turn is connected to the outputs (39) of a separator (10), not shown.
  • the outputs of the viewing channels also lead to the input (38) of the separator (10) via a collecting line.
  • the circuit for the fluids is closed and the device is energetically stable.
  • each manifold (18) immediately before all micropumps Pl; P2 each have a measuring section (17) with the sensors S 1 I; S 12 and S21; S22 for a speed measurement of each fluid. with which a synchronization of the micropumps Pl; P2 takes place. This means that only one measuring channel is required for each of the two fluidics for all channels.
  • FIGS. 5 and 4 shows the arrangement from FIGS. 5 and 4 in more detail in an electrical equivalent circuit diagram.
  • sensors S1, S12 and S21; S22 the flow or ⁇ t determined.
  • the required operating pressure pi is set when the system is set.
  • a micro pump P1 is first activated in accordance with the image cell to be realized and overcomes Dmi in the mixer (2).
  • the second inlet into the mixer (2) is blocked with Dm2.
  • Fig. 7 illustrates the construction of the electronic label.
  • the channel body (47) is used together with a glass cover layer (46) in a housing (48). wherein the top of the housing (48) at the same time a cover (50) for the image field which is formed by the viewing channels (5). having .
  • a reflector (41) is located below the viewing channels (5). which clearly shows the display information even in poor ambient light.
  • the separator (10) is also arranged below the channel body (47) and connected to it at four points.
  • the pumping chambers (35) are molded into bending plates (32). which together with a piezo plate (34) form a bimorph.
  • Contact rubbers (51) are each attached to the piezo plate (34).
  • a separate printed circuit board (43) carries the necessary electronic assemblies (42).
  • the space between the separator (10) and the Leite ⁇ latte (43) is provided for the arrangement of a solar cell (40) and a battery (45) for buffering the energy supplied by the solar cell (40).
  • the channel body (47) shows the molding of the view channels (5) and the inlet channels (49) for the pumps P1; P2, as well as their pump inlet (31) and pump outlet (30) as bushings through the channel body (47).
  • the pumps consist of the bending plate (32), the pump chamber (35) and a piezo plate (34). When a voltage is applied to the piezo plate (34), the pump chamber (35) is compressed and the liquid contained is displaced.

Abstract

Eine Vorrichtung für die Anzeige von Preisen, Artikelbezeichnungen und ähnlichen Informationen an Warenträgern in Kauf- und Lagerhäusern ist gekennzeichnet durch eine grafische Anzeigevorrichtung, die über energetisch bistabile Bildzellen verfügt und deshalb nur bei Änderung des Bildinhaltes eine Energiezuführung erfordert. Die am Warenträger angebrachte Anzeigevorrichtung verfügt über ein Bildfeld, das aus parallel verlaufenden Sichtkanälen besteht. Mindestens zwei kontrastbildende Fluids werden entsprechend dem zu erzeugenden Bildinhalt durch abwechselnd arbeitende Mikropumpen in die Sichtkanäle (5) gefördert, wobei die geforderte Bildqualität durch einen Phasenregelkreis, in dem die Mikropumpen und Meßsensoren einbezogen sind, gesichert wird. Die parallen Sichtkanäle (5) sind unabhängig voneinander angeordnet und mit einem gemeinsamen Separator für beide Fluids verbunden. Ein gemeinsamer Flußmesser ist für alle Sichtkanäle angeordnet.

Description

Vorrichtung zum Anzeigen von Preisen und Artikelbezeichnungen an
Warentragern
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anzeigen von Preisen und Artikelbezeichnungen und ähnlichen Informationen an Warentragern in Kauf- und Lagerhäusern mit Hilfe von an den Warenträgern angebrachten Anzeigevorrichtungen in elektronischen Etiketten, die mit einer externen Steuerzentrale funktional in der Art verbunden sind, daß die Steuerzentrale ein einzelnes elektronisches Etikett adressieren und Informationen zu diesem elektronischen Etikett übertragen kann .
Gedruckte Etiketten zur Warenauszeichnung mit Preisen und ähnlichen Informationen unterliegen in regelmäßigen Zeitabständen einer Änderung . Der manuelle Aufwand ist beträchtlich, und so wurden elektronische Preisanzeigevorrichtungen vorgeschlagen und bekannt, die Anzeigevorrichtungen verwenden, die den Preis und ähnliche
Informationen anzeigen und die von einer Steuerzentrale geändert werden können.
Notwendig dabei ist eine Informationsübertragung von einer Steuerzentrale an das jeweilige elektronische Etikett, sowie eine Stromversorgung für die Anzeigevorrichtung und eine Steuereinheit im elektronischen Etikett. Nachdem zunächst Vorrichtungen bekannt geworden sind, bei denen die Information von einer Steuerzentrale und die Stromversorgung über Kabelverbindungen und lcitfahige Laufschienen an das elektronische Etikett geleitet werden (GB 1544005 , GB 2083673 )r wird in der Patentschrift US 531 569 als elektronisches Etikett eine selbständige Funktionseinheit vorgeschlagen, die eine Anzeigevorrichtung, eine Steuereinheit und Stromversorgung enthält und direkt oder indirekt mit der Steuerzentrale verbunden ist . Die Informationen zu Artikelnummer und Artikelpreis sind dabei ( siehe auch EP 0228377 ) in veränderbaren Registern im elektronischen Etikett gespeichert, deren Inhalt durch einen, die Steuereinheit im elektronischen Etikett bildenden Mikroprozessor mit den von der Steuerzentrale empfangenen Informationen verglichen , gegeben- enfalls verändert und zur Anzeige gebracht wird . Die Adresse des Etikettes ist dabei durch die in einem Register eingespeicherte Artikelnummer bestimmt und kann damit ebenfalls verändert werden .
Alle diese Vorrichtungen verlangen im Betriebszustand eine ständige Zuführung von Energie für die Sicherstellung der Anzeige , ob nun in Form einer eingebauten Batterie, einer Solarzelle oder einer drahtgebundenen Stromzuführung . Damit entstehen für diese Vorrichtungen erhebliche Nachteile .
Es ist zum Beispiel für den Betreiber einer solchen Preisauszeichnungsvorrichtung nicht akzeptabel , Batterien während der Lebensdauer des elektronischen Etikettes auszutauschen . Die verfügbare Fläche der elektronischen Etiketten begrenzt die Größe der Solarzellen . Drahtgebundene Stromzuführungen begrenzen die Flexibilität erheblich . Die Ausführung des elektronischen Etikettes als selbständige Funktionseinheit mit eigener Stromversorgung beschränkt deshalb die praktische Ausführung der Anzeigevorrichtung auf einen LCD-Typ, wobei zwar Zahlenwerte über Artikelpreise und Mengen angezeigt werden, bei den bekannten Ausführungen aber auf textliche Darstellungen wegen des erforderlichen Energiebedarfes der Anzeigevorrichtung verzichtet werden muß . Die Folge davon ist ein entsprechend hoher Installationsaufwand der Preisauszeicl nungsvorrichtung , der eine hohe Sorgfalt des Betreiber- personals voraussetzt . Schließlich müssen das elektronische Etikett mit einer logischen Adresse , die aus der Artikelnummer abgeleitet ist , in der Nähe des betreffenden Artikels angeordnet werden . Diese Anordnung muß auch für den potentiellen Käufer des Artikels so eindeutig sein , daß keine Verwechslung möglich ist.
Diese eindeutige Beziehung des Etikettes zur betreffenden Ware ist ohne weitere
Hilfsmittel nur bei klar gegliederten Warenträgern , wie zum Beispiel Regale möglich . Um auch für den Kunden eine eindeutige Beziehung zwischen Artikel und elktronischem Etikett bei der ganzen Vielfalt von Warenträgern herzustellen , werden häufig zusätzliche Papierauf leber auf dem elektronischen Etikett aufgebracht , die den Namen der dazugehörenden Artikel tragen . Diese Maßnahme erhöht den Installationsaufwand weiter . In der WO 99/04532 wird ein elektronisches Etikett beschrieben , das über eine grafische Anzeigevorrichtung verfügt, deren Besonderheit in energetisch bistabilen kontrasterzeugenden Bildzellen besteht . Im elektronischen Etikett ist ein empfangender Kommunikationsmodul vorhanden, der ein ROM mit fest eingestellter unikater Etiketten-Identifikationsnummer mit den Adreßsignalen der externen Steuerzentrale enthält . Bei Übereinstimmung wird der Bildinhalt über ein Tor an die grafische Anzeigevorrichtung weitergeleitet . Ein mobiles Datenerfassungsgerät mit Lesekopf für Barcodes erfaßt zum Einrichten der Vorrichtung eine am Warenträger angeordnete Identifikationsnummer und die am Artikel angeordnete Artikelnummer , die zweckmäßig in Form von Strichcodes ausgeführt sind und übermittelt diese Informationen an die externe Steuerzentrale .
Die grafische Anzeigeeinrichtung ist dabei als Fluidiksystem ausgeführt , indem übereinstimmend mit dem Bildinhalt mindestens zwei, sich im Kontrast unterscheidende Fluids in einen mäanderförmigen Kanal gefördert werden , wobei dieser Mäander aus senkrechten oder horizontalen , parallel verlaufenden Sichtkanälen und die Sichtkanäle verbindenden Überlaufkanäle besteht . Wird eine Veränderung des Bildinhaltes gewünscht, so wird der alte Bildinhalt in der Art eines Schieberegisters durch den neuen Bildinhalt verdrängt und herausgeschoben . Zur Schließung des Kreislaufes ist es notwendig, die beiden Fluids von einander zu trennen und gesonderten Vorratsbehältern zuzuführen . Dazu wird ein sogenannter Separator benutzt , in dem die Trennung durch Ausnutzung unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften, z.B. die Oberflächenspannung oder durch unterschiedliche Wichte , erfolgt . An dessen Ausgängen stehen die entmischten Fluids den jeweiligen Mikropumpen wieder zur Verfügung . Damit ist das Fluidiksystem geschlossen .
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein magnetisch leitfähiges Fluid benutzt und die Entmischung durch Einwirkung eines Magnetfeldes vorgenommen .
Die erforderliche Präzision der Dosierung der beiden Fluids durch die Mikropumpen wird dadurch erreicht , daß ein Meßkanal vorgesehen ist , der die Durchflußmenge des Fluids durch optisch wirkende Sensoren ermittelt und mit dem Ergebnis die Förderleistung der Mikropumpen steuert . Die gesamte Steuerung der Pumpleistung ist als Phasenregelkreis ausgeführt , wobei in den von der Steuerzentrale übermittelten Bildinhalt mit konstanten Zeitabständen Kontrastwechsel eingeführt sind , die zur Synchronisation der Pumpleistung mit der Übertragungsrate des Bildinhaltes vorgesehen sind . Das gesamte Fluidiksystem ist in einem Grundkörper aus 100-orientierten Siliziumwafer durch anisotropes Ätzen eingebracht . Damit ergeben sich v-förmige Kanäle mit präzisen, reproduzierbaren Querschnitten . Der Grundkörper mit seinen Kanälen wird durch eine anodisch aufgebondete Glas- oder Siliziumdeckschicht abgedeckt .
Die beiden Mikropumpen verfügen über rechteckförmige Pumpkammern . Die Abdeck- schicht fungiert als Membran, die zusammen mit einer aufgeklebten Siliziumscheibe einen Bimorph bildet .
Unter Ausnutzung unterschiedlicher dynamischer Strömungswiderstände im Zu- und Ablauf zu der Pumpkammer entsteht bei sägezahnförmiger Ansteuerung der Piezo- scheiben eine resultierende Volumenströmung des Fluids . Weitere Sensoren sind in den Abläufen von der Pumpkammer zum Mischer vorgesehen , um einen Rückfluß von Fluid in die jeweils für den Bildaufbau inaktive Pumpe durch Gegensteuerung zu verhindern . Das gesamte Fluidiksystem wird durch eine spezielle Füllöffnung gefüllt , die zweckmäßigerweise in den Mischer für die unterschiedlichen Fluidströme einmündet .
In einer Ausführungsform ist das Fluidiksystem in einem Grundkörper aus Kunststoff eingebracht . Die entsprechenden MikroStrukturen der Pumpkammern und mäanderförmigen Kanäle sind dabei in eine Kunststoffplatine eingearbeitet . Die Überlaufkanäle des Mäanders sowie die Zu- und Ableitungen zum Mischer und Meßkanal können somit abgerundet werden . Dadurch ergeben sich geringere Durchflußwiderstände für das Fluid . Aber auch für die Pumpkammern und anderen Kanäle bestehen weitere Möglichkeiten für die geometrische Gestaltung .
Der Nachteil dieser Anordnung besteht jedoch vorallem darin , daß bei Änderungen der Umgebungstemperatur bzw. bei Temperaturschwankungen sich das in den Sichtkanälen befindliche Fluid ausdehnt und die Längenausdehnung eine Verschiebung des Fluids und damit der Grenzflächen bzw. der Farbübergänge bewirkt . Dem sich durch die Ausdehnung des Fluids einstellenden unerwünschten Versatz der Grenz- flächen der Fluide durch die Verschiebung der Farbübergänge muß regelungstechnisch gegengesteuert werden . Dieser Versatz verstärkt sich anderenfalls im benachbarten und in den weiteren Sichtkanälen durch die jeweils wechselnde Flußrichtung nebeneinanderliegender Kanäle und führt letztendlich zu Konturabweichungen der eingestellten Bildinformation . Nur teilweise konnte die Anordnung einer Metallblende zur Kontrast- Verbesserung beitragen . Der Aufwand zur Kompensation des Temperaturfehlers ist nicht unerheblich und erfordert eine Synchronsteuerung auch während der Rύhephase der Anzeige .
Die Justierung der Informationszeilen erfolgte bei diesem Anzeigetyp in festgelegten Zeitabständen mit Hilfsfarbwechseln , die sich um unsichtbar zu bleiben bei der Darstellung einer Information in den nichtsichtbaren Kanalübergängen befinden müssen .
Weiterhin stellt die mäanderförmige Anordnung eines Fluidkanals mit einer Vielzahl von Kanalübergängen insgesamt einen sehr großen Widerstand dar , den die Mikropumpen am Eingang des Mäanders mit ihrer Pumpleistung überwinden müssen . Die Pumpleistung ist also entsprechend groß zu wählen , um das Fluid bei der Ansteuerung der Pumpen in Bewegung zu setzen . Andererseits ist die Pumpleistung aufgrund der MikroStruktur der Pumpen begrenzt .
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde , eine verbesserte Vorrichtung zum Anzeigen mehrzelliger Informationen von Preisen und Artikelbezeichnungen an Warenträgern zu entwickeln , die zur Anzeige ebenfalls ein Fluidiksystem mit energetisch bistabilen kontrasterzeugenden Bildzellen verfügt, das sich in MikroStruktur auf einem gemeinsamen Träger befindet und deren Anzeigebereich aus Kanälen für ein durchfließendes kontrasterzeugendes Fluid besteht, mit geringem Durchflußwiderstand eine geringere Pumpleistung für die Fluids erfordert und Änderungen der Umgebungstemperatur bzw. Temperaturschwankungen in einfacher Weise auch während der Ruhephase kompensiert .
Erfindungsgemäß wird die Vorrichtung gelöst durch eine Struktur von Mikrokanälen , die aus einzelnen parallelen Kanälen besteht und jeweils einen seperaten Fluideingang und -ausgang aufweisen , wobei jedem Kanal ein Pumpsystem , ein Mischer und für jeden Fluidtyp ein den Fluidstrom synchronisierender Meßkanal für die Flußmessung zugeordnet ist . Die Ausgänge aller Sichtkanälen führen über eine Sammelleitung an einen gemeinsamen Vorratsspeicher bzw. Separator .
Aufgrund eines somit günstigen Verhältnisses zwischen Kanallänge und Kanalquerschnitt ergibt sich ein geringer Durchflußwiderstand und erfordert von den eingesetzten bidirektionalen dynamischen Mikropumpen eine entsprechend niedrige Förderleistung . Der für jedes Fluid im Zulauf vorgesehene Meßkanal führt eine ständige Geschwindigkeitsmessung durch und wirkt so ständig auf den Phasenregelkreis der Pumpensteuerung ein . Die einzelnen Bildzellen in den verschiedenen Kanälen können so ununterbrochen synchronisiert werden .
Fehler, die sich durch Längenversatz bei der Ausdehnung des Fluids bei Temperaturänderungen und Temperaturschwankungen einstellen können , treten in Größe und Richtung in allen Sichtkanälen gleichermaßen auf und bleiben so ohne nachteilige Auswirkung , da aufgrund der gleichen Fließrichtung in allen Kanälen sich für alle Bildzellen ein gleichgroßer Versatz einstellt . Der Fehler bleibt somit unerkannt .
Ein weiteres Merkmal der Lösung besteht in der Ausführung der MikroStruktur in einem Kunststoffträger . so daß die Kanäle in ihrer Geometrie . z.B. die Kanalzu- und -ablaufe oder der Kanalquerschnitt , optimalen Strömungsverhältnissen angepaßt werden können .
Im Mischer für jeden Sichtkanal sind die beiden Eingänge sowie dessen Ausgang im Querschnitt einschnürend bzw. einengend gestaltet . Damit wird erreicht , daß an dieser Stelle ein Widerstand entsteht und das Fluid gestoppt wird . Aufgrund der Oberflächen- Spannung des Fluids stellt sich an dieser Einengung ein Meniskus ein , sobald die zugehörige Mikropumpe an diesem Zulauf inaktiv ist . Bei Ansteuerung der Mikro- pumpe im zweiten Zulauf für das zweite Fluid ist somit ein freier Fluß möglich . Mit dieser Einengung der Zulaufkanäle werden in ihrer Länge eindeutige Bildzellen und sichere Farbwechsel gewährleistet .
Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung näher dargestellt ist , erläutert. Es zeigt : Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines bekannten Etikettes mit zwei Fluids ;
Fig. 2 das Durchlaufprinzip und Kreislauf des Fluids gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Darstellung der Grenzflächen von Bildzellen in einem
Mäander gemäß Fig. 2 ; Fig. 4 Grundprinzip eines Fluidkanals der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ;
Fig. 4a Einzelheil A gemäß Fig. 4 - Mischer
Fig. 4b Einzelheit B gemäß Fig. 4 - Querschniltsübergang am Ende eines jeden Sichtkanals ;
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Struktur des Kanalkörpers der
Vorrichtung ;
Fig. 6 eine Ersatzschaltbild für die Steuerung der einzelnen- Pumpen für die Sichtkanäle ;
Fig. 7 einen Querschnitt durch das Etikett ;
Fig. 8 eine vergrößerte Querschnittdarstellung der Anordnung einer
Pumpe am Kanalkörper gem. Fig. 7 ;
In Fig. 1 ist ein bekanntes elektronisches Etikett mit einem Fluidiksystem in einem Siliziu wafcr dargestellt . Das Kanalsystcm besteht aus einem Mäander , d.h. alle Sichtkanäle (5) sind mit Überlaufkanälen (7) zu einem durchgehendem Kanal verbunden . Der Mäander weist nur einen Einlauf (4) und nur einen Auslauf (9) auf . Eine Bildzelle (6) muß somit bei einer Änderung durch alle Sichtkanäle (5) und Überlaufkanäle (7) hindurciigcschoben werden. Vor dem Einlaß (4) in den Mäander ist ein Mischer (2) angeυidnet , in dem die beiden unterschiedlichen konlrasterzeugenden Fluide (1 ;3) entsprechend des zu erzeugenden Bildinhaltes abwechselnd zusammengeführt werden . Über den Kanal (9) ist der Auslauf aus dem Mäander an den Eingang eines Separators (10) als gemeinsamer Vorratsspeicher für beide Fluide (1 ;3) geführt . Die Ausgänge aus de Separator (10) wiederum führen auf die beiden Kanaleingänge (1 ;3) am Mischer (2) . Die Vorrichtung ist insofern energetisch stabil , weil es sich um eine geschlossene Kanalanordnung handelt , in der beim Abschalten der Mikropumpen Pl und P2 (Fig.2) ein Druckausgleich erfolgt und ein weiteres Bewegen der Fluids 1 und 3 nicht möglich ist . Der gesamte Mäander stellt einen Flußwiderstand dar , der von den Pumpen Pl und P2 zu überwinden ist , um die Fluids in dem Mäander zu Verschieben . Die Pumpleislung ist entsprechend groß zu wählen . Da am Anfang eines Erneuerungsvorganges des Bildinhaltes außerdem die Geschwindigkeit des Fluids nicht mit der Sollgeschwindigkeit übereinstimmt , ergibt sich eine Phasendifferenz des an einem Sensor ermittelten Synchronisations-Kontrastwechsels . Diese Differenz wird in einem Phasenvergleicher mit dem vom Sensor ermittelten Signal gewonnen . Zur Synchronisation der Bildzellen (6) werden in regelmäßigen Abständen zwischen den Bildinhalt tragenden Kontrastwechseln weitere Synchronisations-Kontrastwechsel in den Mäander eingeführt , die nach Abschluß einer Informationsänderung unsichtbar bleiben müssen und deshalb in die abgedeckten Kanalübergänge eingeschoben werden . Der geringste Abstand dieser Synchronisations- Kontrastwechsel wird durch die Länge des Sichtkanals (5) bzw. durch den Abstand von zwei Überlaufkanälen (7) definiert und ist damit sehr groß . Wie Fig.2 zeigt , sind für die Synchronisation der Fluidsteuerung 4 Sensoren erforder- lieh , wobei zwei Sensoren davon am Mischer benötigt werden .
Änderungen der Umgebungstemperatur bzw. Temperaturschwankungen bringen es mit sich , daß die Fluids ihr Volumen ändern und sich ausdehnen . Diese Ausdehnung hat auch eine Längenänderung der einzelnen Bildzellen und ihrer Abstände zur Folge und die Verschiebung beeinflußt den Kontrast einer gesamten Bildinformation (Fig.1) . Der relative Fehler ist zunächst gering . Er verstärkt sich aber von Sichtkanal (5) zu Sichtkanal (5) , da die Fließrichtung nebeneinander liegender Sichtkanäle (5) gegensätzlich ist . Zur Kompensation dieses Fehlers ist ein weiterer erheblicher Steuerungsaufwand erforderlich.
Fig.3 weist auf die molekulare Wechselwirkung zwischen Fluid und der Kanalwandung hin . Wie das zugehörige Diagramm zeigt , erfolgt ein Fluß erst ab einem bestimmten Druck (pi) . Dieser Druck (pi) ist erforderlich , um die Beharrung zwischen dem Fluid und dem Kanal zu überwinden . Für eine gegebene Pumpleistung ist nur eine limitierte Anzahl von Grenzflächen bzw. Bildzellen möglich . Die Pumpen Pl und P2 sind bereits aktiv . bevor sich das Fluid in dem Kanal (5) zu bewegen beginnt .
In Weiterführung der technischen Entwicklung ist die eriindungsgemäße Vorrichtung gem. Fig 4 bis 8 entstanden . Anstelle eines Mäanders sind einzelne parallele Sicht- kanäle (5) mit jeweils einzelnen zugeordneten Mikropumpen Pl und P2 und Mischer (2) so angeordnet , daß die Fließrichtung des Fluids in allen Sichtkanälen gleich ist .
Fig.4 zeigt das Prinzip eines einzelnen Kanales. An jedem Eingang eines Sichtkanals (5) befindet sich ein Mischer (2) und an dessen Eingängen die Mikropumpen P 1 und P2. Der Widerstand in jedem Kanal (5) ist durch diese Anordnung wesentlich geringer und die Parameter für die Pumpen Pl und P2 , z.B. die Pumpleistung jeder einzelnen Pumpe, könner niedriger bleiben . Gleichzeitig verringert sich auch der Initialdruck pi , der für einen Fluß in jedem der Kanäle (5) durch die Mikropumpen Pl und P2 aufzubringen ist.
Ein weiteres und wesentliches Merkmal der Erfindung besteht in der Ausbildung des Mischers (2), in dem die aus den zwei Zuleitungen Fl und F2 zufließenden kontrasterzeugenden Fluide 1 und 2 je nach der vorliegenden Bildinhaltsfunktiθn zusammen- gefuhrt werden . Die Zuleitungen Fl und F2 - Fig.4a - weisen dazu an ihrem Ende eine Einengung ( 15) des Querschnittes auf , an dem es zu einem sicheren STOP des Fluides 1 oder 2 kommt . sobald die entsprechende Pumpe Pl oder P2 inaktiv wird . An der Querschnittseinengung (15) der Zuleitung bildet sich aufgrund der Spannkraft des Fluids ein Meniskus (14) aus , der einen weiteren Abfluß des Fluids verhindert und aufgrund seiner Oberflächenspannung eine Grenzschicht für das zweite hindurchfließende Fluid , z.B. F2, bildet . In vorteilhafter Weise ist die Querschnittseinengung (15) einer jeden Zuleitung Fl ; F2 abgerundet ausgebildet . Mit dieser konstruktiven Ausbildung des Mischers (2) wird eine sichere Kontrolle im Mischer (2) ausgeübt, ohne daß am Mischer (2) zusätzliche Sensoren zur Synchronisation erforderlich wären . Damit verringert sich auch der Aufwand für die Steuerung der Mikropumpen Pl; P2 .
Der sich durch die Querschnittseinengung der Zuleitungen Fl ; F2 im Mischer (2) vorteilhaft einstellende technische Effekt wird am Ende eines jeden Sichtkanals (5) ebenfalls genutzt , indem dort ( Fig.4b ) ebenso eine Einengung (16) des Querschnittes vorgesehen ist , die wiederum für einen sicheren STOP des Fluides sorgt . Bei ruhender Anzeige, daß heißt , beide Pumpen P1;P2 sind inaktiv , stellt sich im Sichtkanal (5) ein stabiler Zustand ein .
Der Kanalkörper (47) für die MikroStruktur der Kanäle besteht aus einem Kunststoff , so daß die vorteilhaften Kanalgeometrien und Querschnittseinengungen (15 ; 16) leicht zu realisieren sind . Die geometrische Anordnung der Strukturen der Sichtkanäle(5), der Mikropumpen Pl ; P2 , der Mischer (2) , der Meßkanäle (17) und Sensoren Sl 1 bis S22 auf dem Kanalkörper (47) sind in Fig.5 näher dargestellt . Den Eingängen der einzelnen parallelen Sichtkanäle (5) sind die Mischer (2) unmittelbar vorgelagert . Da die Mikropumpen Pl ; P2 nicht zum Kanalkörper (47) gehören , sind nur Pumpeneingang (31) und Pumpenausgang (30) dargestellt . Die Pumpeneingänge (31 ) für jedes Fluid sind mit einer Sammelleitung (18) parallel verbunden , die wiederum an den Ausgängen (39) eines nichtdargestellten Separators (10) angeschlossen sind . Die Ausgänge der Sichtkanäle führen ebenfalls über eine Sammelleitung auf den Eingang (38) des Separators ( 10) . Der Kreislauf für die Fluids ist geschlossen und die Vorrichtung ist energetisch stabil . In jeder Sammelleitung (18) unmittelbar vor allen Mikropumpen Pl ; P2 sind je eine Meßstrecke (17) mit den Sensoren S l I ;S 12 und S21;S22 für eine Geschwindigkeitsmessung eines jeden Fluids festgelegt . mit denen eine Synchroni- sation der Mikropumpen Pl ; P2 erfolgt . Damit sind für alle Kanäle nur je ein Meßkanal für jedes der beiden Fluidiks erforderlich .
In Fig.6 ist die Anordnung aus Fig. 5 und 4 in einem elektrischen Ersatzschaltbild näher dargestellt . Anhand dessen lassen sich die Strömungswiderstände R , der Fluß , der Druck pi und die erforderliche Pumpleistung der Mikropumpen Pl ; P2 errechnen bzw. bestimmen . Bei aktiver Pumpe Pl oder P2 wird über dem gemeinsamen Meßkanal mit dem Widerstand Rmi oder Rm2 mittels der Sensoren Sl 1;S12 und S21; S22 der Fluß bzw. Ψt ermittelt . Gegen den definierten Durchlaßwiderstand Dmi; Dm2 stellt sich bei der Grundeinstellung des Systems ein erforderlicher Betriebsdruck pi ein. Bei Anlegen einer Änderungsinformation für das Etikett wird zunächst eine Mikro- pumpe Pl entsprechend seiner zu realisierenden Bildzelle aktiv und überwindet Dmi im Mischer (2). Der zweite Zulauf in den Mischer (2) ist mit Dm2 gesperrt . Über Rmi und Rm2 ist ein gemeinsamer Satz von Sensoren S l 1/S12 und S21/S22 für alle Sichtkanäle Rzi i bis Rzin, da über die Steuereinrichtung sichergestellt wird, daß nur ein Pumpenpaar zu einem bestimmten Zeitpunkt arbeitet . Auch auf weitere Sensoren im Mischer (2) zur Erkennung der Grenzflächen kann verzichtet werden .
Fig.7 verdeutlicht den konstruktiven Aufbau des elektronischen Etikettes . Der Kanal- körper (47) wird zusammen mit einer Glasabdeckschicht (46) in einem Gehäuse (48) eingesetzt . wobei die Oberseite des Gehäuses (48) gleichzeitig eine Abdeckung (50) für das Bildfeld , das durch die Sichtkanäle (5) gebildet wird . aufweist . Unterhalb der Sichtkanäle (5) befindet sich ein Reflektor (41 ) . der die Λnzeigeinformation auch bei schwachen Umgebungslicht deutlich anzeigt . Der Separator (10) ist ebenfalls unterhalb des Kanalkörpers (47) angeordnet und an vier Stellen mit diesem verbunden . Die Pumpkammern (35) sind in Biegeplatten (32) eingeformt . die zusammen mit einer Piezoplatte (34) einen Bimorph bilden . An der Piezoplatte (34) sind jeweils Kontaktgummis (51) befestigt . In die Pumpkammern (35) münden die Durchführungen (33) durch den Kanalkörper (47) . Eine gesonderte Leiterplatte (43) trägt die notwendigen Elektronikbaugruppen (42) . Der Zwischenraum zwischen Separator (10) und der Leiteφlatte (43) ist für die Anordnung einer Solarzelle (40) und eines Akkus (45) für die Pufferung der von der Solarzelle (40) gelieferten Energie vorgesehen .
In Fig. 8 ist die Anordnung einer Mikropumpe Pl ; P2 am Kanalkörper (47) durch vergrößerte Darstellung verdeutlicht. Der Kanalköiper (47) zeigt dabei die Einformung der Sichtkanale (5) und die Zulaufkanäle (49) für die Pumpen Pl; P2 , sowie deren Pumpeneinlauf (31 ) und Pumpenausgang (30) als Durchführungen durch den Kanalköφer (47) . Die Pumpen bestehen aus der Biegeplatte (32) , der Pumpkammer (35) und einer Piezoplatte (34) . Bei Anlegen einer Spannung an die Piezoplatte (34) wird die Pumpkammer (35) zusammengedrückt und die enthaltene Flüssigkeit verdrängt.
Mit der konstruktiven Ausbildung der Vorrichtung sind Änderungen des Bildinhaltes in relativ kurzer Zeit möglich , da eine alte Information schnell aus den parallelen Sicht- kanälen herausgedrückt werden kann . Darüberhinaus werden Anzeigefehler durch Abweichungen der Zeichenkontur bei Änderungen der Umgebungstemperatur oder Temperaturschwankungen ohne Steuerungsaufwand auch in der Ruhephase des Etikettes kompensiert , da die Abweichungen in Richtung und Größe in jedem Sichtkanal gleich sind . Legende :
1 - Fluid 1 a Abstand Sichtkanal
2 - Mischer b Breite Sichtkanal
3 - Fluid 3 o Bildpunktversatz
4 - Einlaß Mäander ip Länge Bildzelle
5 - Sichtkanal lü Länge Überlauf
6 - Bildzelle
7 - Überlaufkanal
8 - Bildfeldabdeckung
9 - Einlauf Separator
10 - Separator Pl Pumpe 1 f. Fluid 1
P2 Pumpe 2 f. Fluid 3
12 - Bildzellenübergang Sl Sensor 1 f. Meßkanal
13 - Bildzellenübergang S2 Sensor 2 f. Meßkanal
14 - Meniskus Mischer S3 Sensor 3 f. Fluid 1
15 - Einengung Zulauf S4 Sensor 4 f. Fluid 3
16 - Einengung Sichtkanal
17 - Meßkanal
18 - Sammelleitung
30 - Pumpenausgang Fl Zuleitungleitung Fluid 1
31 - Pumpeneingang F2 Zuleitungleitung Fluid 3
32 - Biegeplatte p,- Pumpdruck
33 - Durchführung Fluid
34 - Piezoplatte 511 Sensor
35 - Pumpkammer 512 Sensor
36 - Drucksensor 521 Sensor
38 - Eingang Separator 522 Sensor
39 - Ausgänge Separator
40 - Solarzelle
41 - Reflektor 42 - Elektronikbauelemente
43 - Leiteφlatte f. Elektronik 45 - Akku (Supercap)
46 - Glasabdeckung 47 - Kanalköφer
48 - Gehäuse 49 - Zulauf f. Pumpen
50 - Abdeckung Bildfeld 51 - Kontaktgummi

Claims

Ansprüche :
1. Vorrichtung zum Anzeigen von Preisen, Artikelbezeiclinungen und ähnlichen Informationen an Warenträgern in Kauf- und Lagerhäusern mit Hilfe von an den Warenträgern angebrachten Anzeigevorrichtungen in elektronischen Etiketten , wobei jedes elektronische Etikett aus einer grafischen Anzeigevorrichtung mit einem Fluidiksystem besteht . das über energetisch bistabile kontrasterzeugende Bildzellen verfügt , dadurch gekennzeichne ,
- daß das Fluidiksystem der Anzeigevorrichtung aus einer Vielzahl paralleler und längs einer Informationszeile angeordneter Mikrokanäle ( 5 ) besteht , die unabhängig voneinander sind ,
- daß jeder Mikrokanal ( 5 ) einen sichtbaren Bereich ( ls ) und eingangsseitig einen Mikromischer ( 2 ) mit zwei Zuleitungen ( Fl ; F2 ) für unterschiedliche kontrasterzeugende Fluids ( 1 ;3 ) aufweist , - wobei jeder Zuleitung ( F 1 ; F2 ) eines jeden Mischers ( 2 ) eine Mikropumpe
(P1; P2 ) vorgelagert ist,
- daß ein gemeinsamer Flußmesser ( 17 ; S1 1 , S12 ) für jedes Fluid für alle Sichtkanäle ( 5 ) angeordnet ist ,
- und alle Zuleitungen ( Fl ; F2 ) für die Mischer ( 2 ) und alle Ableitungen (38) der Sichtkanäle ( 5 ) mit einem gemeinsamen Separator ( 10 ) als Speicher für die beiden Fluidiks verbunden sind .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichne , daß die beiden Eingänge ( F1;F2 ) des Mischers ( 2 ) eine Querschnittsverengung ( 15 ) aufweisen .
3. Vorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichne , daß jeder Sichtkanal ( 5 ) an seinem Ende eine Querschnittsverengung ( 16 ) aufweist .
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3 . dadurch gekennzeichne , daß die Quer- Schnittsverengungen ( 15;16 ) abgerundet sind .
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß der gemeinsame
Flußmesser ein Druckdifferenzmesser über dem Meßkanal (17) ist .
6. . Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß der gemeinsame
Flußmesser ein thermischer Flußmesser ist .
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