DE202007017094U1

DE202007017094U1 - Gerät zur messenden Handhabung von kleinen Flüssigkeitsmengen

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Publication number: DE202007017094U1
Application number: DE202007017094U
Authority: DE
Original assignee: Brand GmbH and Co KG
Current assignee: Brand GmbH and Co KG
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2017-12-06

Abstract

Gerät zur messenden Handhabung von kleinen Flüssigkeitsmengen mit
einer Zylinder-Kolben-Anordnung zum präzisen Aufnehmen und Abgeben von Flüssigkeits-Teilvolumina mit einem Zylinder (26) und einem in dem Zylinder (26) abgedichtet laufenden Kolben (27) mit einer nach oben aus dem Zylinder (26) herausgeführten Kolbenstange (28),
einem unmittelbar an der Kolbenstange (28) oder an einem mit der Kolbenstange (28) in fester Relativlage verbundenen Bauteil angeordneten, sich axial in Bewegungsrichtung der Kolbenstange (28) erstreckenden Wegmeßstreifen (64),
einer benachbart zur Kolbenstange (28) bzw. zu dem Bauteil ortsfest im Gerät angeordneten, vorzugsweise nicht-optischen, insbesondere magnetfeldempfindlichen Sensoranordnung (65) mit einem auf den Meßstreifen (64) ausgerichteten, vom Meßstreifen (64) nur durch einen schmalen Spalt getrennten Sensor (66), vorzugsweise einer Anzeige (4) für die jeweils gehandhabte oder zu handhabende Flüssigkeitsmenge, und
einer elektronischen Auswerteschaltung (72) zur Auswertung der Ausgangssignale des Sensors (66) und gegebenenfalls zur Ansteuerung der Anzeige (4), wobei die elektronische Auswerteschaltung (72) auch durch...

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur messenden Handhabung von kleinen Flüssigkeitsmengen mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bzw. von Anspruch 7 bzw. von Anspruch 12.
Bei Geräten der in Rede stehenden Art geht es um das genaue Abmessen und Fördern von Flüssigkeiten, wobei das genaue Messen beim Aufnehmen eines Flüssigkeits-Teilvolumens in das Gerät und/oder beim Abgeben eines Flüssigkeits-Teilvolumens aus dem Gerät erfolgt.
Der Begriff "Flüssigkeit" bezeichnet im vorliegenden Zusammenhang Flüssigkeiten wie sie in der Chemie, Biologie, Pharmazie etc. im Labor und in der Produktion umfangreich Anwendung finden, insbesondere Flüssigkeiten mit einer relativen Viskosität bis etwa 300 (Viskosität bezogen auf die Viskosität von Wasser bei Normalbedingungen). Es handelt sich also um den Flüssigkeitsbereich von sehr dünnflüssig bis leicht dickflüssig.
Geräte zur messenden Handhabung von kleinen Flüssigkeitsmengen können Handgeräte oder größere Standgeräte sein. Während bei den größeren Standgeraten regelmäßig motorische Antriebe für die Kolben vorgesehen sind, unterscheidet man bei Handgeräten solche mit motorischem Antrieb des Kolbens und solche, die für manuelle Betätigung ausgeführt sind.
Von der Systematik der Aufnahme oder Abgabe von Flüssigkeit unterscheidet man Büretten, Dispenser und Pipetten. Einen Überblick gibt der Generalkatalog der Anmelderin "600 Generalkatalog", BRAND GMBH + CO KG, Wertheim, 09/01.
Eine manuell bedienbare Bürette dient beim Titrieren zur Bestimmung der unbekannten Menge eines gelösten Stoffes aus dem Verbrauch einer Reagenzflüssigkeit in einer Vorratsflasche o. dgl., wobei die Reagenzflüssigkeit eine bekannte Konzentration hat. Die Analysenarbeit mit einer Bürette verlangt eine schnelle und genaue Abgabe und Anzeige der jeweiligen Flüssigkeitsmengen. Die Anforderungen an die Präzision der Flüssigkeitsabgabe und an die Bedienersicherheit sind hoch (Generalkatalog 600 aaO "Bürette digital III", Seiten 27 bis 34 sowie DP-B-0096088). Vergleichbare Anforderungen findet man auch bei Flaschenaufsatzdispensern, insbesondere bei solchen mit digitaler Anzeige des gewünschten Dosiervolumens ( DE-A-35 16 596 ; Generalkatalog 600 aaO, "Dispensette", Seiten 9 bis 18).
Während man bei Büretten und Flaschenaufsatzdispensern Flüssigkeiten aus einer Vorratsflasche oder einem anderen Vorratsbehältnis abmißt und fördert, auf dem das entsprechende Gerät selbst befestigt ist, erfolgen mit Pipetten Routinearbeiten im Labor und in der Forschung, gelegentlich auch in der Produktion, mit dem Übertragen von kleinen und kleinsten Flüssigkeits-Teilvolumina von einem zum anderen Ort ( EP-B-1 177 831 ).
Allen zuvor erläuterten Geräten zur messenden Handhabung von kleinen Flüssigkeitsmengen auf dem Gebiet der Chemie, Biologie, Pharmazie etc. im Labor, Versuch und Produktion ist gemeinsam, daß sie eine Zylinder-Kolben-Anordnung zum präzisen Aufnehmen und Abgeben von Flüssigkeits-Teilvolumina haben. In einem Zylinder läuft ein abgedichteter Kolben, von dem eine Kolbenstange nach oben aus dem Zylinder herausgeführt ist. Die Bewegung der Kolbenstange wird genutzt, um den Weg des Kolbens genau zu ermitteln. Bei einer Direktmessung an der Kolbenstange befindet sich ein Wegmeßstreifen direkt an der Kolbenstange, der sich axial in Richtung der Kolbenstange erstreckt ( DE-C-35 01 909 ). Fährt ein Gehäuse mit der Kolbenstange gemeinsam gegenüber dem Zylinder nach oben, so positioniert man den Wegmeßstreifen zweckmäßigerweise an dem Gehäuse bzw. an einem anderen mit der Kolbenstange in fester Relativlage verbundenen Bauteil. Es ist allerdings auch möglich, die Anordnung genau umgekehrt vorzusehen, also den Wegmeßstreifen einem ortsfesten Bauteil zuzuordnen, wenn man eine entsprechende Sensoranordnung dann dem sich bewegenden Gehäuse zuordnet.
Allen zuvor erläuterten Geräten ist ferner gemeinsam, daß kleine und kleinste Flüssigkeitsmengen präzise bestimmt werden müssen. Bei dem Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht ( DE-C-35 01 909 ), ist bereits eine hochpräzise Meßanordnung mit Wegmeßstreifen und Sensoranordnung vorgesehen, bei der das Spiel von ansonsten notwendigen Untersetzungsgetrieben eines Meßsystems klassischer Technik eliminiert ist ( DE-A-101 06 463 ). Durch die unmittel bare Anordnung des Wegmeßstreifens bei dieser Kolbenbürette an der Kolbenstange und die unmittelbare Ablesung dort mittels des Sensors der Sensoranordnung wird eine wesentliche Fehlerquelle eliminiert.
Bei diesem Gerät wird zunächst vorgeschlagen, daß der Meßstreifen ein optischer Maßstab und die Sensoranordnung ein Auflichtsystem ist. Als Alternative wird vorgeschlagen, daß der Meßstreifen Teil eines kapazitiven Systems ist, zu dem auch der Sensor gehört. Einander gegenüberstehende Elektroden sind dabei so angeordnet, daß zwei Paare von Meßkapazitäten zur Messung der Relativbewegung zwischen dem Meßstreifen und dem Sensor gebildet sind.
Als dritte Variante wird bei diesem Gerät vorgeschlagen, daß die Kolbenstange einen Magnetstreifen trägt. Benachbart zur Kolbenstange ist hier ortsfest im Gehäuse ein Lesekopf vorgesehen, der auf den Magnet-Meßstreifen ausgerichtet und von diesem durch einen Spalt getrennt ist. Eine elektronische Steuerschaltung ist mit dem Lesekopf gekoppelt, der die Meßinformationen auf dem Magnet-Meßstreifen abliest und entsprechende Impulse in die Steuerschaltung einspeist. Diese setzt die Impulse um und steuert eine Digitalanzeige an, die ihrerseits auf Basis der Relativbewegung zwischen Kolben und Zylinder das abgegebene Flüssigkeitsvolumen anzeigt.
Bei der o.g. direkten Anordnung des Wegmeßstreifens an der Kolbenstange, wie sie in DE-C-35 01 909 beschrieben ist, wird auch der Meßstreifen in den Zylinder hineingefahren. Die Zylinderinnenwand ist in diesem Bereich mit der zu dosierenden Flüssigkeit benetzt. Der Innenraum ist durch Abdichtmaßnahmen gekapselt, so daß auch die Sensoranordnung entstehenden Dämpfen unter Umständen intensiv ausgesetzt ist.
Die Verwendung eines abschnittsweise magnetisierten Wegmeßstreifens realisiert eine inkrementale Positionsbestimmung der Kolbenstange und damit des Kolbens im Zylinder.
Für die Auswertung und die entsprechende Software bei einer inkrementalen Positionsbestimmung ist es bekannt, die vom Sensor gelieferten periodischen, phasenversetzten Analogsignale (sin; cos) der Auswerteschaltung zuzuführen und einer Interpolation nach Maßgabe einer Interpolationstabelle zu unterwerfen. Die periodischen Analogsignale werden in der Auswerteschaltung digitalisiert und die Digitalwerte werden zwecks Zuordnung zur Interpolationstabelle normiert. Dafür benötigt man vergleichsweise schnelle, stromintensive und relativ teure Analog/Digital-Wandler etc. ( DE-C-34 17 016 ). Da die Abschnittszahl des Wegmeßstreifens aus mechanischen Gründen begrenzt ist (typischerweise ist ein Abschnitt etwa 1 mm lang), kann man eine erheblich höhere Auflösung der Meßwerte nur dadurch erreichen, daß die analogen sinusförmigen (und kosinusförmigen) Signale direkt ausgewertet werden, anstatt lediglich deren Nulldurchgänge zu verwenden. Man hat ein sinusförmiges Signal und ein kosinusförmiges Signal, weil man normalerweise mit zwei magnetfeldempfindlichen Gebern arbeitet, die bezüglich der Teilung des Wegmeßstreifens so versetzt sind, daß sie zwei um eine viertel Periode gegeneinander versetzte Signale abgeben.
Für die dargestellten Geräte zur messenden Handhabung von kleinen Flüssigkeitsmengen ist der Stromverbrauch ein wesentliches Kriterium, wobei die heute marktüblichen Geräte mit einer Batterie über mehrere Jahre auskommen (Generalkatalog der Anmelderin, aaO, Seite 31, „Bürette Digital III").
Bisher bekannte Sensoranordnungen und deren zugeordnete Auswerteschaltungen haben im Betrieb bei einer Interpolationsrate zwischen 200 und 1000 einen Stromverbrauch von weit über 5 mA bis etwa 25 mA. Das erfordert wesentlich leistungsstärkere Batterien oder Akkus, als heute üblich, die in solch einer Schaltung nur wenige Betriebsstunden halten würden.
Insgesamt liegt nun der Lehre das Problem zugrunde, das bekannte Gerät zur messenden Handhabung von kleinen Flüssigkeitsmengen hinsichtlich der Wegmessung und deren Auswertung zu optimieren.
Nach einer ersten Lehre der Erfindung ist das zuvor aufgezeigte Problem der Optimierung des Meßsystems bei Geräten der in Rede stehenden Art dadurch gelöst, daß die Sensoranordnung in einer zum Meßstreifen hin vollständig geschlossenen Aufnahmetasche angeordnet ist. Die Sensoranordnung kann in der Aufnahmetasche gegebenenfalls rückwärtig mit Vergußmasse vergossen sein, um eine optimale Schutzwirkung für die Sensoranordnung zu gewährleisten. Dies funktioniert natürlich nur bei einer nicht-optischen Sensoranordnung und insbesondere bei einer magnetfeldempfindlichen Sensoranordnung mit einem entsprechend dazu passenden Meßstreifen.
Nach bevorzugter Lehre ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, daß die Aufnahmetasche mit Langlochverbindungen versehen ist, die eine exakte Ausrichtung der Aufnahmetasche auf den Meßstreifen bei Einbau in das Gerät erlauben.
Nach einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Sensor in der Aufnahmetasche an deren dem Meßstreifen zugewandten Seite hinter einem dünnschichtigen Wandabschnitts der Aufnahmetasche angeordnet ist, wobei, vorzugsweise, der Wandabschnitt eine Dicke von etwa 0,1 mm bis 0,5 mm, insbesondere von 0,1 bis 0,2 mm, aufweist. Der Sensor ist so nahe wie möglich an den Meßstreifen herangebracht worden, ohne diesen tatsächlich zu berühren, und unter Beibehaltung einer gasdichten Abschottung der Sensoranordnung zum Innenraum des Gerätes hin.
Der Wandabschnitt der Aufnahmetasche kann auch nicht einteilig mit der Aufnahmetasche, sondern getrennt gefertigt werden. Er würde dann anschließend an der Aufnahmetasche angebracht. Hierzu kann die Aufnahmetasche im Bereich des Wandabschnitts eine Öffnung aufweisen. Eine gasdichte Folie kann auf eine solche Öffnung aufgeschweißt oder in anderer Weise mit und ohne Hilfsstoffe die Öffnung verschließend an der Aufnahmetasche fixiert werden. Eine solche gasdichte Folie hat meist eine Dicke von ca. 10 μm bis ca. 500 μm. Diese Folie bildet nun den Wandabschnitt, der den Sensor von dem Meßstreifen gasdicht trennt. Auf diese Weise kann man bis auf einen sehr geringen Abstand von 0,1 mm oder weniger kommen. Dadurch läßt sich die Lehre auch mit einer optischen Sensoranordnung verwirklichen, wenn denn die Folie hinreichend durchsichtig oder durchscheinend ist.
Weiter bevorzugte Merkmale finden sich in den Ansprüchen 5 und 6.
Nach einer weiteren, nebengeordneten Lehre ist das zuvor angesprochene Problem dadurch gelöst, daß der Sensor als magnetoresistives Sensorsystem, insbesondere auf Basis des AMR-Effekts, ausgeführt ist und daß die Auswerteschaltung einen weitgehend hochintegrierten, kostengünstigen Mixed-Signal-Con troller aufweist, der die umgesetzten analogen Sensorsignale direkt über eine Interpolationssoftware auswertet.
Mixed-Signal-Controller sind Microcontroller, die verschiedene elektronische Verarbeitungsfunktionen, eben auch geeignet zur Auswertung der Sensorsignale über eine Interpolationssoftware, mit den Funktionen eines A/D-Wandlers verbinden. Damit ersetzt ein Mixed-Signal-Microcontroller eine dreistufige Anordnung aus A/D-Wandler, Verarbeitungsstufe mit Verarbeitungssoftware und Ausgangsstufe. Ein solcher Mixed-Signal-Microcontroller ist auf dem Signalniveau von AMR-Sensoren regelmäßig weit kostengünstiger einzusetzen als eine dreistufige Anordnung. Microcontroller werden von verschiedenen Anbietern mit verschiedenen Leistungspektren angeboten (siehe z. B. das Datenblatt "MSP 430 × 33 × MIXED SIGNAL MICROCONTROLLERS", Februar 1998, Texas Instruments). Mit einem Mixed-Signal-Microcontoller schafft man nicht nur eine einfache Lösung für die Signalverarbeitung, sondern insbesondere einen sehr geringen Stromverbrauch sowohl während des Betriebs als auch im Ruhezustand. (Für detaillierte Informationen wird auf einschlägige Datenblätter, insbesondere das zuvor genannte Datenblatt verwiesen.)
Grundsätzlich sind für den vorliegenden Anwendungsfall verschiedene Materialien als mit Magnetpulver versetzte Meßstreifen einsetzbar. Aus Kunststoff sind sie kostengünstiger als Keramikstreifen, jedoch ist deren Ebenheit weniger gut und sie sind meist auch weniger chemikalienbeständig. Nach bevorzugter Lehre ist daher vorgesehen, daß der Meßstreifen als Keramikstreifen mit eingelagerten Magnetbestandteilen ausgeführt ist.
Vorzugsweise wird die Auswertung mittels der Auswertschaltung mit einem EIN/AUS-Tastverhältnis von etwa 0,1 bis etwa 0,02, vorzugsweise zwischen etwa 0,05 und etwa 0,03 erfolgt, insbesondere mit einer EIN-Zeit von etwa 0,6 ms bis etwa 0,1 ms, insbesondere zwischen etwa 0,3 ms und etwa 0,15 ms. Weiter erscheint es besonders vorteilhaft, daß die Interpolationssoftware mit einer Interpolationsrate zwischen 200 und 1.000, insbesondere zwischen etwa 400 und etwa 600, vorzugsweise von etwa 500 arbeitet.
Durch die Nutzung eines entsprechenden Tastverhältnisses ist es möglich, den Stromverbrauch des erfindungsgemäßen Meßsystems auf weniger als ein Zehntel des Stromverbrauchs der Interpolations-IC's des Standes der Technik zu reduzieren, nämlich bis auf unter 200 μA im Betrieb.
Insgesamt kann man mit den zuvor erläuterten, erfindungsgemäßen Maßnahmen das auf einer Magnetfeldmessung basierende Meßsystem bei einem Gerät der in Rede stehenden Art deutlich optimieren.
Bei einer sehr hohen Auflösung der Meßwerterfassung, die beispielsweise aufgrund einer besonders zweckmäßigen mechanischen Konstruktion eines Gerätes der in Rede stehenden Art erreichbar ist, gewinnen Effekte einen Einfluß auf die Meßergebnissse, die bislang unberücksichtigt geblieben sind. Insbesondere kommt es auf das Spiel der Kolbenstange im Kolbenantrieb an. Das seitliche Spiel im Kolbenantrieb erlaubt seitliche Neigungen der Kolbenstange gegenüber dem Kolben, die bei einer hohen Auflösung das Meßergebnis verfälschen können.
Hier setzt eine weitere nebengeordnete Lehre der vorliegenden Erfindung an, die Gegenstand des Anspruchs 12 und der weiteren Unteransprüche 13 bis 15 ist.
Besondere Bedeutung kommt dabei wiederum den Maßnahmen bei einem auf einer Magnetfeldmessung basierenden Meßsystems zu, für die der das Magnetfeld des Meßstreifens erfassende Sensor nächstmöglich an oder auf der Längsmittelachse der Kolbenstange der Zylinder-Kolben-Anorndung liegen sollte.
Im folgenden wird nun die Erfindung anhand einer lediglich besonders bevorzugte und nicht beschränkende Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 eine perspektivische Ansicht eines Gerätes in Form einer digitalen Bürette auf einer Vorratsflasche,
2 im Schnitt, in vergrößerter Darstellung, Ventilblock und Rahmen mit Einbauten des Gerätes gemäß 1,
3 in vergrößerter Darstellung, jedoch in der gleichen Ausrichtung wir in 2, die Sensoranordnung in der Aufnahmetasche,
4 die Aufnahmetasche mit darin befindlicher Sensoranordnung in einer perspektivischen Ansicht schräg von hinten,
5 ein Prinzipschaltbild eines AMR-Sensors, der als magnetoresistiver Sensor im erfindungsgemäßen Meßsystem eingesetzt werden kann,
6 eine Auswerteschaltung für einen solchen AMR-Sensor,
7 ein Diagramm, das die Tastung bei dem bevorzugten erfindungsgemäßen Meßsystem beispielhaft zeigt,
8a ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Zylinder-Kolben-Anordnung mit einer erfindungsgemäßen Meßwerterfassung für eine magnetoresistive Messung mit in Sollstellung befindlicher Kolbenstange,
8b das System aus 8a, jetzt die Kolbenstange gegenüber der Sollstellung spielbedingt ausgelenkt.
Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt ein Gerät zur messenden Handhabung von Flüssigkeitsmengen in Form eines Flaschenaufsatzgerätes, nämlich einer Kolbenbürette.
Generell sind umfangreiche konstruktive Details der in der Zeichnung als Anwendungsbeispiel dargestellten Kolbenbürette Gegenstand einer parallelen Anmeldung der vorliegenden Anmelderin, auf deren Inhalt hier zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird.
Generell darf für Geräte zur Handhabung von Flüssigkeiten, sog. "Liquid Handling-Geräte" auf den Generalkatalog der Anmelderin "600 Generalkatalog – Laborgeräte von BRAND" 09/01 verwiesen werden. Dort werden auf den Seiten 9 bis 34 Flaschenaufsatzdispenser und Büretten in Konstruktion und Anwendung erläutert, während Pipetten auf den Seiten 35 bis 46 erläutert werden.
Beispiele für Büretten als Flaschenaufsatzgeräte sind einleitend angeführt worden ( DE-C-35 01 909 ; EP-B-0 096 088 ; DE-A-101 06 463 ; DE-A-35 16 596 ).
Flaschenaufsatzdispenser ergeben sich beispielsweise aus der DE-U-88 00 844 und insbesondere der EP-A-0 542 241 . Für eine motorisch angetriebene Pipette wird insbesondere auf die EP-B-1 177 831 beispielhaft verwiesen.
Das in 1 dargestellte Gerät befindet sich im Betrieb auf einer Vorratsflasche 1. Es hat ein Außengehäuse 2 und ist insgesamt mit einer Befestigungsanordnung 3, hier einer Überwurfkappe, auf einem Flaschenhals der Vorratsflasche 1 befestigt, hier aufgeschraubt. Oben am Außengehäuse 2, nach vorne ausgerichtet, befindet sich eine Anzeige 4 mit einem Anzeigefeld 5, insbesondere für eine Digitalanzeige, vorzugsweise mit LCD-Elementen, sowie mit Betätigungselementen, insbesondere Betätigungstasten 6.
Vom Außengehäuse 2 nach vorne ragt eine Ausstoßleitung 7 ab, die im dargestellten Ausführungsbeispiel in einem winkelförmigen Halter 8 angeordnet und am Ende mittels einer Verschlußkappe 9 zum Verschließen und als Abtropfschutz geschlossen ist.
Für Details des dargestellten Gerätes in Form einer Kolbenbürette darf auf die zuvor bereits genannte, parallele, taggleich eingereichte Anmeldung der Anmelderin verwiesen werden. Im folgenden wird diese Konstruktion nur insoweit erläutert, wie das für das Verständnis der hier angesprochenen Lehre der Erfindung notwendig oder hilfreich ist. Dazu wird auf 2 verwiesen.
In 2 erkennt man zunächst einen Ventilblock 10. Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt diesen Ventilblock 10 als einstückig aus Kunststoff, insbesondere aus chemikalienbeständigem Material, beispielsweise aus PFA, hergestelltes Bauteil, das mit einer Vielzahl von Kanälen und Einbauten versehen ist. Im einzelnen entspricht die Konstruktion weitgehend dem Ventilblock eines Flaschenaufsatzdispensers wie er aus der EP-A-0 542 241 bekannt ist.
Am hier einstückig aus chemikalienbeständigem Kunststoffmaterial, beispielsweise aus PFA, bestehenden Ventilblock 10 ist in einer Zylinderaufnahme 25 ein vorzugsweise und auch hier aus Glas bestehender Zylinder 26 fest und gegen den Ventilblock 10 abgedichtet angebracht. Konkret ist der Zylinder 26 in der Zylinderaufnahme 25 verpreßt.
Zu den Angaben über verschiedene Kunststoffmaterialien mit ihren Kürzeln wird auf die einschlägige Fachliteratur und auch auf den oben genannten Generalkatalog der Anmelderin, hier insbesondere Seiten 224, 225, verwiesen.
Im Zylinder 26 befindet sich ein darin abgedichtet laufender Kolben 27 mit einer nach oben aus dem Zylinder 26 herausgeführten Kolbenstange 28. Oberhalb des Zylinders 26 befindet sich ein mit der Kolbenstange 28 in Antriebsverbindung stehender Kolbenantrieb 29. Die Anzeige 4 für die jeweils gehandhabte oder noch zu handhabende Flüssigkeitsmenge ist oben bereits erwähnt worden.
Ein den Zylinder 26 umgebender, sich nach oben über den Zylinder 26 hinaus erstreckender, tragender Rahmen 30 ist vorgesehen. Der Rahmen 30 ist am unteren Ende mit dem Ventilblock 10 fest in einer axial genau bestimmten Position verbunden, jedoch vom Ventilblock 10 grundsätzlich lösbar. Die Lösbarkeit des Rahmens 30 vom Ventilblock 10 ist hier dadurch verwirklicht, daß am oberen Rand des Ventilblockes 10 ein Außengewinde vorgesehen ist und daß der Rahmen 30 unten einen Flansch aufweist, der mit einer Überwurfkappe 31 mit Innengewinde versehen ist.
Die Überwurfkappe 31 ist auf dem Rahmen 30 geführt. Der Rahmen 30 kann also zunächst mit seinem unteren Rand in die gewünschte Position auf dem Ventilblock 10 gebracht werden. Dann kann man unter Beibehaltung dieser Position die Überwurfkappe 31 auf das Außengewinde am Ventilblock 10 aufschrauben und den Rahmen 30 so gegenüber dem Ventilblock 10 fixieren.
Der Rahmen 30 trägt einen Kolbenantrieb 29 oder nimmt diesen auf. Um wie im Stand der Technik möglichst genau axial an der Kolbenstange 28 anzugreifen und Kräfte auf das Außengehäuse 2 auch möglichst mittig einzuleiten, ist im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß ein Ritzel und eine Antriebswelle des Kolbenantriebs 29 auf der Rückseite der Kolbenstange 28, nahe der Mittellängsachse des Rahmens 30 angeordnet sind. Das führt zu einer erhöhten Bedienungssicherheit und auch zu einem bequemen Betätigen des Kolbenantriebs 29.
Grundsätzlich könnte man den Kolbenantrieb 29 motorisch auslegen. Dazu müßte man einen elektrischen Antriebsmotor im Außengehäuse 2 integrieren. Das ist mit erheblichen Kosten verbunden und führt zu einem wesentlich aufwendigeren Flaschenaufsatzgerät. Primäre Zielrichtung der Erfindung ist ein manuell betätigtes Gerät mit einer elektronischen, insbesondere digitalen Meßwerterfassung und Anzeige.
Im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Kolbenstange 28, vorzugsweise auf der einer Zahnreihe gegenüberliegenden Seite, einen sich axial an der Kolbenstange 28 erstreckenden Meßstreifen 64 trägt und daß benachbart zur Kolbenstange 28, hier und vorzugsweise im oberen Teil des Rahmens 30, eine Sensoranordnung 65 mit einem auf den Meßstreifen 64 ausgerichteten Sensor 66 angeordnet ist. Hier ist also eine direkte Meßwertaufnahme an der Kolbenstange 28 vorgesehen, wie sie grundsätzlich aus dem eingangs erläuterten Stand der Technik bekannt ist. Spiel in Übersetzungseinrichtungen, wie es bei elektromechanischen Meßwerterfassungen vorkommt, ist hier systematisch ausgeschlossen. Das ist hier dann besonders sinnvoll, wenn weitere Maßnahmen zur Versteifung der mechanischen Anordnung und zur Erhöhung der Genauigkeit getroffen werden.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt zunächst, daß der Meßstreifen 64 in einer Tasche an der Kolbenstange 28 bzw. dem damit verbundenen Bauteil eingelegt ist. Vorzugsweise befindet sich dabei kein Kleber o. dgl. auf der Rückseite des Meßstreifens 64. Zusätzlich ist hier noch vorgesehen, daß der Meßstreifen 64 einseitig formschlüssig an der Kolbenstange 28 ausgerichtet wird. Dazu ist vorgesehen, daß der Meßstreifen 64 mit einem einseitigen axialen Anschlag 67 in der Tasche an der Kolbenstange 28 eingelegt und zumindest an einer seiner Umfangsflächen mit einer vorzugsweise chemikalienbeständigen Vergußmasse 68 vergossen ist. Man erkennt die Vergußmasse 68 einerseits unten am Anschlag 67 in geringer Menge, andererseits oben am oberen Ende der Kolbenstange 28. Eine Vergußmasse 68 läßt sich leichter chemikalienbeständig ausführen als normale Kleber. Sie hat im übrigen eine hinreichende Eigenelastizität, um die minimalen Verschiebungen des Meßstreifens 64 relativ zur Kolbenstange 28 aufzunehmen. Die Verschiebungen entstehen durch Längenänderungen an der Kolbenstange 28, die durch Kraftübertragung bedingte Dehnung oder Stauchung hervorrufen oder durch die thermische Längenausdehnungsdifferenz der unterschiedlichen Materialen von Kolbenstange 28 und Meßstreifen 64.
Aufgrund des Maßstabes kaum zu erkennen ist in der Zeichnung, daß der Meßstreifen 64 beispielsweise durch ein dünnes Band aus chemisch inertem Material, vorzugsweise PTFE, insgesamt an der unumschlossenen, hier zur Sensoranordnung 65 benachbarten Oberfläche abgedeckt sein kann, um auch insoweit einen Schutz gegen aggressive Chemikalien bzw. deren Dämpfe zu haben.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Meßstreifen 64 ein Keramikstreifen ist. Grundsätzlich sind aus Kunststoff bestehende Meßstreifen 64 einsetzbar. Sie sind kostengünstiger als Keramikstreifen, sind aber weniger verformungssteif, geometrisch weniger gleichförmig, insbesondere weniger eben und sind auch weniger chemikalienbeständig. Die Formstabilität eines Keramikstreifens ist bzgl. der gewünschten Parallelität relativ zur Sensoranordnung 65 vorzüglich.
Die bislang beschriebenen konstruktiven Einzelheiten eines Gerätes zur messenden Handhabung von kleinen Flüssigkeitsmengen sind auf das Meßprinzip des Wegmeßsystems nicht festgelegt. Nach bevorzugter Lehre, die insoweit auch in den Zeichnungen dargestellt ist, wird mit einem magnetfeldempfindlichen Meßsystem gearbeitet. Für die unterschiedlichen Lehren der vorliegenden Erfindung kommen teilweise aber auch optoelektronische und kapazitive Meßsysteme in Frage.
Im einzelnen ist hier vorgesehen, daß der Wegmeßstreifen 64 (Meßstreifen 64) abschnittsweise beabstandet magnetisiert oder abschnittsweise gegensinnig magnetisiert ist, und zwar mit einer Teilung zwischen 0,3 mm und 2,0 mm, vorzugsweise und als Kompromiß zwischen Auflösung und Kosten ca. 1,0 mm.
Das dargestellte und insoweit bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt eine besonders zweckmäßige Ausführung einer nicht-optischen, insbesondere einer magnetfeldempfindlichen Sensoranordnung 65. Diese befindet sich in einer zum Meßstreifen 64 bzw. zum Innenraum des Außengehäuses 2 des Gerätes hin vollständig geschlossenen Aufnahmetasche 69. Diese ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in den Rahmen 30 eingesetzt, nämlich an diesem mit Langlochverbindungen 70 verschraubt. Die Langlochverbindungen 70 erlauben die exakte Ausrichtung der Aufnahmetasche 69 auf den Meßstreifen 64. Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dabei vorgesehen, daß der Sensor 66 der Sensoranordnung 65 in der Aufnahmetasche 69 an deren dem Meßstreifen 64 zugewandten Seite hinter einem dünnschichtigen Wandabschnitt 71 angeordnet ist. Der Sinn der Anordnung besteht darin, den Sensor 66 so nahe wie möglich an den Meßstreifen 64 heranzubringen, ohne diesen tatsächlich zu berühren, und unter Beibehaltung einer gasdichten Abschottung der Sensoranordnung 65 zum Innenraum des Außengehäuses 2 hin.
Details der Sensoranordnung 65 mit dem Sensor 66 in der Aufnahmetasche 69 sind in 3, 4 und 5 dargestellt.
Zunächst erkennt man in 3 und 4, daß der Sensor 66 der Sensoranordnung 65 auf eine in die Aufnahmetasche 69 in einer Einschubführung 73 eingeschobenen Platine 74 sitzt, und zwar an dessen vorderem Rand, der in 2 und 3 links unmittelbar am dünnen Wandabschnitt 71 anliegt. Der Wandabschnitt 71 hat hier beispielsweise nur eine Dicke von ca. 0,1 bis 0,2 mm. Sofern die Teilung des Meßstreifens 64 in größerem Abstand gewählt wurde, kann auch der Abstand des Sensors 66 zum Meßstreifen 64 größer werden. Dann kann ein einfacher herstellbarer, insbesondere spritzgießbarer Wandabschnitt 71 mit einer Wandstärke von bis zu 0,5 mm konzipiert werden.
Die Aufnahmetasche 69 besteht hier insgesamt aus einem chemikalienbeständigen und zum Vergießen temperaturstabilen Kunststoffmaterial, insbesondere PEEK. Länge und Breite der Aufnahmetasche 69 liegen bei etwa 20 mm, die Dicke bei etwa 8 bis 10 mm.
Der Wandabschnitt 71 der Aufnahmetasche 69 kann in vorteilhafter Weise auch nicht einteilig hergestellt, sondern getrennt gefertigt und abschließend zusammengefügt werden. Hierzu hat die Aufnahmetasche 69 im Bereich des Wandabschnitts 71 eine Öffnung. Hierauf wird eine gasdichte Folie in einer Stärke von 10 μm bis 500 μm aufgeschweißt oder in anderer Weise mit und ohne Hilfsstoffe vor der Öffnung der Aufnahmetasche 69 fixiert. Die Folie dient nun als Wandabschnitt 71, die den Sensor 66 in einem Abstand im Bereich von 1/10 mm von dem Meßstreifen 64 gasdicht trennt.
Die Sensoranordnung 65 weist auf der Platine 74 auch die Auswerteschaltung 72 zur Auswertung der Ausgangssignale des Sensors 66 und zur Ansteuerung der Anzeige 4 auf. Grundsätzlich ist es möglich, die Auswerteschaltung 72 mit dis kreten Bauelementen aufzubauen. Eine platz- und energiesparende sowie kostengünstige Auswerteschaltung 72 erzielt man mit dem Einsatz eines Mixed-Signal-Controllers, der die umgesetzten analogen Sensorsignale direkt über eine Interpolationssoftware auswertet. Die Auswerteschaltung 72 kann man aber auch mit einer im Extremfall reinen Softwarelösung mittels eines Mikroprozessors oder Mikrocomputers realisieren, ohne den Sinn der Lehre der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Aufnahmetasche 69 mit eingesetzter Platine 74 schräg von hinten. Hier ist die Platine 74 noch nicht vergossen. Ebenso ist das an der Platine 74 angelötete und mit eingegossene Schnittstellenkabel nicht dargestellt. Man kann vorsehen, die Platine 74 in der Aufnahmetasche 69 komplett zu vergießen, und zwar ebenso mit einer chemikalienbeständigen Vergußmasse.
Interessant ist die komplett separate, blockartige Gestaltung der Sensoranordnung 65 in der Aufnahmetasche 69 als eigenständig zu handhabende Baugruppe eines Gerätes der in Rede stehenden Art.
5 zeigt eine Anordnung eines besonders zweckmäßigen Sensors 66 für eine Sensoranordnung 65 eines erfindungsgemäßen Gerätes. Hier ist vorgesehen, daß der Sensor 66 als magnetoresistives Sensorsystem auf der Basis des AMR-Effekts ausgeführt ist. Für Details dieses Funktionsprinzips darf auf die Veröffentlichung von Dr. Erik Lins, SENSITEC GmbH, Magnetoresistiv mit optischer Präzision", Veröffentlicht 1. August 2005 verwiesen werden, deren Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme auch zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. Diese Veröffentlichung ist im Internet seit August 2005 frei zugänglich.
5 zeigt kurz gesagt zwei Wheatstone-Brückenschaltungen, um 45° versetzt gegeneinander, so daß ein Cosinus-Signal (C) und ein Sinus-Signal (S) erzeugt wird, Abgriffe bei +C/–C und +S/–S. Betriebsspannung bei Ub, gegen Masse. Die Magnetisierungsrichtung des Meßstreifens 64 wird durch H definiert, der Winkel zwischen H und der Richtung des Stromflusses wird durch β angegeben. Durch Quotientenbildung von Sinus und Cosinus (Arcustangensfunktion) wird die Winkelinformation unabhängig von der Amplitude der Signale. Dadurch wird einerseits der Einfluß der Temperatur minimiert, andererseits ist der Arbeitsabstand zwischen Sensor 66 und Meßstreifen 64 nicht besonders kritisch. Die getrennte Bewertung der Sinus- und Cosinus-Signale bietet eine gewisse Redundanz und erlaubt aufgrund der Tatsache, daß die Summe der Quadrate gleich 1 ist, eine Selbstüberwachung des Sensors 66 bzw. eine Offset-Amplituden-Korrektur.
Um die bereits oben erläuterte direkte Auswertung der sinusförmigen und cosinusförmigen Signale des Sensors 66 zur Erzielung einer guten Interpolation durchführen zu können, empfiehlt sich eine Schaltungsanordnung 72 wie sie in 6 als Blockschaltbild dargestellt ist. Der Sensor 66 wird mit einer getakteten Versorgungsspannung 80 gespeist, die über eine Amplitudeneinstellung 81 am Sensor 66 nachstellbar ist. Die bezeichneten Ausgänge (cos, sin) des Sensors 66 sind mit Verstärkern 82, jeweils mit Offset-Abgleich 82' verbunden. Nach den Verstärkern 82 gibt es eine Verzweigung einerseits zu Komparatoren 83 zum Vergleich mit einer Referenzspannung 84, andererseits zu Analog/Digital-Wandlern 75 mit nachgeschalteten Baugruppen 85 und Normierungsstufen 86. Die Baugruppen 75, 85, 86, 87, 88 und 89 sind in der vorliegenden, insofern bevorzugten Lösung in einem Mixed-Signal-Controller realisiert. Für weitere Informationen zu einem Mixed-Signal-Controller wird auf die diesbezüglichen Ausführungen und die Zitatstelle verwiesen, die im allgemeinen Teil der Beschreibung enthalten sind.
Im ersten Zweig mit den Komparatoren 83 erfolgt eine Quadrantenerkennung in der Stufe 87. Alle Signale werden dann der Interpolationsstufe 88, in der eine ARCTAN-Tabelle hinterlegt ist, zugeführt. Nach der Formel
wird die tatsächliche Position des Kolbens 27 ermittelt und auf der Anzeige 4 zur Anzeige gebracht. Parallel dazu erfolgt eine Offset-Amplituden-Korrektur in einer Korrekturstufe 89 nach der Formel Dsin2β + Dcos2β = A'2.
Hinsichtlich des Stromverbrauchs des Meßsystems ist ein magnetoresistives Meßsystem ohnehin bereits recht zweckmäßig, jedenfalls wesentlich günstiger als ein optoelektronisches Meßsystem. Nach bevorzugter Lehre ist hier ferner vorgesehen, daß die Auswertung mittels der Interpolationssoftware mit einem EIN/AUS-Tastverhältnis von etwa 0,1 bis etwa 0,02, vorzugsweise zwischen etwa 0,05 und etwa 0,03 erfolgt, insbesondere mit einer EIN-Zeit von etwa 0,6 ms bis etwa 0,1 ms, insbesondere zwischen etwa 0,3 ms und etwa 0,15 ms. Besonders empfiehlt sich dabei, daß die Interpolationssoftware mit einer Interpolationsrate zwischen 200 und 1.000, insbesondere zwischen etwa 400 und etwa 600, vorzugsweise von etwa 500 arbeitet.
Man erkennt diese Tastung in der schematischen Darstellung in 7. Man erkennt den Verlauf der hier abgetasteten Sinuskurve. Dort ist als Zeit zur Meßwerterfassung eine EIN-Zeit von 200 μs durch vertikale geschwärzte Striche dargestellt. In den Lücken zwischen den Strichen beträgt die AUS-Zeit jeweils 5,6 ms. Das Tastverhältnis ist also in diesem Ausführungsbeispiel etwa 0,036.
Verglichen mit den aus dem Stand der Technik bekannten Interpolations-IC's kann man, wenn man die vorgesehene Interpolation mit einer Interpolationsrate von etwa 500 realisiert, den Stromverbrauch auf etwa 130 bis 160 μA im Betrieb reduzieren. Mixed-Signal-Controller haben häufig die Möglichkeit, unterschiedliche Stromsparmodi zu wählen, in denen unterschiedliche Komponenten bzw. Anschlüsse des Kontrollers stromlos oder auf Erhaltungsstrom geschaltet sind. Der in der Beschreibungseinleitung beispielhaft genannte Mixed-Signal-Controller hat beispielsweise fünf unterschiedliche Stromsparmodi (Seite 6 des dortigen Datenblattes), die sich sämtlich dadurch auszeichnen, daß die zentrale Rechnereinheit (CPU) abgeschaltet ist. Generell ist ein solcher Mixed-Signal-Controller mit unterschiedlichen Stromsparmodi zu bevorzugen, weil er auf die Besonderheiten eines erfindungsgemäßen Gerätes optimal abgestimmt werden kann.
Hier ist davon ausgegangen worden, daß mit einem manuell betätigten Gerät der in Rede stehenden Art die Verstellgeschwindigkeit des Kolbens 27 nicht größer als etwa 50 mm/s sein wird. Darauf ist die Interpolationsrate abgestimmt. Man erhält damit eine Auflösung des Meßwegs von etwa 2 μm und eine Genauigkeit des Meßwerts über den vollen Meßbereich von etwa 10 μm, das Ganze in einem Temperaturbereich von +10°C bis etwa +40°C.
Eine weitere und für sich wieder selbstständige Lehre wird anhand des Ausführungsbeispiels von 8 (8a, 8b) erläutert. Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel gilt diese Konstruktion für ein magnetfeldempfindliches Sensorsystem, insbesondere ein magnetoresistives Sensorsystem.
8a zeigt eine genaue Ausrichtung der Kolbenstange 28 an einer Seitenführung 90. Vorgesehen ist hier, daß auf derselben Seite, auf der sich die Sensoranordnung 65 befindet, eine Seitenführung 90 für die Kolbenstange 28 vorgesehen ist und der Sensor 26 nahe bei, vorzugsweise etwa in Höhe der Seitenführung 90 angeordnet ist. Damit wird erreicht, daß in Sollstellung der Kolbenstange 28 in Anlage an der Seitenführung 90 auch der Sensor 66 relativ zu dem an der Kolbenstange 28 positionierten Meßstreifen 64 exakt ausgerichtet ist. Die Parallelität des Meßstreifens 64 mit dem Sensor 66 ist über den vollen Verstellweg der Kolbenstange 28 optimal.
8b zeigt in Verbindung mit 8a, daß ein Meßfehler hinsichtlich der Wegmessung in axialer Richtung auch aus einer Neigung der Kolbenstange 28 im Zylinder 26, insbesondere relativ zum Kolben 27 resultieren kann. Dieser Meßfehler fällt bei einem Gerät der in Rede stehenden Art wegen der im übrigen erreichten hohen Präzision auf. Er wird dadurch verursacht, daß die Kolbenstange 28 im Bereich des Kolbenantriebs 29 ein gewisses seitliches Spiel hat, beispielsweise von 0,3 mm. Dieses führt, wenn man die in 8b gezeigte schematische Darstellung zugrunde legt, zu einer minimalen, aber im Rahmen der vorliegenden Meßgenauigkeit störenden Neigung der Kolbenstange 28, die einen Wegmeßfehler verursacht.
Für den Fall einer optischen Messung empfiehlt es sich nun, diesen Fehler so klein wie möglich zu machen, indem der Meßstreifen 64 an der Kolbenstange 28 einerseits und die Sensoranordnung 65 mit dem Sensor 66 andererseits so angeordnet sind, daß bei in Sollstellung befindlicher Kolbenstange 28 die dem Sensor 66 zugewandte Oberfläche des Meßstreifen 64 eine Ebene bildet, die nächstmöglich an oder auf der Längsmittelachse der Kolbenstange 28 liegt. Diese Anordnungsvorschrift für den Meßstreifen 64 an der Kolbenstange 28 geht von der Erkenntnis aus, daß bei einem Auflichtsystem die Oberfläche des Meßstreifens 64 die Schnittstelle zwischen Meßstreifen 64 und Sensor 66 ist. Lege ich diese so nahe wie möglich an die Längsmittelachse der Kolbenstange 28, so minimiere ich den Meßfehler, der aus der spielbedingten Neigung der Kolbenstange 28 herrührt.
Bei dem erfindungsgemäß bevorzugten magnetoresistiven Meßsystem gilt hingegen, daß der das Magnetfeld des Meßstreifens 64 erfassende Sensor 66 nächstmöglich an oder auf der Längsmittelachse der Kolbenstange 28 liegt. Dies ist in 8a, b dargestellt. Die Schnittstelle beim magnetoresistiven Meßsystem ist der Sensor 66, der von den Feldlinien des periodisch magnetisierten Meßstreifens 64 durchsetzt wird. Kippt der Meßstreifen 64 wie in 8b gezeigt nach links weg, so wandert zwar der Ausgangsbereich der Feldlinien etwas nach unten, gleichzeitig wird durch die Kippung die Richtung der Feldlinien jedoch ebenfalls verkippt, diese verlaufen vom Meßstreifen 64 leicht aufwärts gerichtet in Richtung des Sensors 66. An der Schnittstelle, nämlich am Sensor 66, ändert sich nur geringfügig die Amplitude, was korrekturfähig ist, nicht aber die Phasenlage, die für die Wegmessung entscheidend ist.
Für ein kapazitives Sensorsystem mit einem entsprechenden Meßstreifen 64 liegt die Schnittstelle irgendwo zwischen den beiden zuvor geschilderten Ausrichtungen.
Bei der nach dieser besonderen Lehre der Erfindung verwirklichten Relativlage von Meßstreifen 64 und Sensor 66 liegt der Sensor 66 in der Sensoranordnung 65 nicht mehr neben der Kolbenstange 28, sondern in deren lichtem Profil. Dementsprechend empfiehlt es sich, daß die Kolbenstange 28 eine die entsprechende Position des Sensors 66 zulassende Ausnehmung oder Abplattung aufweist.
Grundsätzlich gelten die voranstehenden Ausführungen zum Ausführungsbeispiel von 8a, b auch für eine außermittige Anordnung der Kolbenstange 28. Besondere Bedeutung kommt allerdings einer Ausführung zu, bei der die Kolbenstange 28 durch die Seitenführung 90 – in Verbindung mit dem Kolben 27 im Zylinder 26 – mit ihrer Längsmittelachse nächstmöglich an oder auf der Längsmittelachse des Zylinders 26 geführt wird.

Claims

Gerät zur messenden Handhabung von kleinen Flüssigkeitsmengen mit einer Zylinder-Kolben-Anordnung zum präzisen Aufnehmen und Abgeben von Flüssigkeits-Teilvolumina mit einem Zylinder (26) und einem in dem Zylinder (26) abgedichtet laufenden Kolben (27) mit einer nach oben aus dem Zylinder (26) herausgeführten Kolbenstange (28), einem unmittelbar an der Kolbenstange (28) oder an einem mit der Kolbenstange (28) in fester Relativlage verbundenen Bauteil angeordneten, sich axial in Bewegungsrichtung der Kolbenstange (28) erstreckenden Wegmeßstreifen (64), einer benachbart zur Kolbenstange (28) bzw. zu dem Bauteil ortsfest im Gerät angeordneten, vorzugsweise nicht-optischen, insbesondere magnetfeldempfindlichen Sensoranordnung (65) mit einem auf den Meßstreifen (64) ausgerichteten, vom Meßstreifen (64) nur durch einen schmalen Spalt getrennten Sensor (66), vorzugsweise einer Anzeige (4) für die jeweils gehandhabte oder zu handhabende Flüssigkeitsmenge, und einer elektronischen Auswerteschaltung (72) zur Auswertung der Ausgangssignale des Sensors (66) und gegebenenfalls zur Ansteuerung der Anzeige (4), wobei die elektronische Auswerteschaltung (72) auch durch die Software eines Mikroprozessors oder Mikrocomputers realisiert sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung (65) in einer zum Meßstreifen (64) hin vollständig geschlossenen Aufnahmetasche (69) angeordnet ist.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmetasche (69) mit Langlochverbindungen (70) zur exakten Ausrichtung der Aufnahmetasche (69) auf den Meßstreifen (64) versehen ist.
Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (66) in der Aufnahmetasche (69) an deren dem Meßstreifen (64) zugewandten Seite hinter einem dünnschichtigen Wandabschnitt (71) der Aufnahmetasche (69) angeordnet ist, wobei, vorzugsweise, der Wandabschnitt (71) eine Dicke von etwa 0,1 mm bis 0,5 mm, insbesondere von 0,1 mm bis 0,2 mm, aufweist.
Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (66) in der Aufnahmetasche (69) an deren dem Meßstreifen (64) zugewandten Seite hinter einem von einer dünnen Folie gebildeten Wandabschnitt (71) der Aufnahmetasche (69) angeordnet ist, wobei die Folie eine Dicke von 0,01 mm bis 0,5 mm aufweist.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmetasche (69) aus einem chemikalienbeständigen Kunststoff, insbesondere aus PEEK, besteht.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (66) der Sensoranordnung (65) auf einer in der Aufnahmetasche (69) in einer Einschubführung (73) eingeschobenen Platine (74) an deren vorderem Rand sitzt.
Gerät zur messenden Handhabung von kleinen Flüssigkeitsmengen mit einer Zylinder-Kolben-Anordnung zum präzisen Aufnehmen und Abgeben von Flüssigkeits-Teilvolumina mit einem Zylinder (26) und einem in dem Zylinder (26) abgedichtet laufenden Kolben (27) mit einer nach oben aus dem Zylinder (26) herausgeführten Kolbenstange (28), einem unmittelbar an der Kolbenstange (28) oder an einem mit der Kolbenstange (28) in fester Relativlage verbundenen Bauteil angeordneten, sich axial in Bewegungsrichtung der Kolbenstange (28) erstreckenden, abschnittsweise beabstandet magnetisierten oder, vorzugsweise, abschnittsweise gegensinnig magnetisierten Wegmeßstreifen (64), einer benachbart zur Kolbenstange (28) bzw. zu dem Bauteil ortfest im Gerät angeordneten Sensoranordnung (65) mit einem auf den Meßstreifen (64) ausgerichteten, vom Meßstreifen (64) nur durch einen schmalen Spalt getrennten Sensor (66), vorzugsweise einer Anzeige (4) für die jeweils gehandhabte oder zu handhabende Flüssigkeitsmenge, und einer elektronischen Auswerteschaltung (72) zur Auswertung der Ausgangssignale des Sensors (66) und gegebenenfalls zur Ansteuerung der Anzeige (4), wobei die elektronische Auswerteschaltung (72) auch durch die Software eines Mikroprozessors oder Mikrocomputers realisiert sein kann, insbesondere nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (66) als magnetoresistives Sensorsystem, insbesondere auf Basis des AMR-Effekts, ausgeführt ist und daß die Auswerteschaltung (72) einen Mixed-Signal-Controller aufweist, der die umgesetzten analogen Sensorsignale über eine Interpolationssoftware direkt auswertet.
Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mixed-Signal-Controller eine dreistufige Anordnung aus A/D-Wandler, Verarbeitungsstufe mit Verarbeitungssoftware und Ausgangsstufe ersetzt.
Gerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstreifen (64) ein mit Magnetpulver versetzter Kunststoff- oder Keramikstreifen, insbesondere ein Keramikstreifen, und die Sensoranordnung (65) ein hochauflösendes magnetoresistives System ist, wobei, vorzugsweise, die Teilung der magnetisierten Abschnitte des Meßstreifens (64) zwischen 0,3 mm und 2 mm, vorzugsweise 1 mm beträgt.
Gerät nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung mittels der Interpolationssoftware mit einem EIN/AUS-Tastverhältnis von etwa 0,1 bis etwa 0,02, vorzugsweise zwischen etwa 0,05 und etwa 0,03 erfolgt, insbesondere mit einer EIN-Zeit von etwa 0,6 ms bis etwa 0,1 ms, insbesondere zwischen etwa 0,3 ms und etwa 0,15 ms.
Gerät nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Interpolationssoftware mit einer Interpolationsrate zwischen 200 und 1.000, insbesondere zwischen etwa 400 und etwa 600, vorzugsweise von etwa 500 arbeitet.
Gerät zur messenden Handhabung von kleinen Flüssigkeitsmengen mit einer Zylinder-Kolben-Anordnung zum präzisen Aufnehmen und Abgeben von Flüssigkeits-Teilvolumina mit einem Zylinder (26) und einem in dem Zylinder (26) abgedichtet laufenden Kolben (27) mit einer nach oben aus dem Zylinder (26) herausgeführten Kolbenstange (28), einem unmittelbar an der Kolbenstange (28) oder an einem mit der Kolbenstange (28) in fester Relativlage verbundenen Bauteil angeordneten, sich axial in Bewegungsrichtung der Kolbenstange (28) erstreckenden Wegmeßstreifen (64), einer benachbart zur Kolbenstange (28) bzw. zu dem Bauteil ortsfest im Gerät angeordneten Sensoranordnung (65) mit einem auf den Meßstreifen (64) ausgerichteten, vom Meßstreifen (64) nur durch einen schmalen Spalt getrennten Sensor (66), vorzugsweise einer Anzeige (4) für die jeweils gehandhabte oder zu handhabende Flüssigkeitsmenge, und einer elektronischen Auswerteschaltung (72) zur Auswertung der Ausgangssignale des Sensors (66) und gegebenenfalls zur Ansteuerung der Anzeige (4), wobei die elektronische Auswerteschaltung (72) auch durch die Software eines Mikroprozessors oder Mikrocomputers realisiert sein kann, insbesondere nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstreifen (64) ein optischer Maßstab und die Sensoranordnung (65) ein hochauflösendes Auflichtsystem, insbesondere mit vier Auflichtioden, ist, wobei der Meßstreifen (64) an der Kolbenstange (28) einerseits und die Sensoranordnung (65) mit dem Sensor (66) andererseits so angeordnet sind, daß bei in Sollstellung befindlicher Kolbenstange (28) die dem Sensor (66) zugewandte Oberfläche des Meßstreifens (64) eine Ebene bildet, die nächstmöglich an oder auf der Längsmittelachse der Kolbenstange (28) liegt, oder daß der Meßstreifen (64) ein mit Magnetpulver versetzter Kunststoff- oder Keramikstreifen, insbesondere ein Keramikstreifen, und die Sensoranordnung (65) ein hochauflösendes magnetfeldempfindliches, insbesondere magnetoresistives System ist, wobei der das Magnetfeld des Meßstreifens (64) erfassende Sensor (66) nächstmöglich an oder auf der Längsmittelachse der Kolbenstange (28) liegt, oder daß der Meßstreifen (64) ein kapazitiver Wegmeßstreifen und die Sensoranordnung (65) ein hochauflösendes kapazitives Meßsystem ist, wobei die Längsmittelachse der Kolbenstange (28) bei in Sollstellung befindlicher Kolbenstange (28) zwischen der den Sensor (66) zugewandten Oberfläche des Meßstreifens (64) und dem Sensor (66) selbst liegt.
Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (28) eine die entsprechende Position des Sensors (66) zulassende Ausnehmung oder Abplattung aufweist.
Gerät nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (28), insbesondere durch eine Seitenführung (90), mit ihrer Längsmittelachse nächstmöglich an oder auf der Längsmittelachse des Zylinders (26) geführt wird, wobei, vorzugsweise, die Seitenführung (90) nahe bei, vorzugsweise etwa in Höhe des Sensors (66) angeordnet ist.
Gerät nach einem voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstreifen (64) nicht an der Kolbenstange (28) oder dem damit in fester Relativlage verbundenen Bauteil, sondern ortsfest angeordnet ist und die Sensoranordnung (65) demgegenüber an der Kolbenstange (28) bzw. dem damit in fester Relativlage verbundenen Bauteil angebracht ist.