DE102020109400A1

DE102020109400A1 - Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung

Info

Publication number: DE102020109400A1
Application number: DE102020109400.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Andres; Dominik Burger; Florian Hoppenthaler
Original assignee: Relyon Plasma GmbH
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2021-10-07
Also published as: WO2021197961A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung, aufweisend eine Niederspannungsbaugruppe (1), die eine Steuereinheit (6) aufweist, und eine Hochspannungsbaugruppe (2), die einen Transformator (7) und ein Speicherelement (13) aufweist, wobei die Niederspannungsbaugruppe (1) und die Hochspannungsbaugruppe (2) durch eine lösbare Verbindung (9) miteinander verbindbar sind, wobei die lösbare Verbindung (9) in einem geschlossenen Zustand eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen der Niederspannungsbaugruppe (1) und der Hochspannungsbaugruppe (2) ausbildet, wobei die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass in dem geschlossenen Zustand der lösbaren Verbindung (9) Informationen, die in dem Speicherelement (13) hinterlegt sind, an die Steuereinheit (6) übertragen werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung, beispielsweise zur Erzeugung eines nicht-thermischen Atmosphärendruck-Plasmas.
Die Anforderungen, die an derartige Vorrichtungen gestellt werden, können sich abhängig von der Art der gewünschten Gasentladung stark voneinander unterscheiden. Für verschiedene Typen von Gasentladungen können unterschiedliche Entladungsstrukturen eingesetzt werden. Abhängig von der gewünschten Art der Gasentladung ist es ferner vorteilhaft, unterschiedliche Eingangssignale an einen Transformator anzulegen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr, eine verbesserte Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung anzugeben. Die Vorrichtung sollte es vorzugsweise ermöglichen, dass eine Steuereinheit für die jeweils gewünschte Gasentladung ein optimales Ansteuersignal bereitstellen kann.
Es wird eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung vorgeschlagen, die eine Niederspannungsbaugruppe und eine Hochspannungsbaugruppe aufweist. Die Niederspannungsbaugruppe weist eine Steuereinheit auf. Die Hochspannungsbaugruppe weist einen Transformator sowie ein Speicherelement auf. Die Niederspannungsbaugruppe und die Hochspannungsbaugruppe sind durch eine lösbare Verbindung miteinander verbindbar, wobei die lösbare Verbindung in einem geschlossenen Zustand eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen der Niederspannungsbaugruppe und der Hochspannungsbaugruppe ausbildet. Die Vorrichtung ist derart ausgestaltet, dass in dem geschlossenen Zustand der lösbaren Verbindung Informationen, die in dem Speicherelement hinterlegt sind, an die Steuereinheit übertragen werden.
Die Steuereinheit kann dazu ausgestaltet sein, ein Ansteuersignal an den Transformator anzulegen. Durch die an die Steuereinheit übertragenen Informationen kann es ermöglicht werden, dass die Steuereinheit ein auf die jeweilige Hochspannungsbaugruppe optimiertes Ansteuersignal anlegt. Durch die in dem Speicherelement hinterlegten Informationen, die an die Steuereinheit übermittelt werden können, kann es ermöglicht werden, die Hochspannungsbaugruppe zu identifizieren. Dadurch kann ein optimales Zusammenspiel zwischen Niederspannungsbaugruppe und Hochspannungsbaugruppe gewährleistet werden.
Wird die lösbare Verbindung geschlossen, können die in dem Speicherelement gespeicherten Informationen automatisch an die Steuereinheit übertragen werden. Die Steuereinheit kann auf Basis dieser Informationen ein geeignetes Signal als Eingangssignal für den Transformator auswählen. Es kann dementsprechend darauf verzichtet werden, dass ein Nutzer manuell das Eingangssignal, das von der Steuereinheit an die Hochspannungsbaugruppe angelegt wird, auswählt. Dadurch kann das Risiko einer Fehlbedienung minimiert werden und die Betriebssicherheit der Vorrichtung erhöht werden.
Die Niederspannungsbaugruppe und die Hochspannungsbaugruppe können baulich in zwei Untereinheiten der Vorrichtung getrennt sein. Dadurch können die Bauelemente, an denen eine Hochspannung anliegen kann, von den übrigen Bauelementen der Vorrichtung separiert sein. Die Hochspannungsbaugruppe kann dazu ausgestaltet sein, einen besonders guten Schutz gegen Umwelteinflüsse wie Staub oder Feuchtigkeit zu gewährleisten. Die Hochspannungsbaugruppe kann auch eine Abschirmung der in ihr angeordneten Bauelemente, insbesondere des Transformators, bieten. Da in der Niederspannungsbaugruppe keine Hochspannung anliegt, sind die Anforderungen an die Abschirmung und/oder den Schutz gegen Umwelteinflüsse in der Niederspannungsbaugruppe möglicherweise geringer. Durch die bauliche Trennung der Niederspannungsbaugruppe und der Hochspannungsbaugruppe kann eine Vorrichtung konstruiert werden, bei der nicht die gesamte Vorrichtung die hohe Anforderungen betreffend Umwelteinflüsse erfüllen muss oder bei der nicht die gesamte Vorrichtung abgeschirmt werden muss, sondern bei der es ausreicht, die Hochspannungsbaugruppe besonders gut vor Umwelteinflüssen zu schützen beziehungsweise abzuschirmen. Dadurch kann ein kompakter Aufbau der Vorrichtung ermöglicht werden.
Da die Verbindung zwischen der Niederspannungsbaugruppe und der Hochspannungsbaugruppe lösbar ist, können die beiden Baugruppen voneinander getrennt werden. Dementsprechend können die Baugruppen unabhängig voneinander ausgetauscht werden. Beispielsweise kann die Hochspannungsbaugruppe Alterungserscheinungen des Transformators aufweisen und nach Ablauf ihrer maximalen Betriebsdauer von der Niederspannungsbaugruppe getrennt werden. Die Niederspannungsbaugruppe kann mit einer neuen Hochspannungsbaugruppe weiter verwendet werden.
Als Niederspannungsbaugruppe kann eine Baugruppe bezeichnet werden, in der nur eine Niederspannung vorliegt. Als Niederspannung kann beispielsweise jede Spannung bis 1000 V bezeichnet werden. Als Hochspannungsbaugruppe kann eine Baugruppe bezeichnet werden, die Bauelemente aufweist, die dazu ausgestaltet sind, die Niederspannung in eine Hochspannung zu wandeln. Als Hochspannung kann beispielsweise jede Spannung größer 1000 V bezeichnet werden.
Das Speicherelement kann ein nichtflüchtiger Speicherbaustein sein. Dementsprechend können Informationen, die in dem Speicherelement hinterlegt sind, auch bei einer ausgeschalteten Vorrichtung erhalten bleiben. Das Speicherelement kann ein elektrisch löschbarer, programmierbarer Nur-Lese-Speicher (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory = EEPROM) sein. Alternativ könnte es sich bei dem Speicherelement auch um einen Flash-Speicher handeln. Ein EEPROM ist für Anwendungen besonders gut geeignet, bei denen einzelne Datenbytes in größeren Zeitabständen verändert und netzausfallsicher gespeichert werden müssen, beispielsweise bei Konfigurationsdaten oder Betriebsstundenzählern.
Die lösbare Verbindung kann einen Datenbus aufweisen, der dazu ausgestaltet ist, Informationen von dem Speicherelement auf die Steuereinheit zu übertragen. Wird die lösbare Verbindung geschlossen und/oder wird die Vorrichtung eingeschaltet, können die in dem Speicherelement hinterlegten Daten von der Steuereinheit abgerufen werden und an die Steuereinheit übertragen werden.
Auf dem Speicherelement können Informationen zu Betriebsparametern der Hochspannungsbaugruppe gespeichert sein. Die Steuereinheit kann diese Informationen zu den Betriebsparametern bei der Auswahl des passenden Eingangssignals berücksichtigen. Zu den Betriebsparametern können beispielsweise eine Art der gewünschten Entladung, ein Alter des verwendeten Transformators, eine Art der Entladungsstruktur und eine Art der Verkapselung des Transformators gehören.
Auf dem Speicherelement können alternativ oder ergänzend Informationen zur maximalen Betriebszeit der Hochspannungsbaugruppe und/oder zur bereits erfolgten Betriebszeit der Hochspannungsbaugruppe gespeichert sein. Auf Basis dieser Informationen kann beispielsweise eine noch zu erwartende Betriebszeit bestimmt werden. Auf diese Weise kann ein Nutzer ausreichend früh vor Ende der zu erwartenden Betriebszeit gewarnt werden. Ferner können auf Basis dieser Informationen Alterungserscheinungen des Transformators vorhergesehen werden und bei der Ansteuerung des Transformators berücksichtigt werden.
Alternativ oder ergänzend können auf dem Speicherelement Informationen zur Identifikation der Hochspannungsbaugruppe gespeichert sein. Dadurch kann ein Bauteil-Tracking ermöglicht werden.
Die Steuereinheit kann dazu ausgestaltet sein, ein Signal zur Ansteuerung des Transformators auf Basis von Informationen auszuwählen, die auf dem Speicherelement gespeichert sind. Auf diese Weise kann es ermöglicht werden, dass die Steuereinheit jede Hochspannungsbaugruppe mit einem für die jeweilige Hochspannungsbaugruppe optimierten Eingangssignal ansteuert. Dabei können insbesondere eine Amplitude und/oder eine Frequenz des Signals zur Ansteuerung des Transformators auf Basis von Informationen ausgewählt werden, die auf dem Speicherelement gespeichert sind.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit dazu ausgestaltet sein, eine Kompatibilität der Hochspannungsbaugruppe und der Niederspannungsbaugruppe miteinander auf Basis von auf dem Speicherelement gespeicherten Informationen zu prüfen. Auf diese Weise kann eine Kombination nicht kompatibler Baugruppen miteinander verhindert werden und die Benutzersicherheit erhöht werden.
Auf dem Speicherelement können Informationen bezüglich Parameter für eine Regelelektronik der Steuereinheit und/oder eine Funktion des Wechselmoduls und/oder qualitätsrelevante Ereignisse gespeichert sein.
Die lösbare Verbindung kann eine Steckverbindung sein. Alternativ kann es sich beispielsweise um eine Schraub- oder Bajonettverbindung handeln. Die lösbare Verbindung kann derart ausgestaltet sein, dass eine Kraftschwelle zur Lösung der Verbindung überwunden werden muss, so dass ein versehentliches Lösen der Verbindung vermieden wird. Die lösbare Verbindung kann so ausgestaltet sein, dass beim Schließen der Verbindung sowohl ein elektrischer als auch ein mechanischer Kontakt zwischen der Hochspannungsbaugruppe und der Niederspannungsbaugruppe geschlossen wird.
Der Transformator kann ein piezoelektrischer Transformator sein. Insbesondere kann es sich um einen Transformator vom Rosen-Typ handeln.
Die Niederspannungsbaugruppe kann ein Gehäuse aufweisen. Die Hochspannungsbaugruppe kann eine Kartusche aufweisen, in der der Transformator angeordnet ist. Das Gehäuse und die Kartusche können durch die lösbare Verbindung miteinander verrastet oder verklemmt werden.
Bei der Vorrichtung kann es sich um einen Plasmagenerator, einen Ionisator, einen Ozongenerator und/oder eine Gasentladungsstruktur handeln. Die betreffende Information kann in dem Speicherelement abgelegt sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Anmeldung eine Anordnung, die eine Vorrichtung und eine weitere Hochspannungsbaugruppe mit einem weiteren Speicherelement aufweist. Die Niederspannungsbaugruppe der Vorrichtung kann dazu ausgestaltet sein, mit der Hochspannungsbaugruppe der Vorrichtung und mit der weiteren Hochspannungsbaugruppe verbunden zu werden. Zu jedem beliebigen Zeitpunkt kann jeweils nur eine der Hochspannungsbaugruppen mit der Niederspannungsbaugruppe verbunden sein. Die Vorrichtung kann dazu ausgestaltet sein, über das Speicherelement oder das weitere Speicherelement eine Information zur Identifizierung der mit der Niederspannungsbaugruppe verbundenen Hochspannungsbaugruppe an die Steuereinheit zu geben. Dabei kann die Steuereinheit an die Hochspannungsbaugruppen unterschiedliche Eingangssignale anlegen.
Die Hochspannungsbaugruppe kann ein Wechselmodul sein. Dementsprechend können mehrere voneinander verschiedene Hochspannungsbaugruppen bzw. Kartuschen vorgesehen sein, wobei die Niederspannungsbaugruppe wechselbar mit je einer Hochspannungsbaugruppe bzw. Kartusche verbunden werden kann.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.

Die 1 und 2 zeigen schematisch eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung.
3 zeigt eine Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in perspektivischer Ansicht.
Die 4 und 5 zeigen eine Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei in 5 zur Visualisierung das Gehäuse der Niederspannungsbaugruppe nicht gezeigt ist.
6 zeigt eine Anordnung aufweisend eine Niederspannungsbaugruppe und zwei Hochspannungsbaugruppen.

Die 1 und 2 zeigen jeweils schematisch eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung. Die Vorrichtung weist eine Niederspannungsbaugruppe 1 und eine Hochspannungsbaugruppe 2 auf. In 2 sind dabei lediglich die Komponenten der Niederspannungsbaugruppe 1 und der Hochspannungsbaugruppe 2 gezeigt, die dazu ausgestaltet sind, Informationen untereinander auszutauschen.
In der Niederspannungsbaugruppe 1 liegt lediglich eine Niederspannung vor. Die Niederspannungsbaugruppe 1 weist ein Gehäuse 3 auf. In dem Gehäuse 3 können sämtliche Elemente der Niederspannungsbaugruppe 1 angeordnet sein. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Niederspannungsbaugruppe 1 einen Anschluss 4 für eine Netzversorgung 5 auf. Alternativ kann die Niederspannungsbaugruppe 1 auch eine Batterie oder einen Akku aufweisen, die als Spannungsquelle verwendet werden. Dabei können der Akku oder die Batterie in dem Gehäuse 3 angeordnet sein.
In dem Gehäuse 3 ist eine Steuereinheit 6 angeordnet. Die Steuereinheit 6 kann einen Treiberbaustein und/oder eine Regelungselektronik aufweisen. Bei der Steuereinheit 6 kann es sich beispielsweise um einen ASIC (Application Specific Integrated Circuit) oder um eine Leiterplatte, auf der die Regelungselektronik ausgebildet ist, handeln.
Die Steuereinheit 6 ist dazu ausgestaltet, einen Transformator 7 in der Hochspannungsbaugruppe 2 anzusteuern. Die Steuereinheit 6 ist dazu ausgestaltet im geschlossenen Zustand einer lösbaren Verbindung 9, ein Eingangssignal an den Transformator 7 anzulegen. Das Eingangssignal ist ein Wechselspannungssignal. Die Steuereinheit 6 ist dazu ausgestaltet, eine Amplitude und eine Frequenz des Eingangssignals geeignet zu wählen. Die Ansteuerung kann eine Resonanzregelung, eine Phasenregelung, eine Amplitudenregelung, eine Leistungsregelung, ein Pulsweitenmodulation oder einen Pulsbetrieb aufweisen. Ebenso ist es möglich, über die bei der Entladungszündung entstehenden hochfrequenten Signalanteile den Betriebszustand auf der Hochspannungsseite zu überwachen.
Die Niederspannungsbaugruppe 1 weist ferner zwei Ausgangskontakte 8a, 8b auf. An den Ausgangskontakten 8a, 8b kann eine Niederspannung bereitgestellt werden. Insbesondere sind die Ausgangskontakte 8a, 8b über die Steuereinheit 6 mit der Netzversorgung 5 verbunden.
Die Steuereinheit 6 kann ferner dazu ausgestaltet sein, über die Ausgangskontakte 8a, 8b Daten einzulesen, die von der Hochspannungsbaugruppe bereitgestellt werden.
Das Gehäuse 3 der Niederspannungsbaugruppe 1 weist eine in 1 schematisch angedeutete lösbare Verbindung 9 auf. Bei der lösbaren Verbindung kann es sich beispielsweise um eine Steckverbindung oder eine Bajonettverbindung handeln. Die lösbare Verbindung 9 ermöglicht es, die Niederspannungsbaugruppe 1 mechanisch mit der Hochspannungsbaugruppe 2 zu verbinden. Bei dem Schließen der lösbaren Verbindung 9 wird zudem ein elektrischer Kontakt zwischen den Ausgangskontakten 8a, 8b der Niederspannungsbaugruppe 1 und den Eingangskontakten 10a, 10b der Hochspannungsbaugruppe 2 geschlossen. Die an den Ausgangskontakten 8a, 8b der Niederspannungsbaugruppe 1 bereitgestellte Spannung kann bei geschlossener Verbindung 9 auf die Hochspannungsbaugruppe 2 übertragen werden. Gleichzeitig können Daten zwischen der Niederspannungsbaugruppe 1 und der Hochspannungsbaugruppe 2 ausgetauscht werden, wenn die lösbare Verbindung 9 geschlossen ist. Zu diesem Zweck kann die lösbare Verbindung 9 einen Datenbus ausbilden, über den in einem Speicherelement 13 gespeicherte Informationen an die Steuereinheit 6 kommuniziert werden können.
Die lösbare Verbindung 9 kann insbesondere so ausgestaltet sein, dass die Niederspannungsbaugruppe 1 und die Hochspannungsbaugruppe 2 miteinander verrasten. Alternativ können die Niederspannungsbaugruppe 1 und die Hochspannungsbaugruppe 2 bei geschlossener Verbindung 9 miteinander verklemmt sein. Die lösbare Verbindung 9 ist derart ausgestaltet, dass die Hochspannungsbaugruppe 2 unmittelbar an dem Gehäuse 3 der Niederspannungsbaugruppe 1 anliegt, wenn die lösbare Verbindung 9 geschlossen ist.
Die Hochspannungsbaugruppe 2 weist die bereits genannten Eingangskontakte 10a, 10b auf. Ferner weist die Hochspannungsbaugruppe 2 den Transformator 7 auf. Die Eingangskontakte 10a, 10b sind mit dem Transformator 7 verbunden. Der Transformator 7 ist dazu ausgestaltet, eine an ihn angelegte Niederspannung in eine Hochspannung zu wandeln. Die von dem Transformator 7 erzeugte Hochspannung wird zur Gasentladung, beispielsweise zur Plasmaerzeugung, genutzt. Bei dem Transformator 7 kann es sich beispielsweise um einen piezoelektrischen Transformator handeln.
Die Hochspannungsbaugruppe weist ferner ein Speicherelement 13 auf. Bei dem Speicherelement 13 kann es sich um einen nichtflüchtigen Speicher handeln. Bei dem Speicherelement 13 kann es sich um einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory = EEPROM) handeln. Das Speicherelement 13 kann zur Speicherung kleinerer Datenmengen in der Hochspannungsbaugruppe 2 genutzt werden, wobei in dem Speicherelement 13 gespeicherte Daten auch ohne anliegende Versorgungsspannung erhalten bleiben.
Wird die lösbare Verbindung 9 geschlossen, können über die lösbare Verbindung 9 Informationen, die in dem Speicherelement 13 gespeichert sind, an die Niederspannungsbaugruppe 1, insbesondere an die Steuereinheit 6, übertragen werden. Die Steuereinheit 6 kann dabei dazu ausgestaltet sein, die in dem Speicherelement 13 gespeicherten Informationen bei der Ansteuerung des Transformators 7 zu berücksichtigen.
In dem Speicherelement 13 können verschiedene Informationen betreffend die Hochspannungsbaugruppe 2 gespeichert sein.
Beispielsweise kann die Vorrichtung derart ausgestaltet sein, dass die Niederspannungsbaugruppe 1 mit verschiedenen Hochspannungsbaugruppen 2 verbindbar ist, wobei die Hochspannungsbaugruppen 2 sich voneinander unterscheiden, beispielsweise in ihrer jeweiligen Entladestruktur 12. Die in dem Speicherelement 13 gespeicherten Informationen können zur Identifikation der jeweils verwendeten Hochspannungsbaugruppe 2 dienen. Die Steuereinheit 6 kann dazu ausgestaltet sein, bei Verbindungen mit verschiedenen Hochspannungsbaugruppen 2 unterschiedliche Eingangssignale bereitzustellen. Beispielsweise können sich die von der Steuereinheit 6 angelegbaren Signale in ihrer Amplitude und/oder ihrer Frequenz voneinander unterscheiden. Abhängig von der jeweils gewählten Entladungsstruktur 12 kann eine Gasentladung in Form einer Koronaentladung oder einer dielektrischen Barriereentladung generiert werden. Abhängig von der jeweils gewünschten Entladungsform können unterschiedliche Eingangssignale an die Hochspannungsbaugruppe 2 angelegt werden.
In dem Speicherelement 13 können Betriebsparameter gespeichert sein, auf deren Basis die Steuereinheit 6 ein für die jeweilige Hochspannungsbaugruppe 2 optimales Eingangssignal auswählen kann. Zu diesen Betriebsparametern können beispielsweise die Art der Entladungsstruktur 12, bauteilspezifische Informationen betreffend den Transformator 7 oder die Art der Entladung gehören.
Auf dem Speicherelement 13 können alternativ oder ergänzend Informationen gespeichert sein, die eine Identifikation der Hochspannungsbaugruppe 2 ermöglichen. Dadurch kann ein Bauteiltracking ermöglicht werden.
Auf dem Speicherelement 13 kann eine maximal zu erwartende Betriebszeit für die Hochspannungsbaugruppe 2 gespeichert sein. Ferner kann auf dem Speicherelement 13 eine Information zur bereits erfolgten Betriebsdauer der Hochspannungsbaugruppe 2 gespeichert sein. Durch einen Abgleich dieser beiden Informationen kann die noch zu erwartende Mindestbetriebsdauer ermittelt werden. Wird die Information betreffend der bereits erfolgten Betriebsdauer von dem Speicherelement 13 an die Steuereinheit 6 übertragen, kann die Steuereinheit 6 dazu ausgestaltet sein, Alterungseffekte des Transformators 7 bei der Ansteuerung des Transformators 7 zu berücksichtigen und auszugleichen.
Auf dem Speicherelement 13 können Informationen hinterlegt sein, auf deren Basis die Steuereinheit 6 prüft, ob die verwendete Hochspannungsbaugruppe 2 zu der Niederspannungsbaugruppe 1 kompatibel ist. Beispielsweise kann in einem System aufweisend mehrere voneinander verschiedene Niederspannungsbaugruppen 1 sowie mehrere voneinander verschiedene Hochspannungsbaugruppen 2 nicht jede der Hochspannungsbaugruppen 2 mit jeder der Niederspannungsbaugruppen 1 kompatibel sein. Um einen Betrieb von nicht miteinander kompatiblen Baugruppen zu verhindern, kann eine Kompatibilitätsprüfung auf Basis der in dem Speicherelement 13 hinterlegten Informationen erfolgen.
In dem Speicherelement 13 können qualitätsrelevante Ereignisse, beispielswiese Störereignisse, gespeichert werden. Im Service- oder Wartungsfall kann das Speicherelement 13 über ein entsprechendes Auslesegerät ausgelesen werden und die qualitätsrelevanten Ereignisse können ausgewertet werden.
Die Hochspannungsbaugruppe kann eine Kartusche 11 aufweisen. In der Kartusche 11 sind der Transformator 7 und das Speicherelement 10 angeordnet. Die Kartusche 11 weist die Eingangskontakte 10a, 10b auf. Dabei sind die Eingangskontakte 10a, 10b an einer Außenseite der Kartusche 11 angeordnet. Die Kartusche 11 ist dazu ausgebildet, in die Niederspannungsbaugruppe 1 eingesteckt zu werden.
Die Kartusche 11 weist ferner eine Entladungsstruktur 12 auf. Wird eine Hochspannung an dem piezoelektrischen Transformator 7 erzeugt, beeinflusst die Entladungsstruktur 12 das entstehende elektrische Feld und auf diese Weise wird die Form einer erzeugten Gasentladung bzw. Plasmaentladung im Vorhinein festgelegt. Verschiedene Entladungsstrukturen 12 werden später diskutiert. Je nach verwendeter Entladungsstruktur 12 kann die Hochspannungsbaugruppe 2 dazu ausgestaltet sein, Gasentladungen, beispielsweise Plasmazündungen, in verschiedenen Formen auszulösen, z.B. punktförmig oder flächig. Die Entladungsstruktur 12 kann zudem die Art der Gasentladung festlegen, beispielsweise eine Plasmazündung durch eine dielektrische Barriereentladung oder eine Plasmazündung durch eine Koronaentladung. Die Entladungsstruktur 12 ist an dem Ende der Kartusche 11 angeordnet, das von den Eingangskontakten 10a, 10b weg weist.
Die Kartusche 11 kann luftdicht verschlossen sein. Ist die Kartusche 11 verschlossen kann die Hochspannungsbaugruppe 2 dazu ausgestaltet sein, Gasentladungen durch eine Plasmazündung mittels dielektrischer Barriereentladung zu erzeugen. Bei der dielektrischen Barriereentladung kann es sich um eine Wechselspannungs-Gasentladung handeln, bei der mindestens eine der Elektroden vom Gasraum durch eine galvanische Trennung mittels eines Dielektrikums isoliert ist. Die Entladungsstruktur 12 kann durch eine dielektrische Schicht beschichtet sein. Plasma wird durch eine dielektrische Barriereentladung gezündet. Zusätzlich kann in einigen Ausführungsbeispielen eine Gegenelektrode vorgesehen sein, die mit einer dielektrischen Schicht beschichtet ist.
Alternativ kann die Kartusche 11 ein offenes Ende aufweisen, über das der Transformator mit einer Umgebung in unmittelbarem Kontakt steht. Der Transformator 7 ist dazu ausgestaltet, Plasma durch eine Koronaentladung zu erzeugen.
In den oben genannten Ausführungsbeispielen kann die Entladungsstruktur 12 eine Metallisierung aufweisen, die auf einer Außenseite der Kartusche 11 aufgebracht ist. Die Metallisierung der Entladungsstruktur 12 kann den Verlauf eines elektrischen Feldes, das von dem Transformator erzeugt wird, verändern und dadurch die Art einer von der Vorrichtung erzeugten Plasmawolke beeinflussen.
Alternativ oder ergänzend kann die Entladungsstrukturen 12 ein von der Kartusche 11 vorstehendes Element aufweisen. Das vorstehende Element kann ein leitendes Material, beispielsweise ein Metall, aufweisen. Das vorstehende Element kann nadelförmig oder flächig sein. Zudem kann das vorstehende Element weitere Strukturen, beispielsweise Borsten, aufweisen. Die Form des vorstehenden Elements beeinflusst die Feldverteilung des elektrischen Feldes. Ist das vorstehende Element beispielsweise spitz zulaufend kommt es an der Spitze des vorstehenden Elementes zu einer starken Feldüberhöhung und Gas wird punktförmig an dieser Stelle entladen.
Alternativ oder ergänzend kann die Kartusche 11 eine Vorrichtung zur Zuführung eines Prozessgases aufweisen. Bei dem Prozessgas kann es sich beispielsweise um Luft oder ein Edelgas, z.B. Argon, handeln.
Der Transformator 7 ist in der Hochspannungsbaugruppe 2 in der Kartusche 11 gekapselt. Dadurch ist der Transformator 7 gegen Staub, Feuchte und Korrosion geschützt. Ferner bietet die Kartusche 11 eine Abschirmung der hochspannungsführenden Bauteile, insbesondere des Transformators 7. Dadurch können unerwünschte parasitäre Entladungen vermieden werden.
Die Hochspannungsbaugruppe 2 kann von der Niederspannungsbaugruppe 1 durch ein Lösen der lösbaren Verbindung 9 getrennt werden. Je nach Ausbildung der lösbaren Verbindung 9 ist dazu eine Kraftschwelle zu überwinden oder eine definierte Bewegung, beispielsweise eine verbundene Dreh- und Ziehbewegung, erforderlich. Die Hochspannungsbaugruppe 2 kann dann durch eine andere Hochspannungsbaugruppe ersetzt werden, die mit der Niederspannungsbaugruppe 1 verbunden wird. Die andere Hochspannungsbaugruppe kann sich von der ersten Hochspannungsbaugruppe 2 beispielsweise durch die Entladungsstruktur 12 unterscheiden. Dementsprechend kann eine einzige Niederspannungsbaugruppe 1 verwendet werden, um unterschiedliche Arten von Gasentladungen zu erzeugen, indem jeweils andere Hochspannungsbaugruppen 2 mit unterschiedlichen Entladungsstrukturen 12 mit der Niederspannungsbaugruppe 1 verbunden werden.
Der piezoelektrische Transformator 7 ist ein mechanisch schwingendes Bauteil und sollte daher von der Umgebung z.B. durch elastische Lagerung entkoppelt sein. Dies kann vorzugsweise durch elastischen Verguss gelöst werden. Vorzugsweise ist der Transformator 7 in Einheit mit der Entladungsstruktur 12 vergossen. Durch eine austauschbare Hochspannungsbaugruppe 2 kann der Transformator 7 in einfacher Weise ersetzt werden. Das Austauschen der Hochspannungsbaugruppe 2 ermöglicht es somit, die Niederspannungsbaugruppe 1 weiter zu verwenden.
Die Anordnung des Transformators 7 in der Kartusche 11 ermöglicht eine kompakte Bauform der Hochspannungsbaugruppe 1. Es wird ein einfacher Aufbau konstruiert. Die Kartusche 11 ist robust gegen Beschädigungen und Störeinflüsse wie Staub, Feuchtigkeit usw. Die Hochspannungsbaugruppe 2 und die Niederspannungsbaugruppe 1 bilden jeweils funktionale und mechanisch fest integrierte Untereinheiten der Vorrichtung.
Der kompakte Aufbau der Hochspannungsbaugruppe 2 in einer Kartusche 11 ermöglicht es, Kabellängen auf ein Minimum zu begrenzen. Durch die sehr kurzen verwendeten Kabel kann eine Impedanz minimiert werden. Der kompakte Aufbau der Hochspannungsbaugruppe 2 ermöglicht es ferner, die Entladungsstruktur 12 in unmittelbarer Nähe des piezoelektrischen Transformators 7 anzuordnen und unter Umständen so auf die Verbindungskabel auf der Hochspannungsseite vollständig zu verzichten.
3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der in 1 schematisch gezeigten Vorrichtung. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Handgerät.
Die Hochspannungsbaugruppe 2 ist als Kartusche 11 ausgestaltet. In der Kartusche 11 ist der piezoelektrische Transformator 7 angeordnet. Die Kartusche 11 weist die Entladungsstruktur 12 auf. Die Kartusche 11 ist in die Niederspannungsbaugruppe 1 eingesteckt. Dabei wird der Eingangskontakt 10a, 10b der Kartusche 11 mit dem Ausgangskontakt 8a, 8b der Niederspannungsbaugruppe 1 elektrisch verbunden.
Die in dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel verwendete Niederspannungsbaugruppe 1 ist ein Handgerät. Das Handgerät weist einen Griff 13 auf, an dem der Nutzer das Handgerät bei Benutzung der Vorrichtung halten kann. Der Griff 13 ist an dem Ende der Vorrichtung angeordnet, das von der Hochspannungsbaugruppe 2 weg weist. In dem Griff 13 kann eine Batterie oder ein Akku als Spannungsversorgung angeordnet sein. Alternativ kann in dem Griff 13 ein Anschluss zur Verbindung mit einem Netz vorgesehen sein. Die Niederspannungsbaugruppe 1 weist ferner einen Bildschirm und Kontrollelemente auf, die in 3 nicht gezeigt sind. Bei den Kontrollelementen kann es sich beispielsweise um Knöpfe handeln. Alternativ oder ergänzend kann es sich bei dem Bildschirm um einen berührungsempfindlichen Bildschirm handeln, über den ein Nutzer Steuerbefehle eingeben kann.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung in einer perspektivischen Ansicht. 5 zeigt die in 4 gezeigte Vorrichtung ohne ein Gehäuse 3 der Niederspannungsbaugruppe 1. In den 4 und 5 ist die Hochspannungsbaugruppe 2 jeweils in die Niederspannungsbaugruppe 1 eingesteckt und die lösbare Verbindung 9 ist geschlossen.
Die Niederspannungsbaugruppe 1 weist ein Display 14 auf, auf dem Informationen, die für die verwendete Hochspannungsbaugruppe 2 spezifisch sind und die in dem Speicherelement 13 gespeichert sind, angezeigt werden.
6 zeigt ferner eine Anordnung aufweisend eine Niederspannungsbaugruppe 1 und zwei Hochspannungsbaugruppen 2a, 2b. Jede der beiden Hochspannungsbaugruppen 2a, 2b kann über eine lösbare Verbindung 9 mit der Niederspannungsbaugruppe 1 verbunden werden. Jede der beiden Hochspannungsbaugruppen 2a, 2b weist ein Speicherelement 13 auf. Die beiden Hochspannungsbaugruppen 2a, 2b unterscheiden sich voneinander. Die erste Hochspannungsbaugruppe 2a weist ein offenes Ende der Kartusche 11 auf, sodass ein ausgangsseitiges Ende des Transformators 7 frei liegt. Die erste Hochspannungsbaugruppe 2a ist für Gasentladungen mittels Koronaentladung ausgestaltet. Die zweite Hochspannungsbaugruppe 2b weist dagegen eine Kartusche 11 auf, in der der Transformator 7 verkapselt ist. Die zweite Hochspannungsbaugruppe 2b ist für eine Gasentladung mittels dielektrischer Barriereentladung ausgelegt.
Bezugszeichenliste

1: Niederspannungsbaugruppe
2, 2a, 2b: Hochspannungsbaugruppe
3: Gehäuse
4: Anschluss
5: Netzversorgung
6: Steuereinheit
7: Transformator
8a, 8b: Ausgangskontakt
9: lösbare Verbindung
10a, 10b: Eingangskontakt
11: Kartusche
12: Entladestruktur
13: Speicherelement
14: Display

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung, aufweisend eine Niederspannungsbaugruppe (1), die eine Steuereinheit (6) aufweist, und eine Hochspannungsbaugruppe (2), die einen Transformator (7) und ein Speicherelement (13) aufweist, wobei die Niederspannungsbaugruppe (1) und die Hochspannungsbaugruppe (2) durch eine lösbare Verbindung (9) miteinander verbindbar sind, wobei die lösbare Verbindung (9) in einem geschlossenen Zustand eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen der Niederspannungsbaugruppe (1) und der Hochspannungsbaugruppe (2) ausbildet, wobei die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass in dem geschlossenen Zustand der lösbaren Verbindung (9) Informationen, die in dem Speicherelement (13) hinterlegt sind, an die Steuereinheit (6) übertragen werden.
Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei das Speicherelement (13) ein nichtflüchtiger Speicherbaustein ist.
Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Speicherelement (13) ein EEPROM ist.
Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die lösbare Verbindung (9) einen Datenbus aufweist, der dazu ausgestaltet ist, Informationen von dem Speicherelement (13) auf die Steuereinheit (6) zu übertragen.
Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf dem Speicherelement (13) Informationen zu Betriebsparametern der Hochspannungsbaugruppe (2) gespeichert sind.
Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf dem Speicherelement (13) eine Information zur maximalen Betriebszeit der Hochspannungsbaugruppe (2) gespeichert ist, und/oder wobei auf dem Speicherelement (13) eine Information zur bereits erfolgten Betriebszeit der Hochspannungsbaugruppe (2) gespeichert ist.
Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf dem Speicherelement (13) Informationen zur Identifikation der Hochspannungsbaugruppe (2) gespeichert sind.
Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuereinheit (6) dazu ausgestaltet ist, ein Signal zur Ansteuerung des Transformators (7) auf Basis von Informationen auszuwählen, die auf dem Speicherelement (13) gespeichert sind.
Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf dem Speicherelement (13) Informationen gespeichert sind, auf deren Basis die Steuereinheit (6) eine Amplitude und/oder eine Frequenz eines Signals zur Ansteuerung des Transformators (7) auswählt.
Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuereinheit (6) dazu ausgestaltet ist, eine Kompatibilität der Hochspannungsbaugruppe (2) und der Niederspannungsbaugruppe (1) auf Basis von auf dem Speicherelement (13) gespeicherten Informationen zu prüfen.
Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf dem Speicherelement (13) Informationen bezüglich Parameter für eine Regelelektronik der Steuereinheit (6) und/oder einer Funktion der Hochspannungsbaugruppe (2) und/oder qualitätsrelevante Ereignisse gespeichert sind.
Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die lösbare Verbindung (9) eine Steckverbindung ist.
Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasentladung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Transformator (7) ein piezoelektrischer Transformator ist.
Vorrichtung gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei die Niederspannungsbaugruppe (1) ein Gehäuse (3) aufweist und die Hochspannungsbaugruppe (2) eine Kartusche (11) aufweist, in der der Transformator (7) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (3) und die Kartusche (11) durch die lösbare Verbindung (9) miteinander verrastet werden oder wobei das Gehäuse (3) und die Kartusche (11) durch die lösbare Verbindung (9) miteinander verklemmt werden.
Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei es sich bei der Vorrichtung um einen Plasmagenerator, einen Ionisator, einen Ozongenerator und/oder eine Gasentladungsstruktur handelt.
Anordnung aufweisend eine Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche und eine weitere Hochspannungsbaugruppe (2b), die ein weiteres Speicherelement (13) aufweist, wobei die Niederspannungsbaugruppe (1) der Vorrichtung dazu ausgestaltet ist, mit einer der Hochspannungsbaugruppe (2) der Vorrichtung und der weiteren Hochspannungsbaugruppe (2b) verbunden zu werden, wobei die Vorrichtung dazu ausgestaltet ist, über das Speicherelement (13) oder das weitere Speicherelement (13) eine Information zur Identifizierung der mit der Niederspannungsbaugruppe (1) verbundenen Hochspannungsbaugruppe (2, 2b) an die Steuereinheit (6) zu geben.