離心機(jī)的多功能、自動化和微機(jī)控制
2009-05-21
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隨著離心機(jī)制造和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,離心機(jī)不僅在調(diào)速技術(shù)方面取得進(jìn)展,而且在多功能和自動化方面也有長足進(jìn)步,如可變速率起制動、程序變速、直接輸入離心力、操作程序的存儲和調(diào)用、儀器狀態(tài)的自動診斷、要求盡可能全的顯示離心機(jī)的參數(shù)和狀態(tài)信息、更加完善的安全保護(hù)功能等,有些功能不僅是錦上添花,而且直接影響離心效果,如可變速率起制動和程序變速可以改善區(qū)帶離心效果和縮短離心時(shí)間等。
早期離心機(jī)控制系統(tǒng)由分立元件組成,電路復(fù)雜、成本高、許多功能難以實(shí)現(xiàn)。采用微機(jī)技術(shù)后,可由軟件替代硬件的功能或完成硬件難以實(shí)現(xiàn)的功能,如離心機(jī)程序控制、電機(jī)控制等,不僅大大簡化硬件的結(jié)構(gòu),而且多功能、自動化也成為現(xiàn)實(shí)。一般離心機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)的核心是單片微機(jī),硬件系統(tǒng)包括:操作界面、電機(jī)控制界面、溫度控制界面、安全防護(hù)監(jiān)控界面、系統(tǒng)監(jiān)控等。操作界面管理鍵盤和顯示器,為便干用戶操作和監(jiān)視運(yùn)行參數(shù),操作界面應(yīng)遵循簡單扼要,邏輯性強(qiáng),參數(shù)一目了然的原則。德國Heraeus的Biofugestratos離心機(jī)采用”EasyCon-trol’臊作界面,全面顯示和分別處理運(yùn)行參數(shù),采用認(rèn)可的圖形語言和盡可能少的單一功能操作鍵;德國Hettich離心機(jī)僅用三個(gè)鍵即可處理操作參數(shù);德國Hermle新款離心機(jī)繼承傳統(tǒng)離心機(jī)的操作特點(diǎn),仍采用旋鈕調(diào)節(jié)參數(shù)。電機(jī)控制界面的輸入是電機(jī)的電流和轉(zhuǎn)速信號,輸出是電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制信號,轉(zhuǎn)速傳感一般有:同軸發(fā)電機(jī)測速、磁阻測速、霍爾器件測速、光電投射和折射式測速,由千光電和霍爾測速集成度高、成本低、可靠和應(yīng)用簡單,所以日前應(yīng)用較多。
離心機(jī)轉(zhuǎn)頭腔體溫度控制系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)與普通冰箱大致相同,但尚未普遍采用先進(jìn)的、精度更高變頻壓機(jī)調(diào)溫技術(shù):也有應(yīng)用半導(dǎo)體(vehier)器件制冷,但不普遍;有些離心機(jī),如德國HettiCh的16和30F,為減少電機(jī)熱傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)頭風(fēng)阻產(chǎn)熱對樣品的影響,采用風(fēng)冷降溫技術(shù),風(fēng)冷離心機(jī)的風(fēng)道設(shè)計(jì)是關(guān)鍵,一般風(fēng)從頂部吸入,由底部排出,流動的氣體將轉(zhuǎn)頭和電機(jī)的熱量帶走,科學(xué)的風(fēng)道既可以降溫,也可以減少噪音;有些離心機(jī)控制和顯示轉(zhuǎn)頭內(nèi)樣品的溫度(Sample Temperature),而有些是控制和顯示轉(zhuǎn)頭腔體的溫度,前者需做大量的實(shí)驗(yàn),技術(shù)含量高,更受用戶的歡迎。安全防護(hù)監(jiān)控界面主要包括:超速、超溫、轉(zhuǎn)頭不平衡、轉(zhuǎn)頭識別和門鎖監(jiān)控等。系統(tǒng)監(jiān)控要監(jiān)制系統(tǒng)自身的狀態(tài),及時(shí)保護(hù)和給出故障信息,方便維修。單片微機(jī)選擇集程度高、及總線在內(nèi)部的單片機(jī),集程度高可以減少造價(jià)和提高可靠性,可以簡化設(shè)計(jì)和提高集成度,內(nèi)部總線通過 I/O口與外部隔離,減輕電磁噪音對總線的干擾,eppendorf5415C控制系統(tǒng)的核心僅由一個(gè)帶ADC的單片機(jī)(38ADP70)和一個(gè)外圍集成塊(ULN2802A組成,電路十分簡單。