DE10106463A1 - Digitalbürette und Verfahren zum Anzeigen des Dosiervolumens einer solchen Digitalbürette - Google Patents

Abstract

Es wird eine Digitalbürette mit einem manuellen Antrieb zum Ansaugen und Ausbringen eines einstellbaren Dosiervolumens, einem nachgeschalteten Getriebe und einer von diesem gesteuerten digitalen Anzeigeeinrichtung zum Einstellen des Dosiervolumens vorgeschlagen. Die Steuerung umfaßt einen mit dem Getriebe wirkverbundenen Inkremetgeber, wenigstens einen Sensor zum Erfassen der von dem Inkrementgeber erzeugten Signale und einen mit dem Sensor und der Anzeigeeinrichtung verbundenen Prozessor zum Berechnen des mit der Anzahl der Signale korrespondierenden Dosiervolumens. Als Inkrementgeber ist insbesondere eine Sektorenscheibe mit zwei Gruppen von Sektoren unterschiedlicher magnetischer Feldstärke vorgesehen, die in Umlaufrichtung der Sektorenscheibe alternierend angeordnet sind. Ein Sensor erfaßt die Umdrehungszahl der Sektorenscheibe. Aus Gründen der Energieersparnis ist die Stromversorgung der Bürette durch eine Solarzelle sichergestellt bzw. sind zwei mit Abstand angeordnete Sensoren zum Erfassen der Umdrehungszahl der Sektorenscheibe vorgesehen, um die Taktfrequenz des Prozessors bei gleicher Meßgenauigkeit herabsetzen zu können. Ferner wird ein Verfahren zum Anzeigen des Dosiervolumens einer solchen Digitalbürette vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Digitalbürette mit den Merkma­ len des Oberbegriffs der Ansprüche 1 oder 4 sowie ein Ver­ fahren zum Anzeigen des Dosiervolumens einer solchen Digi­ talbürette.

Digitalbüretten kommen bei einer Vielzahl von maßanalyti­ schen Bestimmungen, wie Titrationen, zum exakten Dosieren definierter Flüssigkeitsvolumina zum Einsatz. Von Interesse ist insbesondere die Voreinstellbarkeit und die Reprodu­ zierbarkeit des auszubringenden Dosiervolumens, welches von einer digitalen Anzeigeeinrichtung, wie einem Display, an­ gezeigt wird.

Die Wirkungsweise solcher Digitalbüretten beruht auf einem in einem Pipettierkanal geführten Hubkolben zum Ansaugen der zu dosierenden Flüssigkeit, wobei der Hubkolben mit der Flüssigkeit in der Regel über ein Luftpolster in Verbindung steht. Der Hubkolben ist manuell angetrieben, z. B. mittels eines Drehgriffs betätigbar, wobei die Drehbewegung über ein mechanisches Getriebe auf den Hubkolben übertragen wird, um das gewünschte Flüssigkeitsvolumen anzusaugen bzw. abzugeben. Zum Erfassen des mit der Umdrehungszahl des Drehgriffs korrespondierenden Dosiervolumens ist ein mit dem Getriebe wirkverbundener Inkrementgeber und ein Sensor zum Erfassen der von dem Inkrementgeber erzeugten Signale vorgesehen. Der Sensor ist an einen Prozessor angeschlos­ sen, der aus den Signalen das Dosiervolumen errechnet, wel­ ches mittels einer digitalen Anzeigeeinrichtung, z. B. mit einer Flüssigkristallanzeige, Leuchtdioden oder derglei­ chen, angezeigt wird.

Als Inkrementgeber kann eine Schlitzscheibe mit in Umfangs­ richtung hintereinander angeordneten Schlitzen vorgesehen sein. Zum Erfassen der Umdrehungszahl der Schlitzscheibe dient ein optischer Sensor, z. B. eine Lichtschranke, der die Anzahl der den Sensor passierenden Schlitze erfaßt. Zum Erkennen der Drehrichtung der Schlitzscheibe und damit der Hubrichtung des Hubkolbens (Saug- oder Druckhub) kann ein zweiter optischer Sensor, z. B. eine zweite Lichtschranke, oder auch eine Gabellichtschranke vorgesehen sein, so daß sich die Drehrichtung der Schlitzscheibe aus der Reihenfol­ ge der von den beiden Sensoren erzeugten Signale ergibt.

Als Inkrementgeber sind ferner Sektorenscheiben mit zwei Gruppen von Sektoren unterschiedlicher magnetischer Feld­ stärke bekannt, wobei die Sektoren der beiden Gruppen in Umlaufrichtung der Sektorenscheibe alternierend angeordnet sind. Die Sektoren können beispielsweise von Permanentma­ gneten gebildet sein, welche alternierend unterschiedliche und/oder entgegengesetzt gerichtete Magnetfelder induzie­ ren. Alternativ kann auch nur jeder zweite Sektor der Sek­ torenscheibe von einem Magnet gebildet sein, während die zwischen den Magneten angeordneten Sektoren nicht magnetisch sind. Zum Erfassen der Umdrehungszahl der Sektoren­ scheibe ist ein magnetfeldabhängiger Sensor vorgesehen, der nach Art eines Magnetschalters arbeitet und ausschließlich aufgrund des von dem jeweiligen Magneten induzierten Ma­ gnetfeldes öffnet bzw. schließt. Diese Sensoren haben den Vorteil eines geringen Stromverbrauchs, da sie nur die zum Erkennen der Öffnungs- bzw. Schließstellung erforderliche Spannungsversorgung benötigen, während der Öffnungs- und Schließvorgang an sich rein mechanisch aufgrund der von den Magneten der Sektorenscheibe induzierten Feldkraft erfolgt. Der Sensor erzeugt somit beim Drehen der Sektorenscheibe ein im wesentlichen rechteckförmiges Spannungs- bzw. Strom­ signal.

Der Stromverbrauch von Digitalbüretten ist verhältnismäßig hoch, da sowohl die digitale Anzeigeeinrichtung als auch die gesamte Steuerung mit den Sensoren und insbesondere dem Prozessor Strom benötigt, wobei der Strombedarf des Prozes­ sors in Abhängigkeit seiner Taktfrequenz am höchsten ist. Als Stromversorgung werden einerseits austauschbare Troc­ kenbatterien oder wiederaufladbare Akkumulatoren einge­ setzt. Von Nachteil sind die Ausfallzeiten für den Aus­ tausch oder das Aufladen derselben. Hinzukommt, daß sie un­ ter den oft korrosiven Bedingungen im Labor unzeitig versa­ gen und insbesondere beim Austritt des Elektrolyten die Bü­ rette beschädigen können. Es sind ferner Digitalbüretten mit Lithiumzellen bekannt, die zusammen mit den elektri­ schen und/oder elektronischen Bauteilen auf einer Platine aufgelötet sind. Derartige Lithiumzellen sind zwar verhält­ nismäßig widerstandsfähig, doch erfordert der regelmäßige Austausch der Zellen einen Ausbau bzw. Austausch der gesam­ ten Platine und ist somit aufwendig und teuer. Ferner ent­ stehen Nutzungsausfälle, da die Platinen nicht längere Zeit auf Vorrat gehalten werden können, ohne die Lithiumzellen zu beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen.

Die Erfindung geht aus von einer Digitalbürette mit einem manuellen Antrieb zum Ansaugen und Ausbringen eines ein­ stellbaren Dosiervolumens, einem nachgeschalteten Getriebe und einer von diesem gesteuerten digitalen Anzeigeeinrich­ tung zum Einstellen des gewünschten Dosiervolumens, wobei die Steuerung einen mit dem Getriebe wirkverbundenen Inkre­ mentgeber, wenigstens einen Sensor zum Erfassen der von dem Inkrementgeber erzeugten Signale und einen mit dem Sensor verbundenen Prozessor zum Berechnen des mit der Anzahl der Signale korrespondierenden Dosiervolumens umfaßt und der Prozessor an die digitale Anzeigeeinrichtung angeschlossen ist. Bei einer solchen Digitalbürette wird die Erfindungs­ aufgabe dadurch gelöst, daß zur Stromversorgung der Steue­ rung wenigstens eine Solarzelle vorgesehen ist. Die Solar­ zelle dient hierbei zweckmäßig zugleich zur Stromversorgung der digitalen Anzeigeeinrichtung.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird jeglicher Austausch von Batterien, Akkumulatoren oder dergleichen entbehrlich. Die Solarzellen sorgen stets für einen siche­ ren und zuverlässigen Betrieb der Digitalbürette. Sie sind mit Vorteil an einer dem Austragsorgan abgewandten Seite der Digitalbürette, z. B. an deren Rückseite oder Obersei­ te, angeordnet.

Da die zur Verfügung stehende Oberfläche des Gehäuses der Digitalbürette klein und die Anordnung der Solarzellen lo­ kal begrenzt ist, muß für eine möglichst kleine Oberfläche der Solarzellen gesorgt werden. Dies wiederum führt zu der Notwendigkeit, den Stromverbrauch der Digitalbürette nied­ rig zu halten. Es ist daher in bevorzugter Ausführung als Inkrementgeber eine Sektorenscheibe mit zwei Gruppen von Sektoren unterschiedlicher magnetischer Feldstärke, die in Umlaufrichtung der Sektorenscheibe alternierend angeordnet sind, und zum Erfassen der Umdrehungszahl des Sektorenrads wenigstens ein magnetfeldabhängiger Sensor, vorzugsweise ein Reed-Sensor, vorgesehen.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Digitalbürette mit einem manuellen Antrieb zum Ansaugen und Ausbringen ei­ nes einstellbaren Dosiervolumens, einem nachgeschalteten Getriebe und einer von diesem gesteuerten digitalen Anzei­ geeinrichtung zum Einstellen des Dosiervolumens, wobei die Steuerung einen mit dem Getriebe wirkverbundenen Inkrement­ geber in Form einer Sektorenscheibe mit zwei Gruppen von Sektoren unterschiedlicher magnetischer Feldstärke, die in Umlaufrichtung der Sektorenscheibe alternierend angeordnet sind, wenigstens einen magnetfeldabhängigen Sensor zum Er­ fassen der Umdrehungszahl der Sektorenscheibe und einen mit dem Sensor verbundenen Prozessor zum Berechnen des mit der Umdrehungszahl der Sektorenscheibe korrespondierenden Do­ siervolumens umfaßt und der Prozessor an die digitale An­ zeigeeinrichtung angeschlossen ist. Bei einer solchen Digi­ talbürette wird die Erfindungsaufgabe dadurch gelöst, daß zwei in Umlaufrichtung der Sektorenscheibe mit Abstand an­ geordnete magnetfeldabhängige Sensoren, vorzugsweise Reed- Sensoren, zum Berechnen des Dosiervolumens in Abhängigkeit der Umdrehungszahl der Sektorenscheibe vorgesehen sind, wo­ bei der Winkelabstand der Sensoren ungleich einem ganzzah­ ligen Vielfachen des Winkels zwischen den Sektoren der Sek­ torenscheibe beträgt.

Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, die Taktfrequenz des Prozessors bei gleicher Meßgenauigkeit erheblich, z. B. etwa um die Hälfte herabzusetzen, was mit einer deutlichen Stromersparnis einhergeht, so daß im Falle einer Versorgung aus Batterien oder Akkumulatoren die Austauschintervalle erheblich vergrößert werden oder - im bevorzugten Fall des Einsatzes von Solarzellen - die für den notwendigen Strom erforderliche Oberfläche der Solarzellen erheblich verrin­ gert wird, so daß eine Anordnung der Solarzellen unmittel­ bar auf einem Oberflächenabschnitt des Gehäuses der Digi­ talbürette möglich ist.

Es sind Digitalbüretten mit einer anderen Sensorik, nämlich einer Schlitzscheibe und zwei Lichtschranken bekannt, doch dient die zweite Lichtschranke hierbei ausschließlich zum Erkennen der Drehrichtung der Schlitzscheibe bzw. der Hub­ richtung des Hubkolbens und führt eine Erniedrigung der Traktfrequenz des Prozessors somit zwangsweise zu einer nicht tolerierbaren Verringerung der Meßgenauigkeit.

Erfindungsgemäß dienen hingegen beide Sensoren zum Berech­ nen des Dosiervolumens in Abhängigkeit der Umdrehungszahl der Sektorenscheibe, indem die Signale der Ein- und Aus­ schaltvorgänge beider Sensoren zum Errechnen des Dosiervo­ lumens an den Prozessor abgegeben werden. Auf diese Weise finden beispielsweise bei einer Umdrehung der Sektoren­ scheibe um einen dem Winkel eines Sektors entsprechenden Winkel insgesamt zwei Ein- und Ausschaltvorgänge statt, d. h. die Anzahl der Signale pro Umdrehung der Sektoren­ scheibe wird erhöht, was mit einer Erhöhung der Meßgenauig­ keit einhergeht. Gleichzeitig ist anhand des Gesamtsignals erkennbar, in welcher Position sich die Sensoren bezüglich der Sektoren der Sektorenscheibe befinden, so daß es bei schneller Aktion des Hubkolbens der Digitalbürette bzw. bei schneller Umdrehung der Sektorenscheibe zum sicheren Erken­ nen der Umdrehungszahl der Sektorenscheibe z. B. ausreicht, wenn der Prozessor nur registriert, wenn sich beide Senso­ ren in der Öffnungs- und/oder Schließstellung befinden, was bei einer Umdrehung der Sektorenscheibe um zwei Sektoren jeweils nur einmal vorkommt. Ebenfalls ist es möglich, daß der Prozessor bei schneller Aktion der Sektorenscheibe nur eines der beiden von den Sensoren erzeugten Signale, z. B. nur die Ein- und/oder Ausschaltvorgänge des einen Sensors, zur Bestimmung des korrespondierenden Dosiervolumens aus­ wertet. Bei langsamer Umdrehung der Sektorenscheibe oder bei Stillstand derselben kann dann die dem Dosiervolumen entsprechende exakte Stellung der Sektorenscheibe anhand der Relativposition der Sektorenscheibe bezüglich der bei­ den Sensoren bzw. anhand beider von den Sensoren erzeugten Signale, z. B. der Ein- und Ausschaltvorgänge beider Senso­ ren ermittelt werden. Auf diese Weise kann die Taktfrequenz des Prozessors und damit der zum Betrieb erforderliche Strom auch bei einer schnellen Aktion des Hubkolbens bei gleicher Meßgenauigkeit entsprechend vermindert werden. Darüber hinaus ist anhand der Reihenfolge der Signale der beiden Sensoren bzw. anhand des Gesamtsignals selbstver­ ständlich auch die Drehrichtung der Sektorenscheibe und so­ mit die Hubrichtung des Hubkolbens erkennbar, wie es an sich bei mit zwei optischen Sensoren ausgestatteten Digi­ talbüretten bekannt ist.

Während als Sensoren im Prinzip beliebige Sensoren in Frage kommen, sind aufgrund des geringen Stromverbrauchs aber insbesondere Reed-Sensoren von vorrangigem Interesse, die für den Schaltvorgang selbst keinen Strom und lediglich zum Erkennen der Öffnungs- und Schließstellung eine geringe Spannung benötigen, wobei z. B. die Gesamtspannung oder der Gesamtstrom beider Sensoren an den Prozessor übermittelt wird.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Stromversorgung zumindest einiger elektrischer und/oder elektronischer Bauteile der Steuerung in Abhängigkeit von der Aktion des Getriebes gesteuert ist.

Hierbei kann beispielsweise die Stromversorgung der Senso­ ren bei Stillstand des Getriebes abschaltbar bzw. bei Aktion des Getriebes, z. B. mittels eines mechanischen Im­ pulses, wieder zuschaltbar sein. Des weiteren ist es insbe­ sondere möglich, die Stromversorgung des Prozessors bei Stillstand des Getriebes durch Absenken seiner Taktfrequenz zu verringern und bei Aktion des Getriebes wieder zu erhö­ hen, was ebenfalls mittels eines mechanischen Impulses oder unmittelbar beim Empfang des Signals wenigstens eines der beiden Sensoren geschehen kann.

Ferner kann die Stromversorgung der digitalen Anzeigeein­ richtung bei Stillstand des Getriebes mit voreinstellbarer Verzögerung abschaltbar sein, wobei die Anzeige dann z. B. nach einer bestimmten Zeit erlischt.

Der Prozessor weist mit Vorzug eine Mindestbetriebsspannung von höchstens 2 V auf. Diese bekannte Prozessoren arbeiten bis zu einer Mindestbetriebsspannung von 2 V betriebssicher und weisen gegenwärtig den geringsten Stromverbrauch auf, wobei die Bestrebungen in der Elektronikindustrie dahinge­ hen, die Prozessoren weiter zu miniaturisieren und die Min­ destbetriebsspannung weiter zu reduzieren. Selbstverständ­ lich ist es zweckmäßig, die erfindungsgemäße Digitalbürette mit solchen kommerziell erhältlichen Prozessoren auszustat­ ten, welche eine kleinstmögliche Mindestbetriebsspannung erfordern, um den Stromverbrauch so gering wie möglich zu halten. Hierbei ist im Falle von Weiterentwicklungen eine Substitution der gegenwärtig vorgesehenen Prozessoren durch neue, noch stromsparendere Prozessoren angedacht.

In vorteilhafter Ausführung ist vorgesehen, daß der Anzei­ geeinrichtung ein stromloser Speicher zum Ablegen zumindest des zuletzt gewählten Dosiervolumens zugeordnet ist. Auf diese Weise ist auch nach längerer Standzeit der Digitalbü­ rette das zuletzt gewählte Dosiervolumen erkennbar, was insbesondere beim Einsatz der Digitalbürette für Versuchs­ serien erwünscht ist.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Anzeigen des Dosiervolumens einer Digitalbürette mit einem manuellen An­ trieb zum Ansaugen und Ausbringen eines einstellbaren Do­ siervolumens, einem nachgeschalteten Getriebe und einer von diesem gesteuerten digitalen Anzeigeeinrichtung zum Ein­ stellen des Dosiervolumens, wobei die Steuerung einen mit dem Getriebe wirkverbundenen Inkrementgeber in Form einer Sektorenscheibe mit zwei Gruppen von Sektoren unterschied­ licher magnetischer Feldstärke, die in Umlaufrichtung der Sektorenscheibe alternierend angeordnet sind, wenigstens einen Sensor, vorzugsweise einen Reed-Sensor, zum Erfassen der Umdrehungszahl der Sektorenscheibe und einen mit dem Sensor verbundenen Prozessor zum Berechnen des mit der Um­ drehungszahl der Sektorenscheibe korrespondierenden Dosier­ volumens umfaßt und der Prozessor an die digitale Anzeige­ einrichtung angeschlossen ist. Das erfindungsgemäße Verfah­ ren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Signale von zwei in Umlaufrichtung der Sektorenscheibe mit einem Abstand un­ gleich einem ganzzahligen Vielfachen des Winkels der Sekto­ ren der Sektorenscheibe angeordneten Sensoren an den Pro­ zessor abgegeben und das Dosiervolumen zumindest bei lang­ samerer Aktion des Getriebes anhand beider Signale berech­ net wird. Zweckmäßig wird anhand der beiden Signale zusätz­ lich die Drehrichtung des Sektorenrads erkannt.

Mit Vorteil wird das Dosiervolumen zumindest bei langsamer Aktion des Getriebes anhand der Anzahl der Ein- und Aus­ schaltvorgänge beider Sensoren, also beispielsweise aus der Summe der von den Sensoren beim Ein- und Ausschalten an den Prozessor abgegebenen Strom- oder Spannungsimpulse, berech­ net.

In Weiterbildung ist hierbei vorgesehen, daß der Prozessor mit einem voreinstellbaren Wert der Umdrehungszahl der Sek­ torenscheibe programmiert wird, so daß bei einer Umdre­ hungszahl der Sektorenscheibe kleiner als der vorgegebene Wert das Dosiervolumen anhand der Anzahl der Ein- und Aus­ schaltvorgänge beider Sensoren berechnet wird, während bei einer Umdrehungszahl der Sektorenscheibe größer als der vorgegebene Wert das Dosiervolumen ausschließlich anhand der Ein- und/oder Ausschaltvorgänge eines der beiden Senso­ ren berechnet wird. Zweckmäßigerweise wird bei einer Umdre­ hungszahl der Sektorenscheibe größer als der vorgegebene Wert das Dosiervolumen ausschließlich anhand der Einschalt­ vorgänge oder auch ausschließlich anhand der Ausschaltvor­ gänge eines der beiden Sensoren berechnet. Auf diese Weise wird bei einer Umdrehung der Sektorenscheibe um zwei Sekto­ ren nur ein Schaltvorgang ausgenutzt und reicht folglich zum Erfassen dieser Zustände eine verhältnismäßig geringe und stromsparende Taktfrequenz am Prozessor aus. Bei lang­ samer Umdrehung oder Stillstand der Sektorenscheibe hinge­ gen kann auch ein kleines Dosiervolumen anhand der Anzahl der Ein- und Ausschaltvorgänge beider Sensoren bzw. aus der Summe der von beiden Sensoren beim Aus- und Einschalten an den Prozessor abgegebenen Strom- oder Spannungsimpulse sehr exakt ermittelt werden, wobei der maximale Fehler kleiner als der einer Umdrehung der Sektorenscheibe um einen halben Sektor entsprechende Hubweg des Hubkolbens der Digitalbü­ rette ist.

Darüber hinaus kann es von Vorteil sein, daß der Prozessor mit zwei verschiedenen voreinstellbaren Werten der Umdre­ hungszahl der Sektorenscheibe programmiert wird. In diesem Fall ist vorgesehen, daß bei einer Umdrehungszahl der Sektorenscheibe kleiner als der vorgegebene niedrige Wert das Dosiervolumen anhand der Anzahl der Ein- und Ausschaltvor­ gänge beider Sensoren berechnet wird. Bei einer Umdrehungs­ zahl der Sektorenscheibe zwischen den beiden vorgegebenen Werten wird dann das Dosiervolumen anhand der Anzahl der Ein- und Ausschaltvorgänge eines der beiden Sensoren ermit­ telt, während bei einer Umdrehungszahl der Sektorenscheibe größer als der vorgegebene höhere Wert ausschließlich an­ hand der Ein- oder Ausschaltvorgänge eines der beiden Sen­ soren ermittelt wird. Auf diese Weise ist eine noch feinere Abstufung der Betriebszustände bzw. der Taktung des Prozes­ sors möglich.

Wie bereits angedeutet, wird vorzugsweise die Stromversor­ gung zumindest einiger elektrischer und/oder elektronischer Bauteile der Steuerung in Abhängigkeit von der Aktion des Getriebes gesteuert, wobei insbesondere die Stromversorgung der Sensoren bei Stillstand des Getriebes abgeschaltet wer­ den kann. Weiterhin wird die Taktfrequenz des Prozessors bei Stillstand des Getriebes vorzugsweise abgesenkt.

Eine weiterhin bevorzugte Energiesparmaßnahme besteht dar­ in, daß die Stromversorgung der digitalen Anzeigeeinrich­ tung bei Stillstand des Getriebes mit voreinstellbarer Ver­ zögerung abgeschaltet wird.

Der Prozessor wird mit Vorteil mit einer Mindestbetriebs­ spannung von höchstens 2 V beaufschlagt, wobei die während des Betriebs an dem Prozessor anliegende Spannung bei­ spielsweise zwischen etwa 2 und 3,5 V gewählt werden kann.

In vorteilhafter Ausführung wird zumindest das von der An­ zeigeeinrichtung zuletzt angezeigte Dosiervolumen stromlos gespeichert, um auch nach längerer Standzeit der Digitalbürette das zuletzt gewählte Dosiervolumen zugänglich zu ma­ chen.

Während grundsätzlich zur Stromversorgung der elektrischen und/oder elektronischen Bauteile der Digitalbürette auch Batterien oder Akkumulatoren vorgesehen sein können, deren Betriebsdauer durch das erfindungsgemäße Verfahren erheb­ lich erhöht wird, wird die Steuerung wie auch die digitale Anzeigeeinrichtung mit Vorteil von wenigstens einer Solar­ zelle mit Strom versorgt.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische einer Ausführungsform des Antriebsblocks einer Digitalbürette;

Fig. 2 eine schematische Ansicht des Inkrementge­ bers der Digitalbürette gemäß Fig. 1 mit zwei Sensoren;

Fig. 3 den Signalverlauf an dem einen Sensor gemäß Fig. 2;

Fig. 4 den Signalverlauf an dem anderen Sensor ge­ mäß Fig. 2;

Fig. 5 die von dem Prozessor bei schneller Aktion des Getriebes zur Berechnung großer Dosier­ volumina verwerteten Signale der Sensoren und

Fig. 6 die von dem Prozessor bei langsamer Aktion des Getriebes zur Berechnung kleiner Dosiervolumina verwerteten Signale der Senso­ ren.

Fig. 1 zeigt einen Antriebsblock 10, der im Kopf einer Di­ gitalbürette angeordnet ist. Der Antriebsblock 10 weist ei­ nen manuellen Antrieb 11 in Form eines Drehgriffs 12 auf. Gegebenenfalls ist auf der gegenüberliegenden Seite ein gleicher Drehgriff angeordnet, die auf einer gemeinsamen Achse sitzen. Die Achse steht über ein aus Zahnrädern 13 und Ritzeln 14 gebildetes mechanisches Getriebe 15 mit ei­ ner Kolbenstange 16 eines Hubkolbens 17 in Verbindung. Die Kolbenstange 16 ist zu diesem Zweck an ihrer der Abtriebs­ seite des Getriebes 15 zugewandten oberen Abschnitt als Zahnstange 18 ausgebildet. Der Hubkolben 17 ist in einem Pipettierkanal 19 geführt und gegen diesen mittels einer Dichtlippe 20 abgedichtet, um das gewünschte Flüssigkeits­ volumen anzusaugen bzw. abzugeben.

Zum Erfassen des mit der Umdrehungszahl des Drehgriffs 12 korrespondierenden Dosiervolumens ist eine Steuerung mit einem mit dem Getriebe 15 wirkverbundenen Inkrementgeber 21 in Form einer Sektorenscheibe 1 (Fig. 2) mit zwei Gruppen von Sektoren 2, 3 unterschiedlicher magnetischer Feldstärke vorgesehen, die in Umlaufrichtung u der Sektorenscheibe 1 alternierend angeordnet sind. Die Sektoren 2, 3 sind bei­ spielsweise mit Permanentmagneten jeweils unterschiedlicher Polarität (Nordpol/Südpol) ausgestattet, so daß die Magnete zweier benachbarter Sektoren 2, 3 der Sektorenscheibe 1 je­ weils ein Magnetfeld mit entgegengesetzt gerichteten Feld­ linien induzieren. Alternativ können die Sektoren 2 der Sektorenscheibe 1 auch mit unipolaren Magneten versehen sein, während die Sektoren 3 nicht magnetisch sind. In der gezeigten Ausführungsform weist die Sektorenscheibe 1 ins­ gesamt acht Sektoren 2, 3 auf.

Im Umlaufbereich der Sektorenscheibe 1 sind zwei in Umlauf­ richtung derselben hintereinander angeordnete Reed-Sensoren S1, S2 vorgesehen, deren Winkelabstand α z. B. etwa 2/3 des Winkels β zwischen den Sektoren 2, 3 der Sektorenscheibe 1 beträgt. Die Sensoren S1, S2 sind an einen Prozessor (nicht dargestellt) angeschlossen, der aus den bei Aktion der Sen­ sorenscheibe 1 von den Sensoren S1, S2 erzeugten Signalen das entsprechende Dosiervolumen errechnet, welches mittels einer digitalen Anzeigeneinrichtung 23 (Fig. 1), z. B. ei­ ner Flüssigkristallanzeige, angezeigt wird. Der Prozessor und die Anzeigeeinrichtung 23 sind von einer Solarzelle 22 (Fig. 1) mit Strom versorgt. Auch die Sensoren S1, S2 sind von der Solarzelle 22 mit einer geringen Betriebsspannung beaufschlagt, so daß jeder Sensor S1, S2 bei Drehung der Sektorenscheibe 1 ein im wesentlichen rechteckförmiges Si­ gnal erzeugt (Fig. 3, 4). Das rechteckförmige Signal kommt dabei durch Öffnen und Schließen der nach Art eines Magnet­ schalters wirkenden Reed-Sensoren S1, S2 zustande, wobei das Öffnen der Sektoren S1, S2 z. B. durch das Magnetfeld der Sektoren 2 und das Schließen durch das hiervon ver­ schiedene Magnetfeld der Sektoren 3 bewirkt wird. Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, wird der Winkel β der Sekto­ ren 2, 3 dabei durch die Breite eines Signals und der Win­ kelabstand α der beiden Sensoren S1, S2 durch die Phasen­ verschiebung der beiden Signale I1, I2 repräsentiert, aus der sich die Umlaufrichtung der Sektorenscheibe 1 bestimmen läßt.

Wie den Fig. 5 und 6 zu entnehmen ist, differenziert die Steuerung beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen großem und kleinem Dosiervolumen bzw. zwischen schneller und langsamer Aktion des Drehgriffs, indem der Prozessor mit einem voreinstellbaren Wert der Umdrehungszahl der Sek­ torenscheibe 1 programmierbar ist und ein Eingang des Pro­ zessors die tatsächliche Drehgeschwindigkeit der Sektorenscheibe 1 überwacht und mit dem vorgegebenen Wert ver­ gleicht.

Fig. 5 zeigt die von dem Prozessor bei schneller Aktion des Drehgriffs 12 zur Berechnung des von der Anzeigeeinrichtung 23 angezeigten Dosiervolumens verwerteten Signale I_S der Sensoren S1, S2. Wie aus der Fig. 5 ersichtlich, werden bei schneller Aktion im vorliegenden Ausführungsbeispiel nur die Einschaltvorgänge, also nur die jeweils ansteigende Flanke des Signals des Sensors S1 (Fig. 3) registriert. Ein solcher Schaltvorgang tritt nach Drehung der Sektorenschei­ be 1 um jeweils zwei Sektoren 2, 3 einmal auf. Es wird folglich bei einer Umdrehungszahl der Sektorenscheibe 1 größer als der vorgegebene Wert nur jeder vierte Schaltvor­ gänge beider Sensoren S1, S2 zur Berechnung des Dosiervolu­ mens verwertet. Entspricht also ein Inkrement z. B. 1 µl, so entspricht jedes der in Fig. 5 wiedergegebenen Signale I_S 4 µl. Die Taktfrequenz und somit der Stromverbrauch des Prozessors kann auf diese Weise bei schneller Aktion des Getriebes verringert werden.

Während bei schneller Aktion des Getriebes 15 (großes Do­ siervolumen) eine verhältnismäßig grobe Auflösung (Regi­ strierung der Einschaltvorgänge nur eines der beiden Senso­ ren S1, S2) ausreicht, sollte die Auflösung bei langsamer Aktion des Getriebes 15 (kleines Dosiervolumen) verhältnis­ mäßig fein sein, um den Dosierfehler gering zu halten. Aus diesem Grund ist bei einer Umdrehungszahl der Sektoren­ scheibe 1 kleiner als der vorgegebene Wert vorgesehen, daß das Dosiervolumen anhand der Ein- und Ausschaltvorgänge beider Sensoren S1, S2 berechnet wird. Dies ist in Fig. 6 gezeigt. Wie hieraus ersichtlich, werden bei langsamer Ak­ tion des Getriebes 15 sowohl die Ein- als auch die Aus­ schaltvorgänge beider Sensoren S1, S2, also sowohl die an­ steigenden als auch die abfallenden Flanken der Signale der Sensoren S1 und S2 (Fig. 3 und 4), registriert, also insge­ samt vier Signale verwertet. Entspricht also ein Inkrement z. B. 4 µl, so entspricht jedes der in Fig. 6 wiedergegebe­ nen Signale I_S 1 µl bzw. entsprechen jeweils vier Signale I_S 4 µl. Die beiden Sensoren D1, D2 sorgen somit bei lang­ samer Aktion des Getriebes 15 für eine erhöhte Meßgenauig­ keit, indem pro Umdrehung der Sektorenscheibe 1 um den Win­ kel β eines Sektors 2, 3 vier Signale I_S erzeugt werden. Auf diese Weise ist beispielsweise auch nach einer abrupt beendeten schnellen Umdrehung der Sektorenscheibe 1 eine exakte Ermittlung des Dosiervolumens anhand des Gesamtsi­ gnals I_L sichergestellt.

Die aus dem geringeren Stromverbrauch des Prozessors infol­ ge der Verringerung seiner Taktfrequenz in Abhängigkeit der Aktion des Getriebes 15 resultierende Stromersparnis be­ trägt etwa 30% gegenüber dem Stormbedarf bei einer mit nur einem Sensor ausgestatteten Digitalbürette.

Claims (22)

1. Digitalbürette mit einem manuellen Antrieb (11) zum An­ saugen und Ausbringen eines einstellbaren Dosiervolu­ mens, einem nachgeschalteten Getriebe (15) und einer von diesem gesteuerten digitalen Anzeigeeinrichtung (23) zum Einstellen des Dosiervolumens, wobei die Steuerung einen mit dem Getriebe (15) wirkverbundenen Inkrementgeber (21), wenigstens einen Sensor (S1, S2) zum Erfassen der von dem Inkrementgeber (21) erzeugten Signale und einen mit dem Sensor verbundenen Prozessor zum Berechnen des mit der Anzahl der Signale korrespon­ dierenden Dosiervolumens umfaßt und der Prozessor an die digitale Anzeigeeinrichtung (23) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stromversorgung der Steuerung wenigstens eine Solarzelle (22) vorgesehen ist.

2. Digitalbürette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzelle (22) zugleich zur Stromversorgung der digitalen Anzeigeeinrichtung (23) dient.

3. Digitalbürette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Inkrementgeber (21) eine Sektoren­ scheibe (1) mit zwei Gruppen von Sektoren (2, 3) unter­ schiedlicher magnetischer Feldstärke, die in Umlauf­ richtung (u) der Sektorenscheibe (1) alternierend ange­ ordnet sind, und zum Erfassen der Umdrehungszahl der Sektorenscheibe (1) wenigstens ein magnetfeldabhängiger Sensor (S1, S2), vorzugsweise ein Reed-Sensor, vorgese­ hen ist.

4. Digitalbürette mit einem manuellen Antrieb (11) zum An­ saugen und Ausbringen eines einstellbaren Dosiervolu­ mens, einem nachgeschalteten Getriebe (15) und einer von diesem gesteuerten digitalen Anzeigeeinrichtung (23) zum Einstellen des Dosiervolumens, wobei die Steuerung einen mit dem Getriebe (15) wirkverbundenen Inkrementgeber (21) in Form einer Sektorenscheibe (1) mit zwei Gruppen von Sektoren (2, 3) unterschiedlicher magnetischer Feldstärke, die in Umlaufrichtung (u) der Sektorenscheibe (1) alternierend angeordnet sind, we­ nigstens einen magnetfeldabhängigen Sensor (S1, S2) zum Erfassen der Umdrehungszahl der Sektorenscheibe (1) und einen mit dem Sensor (S1, S2) verbundenen Prozessor zum Berechnen des mit der Umdrehungszahl der Sektorenschei­ be (1) korrespondierenden Dosiervolumens umfaßt und der Prozessor an die digitale Anzeigeeinrichtung (23) ange­ schlossen ist, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß zwei in Umlaufrichtung (u) der Sektorenscheibe (1) mit Abstand angeordnete Senso­ ren (S1, S2), vorzugsweise Reed-Sensoren, zum Berechnen des Dosiervolumens in Abhängigkeit der Umdrehungszahl der Sektorenscheibe (1) vorgesehen sind, wobei der Win­ kelabstand (α) der Sensoren (S1, S2) ungleich einem ganzzahligen Vielfachen des Winkels (β) zwischen den Sektoren (2, 3) der Sektorenscheibe (1) beträgt.

5. Digitalbürette nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung zumindest einiger elektrischer und/oder elektronischer Bauteile der Steuerung in Abhängigkeit von der Aktion des Ge­ triebes (15) gesteuert ist.

6. Digitalbürette nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung der Sensoren (S1, S2) bei Stillstand des Getriebes (15) abschaltbar ist.

7. Digitalbürette nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung des Prozessors bei Stillstand des Getriebes (15) durch Absenken seiner Taktfrequenz verringerbar ist.

8. Digitalbürette nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung der digi­ talen Anzeigeeinrichtung (23) bei Stillstand des Ge­ triebes (15) mit voreinstellbarer Verzögerung abschalt­ bar ist.

9. Digitalbürette nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Prozessor eine Mindestbe­ triebsspannung von höchstens 2 V aufweist.

10. Digitalbürette nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß der Anzeigeeinrichtung (23) ein stromloser Speicher zum Ablesen zumindest des zu­ letzt eingestellten Dosiervolumens zugeordnet ist.

11. Verfahren zum Anzeigen des Dosiervolumens einer Digi­ talbürette mit einem manuellen Antrieb (11) zum Ansau­ gen und Ausbringen eines einstellbaren Dosiervolumens, einem nachgeschalteten Getriebe (15) und einer von die­ sem gesteuerten digitalen Anzeigeeinrichtung (23) zum Einstellen des Dosiervolumens, wobei die Steuerung ei­ nen mit dem Getriebe (15) wirkverbundenen Inkrementge­ ber (21) in Form einer Sektorenscheibe (1) mit zwei Gruppen von Sektoren (2, 3) unterschiedlicher magneti­ scher Feldstärke, die in Umlaufrichtung (u) der Sekto­ renscheibe (1) alternierend angeordnet sind, wenigstens einen magnetfeldabhängigen Sensor (S1, S2) zum Erfassen der Umdrehungszahl der Sektorenscheibe (1) und einen mit dem Sensor (S1, S2) verbundenen Prozessor zum Be­ rechnen des mit der Umdrehungszahl der Sektorenscheibe (1) korrespondierenden Dosiervolumens umfaßt und der Prozessor an die digitale Anzeigeeinrichtung (23) ange­ schlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale von zwei in Umlaufrichtung (u) der Sektorenscheibe (1) mit einem Abstand ungleich einem ganzzahligen Vielfa­ chen des Winkels (β) zwischen den Sektoren (2, 3) der Sektorenscheibe (1) angeordneten Sensoren (S1, S2) an den Prozessor abgegeben werden und das Dosiervolumen zumindest bei langsamer Aktion des Getriebes (15) an­ hand beider Signale berechnet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosiervolumen zumindest bei langsamer Aktion des Getriebes (15) anhand der Anzahl der Ein- und Aus­ schaltvorgänge beider Sensoren (S1, S2) berechnet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Prozessor mit einem voreinstellbaren Wert der Umdrehungszahl der Sektorenscheibe (1) pro­ grammiert wird, so daß bei einer Umdrehungszahl der Sektorenscheibe (1) kleiner als der vorgegebene Wert das Dosiervolumen anhand der Anzahl der Ein- und Aus­ schaltvorgänge beider Sensoren (S1, S2) berechnet wird, während bei einer Umdrehungszahl der Sektorenscheibe (1) größer als der vorgegebene Wert das Dosiervolumen ausschließlich anhand der Ein- und/oder Ausschaltvor­ gänge eines der beiden Sensoren (S1, S2) berechnet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Umdrehungszahl der Sektorenscheibe (1) größer als der vorgegebene Wert das Dosiervolumen ausschließ­ lich anhand der Einschaltvorgänge eines der beiden Sen­ soren (S1, S2) berechnet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung zumindest eini­ ger elektrischer und/oder elektronischer Bauteile der Steuerung in Abhängigkeit von der Aktion des Getriebes (15) gesteuert wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung der Sensoren (S1, S2) bei Still­ stand des Getriebes (15) abgeschaltet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktfrequenz des Prozessors bei Stillstand des Ge­ triebes (15) abgesenkt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung der digitalen Anzeigeeinrichtung (23) bei Stillstand des Getriebes (15) mit voreinstellbarer Verzögerung abgeschaltet wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor mit einer Mindestbetriebsspannung von höchstens 2 V beaufschlagt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das von der Anzeigeein­ richtung (23) zuletzt angezeigte Dosiervolumen stromlos gespeichert wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung von wenigstens einer Solarzelle (22) mit Strom versorgt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Anzeigeeinrichtung (23) von wenigstens einer Solarzelle (22) mit Strom versorgt wird.