CN105263612A - 带有saw传感器的磁力搅拌器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁力搅拌器(1)，其带有搅拌驱动装置(2)、用作搅拌容器(4)的支承面的加热板(3)以及可置于搅拌容器(4)内、由搅拌驱动装置(2)驱动或传动且具有磁体(6a)的搅拌棒(6)，其中搅拌棒(6)和/或磁体(6a)包括和/或包含至少一个SAW传感器(7)(表面声波或声表面波传感器)。

Description

带有SAW传感器的磁力搅拌器
技术领域
本发明涉及一种磁力搅拌器，其带有搅拌驱动装置、用作搅拌容器的支承面的加热板以及可置于搅拌容器内由搅拌驱动装置驱动且具有磁体的搅拌棒。
背景技术
这种磁力搅拌器已公知存在诸多形式并且能够在搅拌期间将搅拌介质加热或者调节成不同温度。特别是在持续时间较长的搅拌过程中，可能必须监控搅拌介质的温度，才能避免过热或过浓的风险。
例如由专利文件第DE3342249C2号已知一种磁力搅拌器，其出于该目的而配有可浸入搅拌介质的单独棒形温度计作为温度传感器。
在此，温度测量的精确性取决于使用者谨慎将温度传感器定位于搅拌容器内。此外，这种可浸入搅拌容器的温度传感器在例如添加搅拌物料或者从搅拌容器中取出样品的情况下可能会对使用者造成干扰和不便。
发明内容
故本发明的目的在于，提供一种本文开篇所定义类型的磁力搅拌器，其中可以在不具独立温度传感器的情况下确定搅拌介质的温度。
通过在权利要求1中提出的发明来实现该目的。优选实施方案参阅从属权利要求。
根据本发明，提出一种磁力搅拌器，其带有搅拌驱动装置、用作搅拌容器的支承面的加热板以及可置于搅拌容器内由搅拌驱动装置驱动或传动且具有磁体的搅拌棒，其中搅拌棒和/或磁体包括和/或包含至少一个SAW传感器(表面声波或声表面波传感器)。
据此，无需在使用者需要时必须浸入搅拌容器或者固定于搅拌容器边缘的单独部件来进行温度测量。换而言之，对于温度测量所需的部件处于搅拌棒和/或磁体中并且处于磁力搅拌器中，利用该搅拌棒和/或磁体可以处理搅拌介质。
将SAW传感器应用于温度测量的优势在于，对于传感器的操作不再需要单独供电。确切而言，借助SAW传感器通过感应声波的而实现温度测量。对此所需的电子信号由磁力搅拌器所产生并且传递至SAW传感器。据此，通过应用SAW传感器提供无源温度传感器，而其能够实现对搅拌介质温度的无线查询。
SAW传感器能够基于压电效应来实现温度的确定。对此，借助SAW传感器处的电子输入信号而感应声波。声波在SAW传感器处产生机械谐振，其频率取决于温度。SAW传感器产生对应于机械谐振的电子输出信号。由电子输出信号，尤其是由其频率，能够推导出在SAW传感器处的温度。温度变化导致从SAW传感器所返回的信号的频率变化。
对此，SAW传感器有利地包括用于将电磁信号转换成声波和/或机械波并且/或者从声波和/或机械波转换成电磁信号的换能器。换能器优选包括叉指式换能器(IDT)，其例如包括压电基片上的金属结构。
在优选的实施方案中，SAW传感器包括一个或多个反射器，用于将声波和/或机械波反射和/或校准至换能器。借助反射器，能够通过特别有效的方式实现上述谐振效应。
较佳地，通过磁力搅拌器中的温度查询装置来控制在SAW传感器处感应声波。对此，温度查询装置产生电子信号，该电子信号作为输入信号而传递至SAW传感器。如上述由SAW传感器所产生的输出信号传递回温度查询装置并且在此被处理用于确定温度。据此，为确定温度所需的有效部件全部设置于磁力搅拌器中。
SAW传感器随同搅拌棒而沉埋于搅拌介质中，从而其不会令使用者在处理搅拌容器、添加搅拌介质或者从搅拌容器中取出样品的过程中受到妨碍。与此同时，SAW传感器在搅拌棒上的布置也由此而十分有利，其原因在于搅拌棒在使用状态下紧邻加热板。据此，能够确定引入热量的位置周围的搅拌介质的温度，其优势可在于，监控搅拌介质的加热并且能够避免搅拌介质在搅拌过程中过热。
SAW传感器可与布置于搅拌棒的第一天线相连接，该天线构造成接收电磁信号并发送由SAW传感器所产生的电磁射束。
无线信号传递由此特别有利的原因在于，搅拌棒当运行期间在其使用状态下由于驱动其的旋转磁场而转动。
倘若磁力搅拌器包括尤其构造为发送器的第二天线，则从该天线可发射出用于在SAW传感器处感应出声波的电磁信号，将十分有利。
在此，搅拌棒和磁力搅拌器可以构造用于经由其天线而借助高频电磁波(优选在兆赫或千兆赫范围内)来进行非接触式数据交换、尤其用于传递从SAW传感器所产生的输出信号。据此，能够由SAW传感器将从搅拌容器发出的信号传递至磁力搅拌器，借此可连续确定并监控搅拌过程中在搅拌容器内部的搅拌介质的温度。
倘若SAW传感器和/或第一天线置于搅拌棒外侧和/或磁体外侧，则可更易于信号传递。据此，SAW传感器可布置成尽可能靠近待测量的搅拌介质。将天线置于搅拌棒或磁体的外侧的优势可能还在于，以便简化SAW传感器与例如置于磁力搅拌器盒/或其壳体的第二天线之间稳定的无线式无线电联络并且降低吸收电磁信号的可能性。
倘若沿纵向绕搅拌棒的外侧和/或绕磁体的外侧环绕和/或缠绕第一天线，则可更稳定地实现从SAW传感器到第二天线的信号传递。这样缠绕的第一天线可具有长度足以产生有益效果的线圈长度，这对于通过SAW传感器感应声波同样极具重要意义。
倘若搅拌棒、磁体、SAW传感器和第一天线包括尤其是由塑料制成的共同包封套，则搅拌棒能够采用特别紧凑的构造。由于包封套能够使搅拌棒、SAW传感器和第一天线格外气密和/或防水并且由此防止搅拌介质受到腐蚀或其他损坏。
倘若SAW传感器和第一天线借助包封套而固定于搅拌棒和/或磁体并且/或者由包封套以及由包封套所包封的部分形成搅拌棒，则会十分有利。通过这种方式，能够免除单独的固定件和/或组装步骤。
为使置于搅拌棒或磁体用于SAW传感器的第一天线与置于磁力搅拌器的第二天线之间的距离保持尽量短，置于磁力搅拌器的第二天线可布置成毗邻加热板。倘若两天线之间的距离约等于加热板的半径，如此尽可能小，尤其对于感应电磁波而言，会十分有利。
在特别有利的实施方案中，本发明能够为指示借助SAW传感器所测得的温度测量值而设有布置于磁力搅拌器的指示装置或者与磁力搅拌器无线(尤其经由无线电)连接的单独指示装置。据此，能够以在视觉上和/或视需要在听觉上将温度测量值经由指示装置发送至磁力搅拌器的使用者。
特别在与磁力搅拌器无线连接的指示装置中，其可以配有设置成接收电磁信号的独立第三天线。由此还能够将来自SAW传感器的信号经由其第一天线直接传递至指示装置的第三天线并且在此被处理用于确定温度测量值。
还能够使磁力搅拌器与控制和/或调节设备相连接，经由该控制和/或调节设备可基于所测得的温度测量值来控制和/或调节磁力搅拌器的搅拌驱动装置和/或加热板。控制和/或调节设备可以针对温度预先给定一值，在该情况下，每当搅拌介质已具对应于该值的温度，便关闭加热板，以免搅拌介质过热。同样可考虑借助所测得的温度来监控对搅拌介质的加热，例如每当测出温度超出预定极限值，便借助控制和/或调节设备来提高搅拌驱动装置的转速。可考虑其他的控制和/或调节情况。
在另一实施方案中，本发明能够使控制和/或调节设备无线(尤其经由无线电)连接至磁力搅拌器和/或SAW传感器和/或指示装置并且/或者构造用于互通。
较佳地，磁体可配合于搅拌棒而同样构造成棒形。
附图说明
下面根据附图来详述本发明的实施例。在这些示意图中：
图1表示根据本发明的磁力搅拌器的立体图，该磁力搅拌器具有放置于其加热板上的搅拌容器以及位于搅拌容器内部并带有棒形磁体的搅拌棒，该搅拌棒包括SAW传感器，其经由布置于搅拌棒中的天线而与磁力搅拌器以及单独的外部指示装置保持无线数据对接；
图2表示在图1中所示带有置于其中的棒形磁体、天线和SAW传感器的搅拌棒的纵剖面图；
图3表示设置于SAW传感器中的叉指式换能器IDT。
具体实施方式
图1显示磁力搅拌器1，该磁力搅拌器具有置于其内部的搅拌驱动装置2以及置于其使用状态下为上侧的加热板。加热板3用作搅拌容器4的支承面，该搅拌容器4在其内部空间5具有搅拌棒6。
参照图2尤其明显看出，搅拌棒6在其内部包括棒形磁体6a，其通过旋转的磁体或者通过搅拌驱动装置2的旋转磁场而处于转动中并由此用于位于搅拌容器4的内部空间5中的搅拌介质的充分混合。磁体6a在该实施例中为棒形并且在其两端中的一端具有其以N所示的北极并且在相反的一端具有其以S所示的南极。
在图中未示的实施方案中，搅拌棒6或者在搅拌棒6内部的磁体还可具有圆环形或者蛋形、椭圆形或多边形的形状，尤其是三角、四角、五角或六角环形。
为确定搅拌介质的温度，搅拌棒6或者棒形磁体6a包括作为温度传感器的SAW传感器7(表面声波或者声表面波传感器)。基于SAW的温度传感器产生压电效应以供使用。在此，通过SAW传感器借助电子输入信号感应出声波或机械波并随后再变回电子输出信号。通过这种方式所产生的波的频率取决于温度，从而由输出信号的频率可推导出搅拌介质的温度。
特别通过以下步骤实现对搅拌介质温度的确定：温度查询装置9产生高频电子信号，该信号通过置于磁力搅拌器1或其壳体1a的天线10转换成电磁波。通过置于搅拌棒6的天线8接收电磁波并转换成高频电子信号(输入信号)。通过输入信号来激发置于SAW传感器7之中或之上的叉指式换能器(IDT)14以产生声波。声波反射至IDT14上。出于该目的，SAW传感器优选包括反射器。由此提供反射器，其中谐振频率取决于温度。IDT14将反射器的固有振荡转换成电子信号(输出信号)，该信号经由天线8转换成电磁信号，该电磁信号向磁力搅拌器1上的天线10传递并在此通过温度查询装置9将其处理用于确定温度。
图3简要示出IDT14。IDT14用于将电子信号转换成声波，反之亦然。IDT14包括安装至电极15上的压电基片16。电极由两个梳型构件构成，其优选由金属组成。压电基片16例如由石英或铌酸锂晶体组成。
应用SAW传感器7的优势在于，提供一种无需例如借助电池或电容器来独立供电的温度传感器。由此，SAW传感器能够以有利的方式布置于搅拌棒之内或之上。SAW传感器7布置于搅拌棒6的优势在于，能够确定紧邻加热板3上方的搅拌介质的温度，在此热量输入至搅拌介质并且过热的风险最大。据此，利用SAW传感器7能够例如尽量快地测定超过一定极限值的搅拌介质的升温，如此不会延迟或仅延滞稍许。
参照附图，SAW传感器7与置于搅拌棒6的天线8相连接，该天线8构造成发送并接收电磁信号。天线8在如图2所示的实施例中是环绕棒形磁体6a的绕线或线圈。能够由置于磁力搅拌器1或其壳体1a的天线10传输电磁场。从天线10发射出的电磁场由置于搅拌棒6的天线8所接收并且如上所述用来产生用于IDT14的电子输入信号。
为了提高来自天线10的电磁场的传输，将天线8设置于棒形磁体6a的外侧。同样，SAW传感器7以及蓄电器9位于棒形磁体6a的外侧。
如在图2中特别明显看出，为了增加天线8的天线长度，其沿纵向环绕和/或缠绕搅拌棒6的外侧或者棒形磁体6a的外侧。同样如图1所示，搅拌磁体6a、SAW传感器7以及天线8包括共同的包封套11，该包封套11优选由塑料组成并且以包封的部分形成搅拌棒6。为了增强导热，包封套还可完全或部分由不锈钢或陶瓷构成。借助包封套11，SAW传感器7和天线8固定于搅拌棒6。包封套11能够尤其若其由塑料组成时则围绕搅拌棒6或棒形磁体6a、SAW传感器7以及天线8浇注并且其由此形成气密和/或液密封装，防止损坏和腐蚀。
设置于磁力搅拌器1的天线10布置成毗邻于加热板3。天线10在此可置于磁力搅拌器1的壳体1a的外侧或者磁力搅拌器1的壳体1a的内部。
为指示利用温度查询装置9所检测的温度测量值，参照图1，设置与磁力搅拌器无线(尤其经由无线电)连接的指示装置12。在图中未示的实施方案中，在本发明的设置中，指示装置12经由电缆与磁力搅拌器1相连或者本身直接置于磁力搅拌器1上。
此外，还能够在图1中可看出在磁力搅拌器1的壳体1a上的显示器13中指示所测得的温度测量值。
磁力搅拌器1还与其内部的控制和/或调节设备相连接。借助控制和/或调节设备，可以基于所测得的温度测量值来控制或调节磁力搅拌器1的搅拌驱动装置2和/或加热板3。
在图中未示的本发明的实施方案中，前述的控制和/或调节设备还能够无线(尤其经由无线电)连接至磁力搅拌器1和/或SAW传感器7和/或指示装置12并且/或者构造用于双向数据交换，从而控制和/或调节设备还可构造为外部的单独部件。
磁力搅拌器1包括搅拌棒2和加热板3。磁力搅拌器1的加热板3在此用作搅拌容器4的支承面，由搅拌驱动装置2所驱动的搅拌棒6可置入所述搅拌容器4中。为了监控位于搅拌容器4的内部空间5中的搅拌介质的温度，搅拌棒6包括至少一个SAW传感器7。SAW传感器7与置于搅拌棒6的第一天线8相连接。在磁力搅拌器1或壳体1a设置第二天线10，该第二天线10布置成毗邻加热板3。温度查询装置9根据由SAW传感器7所感应并从天线8传递至天线10的电磁波来确定搅拌介质的温度。
附图标记列表
1磁力搅拌器
2搅拌驱动装置
3加热板
4搅拌容器
5内部空间
6搅拌棒
6a磁体
7SAW传感器
8天线
9温度查询装置
10天线
11包封套
12指示装置
13显示器
14叉指式换能器
15电极
16压电基片

Claims (17)

1.一种磁力搅拌器(1)，其带有搅拌驱动装置(2)、用作搅拌容器(4)的支承面的加热板(3)以及可置于所述搅拌容器(4)内、可由搅拌驱动装置驱动或传动且具有磁体(6a)的搅拌棒(6)，
其特征在于：
所述搅拌棒(6)和/或所述磁体(6a)包括和/或包含至少一个SAW传感器(7)。
2.根据权利要求1所述的磁力搅拌器(1)，其中所述SAW传感器(7)包括用于将电磁信号转换成声波和/或机械波并且/或者从声波和/或机械波转换成电磁信号的换能器。
3.根据权利要求2所述的磁力搅拌器(1)，其中所述换能器是由叉指式换能器IDT所构成。
4.根据权利要求3所述的磁力搅拌器(1)，其中所述IDT包括在压电基片上的金属构件。
5.根据权利要求2、3或4所述的磁力搅拌器(1)，其中所述SAW传感器包括一个或多个反射器，用于将声波和/或机械波反射和/或校准至所述换能器。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的磁力搅拌器(1)，其中所述SAW传感器(7)与置于所述搅拌棒(6)的第一天线(8)相连接，并且所述第一天线(8)构造成接收电磁信号并发送由所述换能器所产生的电磁信号。
7.根据权利要求6所述的磁力搅拌器(1)，其中所述SAW传感器(7)和/或所述第一天线(8)置于所述搅拌棒(6)的外侧和/或所述磁体(6a)的外侧。
8.根据权利要求6或7所述的磁力搅拌器(1)，其中所述第一天线(8)沿纵向环绕和/或缠绕所述搅拌棒(6)的外侧和/或所述磁体(6a)的外侧。
9.根据权利要求6、7或8所述的磁力搅拌器(1)，其中所述搅拌棒(6)、所述磁体(6a)、所述SAW传感器(7)和所述第一天线(8)包括共同的包封套(11)，该包封套(11)尤其完全或部分由塑料、陶瓷或不锈钢组成。
10.根据权利要求9所述的磁力搅拌器(1)，其中所述SAW传感器(7)和所述第一天线(8)借助所述包封套(11)而固定于所述搅拌棒(6)和/或所述磁体(6a)并且/或者由所述包封套(11)以及由所述包封套(11)所包封的部分形成所述搅拌棒(6)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的磁力搅拌器(1)，其中所述磁力搅拌器(1)包括尤其构造成发射器的第二天线(10)。
12.根据权利要求11所述的磁力搅拌器(1)，其中所述搅拌棒(6)和所述磁力搅拌器(1)构造成经由其天线(8,10)传递高频电磁波，优选在兆赫或千兆赫范围内。
13.根据权利要求11或12中所述的磁力搅拌器(1)，其中设置于所述磁力搅拌器(1)的所述第二天线(10)布置成毗邻于所述加热板(3)。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的磁力搅拌器(1)，其包括用来基于由所述SAW传感器(7)所产生的信号而确定温度测量值的数据处理装置。
15.根据权利要求14所述的磁力搅拌器(1)，其中设有置于所述磁力搅拌器(1)的指示装置(12)或者特别经由无线电而无线连接至所述磁力搅拌器(1)的单独指示装置(12)，用于指示温度测量值。
16.根据权利要求14或15所述的磁力搅拌器(1)，其中所述磁力搅拌器(1)与控制和/或调节设备相连接，经由该控制和/或调节设备可基于所述温度测量值来控制和/或调节所述磁力搅拌器(1)的所述搅拌驱动装置(2)和/或所述加热板(3)。
17.根据权利要求16所述的磁力搅拌器(1)，其中所述所述磁力搅拌器(1)尤其经由无线电而无线连接至所述磁力搅拌器(1)和/或所述SWA传感器(7)和/或所述指示装置(12)并且/或者构造用于双向数据交换。
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