DE20200654U1

DE20200654U1 - Kryo-Kühlvorrichtung

Info

Publication number: DE20200654U1
Application number: DE20200654U
Authority: DE
Original assignee: Leybold Vakuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2003-06-05
Anticipated expiration: 2012-01-18
Also published as: WO2003060404A1; AU2003206692A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kryo-Kühlvorrichtung, also auf eine Kühlvorrichtung zur Erzeugung von Temperaturen unter 120 K und insbesondere auf Stirling-Kühlvorrichtungen.

Kryo-Kühlvorrichtungen werden in vielen technischen Bereichen zur Erzeugung von Arbeitstemperaturen < 120 K eingesetzt. Bekannte Kryo-Kühlvorrichtungen, beispielsweise Stirling-Kühlvorrichtungen, verfügen über eine elektronische Kontrollvorrichtung, durch die gespeicherte Betriebsanweisungen in eine entsprechende Steuerung des Antriebes der Kühlvorrichtung umgesetzt werden. Ferner werden in der Steuervorrichtung Betriebsdaten, beispielsweise Antriebsleistung und Betriebstemperaturen

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erfasst und ausgewertet. Zum Anzeigen der Betriebsdaten ist die Kontrollvorrichtung über eine Datenleitung mit einer Anzeige verbunden. Zur Eingabe von Betriebsanweisungen, beispielsweise der maximalen Antriebsleistung, der Soll-Betriebstemperatur oder eines Start- oder Stoppbefehles, ist ein separates Eingabemittel vorgesehen und über eine Datenleitung mit der Kontrollvorrichtung verbunden. Die Kühlvorrichtung weist also als Bedienerschnittstellen sowohl eine Anzeige als auch ein separates Eingabemittel auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Kryo-Kühlvorrichtung den Aufwand für die Bedienerschnittstellen zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Kryo-Kühlvorrichtung ist ein Touchscreen vorgesehen, der über eine Datenleitung mit der Kontrollvorrichtung verbunden ist und als Anzeige ein Anzeigefeld und als Eingabemittel ein Tastenfeld aufweist. Statt voneinander getrenntem Anzeige- und Eingabemittel werden beide in einer einzigen Vorrichtung, nämlich in dem Touchscreen miteinander vereint. Ein Touchscreen ist ein Bildschirm, der auf der Bildschirmoberfläche eine transparente Beschichtung aufweist, durch die die Koordinaten einer Berührung durch einen Finger oder Stift ermittelt werden können. Ein Touchscreen erlaubt daher die gemischte und/oder wechselweise Nutzung als Anzeigefeld und Tastenfeld. Durch die Integration der Anzeige und des Eingabemittels in eine einzige Vorrichtung, nämlich den Touchscreen, wird eine kompaktere Bauweise realisiert und auf diese Weise der technische Aufwand für die Bedienerschnittstellen verringert .

Vorzugsweise weist die Kryo-Kühlvorrichtung einen Programmspeicher auf, der ein Programm zur Erzeugung einer Bedienoberfläche auf dem Touchscreen enthält. Das Programm erzeugt auf dem Touchscreen die zur Darstellung des Anzeigefeldes und des Tastenfeldes erforderlichen bildlichen Informationen. Ferner enthält das Programm Elemente, die eine Betätigung eines Tastenfeldes feststellen, zuordnen und entsprechende Unterprogramme aufrufen und abarbeiten. Der Programmspeicher kann ein nichtflüchtiger oder flüchtiger Programmspeicher sein. Der Programmspeicher kann Bestandteil der Kontrollvorrichtung sein, kann jedoch auch völlig getrennt und eigenständig von der Kontrollvorrichtung ausgebildet sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine separate Bedieneinheit vorgesehen, die den Touchscreen aufweist und über die Datenleitung mit der Kontrollvorrichtung verbunden ist. Derartige Bedieneinheiten sind kleine Minicomputer. Sie sind als Fertigprodukte als sogenannte "Handheld-Organizer" preiswert erhältlich und bieten eine Fülle von Funktionsmöglichkeiten und hohe Speicherkapazitäten zur Aufzeichnung von Betriebsdaten.

Vorzugsweise ist die Bedieneinheit mobil und ist die Datenleitung für den Transport der Bedieneinheit trennbar ausgebildet. Durch Trennen der Datenleitung von der Kontrollvorrichtung wird der Minicomputer mit den gespeicherten Betriebsdaten transportierbar. Auf diese Weise können Betriebsdaten aus der Kontrollvorrichtung zur Auswertung an einen anderen Ort gebracht und dort weiter ausgewertet werden. Zur Eingabe von Betriebsanweisungen in die Kontrollvorrichtung und zum Auslesen von Betriebsdaten aus der Kontrollvorrichtung kann die Bedieneinheit durch Anschließen der Datenleitung und Herstellung der Daten-

Verbindung zwischen der Kontrollvorrichtung und dem Minicomputer jederzeit konnektiert werden.

Vorzugsweise weist das Tastenfeld ein Starttastenfeld zum Starten des Pumpenbetriebes und/oder ein Stopptastenfeld zum Stoppen des Kühlbetriebes auf. Ferner können Tastenfelder zur Eingabe einer Soll-Betriebstemperatur und anderer Parameter vorgesehen sein.

Vorzugsweise weist das Anzeigefeld ein Temperatur-Anzeigenfeld zur Anzeige einer Betriebstemperatur, d.h. der Temperatur des Kühlobjektes, auf, die aus der Kontrollvorrichtung ausgelesen wird. Das Anzeigefeld kann ferner ein Antriebsleistungs-Anzeigefeld zur Anzeige der Antriebsleistung des Motors sowie weitere Anzeigefelder zur Anzeige des Kühlvorrichtungstyps, von Übertragungsparametern und anderen Informationen aus der Kontrollvorrichtung aufweisen.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Kryo-Kühlvorrichtung mit einem Touchscreen, der ein Anzeigefeld und ein Tastenfeld aufweist,

Fig. 2 der Touchscreen der Figur 1 mit einem alternativen Anzeigefeld und Tastenfeld.

In Figur 1 ist eine Kryo-Kühlvorrichtung 10 dargestellt, die als Stirling-Kühlvorrichtung ausgebildet ist. Die Kryo-Kühlvorrichtung 10 wird im wesentlichen von einer Kühlereinheit 12 und einer Bedieneinheit 14 gebildet. Die Kühlereinheit 12 weist

einen mechanischen Stirling-Kühler 16 auf, der als Antrieb für die Kühlmittelpumpe einen Elektromotor 18 aufweist. An dem Stirling-Kühler 16 sind drei Temperatursensoren 20,22,24 angebracht, die über Datenleitungen mit einer Kontrollvorrichtung 2 6 verbunden sind. Ferner sind mehrere nichtflüchtige Speicher 28,30,32 in der Kühlereinheit 12 vorgesehen, die ebenfalls über Datenleitungen mit der Kontrollvorrichtung 26 verbunden sind. In einem Datenspeicher 28 sind die drei Kennwerte eines PID-Reglers gespeichert, der in der Kontrollvorrichtung 26 enthalten ist. Durch den PID-Regler wird die Betriebstemperatur Ti des Kühlobjektes geregelt.

Die beiden anderen Temperatur-Sensoren 22,24 sind in verschiedenen Bereichen innerhalb des Stirling-Kühlers 16 vorgesehen und dienen der Überwachung des Stirling-Kühlers 16 und verschiedener Prozessabschnitte.

Ein weiterer Speicher 30 ist ein Soll-Temperaturspeicher, in dem die Soll-Betriebstemperatur Ti₃ des Kühlobjektes abgespeichert ist.

Der dritte Speicher ist ein Antriebsleistungs-Speicher 32, in dem die maximale Antriebsleistung P_max des Antriebsmotors 18 gespeichert ist. In die Speicher 28,30,32 können durch die Kontrollvorrichtung 26 über die Datenleitungen entsprechende Werte eingespeichert werden. Die Kontrollvorrichtung 26 kann die in den Speichern 28,30,32 gespeicherten Werte über die Datenleitung auch jederzeit auslesen. Die in den Speichern 28,30,32 gespeicherten Werte sind Betriebsanweisungen, mit denen die Kontrollvorrichtung 2 6 den Antriebsmotor 18 und damit den Stirling-Kühler 16 steuert.

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Die Bedieneinheit 14 ist ein als sogenannter Handheld-Organizer ausgebildeter Minicomputer. Die Bedieneinheit 14 enthält in einem Bedieneinheits-Gehäuse 34 einen Prozessor 36, der Steuerungs-, Speicher- sowie Ein- und Ausgabebausteine enthält. Der Prozessor 36 ist über eine Datenleitung 38 mit der Kontrollvorrichtung 26 der Kühlereinheit 12 verbunden. Die Datenleitung 38 weist an ihren beiden Enden jeweils einen Stecker 40 auf, mit denen sie jeweils an eine entsprechende komplimentäre Buchse 42 am Gehäuse der Kühlereinheit 12 bzw. Bedieneinheit-Gehäuse 34 eingesteckt ist. Die Datenleitung 38 ist eine serielle Datenleitung, kann jedoch auch als parallele Datenleitung ausgebildet sein.

An seiner Oberseite weist die Bedieneinheit 14 ein Fenster 44 auf, in dem ein Touchscreen 4 6 angeordnet ist. Der Touchscreen 4 6 besteht aus einem LCD-Bildschirm, auf dessen Sichtseite eine transparente Sensorlage aufgebracht ist. Bei Berührung der Sensorlage durch einen Finger oder einen Sensorstift kann von einer entsprechenden Auswerteeinheit die Position der Berührung als Koordinaten ermittelt werden. Auf diese Weise dient der Touchscreen 4 6 sowohl als Anzeige zum Anzeigen von aus der Kontrollvorrichtung 26 über die Datenleitung 36 abrufbaren Betriebsdaten der Kühlereinheit 12 als auch als Eingabemittel zum Eingeben von Betriebsanweisungen in die Kontrollvorrichtung 26.

Der Touchscreen 4 6 weist zu diesem Zweck mehrere zellenförmige Anzeigefelder 48,50,52,54 und ein Tastenfeld 56 im unteren Bereich des Touchscreens 46 auf. In Figur 2 ist ein anderer Inhalt des Touchscreens 46 dargestellt, der zwei zellenförmige Anzeigefelder 58,60, darunter drei nebeneinander liegende Anzeigefelder 62,64,66 und darunter zwei nebeneinander liegende Tastenfelder 70 aufweist. Rechts neben jedem Anzeigefeld 58-66 ist jeweils ein weiteres Tastenfeld 72 vorgesehen, das von

einer Aufwärts- und einer Abwärts-Taste gebildet wird. Mit den Aufwärts- und Abwärtstasten dieser Tastenfelder 72 lassen sich die links davon angezeigten Werte der Anzeigefelder 58-66 einstellen.

Die Tastenfelder 56,68,70 und 72 sind keine mechanisch beweglichen Tasten, sondern werden durch den LCD-Bildschirm des Touchscreens 4 6 angezeigt. Berührungen im Bereich der Tastenfelder 56,68,70,72 werden durch den Prozessor 36 als Drücken des angezeigten Tastenfeldes interpretiert und entsprechend behandelt.

Mindestens ein Speicherbaustein des Prozessors 36 ist als Programmspeicher ausgebildet, der ein Programm zur Erzeugung der Bedienoberflächen auf dem Touchscreen 4 6 enthält. Durch dieses Programm wird auf dem Touchscreen 46 die jeweils erforderlichen Tastenfelder und Anzeigefelder dargestellt, sowie eine Betätigung einer der dargestellten Tastenfelder ermittelt und entsprechende weitere Programmschritte veranlasst und durchgeführt. Der Programmspeicher ist ein nichtflüchtiger Speicher, der wiederbeschreibbar ausgebildet ist.

Die Bedieneinheit 14 ist über einen mechanischen Betriebsschalter 74 ein- und ausschaltbar.

Mit Betätigung eines nicht dargestellten Tastenfeldes "Start" wird ein Startsignal von dem Prozessor 36 an die Kontrollvorrichtung 26 ausgegeben, woraufhin die Kontrollvorrichtung 26 den Anlauf des Motors 18 des Stirling-Kühlers 16 veranlasst. Durch Betätigung des in Figur 1 dargestellten Stopptastenfeldes 56 wird ein Stoppsignal an die Kontrollvorrichtung 26 ausgegeben, die ein Stoppen des Motors 18 des Stirling-Kühlers 16 veranlasst.

In der'obersten Zeile des Touchscreens 4 6 der Figur 1 liegt das Betriebstemperatur-Anzeigefeld 48, in dem die aktuelle Betriebstemperatur Ti des zu kühlenden Objekts bzw. Mediums angezeigt wird. In der Zeile darunter wird die momentane elektrische Leistung P des Motors 18 angezeigt, die die Kontrollvorrichtung 26 aus ihren Motorsteuersignalen ermittelt. In den beiden Zeilen darunter sind Temperatur-Anzeigefelder 52,54 angeordnet, die weitere Temperaturwerte aus bestimmten Abschnitten des Stirling-Kühlers 16 anzeigen.

In dem in Figur 2 dargestellten Touchscreen 4 6 ist in der obersten Zeile die Soll-Betriebstemperatur T_xs dargestellt, die durch das rechts danebenliegende Tastenfeld 72 verstellt werden kann.

In der Zeile darunter ist ein Maximalleistungs-Anzeigefeld 60 angeordnet. Die maximale Motorleistung P_max kann ebenfalls durch das rechts neben dem Anzeigefeld 60 liegende Tastenfeld 72 eingestellt werden.

Das gleiche gilt für die drei Kennwerte des PID-Reglers, die in den Anzeigefeldern 60,64,66 in der Zeile darunter dargestellt werden. Auch die drei Kennwerte P,I,D können durch Betätigung der Tasten der rechts jeweils danebenliegenden Tastenfelder 72 verändert werden. Hierdurch wird das Regelverhalten des PID-Reglers eingestellt und kann den Betriebsbedingungen optimal angepasst werden.

In der Zeile darunter sind zwei Tastenfelder 68 und 70 zur Eingabebestätigung und zur Eingabelöschung angeordnet.

Es können weitere Anzeigefelder oder alternative Anzeigefelder vorgesehen sein, die alternativ oder zusätzlich weitere Informationen darstellen, beispielsweise Bus- und Speicheradressen, Spannungs- und Stromwerte des Motors 18 sowie weitere technische Daten des Stirling-Kühlers 16.

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Claims

1. Kryo-Kühlvorrichtung mit
einer Kontrollvorrichtung (26) zum Verarbeiten von Betriebsdaten und Betriebsanweisungen,
einer Anzeige zum Anzeigen der aus der Kontrollvorrichtung (26) abrufbaren Betriebsdaten, und
einem Eingabemittel zum Eingeben von Betriebsanweisungen in die Kontrollvorrichtung (26),
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Touchscreen (46) vorgesehen ist, der über eine Datenleitung (38) mit der Kontrollvorrichtung (26) verbunden ist und als Anzeige ein Anzeigefeld (48, 50, 52, 54) und als Eingabemittel ein Tastenfeld (56) aufweist.

2. Kryo-Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Programmspeicher vorgesehen ist, der ein Programm zur Erzeugung einer Bedienoberfläche auf dem Touchscreen (46) enthält.

3. Kryo-Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine separate Bedieneinheit (14) vorgesehen ist, die den Touchscreen (46) aufweist und über die Datenleitung (38) mit der Kontrollvorrichtung (26) verbunden ist.

4. Kryo-Kühlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinheit (14) mobil ist und die Datenleitung (38) zum Entfernen der Bedieneinheit trennbar ausgebildet ist.

5. Kryo-Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Touchscreen (46) ein Start-Tastenfeld zum Starten des Betriebes und/oder ein Stopp-Tastenfeld (56) zum Stoppen des Betriebes aufweist.

6. Kryo-Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Touchscreen (46) ein Tastenfeld (72) zur Eingabe einer Soll-Betriebstemperatur T_1S aufweist.

7. Kryo-Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anzeigefeld (48) zur Anzeige einer Betriebstemperatur T₁ vorgesehen ist.

8. Kryo-Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsleistungs-Anzeigefeld (50) zur Anzeige der Ist-Motorleistung P vorgesehen ist.

9. Kryo-Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tastenfeld (60, 62-66) zur Eingabe der max. Antriebsleistung P_max und/oder von Regelparametern P, I, D vorgesehen ist.