-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laborgerät mit einem Gehäuse, mit einem außerhalb des Gerätegehäuses angeordneten Bedienelement, das einen manuell betätigbaren Drucktaster mit einem zwischen einer Ausgangsposition und einer betätigten Position verschiebbaren Tastelement umfasst, und mit einer Detektoreinrichtung zur Erfassung der Verschiebestellung des Tastelements.
-
Mit dem Drucktaster kann über einen zugeordneten, innerhalb des Gerätegehäuses angeordneten Messwertgeber zur Erfassung einer Lageänderung des Tastelements beispielsweise ein Betriebsparameter des Laborgeräts eingestellt oder die Einstellung eines Betriebsparameters bestätigt werden. Um den Messwertgeber durch den außerhalb des Gerätegehäuses angeordneten Drucktaster zu betätigen, ist es bekannt, Drucktaster und Messwertgeber durch das Gerätegehäuse hindurch mechanisch miteinander zu verbinden, wobei der Messwertgeber eine Verschiebebewegung des mechanischen Verbindungsmittels detektiert. Bei einem Laborgerät kann es sich beispielsweise um einen Rotationsverdampfer, einen Magnetrührer, einen Laborrührer wie beispielsweise einen Überkopfrührer, ein Schüttel- und Mischgerät, eine Peristaltikpumpe oder einen Dispergierer handeln. Um das Innere des Laborgeräts gegen Fremdkörper und Wasser zu schützen, ist es bekannt, den Durchgang für das mechanische Verbindungsmittel durch das Gerätegehäuse mittels einer Dichtung abzudichten. Bekannte Dichtungen können jedoch, insbesondere alterungsbedingt, keine vollkommene Dichtheit garantieren.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Innere eines Laborgeräts möglichst gut gegen das Eindringen von Fremdkörpern und Wasser zu schützen.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Laborgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass die Detektoreinrichtung einen mit dem Tastelement verschiebbaren Permanentmagneten, einen innerhalb des Gerätegehäuses angeordneten, dem Permanentmagneten zugeordneten Magnetfeldsensor und eine mit dem Magnetfeldsensor verbundene Auswerteeinrichtung umfasst, die dazu ausgelegt ist, ein einer Stärke des Magnetfelds des Permanentmagneten entsprechendes Ausgangssignal des Magnetfeldsensors auszuwerten.
-
Erfindungsgemäß wird die Verschiebebewegung des Tastelements über die sich dabei an der Stelle des Magnetfeldsensors dem sich ändernden Abstand zwischen Tastelement und Magnetfeldsensor entsprechend ändernde Magnetfeldstärke des mit dem Tastelement verschiebbaren Permanentmagneten erfasst. Folglich kann das Gerätegehäuse hermetisch dicht abgeschlossen werden, da im Gehäuse dann kein Durchgang für eine mechanische Verbindung vorgesehen werden muss. Das Laborgerät kann dann auch gefahrlos mit Wasser gereinigt werden. Beispielsweise ist hierdurch ohne weiteres ein Schutz gemäß IP-Code (International Protection-Code) von IP 65 möglich. Darüber hinaus sind keine aufwändigen Dichtungen mehr erforderlich.
-
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung angegeben.
-
Insbesondere ist das Bedienelement außen auf das Gerätegehäuse abnehmbar aufgesetzt und/oder abnehmbar aufsetzbar, d.h. das Bedienelement kann unmittelbar auf das Gerätegehäuse aufgesetzt und von dort auch wieder abgenommen werden. Insbesondere in Verbindung hiermit ist es bevorzugt, wenn das Bedienelement ausschließlich magnetisch und/oder ausschließlich durch die Kraft einer berührungslosen Magnetkupplung, insbesondere einer berührungslosen Permanentmagnetkupplung, an dem Gerätegehäuse gehalten wird. Es sind dann keine weiteren Einrichtungen erforderlich, um das Bedienelement an dem Gerätegehäuse zu halten. Vorzugsweise ist das Gerätegehäuse zumindest im Bereich der Aufsetzposition des Bedienelements aus einem nicht-metallischen Material, beispielsweise aus Glas, gefertigt, insbesondere um die Kraft einer Magnetkupplung möglichst wenig zu schwächen.
-
Der Magnetfeldsensor kann dem Permanentmagneten bezüglich des Gerätegehäuses gegenüberliegend angeordnet sein, so dass der Permanentmagnet lediglich eine vergleichsweise kleine Magnetfeldstärke aufweisen muss, um eine Detektion durch den Magnetfeldsensor zu ermöglichen.
-
Der Magnetfeldsensor und/oder die Auswerteeinrichtung kann auf einer Leiterplatte angeordnet sein und/oder der Magnetfeldsensor kann als ein Hall-Sensor ausgebildet sein.
-
Vorzugweise umfasst der Drucktaster eine mechanische Feder, wobei das Tastelement gegen die Kraft der ausgelenkten Feder in die betätigte Position verschiebbar und/oder aufgrund der Kraft der ausgelenkten Feder in die Ausgangsposition rückführbar ist. Das Tastelement kann daher nach seiner Betätigung wieder automatisch in seine Ausgangsposition zurückkehren.
-
Gemäß einer Ausführung der Erfindung umfasst der Drucktaster eine zwischen einer stabilen Ausgangsstellung und einer insbesondere instabilen Umschnappstellung umschnappbare Schnappscheibe, um in der betätigten Position einen, insbesondere von dem Bediener haptisch fühlbaren, mechanischen Druckpunkt bereitzustellen. Hierzu kann das Tastelement ein von dem Gerätegehäuse abgewandtes Oberteil, welches manuell betätigt wird, und ein von dem Oberteil separates, dem Gerätegehäuse zugewandtes Unterteil, in welchem der Permanentmagnet aufgenommen ist, umfassen, wobei die Schnappscheibe zwischen dem Oberteil und dem Unterteil angeordnet ist.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst das Bedienelement einen um eine Drehachse drehbaren Drehknopf, wobei der Drucktaster in dem Drehknopf integriert ist. Dabei kann der Drehknopf ein Gehäuse des Drucktasters bilden, in dem das Tastelement aufgenommen ist. Die Tast-Funktionalität des Bedienelements kann demnach mit einer Dreh-Funktionalität kombiniert werden.
-
Dabei ist es bevorzugt, wenn das Tastelement verliersicher in dem Drehknopf aufgenommen ist, wobei eine das Tastelement in die Ausgangsposition rückführbare mechanische Feder an einem Unterteil des Tastelements angreift.
-
Insbesondere ist ein innerhalb des Gerätegehäuses angeordneter, mit dem Drehknopf in Drehverbindung stehender Drehgeber vorgesehen, der über den Drehknopf betätigbar ist. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Drehverbindung eine berührungslose Magnetkupplung umfasst. Dann kann eine Drehbewegung des Drehknopfs berührungslos auf den Drehgeber übertragen werden. Folglich kann auch diesbezüglich das Gerätegehäuse hermetisch dicht abgeschlossen sein, da in dem Gerätegehäuse dann auch kein Durchgang für eine den Drehgeber und den Drehknopf mechanisch miteinander verbindende Welle vorgesehen werden muss.
-
Gemäß einer Ausführung der Erfindung weist die Magnetkupplung drehknopfseitig und drehgeberseitig jeweils wenigstens einen Permanentmagneten, insbesondere mehrere Permanentmagnete, auf. Die Magnetkupplung ist dann als eine Permanentmagnetkupplung ausgebildet. Der oder die Permanentmagnete der einen Kupplungsseite wechselwirken dabei mit dem oder den Permanentmagneten der anderen Kupplungsseite. Durch mehrere Permanentmagnete auf jeder Kupplungsseite kann die durch die Magnetkupplung bereitgestellte Kraft erhöht werden. Insbesondere können die drehknopfseitigen Permanentmagnete der Magnetkupplung und/oder die drehgeberseitigen Permanentmagnete der Magnetkupplung jeweils, insbesondere gleichmäßig, entlang einer Kreisbahn um die Drehachse des Drehknopfs verteilt angeordnet sein. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass im Zentrum des Drehknopfs ausreichend Platz für die Anordnung des Permanentmagneten der Detektoreinrichtung verbleibt.
-
Es ist bevorzugt, wenn die drehknopfseitigen Permanentmagnete der Magnetkupplung untereinander dieselbe Ausrichtung aufweisen und/oder die drehgeberseitigen Permanentmagnete der Magnetkupplung untereinander dieselbe Ausrichtung aufweisen, um eine möglichst starke Magnetkupplung zu erhalten. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die drehknopfseitigen Permanentmagneten der Magnetkupplung einerseits und die drehgeberseitigen Permanentmagneten der Magnetkupplung andererseits einander anziehen. Dies ermöglicht, dass der Drehknopf ausschließlich magnetisch bzw. ausschließlich durch die Kraft der Magnetkupplung an dem Gerätegehäuse gehalten werden kann.
-
Der wenigstens eine drehknopfseitige Permanentmagnet der Magnetkupplung ist bevorzugt innerhalb des Drehknopfs angeordnet. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass der oder die drehknopfseitigen Permanentmagnete der Magnetkupplung nach außen sichtbar sind. Der Drehknopf kann ein dem Gerätegehäuse zugewandtes Bodenteil und ein von dem Gerätegehäuse abgewandtes Deckelteil umfassen, die insbesondere über eine Schraubverbindung fest miteinander verbunden sind, wobei der jeweilige drehknopfseitige Permanentmagnet der Magnetkupplung in eine jeweilige Aufnahme des Bodenteils eingesetzt und durch das Deckelteil gegen eine Entnahme aus dem Bodenteil gesichert ist. Die Magnetkupplung kann drehgeberseitig einen insbesondere einteilig ausgebildeten Magnetträger, insbesondere eine Magnetträgerscheibe, aufweisen, in den der wenigstens eine drehgeberseitige Permanentmagnet eingesetzt ist und der drehfest mit dem Drehgeber verbunden ist.
-
Vorzugsweise ist der Drehgeber als ein Inkrementaldrehgeber ausgebildet. Der Inkrementaldrehgeber kann eine insbesondere haptisch fühlbare Rasterung aufweisen, die über die Magnetkupplung auf den Drehknopf und damit auf den Bediener rückwirken kann. Grundsätzlich kann der Drehgeber auch als Winkelcodierer ausgebildet sein.
-
Der Permanentmagnet der Detektoreinrichtung und/oder der Magnetfeldsensor kann im Bereich der Drehachse des Drehknopfs angeordnet sein, insbesondere im Zentrum von mehreren drehknopfseitigen und/oder mehreren drehgeberseitigen Permanentmagneten einer Magnetkupplung, die jeweils entlang einer Kreisbahn um die Drehachse verteilt angeordnet sind.
-
Es ist bevorzugt, wenn die Ausrichtung des Permanentmagneten der Detektoreinrichtung der Ausrichtung des wenigstens einen Permanentmagneten der drehknopfseitigen Kupplungsseite der Magnetkupplung entgegengesetzt ist. Da das Magnetfeld des Permanentmagneten der Detektoreinrichtung in Gegenrichtung zu dem Magnetfeld des wenigstens einen Permanentmagneten der drehknopfseitigen Kupplungsseite der Magnetkupplung wirkt, wird eine unbeabsichtigte seitliche Bewegung des Drehknopf nicht versehentlich als Betätigung des Drucktasters interpretiert.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt ist, anhand des Magnetfelds des Permanentmagneten der Detektoreinrichtung die Anwesenheit des Bedienelements an dem Gerätegehäuse zu erkennen, d.h. insbesondere den Zustand, dass das Bedienelement auf das Gerätegehäuse aufgesetzt ist. Da auch die Erkennung der Anwesenheit des Bedienelements berührungslos erfolgt, können hierdurch dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit der berührungslosen Magnetkupplung erläutert sind.
-
Ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen,
-
1 eine Inkrementaldrehgeber-Anordnung in einer Seitenansicht, mit einem Drehknopf mit Drucktaster, einem Inkrementaldrehgeber und einer Magnetträgerscheibe,
-
2 ein Bodenteil des Drehknopfs aus 1,
-
3 ein Deckelteil des Drehknopfs aus 1,
-
4 die Magnetträgerscheibe aus 1 in einer Einzeldarstellung,
-
5 den Drehknopf aus 1 mit unbetätigten und betätigten Drucktaster, jeweils in einer Schnittdarstellung.
-
In 1 ist ein um eine Achse drehbarer zylinderförmiger Drehknopf 10 eines Laborgeräts dargestellt, der außen an einem lediglich teilweise dargestellten Gehäuse 12 des Laborgeräts aufgesetzt ist. Beispielsweise kann durch Betätigung des Drehknopfs 10 ein Betriebsparameter des Laborgeräts eingestellt werden. Der Drehknopf 10 ist hierzu über eine berührungslose Magnetkupplung mit einem innerhalb des Gerätegehäuses 12 angeordneten, eine Rasterung aufweisenden Inkrementaldrehgeber 14 drehverbunden. Es ist demnach nicht erforderlich, in dem Gehäuse 12 einen Durchbruch für eine Welle, die den Inkrementaldrehgeber 14 mechanisch an den Drehknopf 10 koppelt, vorzusehen. Der Inkrementaldrehgeber 14 ist auf einer Trägerplatte 54 angeordnet, die über Abstandshalter 56 an einer Leiterplatte 52 gehaltert ist.
-
Die Magnetkupplung gewährleistet dabei nicht nur, dass eine Drehbewegung des Drehknopfs 10 in eine entsprechende Betätigung des Inkrementaldrehgebers 14 umgesetzt werden kann, sondern zusätzlich auch, dass der Drehknopf 10 ohne weitere Einrichtungen, lediglich aufgrund der Magnetkupplung, abnehmbar an dem Gehäuse 12 des Laborgeräts gehalten werden kann. Darüber hinaus kann durch die Magnetkupplung auch gewährleistet werden, dass die mechanischen Raststellungen des Inkrementaldrehgebers 14 von einem Bediener des Laborgeräts, der den Drehknopf 10 dreht, haptisch fühlbar sind, wie es von den Bedienern üblicherweise gewünscht ist.
-
Die Magnetkupplung umfasst drehknopfseitig vier Permanentmagnete 16, die in dem Drehknopf 10 angeordnet sind (vgl. 2), und drehgeberseitig vier Permanentmagnete 18, die in einer mit dem Inkrementaldrehgeber 14 drehfest verbundenen Magnetträgerscheibe 20 angeordnet sind (vgl. 4). Die vier drehknopfseitigen Permanentmagneten 16 und die vier drehgeberseitigen Permanentmagneten 18 liegen bezüglich des Gerätegehäuses 12 einander gegenüber. Die vier drehknopfseitigen Permanentmagnete 16 und die vier drehgeberseitigen Permanentmagnete 18 sind jeweils entlang einer Kreisbahn um die Drehachse des Drehknopfs 10 gleichmäßig verteilt angeordnet.
-
Da die vier drehknopfseitigen Permanentmagnete 16 und die vier drehgeberseitigen Permanentmagnete 18 dieselbe Ausrichtung im Raum besitzen, d.h. kupplungswirksam stehen sich auf der einen Kupplungsseite Nordpole und auf der anderen Kupplungsseite Südpole gegenüber, ziehen die vier drehknopfseitigen Permanentmagnete 16 und die vier drehgeberseitigen Permanentmagnete 18, und damit der Drehknopf 10 und die Magnetträgerscheibe 20, einander an. Grundsätzlich kann die jeweilige Kupplungsseite auch weniger oder mehr als vier Permanentmagnete, beispielsweise drei oder fünf Permanentmagnete, umfassen.
-
Wie aus 5 ersichtlich ist, umfasst der Drehknopf 10 ein Bodenteil 22 (vgl. 2), mit dem der Drehknopf 10 an dem Gerätegehäuse 12 anliegt, und ein mit dem Bodenteil 22 verschraubtes Deckelteil 24 (vgl. 3). In dem Bodenteil 22 sind vier kreisrunde Aufnahmen 26 vorgesehen, in die die vier in der Schnittdarstellung gemäß 2 dargestellten, scheibenförmigen drehknopfseitigen Permanentmagneten 16 passgenau eingesetzt sind. Durch das Deckelteil 24 werden die Aufnahmen 26 teilweise überdeckt, und dadurch werden die drehknopfseitigen Permanentmagnete 16 spielfrei in den Aufnahmen 26 gehalten und gegen ein Herausfallen aus dem Bodenteil 22 gesichert. In der Magnetträgerscheibe 20 sind entsprechende Aufnahmen 34 für die in der Schnittdarstellung gemäß 3 dargestellten, scheibenförmigen drehgeberseitigen Permanentmagnete 18 vorgesehen.
-
Darüber hinaus ist in dem Drehknopf 10 ein manuell betätigbarer Drucktaster 30 integriert, der in einer zentralen Öffnung des Drehknopfs 10 aufgenommen ist. Dabei bilden das Bodenteil 22 und das Deckelteil 24 des Drehknopfs 10 ein Gehäuse des Drucktasters 30. Mit dem Drucktaster 30 kann beispielsweise eine durch den Drehknopf 10 vorgenommene Einstellung eines Betriebsparameters des Laborgeräts bestätigt werden. Der Drucktaster 30 umfasst ein Tastelement 32, das zwischen der in 5a dargestellten Ausgangsposition und der in 5b dargestellten betätigten Position, in der das Tastelement 32 mit seinem dem Gerätegehäuse 12 zugewandten Ende an einem Boden 36 des Bodenteils 22 ansteht, verschiebbar ist. Die Verschiebung des Tastelements 32 in die betätigte Position erfolgt dabei entgegen der Kraft einer nicht dargestellten Zylinderfeder, die in einen Einbauraum 38 des Drehknopfs 10 eingesetzt ist und das Tastelement 32 aus seiner betätigten Position in seine Ausgangsposition zurückdrückt.
-
Das Tastelement 32 umfasst ein Oberteil 40, das bei einer Betätigung von einem Bediener gedrückt wird, und ein Unterteil 42, das bei einer Betätigung von dem Oberteil 40 gegen den Boden 36 des Bodenteils 22 des Drehknopfs 10 gedrückt wird und das einen radial nach außen vorstehenden Ringflansch aufweist, an dem die vorgenannten Zylinderfeder angreift. Zwischen dem Oberteil 40 und dem Unterteil 42 ist eine an sich bekannte Schnappscheibe 46 angeordnet. Die Schnappscheibe 46 kann zwischen einer stabilen Ausgangsstellung, die in den 5a und 5b dargestellt ist, und einer nicht dargestellten instabilen Umschnappstellung umschnappen, um in der betätigten Position einen von dem Bediener fühlbaren mechanischen Druckpunkt bereitzustellen.
-
Um die Verschiebeposition des Tastelements 32 zu erfassen und damit die Betätigung des Drucktasters 30 zu detektieren, ist eine Detektoreinrichtung vorgesehen. Die Detektoreinrichtung umfasst einen weiteren Permanentmagneten 48 (vgl. 5), der in dem Unterteil 42 des Tastelements 32 aufgenommen und bei einer Betätigung des Drucktasters 30 mit dem Unterteil 42 in Richtung des Gehäuses 12 des Laborgeräts verschiebbar ist, sowie einen dem weiteren Permanentmagneten 48 zugeordneten Hall-Sensor 50 (vgl. 1), der auf der Leiterplatte 52 angeordnet ist, die innen an dem Gerätegehäuse 12 angebracht ist. Der Hall-Sensor 50 ist dazu ausgebildet, die Stärke des Magnetfelds des weiteren Permanentmagneten 48, die mit der Entfernung des weiteren Permanentmagneten 48 von dem Hall-Sensor 50 variiert, zu detektieren und ein entsprechendes analoges Ausgangssignal an einen nicht dargestellten Mikrocontroller auszugeben. Der Mikrocontroller kann anhand des Ausgangssignals des Hall-Sensors 50 bewerten, ob das Tastelement 32 für eine Betätigung des Drucktasters 30 insbesondere ausreichend weit gedrückt wurde.
-
Der weitere Permanentmagnet 48 ist im Zentrum der vier drehknopfseitigen, entlang einer Kreisbahn um die Drehachse des Drehknopfs 10 angeordneten Permanentmagneten 16 der Magnetkupplung angeordnet. Der Hall-Sensor 50 ist dem weiteren Permanentmagnet 48 bezüglich des Gerätegehäuses 12 gegenüberliegend angeordnet und damit ebenfalls im Bereich der Drehachse des Drehknopfs 10 angeordnet. Die Ausrichtung des weiteren Permanentmagneten 48 ist der Ausrichtung der vier drehknopfseitigen Permanentmagnete 16 der Magnetkupplung entgegengesetzt, so dass vermieden werden kann, dass eine unbeabsichtigte seitliche Bewegung des Drehknopfs 10, d.h. senkrecht zur Drehachse des Drehknopfs 10, bei der sich einer der drehknopfseitigen Permanentmagnete 16 der Magnetkupplung dem Hall-Sensor 50 annähert, fehlerhaft als eine Betätigung des Drucktasters 30 registriert wird.
-
Mit der Detektoreinrichtung kann aber nicht nur erkannt werden, ob der Drucktaster 30 betätigt wird, sondern auch, ob der Drehknopf 10 überhaupt auf das Gehäuse 12 des Laborgeräts aufgesetzt ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn zusätzlich eine Touch-Sensor-Anordnung vorgesehen ist, über die, insbesondere bei abgenommenem Drehknopf 10 ersatzweise, eine Bedienung des Laborgeräts möglich sein soll.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Drehknopf
- 12
- Gerätegehäuse
- 14
- Inkrementaldrehgeber
- 16
- Permanentmagnet
- 18
- Permanentmagnet
- 20
- Magnetträgerscheibe
- 22
- Bodenteil
- 24
- Deckelteil
- 26
- Aufnahme
- 30
- Drucktaster
- 32
- Tastelement
- 34
- Aufnahme
- 36
- Boden
- 38
- Einbauraum
- 40
- Oberteil
- 42
- Unterteil
- 46
- Schnappscheibe
- 48
- Permanentmagnet
- 50
- Hall-Sensor
- 52
- Leiterplatte
- 54
- Trägerplatte
- 56
- Abstandshalter
