離心機(jī)的多功能、自動(dòng)化和微機(jī)控制

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(dòng)化方面也有長足進(jìn)步，如可變速率起制動(dòng)、程序變速、直接輸入離心力、操作程序的存儲(chǔ)和調(diào)用、儀器狀態(tài)的自動(dòng)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(dòng)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(jiǎn)化硬件的結(jié)構(gòu)，而且多功能、自動(dòng)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(jiǎn)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(hào)，輸出是電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制信號(hào)，轉(zhuǎn)速傳感一般有：同軸發(fā)電機(jī)測(cè)速、磁阻測(cè)速、霍爾器件測(cè)速、光電投射和折射式測(cè)速，由千光電和霍爾測(cè)速集成度高、成本低、可靠和應(yīng)用簡(jiǎn)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(duì)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(dòng)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(shí)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(jiǎn)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(duì)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(jiǎn)單。