-
Die
Erfindung betrifft einen Rührer
zum Rühren
einer Substanz, wobei der Rührer
eine Rührvorrichtung
und eine Antriebsvorrichtung umfasst, wobei die Rührvorrichtung
so ausgebildet ist, dass sie in die Substanz getaucht wird, um eine
Rührbewegung auszuführen, wobei
die Antriebsvorrichtung ohne Kontakt durch ein erstes Feld Kraft
auf die Rührvorrichtung
zum Antrieb der Rührbewegung
der Rührvorrichtung
ausübt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Rührvorrichtung zur Verwendung
in einem Rührer.
Weiter betrifft die Erfindung einen Rührapparat. Und weiter betrifft
die Erfindung ein Verfahren zur Messung eines Parameters einer Substanz,
die durch eine Rührvorrichtung
gerührt
wird, die in die Substanz eintaucht und eine Rührbewegung ausführt, wobei
die Rührbewegung
der Rührvorrichtung kontaktlos
durch Ausübung
einer Kraft auf die Rührvorrichtung
durch ein erstes Feld angetrieben wird.
-
Rührer zum
Rühren
einer Substanz, wie etwa ein Fluid oder körniges Material, das sich in
einem Gefäß befindet,
werden in einem weiten Anwendungsgebiet eingesetzt. Diese Anwendungen
umfassen die Ausführung
von chemischen oder biochemischen Tests und Versuchen in der Forschung,
in Labors, Krankenhäusern
und so weiter. Die Rührer
umfassen eine Rührvorrichtung,
die in die Substanz eintaucht und die alle möglichen Formen aufweisen kann,
je nach den Eigenschaften der Substanz. In herkömmlicher Art wird weithin eine
kapselförmige oder
bohnenförmige
Rührvorrichtung
verwendet, doch es gibt viele neue Formen zur Verbesserung von Rührdrehmoment
und Effizienz. Der Rührer
umfasst üblicherweise
eine Antriebsvorrichtung für
den kontaktlosen, zum Beispiel magnetischen, Antrieb der Rührvorrichtung.
-
Bei
einer Rühranwendung
besteht häufig
der Bedarf einen oder mehrere Parameter zu messen, die sich auf
die Substanz beziehen, die gerührt
werden muss. Diese Parameter können
alle Arten von Größenangaben,
wie physikalische oder chemische Größenangaben, umfassen. Ganz
allgemeine Beispiele solcher Parameter sind Temperatur oder Acidität.
-
Als
Lösung
ist es bekannt, diese Parameter unter Verwendung eines oder mehrerer
Messinstrumente zu messen. Das Instrument ist mit einem separaten
oder eingebauten Messfühler
ausgestattet, der in der Substanz angeordnet ist. Ein Nachteil ist hier,
dass mechanische Kollisionen in der Substanz zwischen der Rührvorrichtung,
die eine Rührbewegung
ausführt,
und dem Messfühler
oder einem anderen Teil des Messinstruments auftreten können. Ein
weiterer großer
Nachteil ist es, dass die Anwesenheit des Fühlers Einfluss auf den Prozess
oder die Prozesse, die in der Substanz ablaufen, haben wird. Die
physische Anwesenheit des Fühlers
kann, beispielsweise in dem Fall, dass der Parameter eine Temperatur
ist durch die Masse und Temperatur des Fühlers direkt Einfluss auf die
Temperatur der Substanz selbst nehmen, oder einen indirekten Einfluss haben,
wie die Störung
einer temperaturabhängigen, chemischen
Reaktion durch eine lokale oder globale Temperaturänderung
der Temperatur der Substanz aufgrund der Anwesenheit des Fühlers.
-
Eine
bekannte Lösung
zur Überwindung
der obigen Nachteile bei der Verwendung eines Messinstruments sieht
vor, den Fühler
außerhalb
der Substanz zu positionieren. Das wiederum hat den Nachteil einer
geringeren Messgenauigkeit wegen des physischen Abstandes zwischen
dem Fühler
und der Substanz. Ein weiterer Nachteil ist es, dass er nicht in
der Lage ist, Prozesse, die innerhalb der Substanz ablaufen, zu
erfassen. Auch wenn wiederum der Parameter beispielsweise eine Temperatur
ist, umfassen chemische Reaktionen sogenannte endotherme und exotherme
Reaktionen. Durch die Messung der Temperatur einer Substanz unter
Verwendung eines Fühlers,
der sich außerhalb
der Substanz befindet, können
lokale Temperaturveränderungen
innerhalb der Substanz kaum entdeckt werden, was es schwierig macht,
von außerhalb
der Substanz zu überwachen,
ob und in welchem Ausmaß Reaktionen
ablaufen.
-
Die
oben erwähnten
Nachteile treten besonders bei Hochgeschwindigkeits-Versuchsaustattungen
auf, die beispielsweise in der petrochemischen und pharmazeutischen
Industrie verwendet werden. Hochgeschwindigkeits-Versuchsaustattungen beinhalten eine
Anzahl von Einheiten, in denen Reaktionen stattfinden können. Durch
Variation der Anfangsbedingungen für diese Reaktionen, können die
optimalen Bedingungen schnell durch Durchführung einer Anzahl von Parallel-Versuchen
bestimmt werden. Um eine hohe Zeiteffizienz bei der Durchführung dieser
Versuche zu erhalten, sind sogenannte Blöcke bekannt, die eine große Anzahl
von ähnlichen
oder gleichen Einheiten umfassen, von denen jede mit einer Vielzahl
von Funktionen versehen ist, wie Rühren, Heizen und Kühlen. Wegen
der Anforderung eine große
Anzahl von Reaktionen sowohl schnell als auch genau durchzuführen und
gleichzeitig einen oder mehrere Parameter zur Bewertung und Auswahl
zu messen, sind die Anforderungen an genaue und verlässliche
Messungen hoch, und können
bei der Anwendung der oben genannten Lösungen kaum eingehalten werden.
-
Die
DE 44 40 250 beschreibt
eine Vorrichtung zur Erfassung von Messdaten, die einen Behälter zur
Aufnahme des Fühlers,
der untersucht werden soll, und eine Rührvorrichtung zur Betätigung eines Rührelements über ein
elektrisches und/oder magnetisches Feld, das durch die Rührvorrichtung
erzeugt wird, aufweist. Das Rührelement
kann Messelektronik und einen Empfänger aufweisen. Da das Rührelement
von einem Strom der Substanz des Gefäßes umgeben ist, wird die Güte der Messergebnisse
ausdrücklich
beeinflusst.
-
Es
ist ein Ziel der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik
zu beseitigen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Genauigkeit
einer Messung eines Parameters zu steigern. Noch ein weiteres Ziel
der Erfindung ist es, die Anwendung und Bedienung zu vereinfachen,
und so die Effizienz bei der Durchführung von Versuchen oder Tests
zu steigern.
-
Um
diese und andere Ziele zu erreichen, umfasst die Rührvorrichtung
gemäß der Erfindung
einen Fühler
zur Messung von zumindest einem Parameter der Substanz. Wenn der
Fühler
ein Teil der Rührvorrichtung
ist, muss kein weiterer Messfühler
oder andere Teile eines Messinstruments in die Substanz eingebracht
werden. Aus diesem Grund können
keine störenden
Effekte auf Grund der Anwesenheit eines Teils eines Messinstruments
auftreten. Auch wird die Gefahr einer mechanischen Kollision der
Rührvorrichtung
mit einem Messfühler
oder einem anderen Teil des Messinstruments vermieden. Weiterhin erlaubt
es dieses Merkmal den Fühler
so nah wie möglich
an der Substanz zu platzieren, und insbesondere an dem Teil der
Substanz, der in diesem Augenblick gerührt wird, so dass sich ein
Optimum an Genauigkeit und direkter Erfassung jeder, auch der geringsten Änderung
im Parameter ergibt, da sich der Fühler in der Nähe der Stellen
in der Substanz befindet, an denen die chemischen und/oder physikalischen Änderungen
stattfinden.
-
Dieser
mindestens eine Parameter der Substanz kann eine Temperatur umfassen,
und der Fühler
kann einen Temperaturfühler
aufweisen wie einen integrierten Silizium-Schaltkreis_Sensor, einen
Widerstand, der einen temperaturabhängigen Widerstand enthält, oder
eine Resonanzvorrichtung, die zumindest einen temperaturabhängigen Resonanzparameter
aufweist. Auch kann der mindestens eine Parameter der Substanz eine
Acidität,
eine Viskosität oder
irgendeinen anderen Parameter umfassen. Auch kann die Rührvorrichtung
mehrere, möglicherweise
verschiedene Parameter messen, oder denselben oder verschiedene
Parameter an verschiedenen Teilen der Rührvorrichtung.
-
Vorteilhafterweise
ist das erste Feld ein magnetisches oder elektromagnetisches Feld,
während die
Rührvorrichtung
eine Magnetvorrichtung umfasst. In diesem Fall umfasst die Antriebsvorrichtung
einen rotierenden Magneten, und das erste Feld ist ein rotierendes
Feld. Auch kann die Antriebsvorrichtung vorteilhafterweise eine
Vielzahl von Elektromagneten umfassen, die mit elektrischem Strom
versorgt werden, um ein Rührmoment
der Rührvorrichtung
zu erzeugen, das heißt,
um ein nicht-statisches Magnetfeld zu erzeugen. Der Einsatz eines
Magnetfelds und einer Antriebsvorrichtung, die ein rotierendes Magnetfeld
oder eine Vielzahl von Elektromagneten umfasst, bietet eine einfache,
bewährte
Lösung
mit einem Minimum an Störungen
des Prozesses, der in der Substanz abläuft. Die Vielzahl der Elektromagneten
können
sequentiell in jedem beliebigen passenden Muster mit elektrischem
Strom versorgt werden, einschließlich Muster, bei denen eine
Vielzahl von Elektromagneten gleichzeitig mit Strom von gleichem oder
unterschiedlichem Wert versorgt werden.
-
Vorteilhafterweise
umfasst die Rührvorrichtung
eine Empfangsvorrichtung gekoppelt mit dem Fühler zur Ferneinkopplung von
Energie in die Empfangsvorrichtung. So kann die Energiezufuhr zur Empfangsvorrichtung
von Ferne und somit kontaktlos und somit ohne Störungen der in der Substanz ablaufenden
chemischen oder physikalischen Prozesse geschehen. Auch wird so
vermieden, dass in bestimmten Zeitabständen eine Energiequelle wie eine
Batterie, die von der Rührvorrichtung umfasst ist,
ausgetauscht oder geladen werden muss. Das würde geplante Zeitpläne stören, für den Fall,
dass Tests ausgeführt
werden müssen,
während
die Batterien anscheinend leer sind und ausgewechselt oder aufgeladen
werden müssen.
Weiterhin haben Batterien einen eingeschränkten Temperaturbereich, was den
Temperaturbereich einer Rührvorrichtung
mit Batterieantrieb einschränkt.
-
Vorteilhafterweise
wird die Ferneinkopplung von Energie durch ein zweites Feld bereitgestellt,
das ein elektromagnetisches Feld sein kann, während die Kopplung vorzugsweise
eine induktive Kopplung ist. Der Einsatz eines elektromagnetischen
Feldes macht eine kontaktlose und zuverlässige Energieübertragung
möglich,
die normalerweise die in der Substanz ablaufenden Prozesse nicht
stört.
Da, wie oben beschrieben, das erste Feld vorzugsweise auch ein elektromagnetisches
Feld umfasst, können
Synergieeffekte auftreten, die, abgesehen von den Vorteilen eines
elektromagnetischen Feldes an sich, vielseitige Einsatzmöglichkeiten
der Komponenten in beiden Feldern sowieniedrige Herstellungskosten
zur Folge haben. Es sind auch andere Lösungen möglich, wie etwa eine kapazitive
Energieeinkopplung.
-
Es
ist vorteilhaft, wenn die Empfangsvorrichtung eine Empfangsspule
umfasst. Diese Empfangsspule kann vorzugsweise um eine Längs- oder
Querachse der Rührvorrichtung
gewickelt sein. So wird eine einfache, kostengünstige Möglichkeit geschaffen, Energie,
die vom zweiten Feld bereitgestellt wird, aufzunehmen, welches eine
hohe Krafteffizienz hat. Wegen der Entfernung zwischen der Rührvorrichtung und
einer Übertragungsvorrichtung,
die das Feld überträgt, wegen
der Schwächung,
die von der Substanz selber und von einem Behälter oder Gefäß, das die
Substanz enthält,
verursacht wird, und wegen der geometrisch ungenauen Position der
Rührvorrichtung,
die eine Rühr-
und oft eine Drehbewegung ausführt,
ist die Gesamt-Abschwächung des
elektromagnetischen Feldes hoch. Eine Empfangsspule, die vorzugsweise
um eine Längs-
oder Querachse der Rührvorrichtung
gewickelt ist, bietet hohe Effizienz, da eine genügende Menge
an Energie trotz der hohen Abschwächung aufgenommen werden kann, während ein
kleines Volumen und eine geringe Masse der Rührvorrichtung beibehalten werden
kann.
-
Es
ist vorteilhaft, wenn das elektromagnetische Feld eine Frequenz
im Bereich von 1 bis 100 kHz aufweist. So können sich widersprechende Anforderungen
erfüllt
werden, wie die zulässige
Abschwächung
des elektromagnetischen Feldes aufgrund einer Wand eines Behälters oder
Gefäßes, in dem
sich die Substanz befindet, die maximalen Ausmaße und die Masse der Rührvorrichtung
und die Größe der elektronischen
Komponenten, insbesondere die Größe eines
elektrischen Kondensators zum Filtern und Speichen der elektromagnetischen
Energie und/oder des in der Rührvorrichtung
empfangenen Signals.
-
Es
ist vorteilhaft, wenn die Rührvorrichtung eine Übertragungsvorrichtung
umfasst, die mit dem Fühler
zur Übertragung
zumindest einer Messung (von Daten, die sich auf die Messung beziehen)
von der Rührvorrichtung
zu einem Empfänger,
der außerhalb
der Substanz, die gerührt
werden soll, angeordnet ist, gekoppelt ist. Durch die Übertragung
einer oder mehrerer Messungen (von Daten, die sich auf die Messungen
beziehen) von der Rührvorrichtung zu
einem Empfänger
ist es möglich,
das Messergebnis sofort abzulesen. Auch andere Lösungen sind möglich. Die
mindestens eine Messung und die entsprechenden Daten können in
einem von der Rührvorrichtung
umfassten Speicher gespeichert werden. In diesem Falle kann der
Speicher später
abgelesen werden.
-
Es
ist vorteilhaft, wenn die Übertragungsvorrichtung
eine Übertragungsspule
umfasst, wobei insbesondere die Übertragungsspule
die Empfangsspule ist. So ist ein extrem einfacher, effektiver und
mechanisch kompakter Aufbau möglich,
der die Spule wiederverwendet, die eine kritische Komponente darstellt,
da sie größtenteils
die Größe und Masse
der Rührvorrichtung
bestimmt.
-
Es
ist vorteilhaft, wenn die Übertragungsvorrichtung
eine Impedanz der Empfangsspule moduliert, oder die Empfangsvorrichtung
eine Nachweisvorrichtung zum Nachweis, ob im Augenblick Strom empfangen
wird, umfasst und die Übertragungsvorrichtung
in der Lage ist zumindest eine Messung (Daten, die sich auf die
Messung beziehen) zu übertragen,
wenn die Nachweisvorrichtung nachweist, dass im Moment keine Energie
empfangen wird. Eine Modulierung der Impedanz der Spule kann auf
der Übertragungsseite
nachgewiesen werden, so dass das zweite Feld eine Doppelfunktion
ausführen
kann: es überträgt nicht
nur Energie zur Rührvorrichtung,
sondern überträgt auch
Informationen zurück,
vorzugsweise durch Modulieren einer Impedanz der Empfangsspule.
Alternativ können
die Messungen auch während
Zeitfenster übertragen
werden, in denen die Spule keine Energie empfängt. Jede andere, anwendbare
Modulierung oder Multiplexmethode kann ebenfalls bei der Datenübertragung
angewendet werden.
-
Es
ist vorteilhaft, wenn die Messung des mindestens einen Parameters
wiederholt durchgeführt wird,
vorzugsweise mit einem essenziell oder substantiell konstanten Zeitintervall
zwischen den aufeinanderfolgenden Messungen. Durch das wiederholte oder
vorzugsweise periodische Durchführen
einer Messung des Parameters der Substanz, ist es möglich, den
Prozess, der in der Substanz abläuft,
genau zu überwachen.
Insbesondere in Kombination mit den oben erwähnten Vorteilen der Genauigkeit
und der geringen Störung
des in der Substanz ablaufenden Prozesses, wird ein vielseitiges
und einfach anzuwendendes Messgerät zur Verfügung gestellt, das die Veränderung
eines Parameters während
eines Prozesses, wie eine chemische Reaktion, unter minimaler Beeinträchtigung
des ablaufenden Prozesses überwachen
kann. Es ist auch möglich,
kontinuierliche Messungen oder nur eine einzelne Messung durchzuführen.
-
Es
ist vorteilhaft, wenn die Rührvorrichtung eine
maximale Abmessung von 10 mm aufweist, jedoch sind andere Abmessungen
auch möglich.
Es ist vorteilhaft, wenn die Rührvorrichtung
scheiben- oder kapselförmig
oder länglich
ist.
-
Die
Rührvorrichtung
kann eine Einkapselung umfassen, die entweder Glas, Epoxydharz oder PTFE
umfasst. Diese Materialien sind besonders vorteilhaft, da sie eine
hohe chemische Stabilität
bieten bei einem geringen Abschwächungsfaktor
für alle
beteiligten magnetischen und elektromagnetischen Felder.
-
Weiterhin
umfasst die Erfindung eine Rührvorrichtung
zur Verwendung in einem Rührer,
wie oben beschrieben, wobei die Rührvorrichtung einen Fühler zur
Messung mindestens eines Parameters der Substanz umfasst.
-
Weiterhin
umfasst die Erfindung einen Rührapparat,
der einen Rührer
wie oben beschrieben, und ein Gefäß zur Aufnahme der Substanz
umfasst.
-
Es
ist vorteilhaft, wenn der Rührapparat
eine Empfangsvorrichtung, die eine Empfangseinrichtung enthält zum Empfang
der Messdaten, die von der Rührvorrichtung übertragen
werden, und Ablesemittel zur Übertragung
der Messdaten zu einer Ablesevorrichtung, die eine benutzerfreundliche
Ablesung ermöglicht,
umfasst.
-
Weiterhin
wird ein Modul zur Messung eines Parameters einer Substanz, die
das Modul umgibt, offenbart, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsspule
die Empfangsspule ist, wobei die Empfangsvorrichtung eine Nachweisvorrichtung
zum Nachweis, ob momentan Energie empfangen wird, umfasst und die Übertragungsvorrichtung
so angepasst wird, dass sie die mindestens eine Messung überträgt, wenn
die Nachweisvorrichtung nachweist, dass im Augenblick keine Energie
empfangen wird. Dies ermöglicht,
dass eine Spule im Modul für
zwei Zwecke verwendet wird, sie wird zum Energieempfang verwendet,
und während
der Zeitabschnitte, in denen kein Energieübertragendes Feld übertragen wird,
wird dieselbe Spule verwendet, um Informationen vom Modul zu einem
entfernten Empfänger
zu übertragen.
-
Auch
wird ein Modul zur Messung eines Parameters einer Substanz, die
das Modul umgibt, offenbart, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsspule
die Empfangsspule ist, und die Übertragungsspule
an einen Impedanzmodulator zur Modulierung einer Impedanz der Übertragungsspule
gekoppelt ist. Dieses Modul erlaubt es auch, eine kompakte Einheit
zu realisieren, welche die Spule zum Empfang von Energie und die
Spule zur Übertragung von
Informationen an einen entfernten Empfänger in einer einzigen Spule
kombiniert, so dass eine kompakte Einheit realisiert wird.
-
Die
Module können
von einer Rührvorrichtung
umfasst sein. Jedoch können
die Module auch in vielen Anwendungen eingesetzt werden, bei denen
Messungen mit einer Einheit ausgeführt werden müssen, die
kleine Abmessungen aufweist, den ablaufenden Prozesse minimal beeinflusst,
und/oder es ermöglicht,
dass die Messung eines Parameters mit einem Modul geringer Größe durchgeführt wird,
das von der Ferne abgelesen werden kann. Es sind Anwendungen in
der Medizin, Industrie, Tiermedizin, Automobilindustrie und viele
andere Einsatzmöglichkeiten
mit verschiedenen Größen der
Module möglich.
-
Vorteilhafterweise
kann das Modul zur Temperaturmessung verwendet werden, wenn der
Fühler einen
Temperatursensor umfasst. Der Temperatursensor kann einen integrierten
Silizium-Schaltkreis-Sensor, einen Widerstand, der einen temperaturabhängigen Widerstand
aufweist, oder eine Resonanzvorrichtung umfassen, die zumindest
einen temperaturabhängigen
Resonanzparameter aufweist.
-
Weiterhin
umfasst die Erfindung eine Verwendung einer Rührvorrichtung gemäß der Erfindung
zum Rühren
einer Substanz, und eine Verwendung einer Rührvorrichtung gemäß der Erfindung
zur Messung eines Parameters der Substanz.
-
Weiterhin
umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Messung eines Parameters
einer Substanz, die den Schritt des Messens des Parameters mit einem
Fühler
einschließt,
der Bestandteil der Rührvorrichtung
ist.
-
Es
ist von Vorteil, wenn das Verfahren den Schritt zum Antrieb des
Fühlers
mit einem zweiten Feld einschließt, und vorteilhafterweise
das Verfahren den Schritt der kontaktlosen Übertragung zumindest einer
Messung von der Rührvorrichtung
zu einem Empfänger
umfasst.
-
Gemäß der Erfindung
umfasst die Rührvorrichtung
eine elektromagnetische Vorrichtung, und die Empfangsvorrichtung
umfasst zumindest eine Generatorspule oder einen Teil derselben
zur Erzeugung elektrischer Energie, wobei die Generatorspule oder
ein Teil davon asymmetrisch in Bezug auf eine Mitte zwischen einem
ersten Magnetpol und einem entgegengesetzten zweiten Magnetpol der
Magnetvorrichtung angeordnet ist. So kann elektrische Energie wie
eine Spannung oder ein Strom in der Rührvorrichtung unter Verwendung
der ersten Felds erzeugt werden, so dass das gleiche Feld wie für den Antrieb
der Rührbewegung
der Rührvorrichtung
eingesetzt wird. Beides, die Rührvorrichtung
und das erste Feld, bewirken eine Rührbewegung, etwa eine Drehbewegung,
was die Position der Rührvorrichtung
im Wesentlichen in Synchronlauf mit dem ersten Feld bringt. Für den Fall,
dass das erste Feld ein gleichförmig
rotierendes Feld ist (so wie von einem Drehmagneten erzeugt), wird
die Rührvorrichtung
im Wesentlichen synchron mit dem Feld rotieren. Für den Fall,
dass das erste Feld ein sich schrittweise änderndes Feld ist (wie etwa
von einer Mehrzahl von Elektromagneten erzeugt, die durch eine Mehrzahl von
elektrischen Strömen
im Wesentlichen sequentiell angetrieben werden), wird die Rührvorrichtung
im Durchschnitt dem Feld folgen, allerdings existiert ein zeit-
und positionsabhängiger
Unterschied, da die im Wesentlichen gleichförmig rotierende Rührvorrichtung
einem ersten Feld folgt, das sich sequentiell oder schrittweise ändert. Da
die Rührvorrichtung
im Wesentlichen der schrittweisen oder einförmigen Drehbewegung des ersten
Feldes „folgt", wird erwartet,
dass die Rührvorrichtung
wenig Änderungen
im Feld erfährt.
Nun wird, für
den Fall, dass die Generatorspule asymmetrisch zur Magnetvorrichtung,
die sich in der Rührvorrichtung
befindet, positioniert ist, die Generatorspule einem alternierenden
magnetischem oder elektrischem Feld unterworfen. Um das zu erreichen,
muss die mindestens eine Generatorspule in Bezug auf die Magnetvorrichtung,
die sich in der Rührvorrichtung
befindet, auf asymmetrische Weise angeordnet werden, das heißt, die
Generatorspule sollte asymmetrisch in Bezug zu einer Mitte zwischen
dem ersten Magnetpol und dem zweiten, entgegengesetzten Magnetpol
der Magnetvorrichtung positioniert sein. Da die Mitte zwischen dem
ersten und zweiten Magnetpol der Magnetvorrichtung im Wesentlichen
eine Rotationsachse für
die Rührvorrichtung
festlegt, wenn diese eine Rührbewegung ausführt, wird
die Generatorspule, die asymmetrisch in Bezug zu dieser Mitte angeordnet
ist, einem Feld unterworfen, das sich aus der Erzeugung von elektrischer
Energie durch die Generatorspule ergibt. Da nach den physikalischen
Gesetzen ein Magnetfeld von einem elektrischem Feld begleitet wird,
das senkrecht zum Magnetfeld steht, steht das erzeugte elektrische
Feld, hauptsächlich
wegen des elektrischen Feldes, rechtwinklig zum Magnetfeld. Die
Generatorspule kann eine asymmetrische angeordnete Generatorspule
oder deren asymmetrisch angeordnetes Teil sein. Der Teil der Generatorspule
umfasst eine oder mehrere Wicklungen von einem ersten Abgriff, das
heißt
einem ersten elektrischen Pol des Generatorspulenteils, zu einem
zweiten Abgriff, das heißt
einem zweiten elektrischen Pol des Generatorspulenteils. Im Falle
eines Teils der Generatorspule, der in Bezug auf die Mitte symmetrisch
angeordnet ist, ist es natürlich
möglich,
wenn auch nicht erforderlich, dass die Generatorspule als Ganzes
symmetrisch in Bezug zur Mitte angeordnet ist.
-
So
ist es möglich
Energie in die Empfangsvorrichtung durch das erste Feld einzukoppeln.
-
Durch
den Einsatz von zwei oder mehr Generatorspulen ist es möglich die
Effizienz zu steigern, da die zwei oder mehr Generatorspulen, von
denen jede zum Beispiel ein alternierendes elektrisches Ausgangssignal
bereitstellt, zum Beispiel mit einer Gleichrichterschaltung auf
wechselseitig, phaseninvertierte oder phasenverschobene Art verbunden werden
können,
was eine alternierende Bereitstellung von elektrischer Energie von
den beiden Generatorspulen zur Gleichrichterschaltung bewirkt.
-
Es
ist von Vorteil, wenn die mindestens eine Generatorspule oder ein
Teil davon mit einer Gleichrichterschaltung zur Gleichrichtung der
erzeugten elektrischen Energie verbunden wird. Vorteilhafterweise
umfasst die Generatorspule eine Vielzahl von Wicklungen, die um
eine Achse, die sich vom ersten zum zweiten Pol der Magnetvorrichtung
erstreckt, gewickelt sind. Dieses führt dann dazu, dass die Generatorspule
und, falls vorhanden, die zweite Generatorspule, nur ein geringes
zusätzliches
Volumen erfordert.
-
Eine
weitere mögliche
Bauweise ist die Anordnung von zumindest einer feststehenden Generatorspule
im ersten Feld, zum Beispiel in einer Unterlage, die unter dem Gefäß, das die
zu rührende
Substanz enthält,
platziert wird. So führt
die mindestens eine feststehende Generatorspule keine Rührbewegung
aus, wenn das erste Feld aktiv ist, sondern die feststehende Generatorspule
bleibt anstatt dessen ortsfest in Bezug auf das Gefäß. Da die
mindestens eine Generatorspule dem ersten Feld unterworfen ist,
wird elektrische Energie von der Generatorspule erzeugt. Wenn das
erste Feld für
eine schrittweise oder permanente Drehbewegung der Rührvorrichtung
sorgt, kann die mindestens eine feststehende Generatorspule asymmetrisch
in Bezug auf ein Rotationszentrum der Drehbewegung des ersten Feldes angeordnet
sein, was eine hohe Effizienz bei der Energieübertragung zur Folge hat. Jedoch
ist auch eine Anordnung der feststehenden Generatorspule symmetrisch
zum ersten Feld möglich.
Die mindestens eine, feststehende Generatorspule wird, möglicherweise über einen
Gleichrichter-, Stabilisations- oder einen anderen Konditionierschaltkreis,
an einen Schaltkreis, der ein zweites Feld erzeugt, gekoppelt. Der
Schaltkreis, der ein zweites Feld erzeugt, ist ebenfalls ortsfest
und erzeugt ein zweites Feld, wie etwa ein Hochfrequenz-RF-Feld.
Die Rührvorrichtung
umfasst eine Empfangsvorrichtung zum Empfang von Energie, wobei
die Energie vom zweiten Feld bereitgestellt wird. Als Ergebnis kann
die Empfangsvorrichtung geringe Abmessungen aufweisen, da das zweite
Feld ein Hochfrequenzfeld sein kann, so dass verschiedene Technologien
bei der Empfangsvorrichtung eingesetzt werden können, wobei die Technologien
an sich bekannt sind. Die Empfangsvorrichtung kann zum Beispiel
eine kleine RF-Antenne umfassen, einen Kristall wie einen piezo-elektrischen
Kristall, der aufgrund der Anwesenheit eines zweiten Feldes mitschwingt,
oder einen Chip, der zum Beispiel eine Resonanzvorrichtung oder
einen Resonanzschaltkreis zum Empfang von Energie vom zweiten Feld
umfasst. Die elektrische Energie, die von der Empfangsvorrichtung
aufgrund des zweiten Feldes erzeugt wird, kann in einer elektrischen
Speichereinrichtung, wie einem Kondensator, gespeichert werden und
zum Antrieb des Fühlers in
der Rührvorrichtung
eingesetzt werden. Die Rührvorrichtung
kann weiterhin eine Puffervorrichtung zum Puffern (das heißt speichern)
von Messergebnissen, die vom Fühler
erhalten werden, umfassen. Es ist auch möglich, dass die Messergebnisse
drahtlos durch eine Übermittlungsvorrichtung
in der Rührvorrichtung
(in einer Weise, wie oben beschrieben) zu einem Empfänger, der
sich außerhalb
der zu rührenden
Substanz befindet, übermittelt
werden. Vorzugsweise kann der Empfänger mit Hilfe der mindestens
einen feststehenden Generatorspule betrieben werden, die einen separaten
Antrieb überflüssig macht
und sich vorzugsweise in einer Einheit wie einer Unterlage befindet,
in der die mindestens eine Generatorspule angeordnet ist. Auch ist
es möglich, dass
sich ein Messwerterfasser zur Erfassung der Messergebnisse, die
vom Empfänger
erfasst wurden, in der Einheit, etwa einer Unterlage, befindet,
in der die mindestens eine feststehende Generatorspule angeordnet
ist. Beides, sowohl der Empfänger
als auch der Messwerterfasser, können
sich in der Einheit befinden. So erfordern das Messsystem mit dem Fühler (in
der Rührvorrichtung)
und die Einheit mit der mindestens einen feststehenden Generatorspule und
der Schaltkreis, der das zweite Feld erzeugt, keinerlei separaten
Antriebseinrichtungen, da die gesamte erforderliche elektrische
Energie vom ersten Feld, das für
den Antrieb der Rührbewegung
vorhanden ist, bereitgestellt wird. Das System kann auch in Kombination
mit Antriebsvorrichtungen nach dem Stand der Technik eingesetzt
werden, wenn man die Einheit (wie die Unterlage) im ersten Feld
in der Nähe des Gefäßes unterbringt,
und die Rührvorrichtung gemäß der Erfindung
zum Rühren
der Substanz gebraucht. Ein weiterer Vorteil ist es, dass die Energie auch
durch das zweite Feld zur Empfangsvorrichtung in der Rührvorrichtung übertragen
werden kann, wenn die Rührvorrichtung
keine Rührbewegung
ausführt,
da die Übertragung
von Energie zur Rührvorrichtung
allein vom zweiten Feld abhängt
und nicht von einer lokalen Stärke
des ersten Felds in der augenblicklichen Stellung der Rührvorrichtung.
So können
Messungen noch weitergehen, auch wenn die Rührvorrichtung aus ihrer erwarteten
Rührbewegung gebracht
wird, beispielsweise wegen einer Kollision der Rührvorrichtung mit einem Gegenstand
im Gefäß oder wegen
anderer Fehlerquellen, die eine Abnahme der lokalen Stärke des
ersten Feldes in der augenblicklichen Stellung der Rührvorrichtung
verursachen, da Energie immer noch durch das zweite Feld zur Rührvorrichtung übertragen
werden kann.
-
Weitere
Vorteile der Erfindung sind aus der anhängenden Zeichnung ersichtlich,
die eine nicht einschränkende
Ausführungsform
der Erfindung zeigen. Es zeigen:
-
1 eine
schematische Seitenansicht eines Rührers gemäß der Erfindung;
-
2a und 2b jeweils
eine schematische Querschnittsdarstellung einer Rührvorrichtung gemäß der Erfindung;
-
3 ein
Blockdiagramm einer Schaltung einer Rührvorrichtung gemäß der Erfindung;
-
4 eine
sehr schematische Querschnitts-darstellung einer weiteren Ausführungsform einer
Rührvorrichtung
gemäß der Erfindung;
-
5 eine
sehr schematische Darstellung eines Rührers, der eine Rührvorrichtung
gemäß 4 umfasst;
-
6a und 6b grafische
Darstellungen der magnetischen und elektrischen Felder, die in einer
Rührvorrichtung
gemäß der Erfindung
erzeugt werden;
-
7 eine
sehr schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren, alternativen
Ausführungsform
der Rührvorrichtung
gemäß der Erfindung;
und
-
8 eine
schematische Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des Rührers gemäß der Erfindung.
-
In
den verschiedenen Figuren beziehen sich gleiche Bezugsnummern auf
gleiche Bestandteile oder Bestandteile mit ähnlichen Funktionen.
-
1 zeigt
ein Gefäß 1 zur
Aufnahme einer Substanz, die nicht gezeigt ist, und eine Rührvorrichtung 2,
die kapselförmig
oder bohnenförmig
ist. Die Rührbewegung
der Rührvorrichtung
wird von einer Antriebsvorrichtung, die eine Anzahl von Spulen umfasst,
angetrieben. Von diesen sind in 1 zwei Spulen 3a, 3b gezeigt.
Angetrieben werden die Spulen 3a, 3b von elektrischem
Strom durch eine elektronische Antriebseinheit 5, die die
Polarität
der Spulen in Phase dreht wie für
einen Elektromotor, so dass sich ein rotierendes Magnetfeld ergibt,
das durch Pfeil 4 schematisch angedeutet ist. Zusätzliche
Spulen, ähnlich
den Spulen 3a, 3b können um das Gefäß 1 herum
in einem Kreis oder in anderer geeigneter Weise positioniert werden,
und tragen zum rotierenden Feld, das durch Pfeil 4 angedeutet
ist, bei. Die Rührvorrichtung 2 umfasst
einen Fühler,
in diesem Fall einen Temperatursensor, der nicht in 1 gezeigt
ist, aber unten genauer beschrieben wird.
-
Weiterhin
zeigt die 1 eine Übertragungsvorrichtung 6,
die die Spulen 3a, 3b mit einem zweiten Signal
antreibt, wobei ein zweites elektromagnetisches Feld entsteht, das
eingesetzt wird, um den Fühler
der Rührvorrichtung 2 und
andere Bestandteile innerhalb der Rührvorrichtung 2 mit
Energie zu versorgen. Beides, die Antriebseinheit 5 und
die Übertragungseinheit 6 sind
mit denselben Spulen 3a, 3b gekoppelt, was nicht
nur den Vorteil hat, dass nur ein Satz Spulen 3a, 3b erforderlich
ist, sondern auch, dass die Antriebseinheit 5 und die Übertragungseinheit 6 leicht synchronisiert
werden können.
Es ist jedoch selbstverständlich,
dass die Übertragungseinheit 6 alternativ
mit einer oder mehreren verschiedenen Spulen oder anderen Elementen,
die Felder emittieren, und nicht im Detail in 1 aufgeführt sind,
gekoppelt sein kann. Durch das Koppeln der Antriebseinheit 5 und
der Übertragungseinheit 6 an dieselben
Spulen 3a, 3b und das Synchronisieren der Antriebseinheit 5 und
der Übertragungseinheit 6 ist
es möglich,
das zweite Feld so anzupassen, dass ein wesentlicher Anteil der
Energie des zweiten Feldes von der jeweiligen Spule 3a, 3b,
die geometrisch in der optimalen Lage relativ zur momentanen Lage der
Rührvorrichtung 2 im
Gefäß 1 ist,
geliefert wird. Da die Lage der Rührvorrichtung 2 im
Großen
und Ganzen von den jeweiligen Polaritäten der Spulen 3a, 3b bestimmt
wird, kann dieser Effekt leicht durch eine Synchronisierung der
Antriebsvorrichtung 5 und der Übertragungseinheit 6 erreicht
werden, was den Wert steigert und von einem Fachmann leicht vorgenommen
werden kann.
-
Die
Rührvorrichtung 2,
die zum Beispiel die Temperaturmessungen ausführt, umfasst eine Spule 20,
die um eine Längsachse
der Rührvorrichtung 2 gewickelt
ist, wie in 2a dargestellt. Alternativ ist es
möglich,
dass die Rührvorrichtung 2 eine
Spule 21 umfasst, die um eine Querachse der Rührvorrichtung 2 gewickelt
ist, wie in 2b dargestellt.
-
Wie
weiterhin in 3 dargestellt, umfasst die Rührvorrichtung
einen Fühler 30,
in diesem Beispiel bestehend aus einem integriertem (IC) Silizium-Schaltkreis-Temperaturfühler, einer
Empfangsvorrichtung 31 und einer Übertragungsvorrichtung 32.
Die Empfangsvorrichtung 31 ist mit der Spule 20 gekoppelt,
und wandelt die elektrische Energie, die von der Spule 20,
die vom zweiten Feld induziert ist, empfangen wurde unter Verwendung
von Gleichrichtereinrichtungen, wie einer Siliziumdiode 33,
und Filtereinrichtungen, wie einem Kondensator 34, in Gleichstromspannung
(DC). Die DC-Spannung wird als Versorgungsspannung zur Versorgung
des Fühlers 30 ebenso
wie der Übertragungsvorrichtung 32 mit
elektrischer Energie eingesetzt, wobei die Empfangsvorrichtung 31 sowohl
an den Fühler 30 als auch
an die Übertragungsvorrichtung 32 gekoppelt ist.
Der Fühler 30 ist
mit der Übertragungsvorrichtung 32 zur Übertragung
der Messergebnisse gekoppelt. Deshalb ist die Übertragungsvorrichtung 32 wiederum
an die Spule 20 gekoppelt, zum Beispiel zur Modulierung
der Impedanz einer Stromschleife, in der die Spule 20 enthalten
ist, was einem Fachmann bekannt ist. Die Veränderungen in der Impedanz werden
in der Übertragungsvorrichtung 6,
gezeigt in 1, nachgewiesen, und von einer
Empfangseinrichtung ausgewertet, die darin enthalten ist. Die erhaltenen
Messdaten werden von der Übertragungseinheit 6 an
eine Ablesevorrichtung 7 gesendet, die mit einer äußeren Schnittstelle 8 zur
Anzeige der Messdaten beispielsweise auf einer elektronischen Anzeige,
oder zur Speicherung und Verarbeitung der Messdaten in einem Computer
ausgestattet ist.
-
Die 4 zeigt
eine Aufsicht oder eine Seitenansicht einer weitere Ausführungsform
einer Rührvorrichtung 2.
Die Rührvorrichtung 2 umfasst eine
Magnetvorrichtung 41, wie etwa einen Permanentmagneten,
der einen ersten Magnetpol 42 und einen zweiten, entgegengesetzten
Magnetpol 43 umfasst. Zur Erzeugung der elektrischen Energie,
wie Spannung oder Strom, in der Rührvorrichtung 2, umfasst
die Rührvorrichtung 2 eine
Generatorspule 44, die um die Magnetvorrichtung 41 gewickelt
ist. Die Generatorspule 44 ist asymmetrisch in Bezug auf eine
Mitte 45 der Magnetvorrichtung angeordnet, wobei sich die
Mitte zwischen dem ersten Magnetpol 42 und dem zweiten
Magnetpol 43 befindet. Alternativ zu dieser Anordnung der
Generatorspule 44, die in 4 gezeigt
ist, ist es natürlich
auch möglich,
dass die Generatorspule an einer anderen Stelle angeordnet ist,
wie es zum Beispiel durch die Generatorspule 46, die mit
einer gestrichelten Linie dargestellt ist, angedeutet ist. Weiterhin
ist es selbstverständlich
möglich,
dass die Generatorspule 44 oder die Generatorspule 46 (oder
der Teil der Generatorspule), der von der Empfangsvorrichtung umfasst
wird, mit einem weiteren Stromkreis wie etwa einer Gleichrichter-,
Filter- oder Stabilisierungsschaltung verbunden ist.
-
Wie
in 5 erklärt,
führt die
Rührvorrichtung 2 eine
Rührbewegung
aus, die von einer Vielzahl von Elektromagneten angetrieben wird.
Von diesen Elektromagneten sind jeweils die Spulen 3a, 3b, 3c, 3d gezeigt.
Durch gleichzeitiges oder aufeinanderfolgendes Antreiben der Spulen 3a, 3b, 3c, 3d sequentiell
oder wiederholt mit positiven und/oder negativen Stromflüssen wird
ein alternierendes, elektromagnetisches Feld erzeugt, das die Rührvorrichtung 2 zu
einer Rührbewegung
anregt, wie eine Rührbewegung,
die durch den Pfeil 50 angedeutet ist. Die Begriffe positive
und negative Stromflüsse
sind so zu verstehen, dass sie sich auf Stromflüsse beziehen, die in den Spulen 3a, 3b, 3c, 3d fließen und
die vorwärts oder
rückwärts polarisiert
sein können,
was sich in Magnetfeldern mit alternierenden Polaritäten äußert, wie
in der 5 durch die Zeichen +, beziehungsweise – dargestellt.
Dabei dreht sich die Rührvorrichtung 2 um
eine Drehachse, die mit 51 bezeichnet ist. Normalerweise
fällt die
Achse 51 im Wesentlichen mit der Mitte 45 zusammen,
so dass eine runde, im Wesentlichen schwingungsfreie Drehung der Rührvorrichtung
entsteht. Deshalb erfährt
das erste Ende 44a der Generatorspule 44, da die
Generatorspule 44 asymmetrisch in Bezug auf eine Achse,
die in 5 mit 51 bezeichnet ist, angeordnet ist,
virtuell keine Änderungen
im ersten Feld während
der Drehung der Rührvorrichtung 2,
da das erste Ende 44a ziemlich nahe am Rotationszentrum,
bezeichnet mit 51, angeordnet ist. Ein zweites Ende 44b der
Generatorspule 44 ist relativ weit weg vom Drehmittelpunkt 51 angeordnet.
Deshalb wird das zweite Ende 44b der Generatorspule 44 während der
Drehung eine größere Änderung
im Feld erfahren als das erste Ende 44a der Generatorspule 44.
-
Das
erste Feld ist ein elektromagnetisches Feld, das ein Magnetfeld
ebenso wie ein elektrisches Feld umfasst, das senkrecht zum Magnetfeld
steht. Wie in 6a, beziehungsweise 6b angedeutet, die
jeweils eine Graphen des Feldes (F) und der Position (P) auf der
senkrechten Achse gegen die Zeit (t) auf der waagrechten Achse zeigen,
führen
das Magnetfeld 60 und das elektrische Feld 61 eine
Drehbewegung im Falle eines rotierenden Feldes, wie in 6a dargestellt,
aus, oder sie führen
eine alternierende Bewegung aus, wie etwa eine „verschobene" Bewegung, wie in 6b angedeutet.
In jedem Fall führt
die Rührvorrichtung,
angetrieben durch das Magnetfeld, eine Drehbewegung aus, die dem
Magnetfeld 60 folgt und die in den 6a und 6b mit 62 bezeichnet
ist. In der Generatorspule 44 wird nun eine elektrische
Größe, wie
eine elektrische Spannung oder ein elektrischer Strom als Ergebnis
der Fluktuationen im elektrischen und magnetischen Feld erzeugt,
denen die Generatorspule 44 und insbesondere deren zweites
Ende 44b unterworfen ist. Es wird vermutet, dass die Erzeugung
der elektrischen Größe in der
Generatorspule 44 durch das erste Feld insbesondere durch
die Änderungen
im elektrischen Feld bedingt ist, die auftreten, wenn die Rührvorrichtung 2 die
drehende Rührbewegung
ausführt,
die durch das erste Feld angetrieben ist.
-
Die
elektrische Größe, die
erwartungsgemäß eine alternierende
Magnitude aufweist, kann gleichgerichtet sein um DC-Spannung (Gleichspannung) zu
erzeugen, wie etwa zum Antrieb des Fühlers (nicht gezeigt in 4 und 5),
der von der Rührvorrichtung 2 umfasst
wird. Um die Effizienz zu verbessern ist es auch möglich, eine
zweite Generatorspule in die Rührvorrichtung 2 einzubauen,
die ebenfalls asymmetrisch bezüglich
einer Mitte 45 angeordnet ist, so dass die Effizienz verbessert
werden kann, da die Generatorspule 44 und die zweite Generatorspule
mit einer Gleichrichtereinrichtung phasenversetzt verbunden werden
kann, was eine alternierende Verteilung von elektrischer Energie
von der Generatorspule 44 und der zweiten Generatorspule
in einer dem Fachmann bekannten Weise bewirkt. Die Generatorspule 44 und
die zweite Generatorspule können beide
auf derselben Seite der Magnetvorrichtung angeordnet sein, das heißt, sie
können
beide zwischen der Mitte 45 und dem zweiten Pol 43 angeordnet sein,
es ist jedoch auch möglich,
dass die zweite Generatorspule auf einer gegenüberliegenden Seite der Mitte 45 angeordnet
ist, also zwischen der Mitte 45 und dem ersten Magnetpol 42.
Zur optimalen Platzausnutzung kann die Generatorspule 44 um
die Magnetvorrichtung 41 herum angeordnet sein, so dass
Wicklungen der Generatorspule 44 letztlich um die Magnetvorrichtung 41 herum
gewickelt sind. Der Begriff „gewickelt" ist so zu verstehen,
dass er nicht nur so ausgelegt werden darf, dass er andeutet, dass die
Generatorspule 44 durch Wickeln ihrer Wicklungen um die
Magnetvorrichtung 41 herum hergestellt ist, sondern dass
es auch möglich
ist, dass die Generatorspule 44 so hergestellt wird, dass
die Wicklungen der Generatorspule 44 zuerst gewickelt werden, und
danach die Generatorspule 44 in einer Position um die Magnetvorrichtung 41 herum
eingebaut wird, wie in den 4 und 5 beschrieben
und gezeigt.
-
Alternativ
zu den Rührern,
die in den 4 und 5 gezeigt
werden, sind viele Variationen mit einer asymmetrisch positionierter
Spule oder einem Teil davon möglich.
Beispielsweise zeigt die 7 eine Rührvorrichtung 2, die
eine Magnetvorrichtung 41 und eine Generatorspule 70 umfasst.
Die Generatorspule 70 ist im Wesentlichen in Bezug zur
Mitte 45 zwischen den entgegengesetzten Magnetpolen 42, 43 der
Magnetvorrichtung angeordnet. Die Generatorspule 70 umfasst
ein Generatorspulenteil 71 mit den Anschlüsse 72a und 72b,
wobei die Generatorspule asymmetrisch in Bezug zur Mitte 45 angeordnet
ist.
-
So
ist es möglich
mit dem Aufbau, der in den 4–6 gezeigt wird, eine elektrische Größe in der Rührvorrichtung
zu erzeugen, ohne dass ein zusätzliches
Feld im Rührer
erzeugt werden muss, da das erste Feld, das bereits zum Antrieb
der Rührbewegung
der Rührvorrichtung
erzeugt wurde, zur Erzeugung der elektrischen Größe unter Verwendung der Erzeugerspule
eingesetzt wird.
-
8 zeigt
ein Gefäß 1,
eine Rührvorrichtung 2,
Spulen 3a und 3b, einen Pfeil 4, der
eine Rührbewegung
darstellt, und eine elektronische Antriebsvorrichtung 5,
deren Funktionsweise oben erklärt
wurde. Weiterhin zeigt die 8 eine Einheit wie
eine Unterlage 80, die unter dem Gefäß 1 angeordnet werden
kann. Die Unterlage kann eine flache Form aufweisen, damit sie unter
dem Gefäß angeordnet
werden kann, doch in der Zeichnung ist sie aus Klarheits- und Erkennbarkeitsgründen dicker dargestellt.
Die Unterlage 80 umfasst eine ortsfeste Generatorspule 81 zur
Erzeugung von elektrischer Energie mittels des ersten Felds. Die
ortsfeste Generatorspule 81 führt keine Rührbewegung aus, wenn das erste
Feld aktiv ist, stattdessen bleibt die ortsfeste Generatorspule
ortsfest in Bezug auf das Gefäß 1. Das
erste Feld sorgt für
eine schrittweise oder kontinuierliche Drehbewegung der Rührvorrichtung 2,
die mit dem Pfeil 4 angedeutet ist, und die mindestens eine
Generatorspule 81 ist asymmetrisch in Bezug auf einen Rotationszentrum
der Drehbewegung des ersten Felds angeordnet, was eine hohe Effizienz
der Energieübertragung
zur Folge hat. Jedoch ist auch eine Anordnung der ortsfesten Generatorspule 81 möglich, die
symmetrisch in Bezug auf das erste Feld ist. Die ortsfeste Generatorspule 81 ist
mit einer Gleichrichtereinheit 82 gekoppelt, um eine DC-Versorgungsspannung
zu erzeugen. Weiterhin umfasst die Unterlage 80 eine Schaltung 83 zur
Erzeugung eines zweiten Feldes, die mit der Gleichrichtereinrichtung 82 gekoppelt
ist, um ein zweites Feld, bezeichnet mit 84, zu erzeugen,
welches ein RF-Feld ist. Das zweite Feld wird von einer Empfangsvorrichtung
im Rührer 2 empfangen
und in elektrische Energie umgewandelt. Die Empfangsvorrichtung
in diesem Beispiel umfasst eine RF-Spule, die als RF-Antenne wirkt,
doch alternativ ist auch ein Kristall, wie etwa ein piezoelektrischer
Kristall, der als Ergebnis des vorliegenden zweiten Feldes mitschwingt,
oder ein Chip, der zum Beispiel eine Resonanzvorrichtung oder eine
Resonanzschaltung zum Empfang von Energie vom zweiten Feld umfasst,
möglich.
Die Rührvorrichtung 2 umfasst
weiter eine Gleichrichterschaltung zur Gleichrichtung der elektrischen
Energie, die von der Empfangsvorrichtung empfangen wird, und einen Fühler, der
mit der Gleichrichterschaltung verbunden ist und von dieser elektrische
Energie empfängt.
Die elektrische Energie, die von der Empfangsvorrichtung wegen des
zweiten Feldes erzeugt wird, wird in einem elektrischen Speichermedium
gespeichert, in diesem Fall ein Kondensator (nicht gezeigt), und
wird für
den Antrieb des Fühlers
eingesetzt. Die Rührvorrichtung
umfasst weiter eine Puffervorrichtung (nicht gezeigt), die mit dem
Fühler
gekoppelt ist, zur Pufferung der Messergebnisse, die mit dem Fühler ermittelt
werden, und eine Übertragungsvorrichtung,
die mit dem Fühler
und/oder der Puffervorrichtung gekoppelt ist, zur Übertragung
der Messergebnisse zu einem Empfänger 85,
der sich in der Unterlage 80 befindet. Der Empfänger 85 wird
von der Gleichrichterschaltung 82 in der Unterlage 80 angetrieben,
so dass ein separater Antrieb nicht notwendig ist. Weiterhin ist
in der Unterlage 80 ein Messwerterfasser 86 zur
Erfassung der Messergebnisse enthalten, die vom Empfänger empfangen
werden. So brauchen die Unterlage 80 und die Rührvorrichtung 2 keinerlei separate
Antriebsmittel, da die gesamte benötigte elektrische Energie vom
ersten Feld stammt, das zum Antrieb der Rührbewegung vorhanden ist.