DE10148839B4 - Zentrifuge - Google Patents

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B13/00Control arrangements specially designed for centrifuges; Programme control of centrifuges
    • B04B13/003Rotor identification systems

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

Zentrifuge, umfassend:
einen Rotor (2);
einen Motor (6) zum Drehen des Rotors (2);
Identifikationselemente (5), die an dem Rotor (2) vorgesehen und entlang eines Umfangs eines Kreises angeordnet sind; und
einen Sensor (4) zum Detektieren der Identifikationselemente (5) während der Drehung des Rotors (2);
wobei die Identifikationselemente (5) mindestens erste (5a), zweite (5b) und dritte (5c) Magnete umfassen und sowohl eine erste Information hinsichtlich einer maximal zulässigen Umlaufgeschwindigkeit des Rotors (2) als auch eine zweite Information hinsichtlich der Identifikation des Rotors (2) zur Verfügung stellen, wobei ein erstes Winkelintervall (θspd) zwischen dem ersten (5a) und dem dritten (5c) Magnet die maximal zulässige Umlaufgeschwindigkeit angibt, und wobei eine Anordnung eines zweiten Winkelintervalls (θ1) zwischen dem ersten (5a) und dem zweiten (5b) Magnet und eines dritten Winkelintervalls (θ2) zwischen dem zweiten (5b) und dem dritten (5c) Magnet die Identifikation des Rotors (2) angibt,
wobei die Zentrifuge...

Description

  • Diese Erfindung betrifft eine Zentrifuge, die die Funktion der Detektion von Information über einen in diesem befindlichen Rotor hat, gemäß den Ansprüchen 1 oder 5, sowie einen Rotor gemäß Anspruch 6.
  • Zentrifugen umfassen Rotoren, in denen zu analysierende Proben platziert werden können. Die Rotoren werden mit hohen Drehzahlen rotiert. Bei den meisten Zentrifugen sind die Rotoren austauschbar. Hinsichtlich dieser Zentrifugen kann ein Benutzer einen Rotor von einem am besten für die zu analysierende Probe geeigneten Typ wählen. Die maximal zulässige Umlaufgeschwindigkeit variiert von Rotor zu Rotor.
  • Im Allgemeinen wird eine Identifikationsinformation (ID-Information) verwendet, die die maximal zulässige Umlaufgeschwindigkeit eines Rotors oder den Typ des Rotors darstellt. Eine typische Drehzahlsteuerungstechnik umfasst einen Schritt, dass ID-Information detektiert wird, einen Schritt, dass die maximal zulässige Umlaufgeschwindigkeit eines Rotors aus der detektierten ID-Information abgeleitet wird, und einen Schritt, dass verhindert wird, dass die Ist-Umlaufgeschwindigkeit des Rotors die maximal zulässige Umlaufgeschwindigkeit übersteigt.
  • Die japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung JP 03 34279 Y2 offenbart, dass zwei Magnete an jedem Zentrifugenrotor vorgesehen sind. Das Winkelintervall zwischen den beiden Magneten ist gemäß dem Rotortyp vorbestimmt. Während der Drehung eines Rotors in einer Zentrifuge wird das Winkelintervall zwischen den beiden Magneten durch einen Magnetsensor gemessen, und der Rotortyp wird auf der Grundlage des gemessenen Winkelintervalls detektiert. Es ist bekannt, dass das Winkelintervall zwischen den beiden Magneten gemäß der maximal zulässigen Umlaufgeschwindigkeit des Rotors vorbestimmt ist.
  • Das U.S.-Patent Nr. US 5,382,218 A , das der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. JP 06 198219 A entspricht, offenbart, dass es an jedem Zentrifugenrotor vorgeschriebene Punkte gibt, die in gleichen Winkelintervallen beabstandet angeordnet sind. Ein Magnet ist an jedem der vorgeschriebenen Punkte anwesend oder abwesend, so dass der Rotor ein vorbestimmtes Anwesenheits/Abwesenheits-Muster von Magneten aufweist. Unterschiedliche Anwesenheits/Abwesenheits-Muster von Magneten sind jeweils unterschiedlichen Rotortypen zugeordnet. Die Anwesenheits/Abwesenheits-Muster der Magnete stellen einen Code dar, der als eine ID-Information (Identifikationsinformation) über den Rotortyp verwendet wird. Während der Drehung eines Rotors in einer Zentrifuge wird das Anwesenheits/Abwesenheits-Muster der Magnete an dem Rotor durch eine Vielzahl von Magnetsensoren gemessen, und der Rotortyp wird auf der Grundlage des gemessenen Anwesenheits/Abwesenheits-Musters der Magnete identifiziert.
  • Die Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. JP 07 47305 A offenbart, dass ein Zentrifugenrotor mit einer Anordnung von einem Südpol und höchstens sieben Nordpolen als Rotor-ID-Information versehen ist. Ein Zentrifugenkörper weist Magnetsensoren zum Detektieren der Magnetpolanordnung zur Identifikation des Rotors auf.
  • Das U.S.-Patent Nr. US 4,551,715 A ; das dem japanischen Patent mit der Veröffentlichungs-Nr. JP 0641956 B2 entspricht, offenbart eine Vorrichtung zum Bestimmen der Ist-Drehzahl und einer maximalen Sicherheitsdrehzahl eines Zentrifugenrotors. Ein einziges kreisförmiges Array aus gleich beabstandet angeordneten Codierelementen von zwei deutlich unterscheidbaren Typen ist an dem Rotor angebracht. Ein einziger Detektor, der auf die Codierelemente anspricht, erzeugt ein Ausgangssignal, das gemäß sowohl der Anzahl als auch des Typs der Codierelemente variiert. Ein erstes Schaltungsnetz spricht auf die Anzahl von Codierelementen, auf die pro Zeiteinheit getroffen wird, ohne Rücksicht auf den Typ an, um ein Ist-Drehzahl- oder Tachometersignal zu erzeugen. Ein zweites Schaltungsnetz spricht auf die Anzahl von Codierelementen von jedem Typ, auf die während jeder Umdrehung des Rotors getroffen wird, ohne Rücksicht auf seine Drehzahl an, um ein Rotoridentifikationssignal zu erzeugen, das die maximale Sicherheitsdrehzahl des Rotors angibt.
  • Das U.S.-Patent Nr. US 4,772,254 A das dem japanischen Patent mit der Veröffentlichungs-Nr. JP 6333911 B2 entspricht, offenbart einen Zentrifugenrotor mit einem Trägerring, an dem 24 Bohrungslöcher ausgebildet sind, die gleichmäßig um seinen Umfang herum in einem vorbestimmten radialen Abstand von der Drehachse verteilt sind, um Permanentmagnete aufzu nehmen. Die Magnete sind derart eingesetzt, dass in manchen Fällen ihre Südpole und in anderen ihre Nordpole sich von dem Ring weg nach außen erstrecken. Die Orientierung der Magnete und/oder ihre Anwesenheit oder Abwesenheit erlaubt die Verwendung eines binären Codiersystems (0 oder 1), das einzigartig ist, um jeden Zentrifugenrotor zu identifizieren. Jedes der 24 Bohrungslöchern entspricht 1 Bit. Der Anwesenheit eines Magneten in einem Bohrungsloch ist ein Bit "1" zugewiesen, während der Abwesenheit eines Magneten aus diesem einem Bit "0" zugewiesen ist. Die Anordnung der 24 Bohrungslöcher ist in einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Sektor unterteilt; die jeweils 4 Bits, 7 Bits, 4 Bits bzw. 9 Bits aufweisen. Magnete in dem ersten, dem zweiten und dem dritten Sektor weisen sich nach außen erstreckende Nordpole auf. Andererseits weisen Magnete in dem vierten Sektor sich nach außen erstreckende Südpole auf. Die 4 Bits in dem ersten Sektor geben das Baujahr das Rotors an. Die 7 Bits in dem zweiten Sektor geben die Seriennummer des Rotors an. Die 4 Bits in dem dritten Sektor geben den Rotortyp an. Die 9 Bits in dem vierten Sektor geben die maximal zulässige Drehzahl des Rotors an. In U.S.-Patent Nr US 4,772,254 A sind die Positionen der Permanentmagnete auf die Positionen der 24 Bohrungslöcher beschränkt. Diese Positionsbeschränkung verursacht eine geringere Anzahl von unterschiedlichen Rotorinformationszuständen, die durch die Orientierung der Magnete und/oder ihre Anwesenheit und Abwesenheit dargestellt werden kann.
  • Die DE 197 06 997 A1 beschreibt eine Laborzentrifuge, deren Rotor mit einem separaten Informationsträger ausgestattet ist, auf welchem mehrere Magnetkörper verteilt angeordnet sind. Wenn die Magnetkörper bei einer Drehung des Rotors einen induktiven Übertrager passieren, lässt sich daraus ein definiertes Bitmuster ableiten, welches für die höchst zulässige Drehzahl des jeweils eingesetzten Rotors repräsentativ ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist ein Ziel dieser Erfindung, eine Zentrifuge mit einem Rotor bereitzustellen, der Markierungen oder Identifikationselemente aufweist, die Ro torinformation darstellen, die zwischen vielen unterschiedlichen Zuständen verändert werden kann.
  • Dieses Ziel wird mit einer Zentrifuge gemäß den Ansprüchen 1 oder 5 sowie einem Rotor gemäß Anspruch 6 erreicht.
  • Die Unteransprüche geben weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gedankens wieder.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsform näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 ist eine Draufsicht einer ersten Anordnung von Magneten an einer Unterseite eines Zentrifugenrotors bei einer Ausführungsform dieser Erfindung.
  • 2 ist ein Schaubild, teilweise im Schnitt, einer Zentrifuge bei der Ausführungsform dieser Erfindung.
  • 3 ist ein Blockdiagramm eines elektrischen Schaltkreises in der Zentrifuge von 2.
  • 4 ist ein Zeitablaufdiagramm eines Beispiels der Wellenform des Ausgangssignals von dem Magnetsensor in den 2 und 3.
  • 5 ist ein Schaubild der Relation zwischen einem Winkelintervall θspd der Anzahl von unterschiedlichen ID-Informationszuständen und Kombinationen von Winkelintervallen θ1 und θ2 bei der Ausführungsform dieser Erfindung.
  • 6 ist eine Draufsicht einer zweiten Anordnung der Magnete an der Unterseite des Zentrifugenrotors bei der Ausführungsform dieser Erfindung.
  • 7 ist ein Flussdiagramm eines Segments eines Programms für einen Mikrocomputer in 3.
  • Es gibt eine Vielzahl von Zentrifugenrotoren, die jeweils für unterschiedliche zu analysierende Proben konstruiert sind. Aus den Rotoren wird einer ausgewählt, bevor er in einer Zentrifuge platziert wird. Den Rotoren sind jeweils unterschiedliche Wörter eines ID-Codes (Identifikationscodes) oder unterschiedliche Zustände von ID-Information zugeordnet. Der Typ jedes Rotors kann aus dem ID-Informationszustand detektiert werden. Die maximal zulässige Umlaufgeschwindigkeit variiert von Rotor zu Rotor.
  • Nach 1 weist ein Zentrifugenrotor 2 eine Unterseite 2A auf, an der Magnete 5a, 5b, 5c und 5d nacheinander in dieser Reihenfolge als Markierungen oder Identifikationselemente vorgesehen sind. Die Magnete 5a, 5b, 5c und 5d sind entlang des Umfangs eines an der Unterseite 2A des Rotors 2 befindlichen Kreises angeordnet. Mit anderen Worten sind die Magnete 5a, 5b, 5c und 5d entlang des Umfangs des gleichen Kreises angeordnet, dessen Mitte mit der Drehachse des Rotors 2 zusammenfällt. Somit weisen die Magnete 5a, 5b, 5c und 5d gleiche radiale Positionen in Bezug auf die Drehachse des Rotors 2 auf. Die Magnete 5a, 5b, 5c und 5d sind vom gleichen Typ. Die Magnete 5a, 5b, 5c und 5d besitzen die gleiche Polaritätsrichtung in Bezug auf die Drehachse des Rotors 2.
  • Die Magnete 5a und 5d sind einer Angabe der maximal zulässigen Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 2 zugewiesen. Genauer ist eine vorge schriebenen Relation ist das Winkelintervall θspd abhängig von der maximal zulässigen Umlaufgeschwindigkeit vorbestimmt. Die Magnete 5a, 5b und 5c sind einer Angabe des ID-Codewortes oder des ID-Informationszustandes des Rotors 2 zugeordnet. Genauer ist eine vorgeschriebene Relation zwischen dem ID-Codewort (dem ID-Informationszustand), dem Winkelintervall θ1 zwischen den Magneten 5a und 5b und dem Winkelintervall θ2 zwischen den Magneten 5b und 5c vorgesehen. Gemäß der vorgeschriebenen Relation sind die Winkelintervalle θ1 und θ2 abhängig von dem ID-Codewort (dem ID-Informationszustand) vorbestimmt. Dementsprechend bilden die Magnete 5a, 5b, 5c und 5d ein magnetisches Muster, das den ID-Informationszustand des Rotors 2 und seine maximal zulässige Umlaufgeschwindigkeit darstellt. Das ID-Codewort (der ID-Informationszustand) weist vorzugsweise eine Komponente auf, die den Typ des Rotors 2 angibt.
  • Nach 2 ist ein Antriebsmotor 6 an einem Zentrifugenkörper vorgesehen und von diesem getragen. Der Antriebsmotor 6 weist eine Abtriebswelle 3 auf, mit der eine Krone 8 durch einen Axialkupplungsmechanismus verbunden ist. Der Rotor 2 ist auf der Krone 8 platziert und mit dieser verbunden. Der Rotor 2 ist mit der Abtriebswelle 3 des Antriebsmotors 6 über die Krone 8 gekuppelt. Deshalb kann der Motor 2 durch den Antriebsmotor 6 gedreht werden. Der Zentrifugenkörper weist ein schalenförmiges Element auf, das eine Kammer 1 zur Aufnahme des Rotors 2 bildet. Der Zentrifugenkörper ist mit einer Tür 7 zum selektiven Versperren und Entsperren eines oberen Endes der Rotorkammer 1 versehen. Wie zuvor erwähnt, sind die Magnete 5a, 5b, 5c und 5d (siehe 1), die die Markierungen oder die Identifikationselemente bilden, an der Unterseite 2A des Rotors 2 vorgesehen. Ein Magnetsensor 4, der in der Rotorkammer 1 platziert und auf dem Zentrifugenkörper getragen ist, wirkt, um die Magnete 5a, 5b, 5c und 5d zu detektieren. Somit funktioniert der Magnetsensor 4 als ein Identifikationselemente detektierender Sensor. Der Magnetsensor 4 nimmt eine radiale Position entsprechend der radialen Position der Magnete 5a, 5b, 5c und 5d ein. Der Magnetsensor 4 erstreckt sich in der Nähe des Umfangs des Kreises, entlang welchem die Magnete 5a, 5b, 5c und 5d angeordnet sind. Außerdem erstreckt sich der Magnetsensor 4 an einer Position direkt unter einem Abschnitt des Umfangs des Kreises, entlang welchem die Magnete 5a, 5b, 5c und 5d angeordnet sind. Der Magnetsensor 4 umfasst beispielsweise ein Hall-Element. Ein Sensor 10, der dem Antriebsmotor 6 zugeordnet ist, detektiert die Umlaufgeschwindigkeit der Motorabtriebswelle 3, d.h. die Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 2.
  • Wie es in 3 gezeigt ist, sind der Magnetsensor 4 und der Umlaufgeschwindigkeitssensor 10 elektrisch mit einem Mikrocomputer 9 verbunden. Der Antriebsmotor 6 ist elektrisch mit dem Mikrocomputer 9 über einen Motorsteuerschaltkreis 13 verbunden. Eine Betätigungseinheit 15, die von einem Benutzer betätigt werden kann, ist elektrisch mit dem Mikrocomputer 9 verbunden. Ein RAM (Direktaugriffsspeicher) 11 und ein ROM (Nurlesespeicher) 12 sind elektrisch mit dem Mikrocomputer 9 verbunden.
  • Der Mikrocomputer 9 umfasst einen Signalverarbeitungsabschnitt, Speicher und Schnittstellen mit dem Magnetsensor 4, dem Umlaufgeschwindigkeitssensor 10, dem Motorsteuerschaltkreis 13 und der Betätigungseinheit 15. Der Mikrocomputer 9 arbeitet gemäß einem in dem ROM 12 gespeicherten Programm. Das Programm ist entworfen, um es dem Mikro computer 9 zu ermöglichen, die nachstehend erwähnten Arbeitsschritte auszuführen.
  • Während der Drehung des Rotors 2 detektiert der Magnetsensor 4, wann jeder der Magnete 5a, 5b, 5c und 5d durch eine Position direkt über dem Magnetsensor 4 hindurchtritt. Der Mikrocomputer 9 empfängt ein Ausgangssignal von einem Magnetsensor 4, das die Detektion von jedem der Magnete 5a, 5b, 5c und 5d widerspiegelt. Der Mikrocomputer 9 verarbeitet das Ausgangssignal des Magnetsensors 4, wodurch der ID-Informationszustand des Rotors 2 und seine maximal zulässige Umlaufgeschwindigkeit detektiert werden. Bevor der normale Betrieb der Zentrifuge gestartet wird, betätigt der Benutzer die Betätigungseinheit 15, so dass Daten, die die gewünschten Betriebsbedingungen der Zentrifuge und des Antriebsmotors 6 darstellen, in den Mikrocomputer 9 eingegeben werden. Der Mikrocomputer 9 überträgt die Daten der gewünschten Betriebsbedingungen zum RAM 11. Während des normalen Betriebes der Zentrifuge liest der Mikrocomputer 9 die Daten der gewünschten Betriebsbedingungen aus dem RAM 11 aus und steuert den Antriebsmotor 6 über den Motorsteuerschaltkreis 13 in Abhängigkeit von den gewünschten Betriebsbedingungen.
  • Vorzugsweise werden in den RAM 11 oder den ROM 12 zuvor Informationen geladen, die eine Tabelle darstellen, die die Relation zwischen den Rotortypen und den Kreisbewegungsradien der Rotoren kennzeichnet. Der Mikrocomputer 9 leitet den Typ des Rotors 2 aus dem detektierten ID-Informationszustand ab. Der Mikrocomputer 9 durchsucht die Tabelle nach dem Kreisbewegungsradius des Rotors 2, der dem abgeleiteten Typ des Rotors 2 entspricht. Der Mikrocomputer 9 berechnet die Fliehkraftbe schleunigung des Rotors 2 aus Parametern, die dessen Kreisbewegungsradius umfassen.
  • Der Rotor 2 wird auf die Krone 8 gesetzt, bevor er durch den Antriebsmotor 6 gedreht wird. Während der Drehung des Rotors 2 detektiert der Magnetsensor 4, wann jeder der Magnete 5a, 5b, 5c und 5d durch die Position direkt über dem Magnetsensor 4 hindurchtritt. Der Magnetsensor 4 informiert den Mikrocomputer 9 über die Detektionsergebnisse. Der Mikrocomputer 9 empfängt ein Ausgangssignal von dem Umlaufgeschwindigkeitssensor 10, das die Umlaufgeschwindigkeit der Abtriebswelle 3 des Antriebsmotors 6 oder die Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 2 darstellt. Somit erkennt der Mikrocomputer 9 die Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 2.
  • Wie es in 4 gezeigt ist, weist das Ausgangssignal von dem Magnetsensor 4 Impulse "a", "b", "c" und "d" während der Periode "T" der Drehung des Rotors 2 auf, das heißt das Zeitintervall "T" von einer Umdrehung des Rotors 2. Die Impulse "a", "b", "c" und "d" entsprechen jeweils den Magneten 5a, 5b, 5c bzw. 5d. Der Mikrocomputer 9 detektiert die steigenden Flanken (die voreilenden Flanken) der Impulse "a", "b", "c" und "d" in dem Ausgangssignal von dem Magnetsensor 4. Zusätzlich detektiert der Mikrocomputer 9 die Momente des Auftretens der steigenden Flanken der Impulse "a", "b", "c" und "d". Der Mikrocomputer 9 berechnet das Zeitintervall Tspd zwischen den detektierten Momenten des Auftretens der steigenden Flanken der Impulse "a" und "d". Zusätzlich berechnet der Mikrocomputer 9 das Zeitintervall zwischen den detektierten Momenten des Auftretens der steigenden Flanken der beiden benachbarten Impulse "a" als eine Angabe der Drehperiode "T". Alternativ leitet der Mikrocomputer 9 die Drehperiode "T" aus dem Ausgangssignal des Umlaufgeschwindigkeitssensors 10 ab. Der Mikrocomputer 9 berechnet das Winkelintervall θspd zwischen den Magneten 5a und 5d aus der Drehperiode "T" und dem Zeitintervall Tspd. Der Mikrocomputer 9 detektiert die maximal zulässige Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 2 aus dem berechneten Winkelintervall θspd gemäß einer vorbestimmten Funktion oder einer Nachschlagetabellenprozedur. Genauer entspricht die vorbestimmte Funktion der vorgeschriebenen Relation zwischen der maximal zulässigen Umlaufgeschwindigkeit und dem Winkelintervall θspd. In den RAM 11 oder den ROM 12 können zuvor Daten geladen werden, die eine Tabelle darstellen, die die vorgeschriebene Relation zwischen der maximal zulässigen Umlaufgeschwindigkeit und dem Winkelintervall θspd kennzeichnet. In diesem Fall verwendet die Nachschlagetabellenprozedur die Tabelle in dem RAM 11 oder dem ROM 12. Nachdem die maximal zulässige Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 2 detektiert worden ist, begrenzt der Mikrocomputer 9 die Ist-Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 2 wie folgt. Der Mikrocomputer 9 detektiert die Ist-Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 2, indem auf das Ausgangssignal von dem Umlaufgeschwindigkeitssensor 10 Bezug genommen wird. Der Mikrocomputer 9 vergleicht die detektierte Ist-Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 2 mit seiner maximal zulässigen Umlaufgeschwindigkeit. Der Mikrocomputer 9 steuert den Antriebsmotor 6 über den Motorsteuerschaltkreis 13 in Ansprechen auf das Vergleichsergebnis, um die Ist-Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 2 auf innerhalb eines Bereiches zu begrenzen, der gleich ist oder unter der maximal zulässigen Umlaufgeschwindigkeit liegt. In dem Fall, dass die Ist-Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 2 (die detektierte Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 2) die maximal zulässige Umlaufgeschwindigkeit übersteigt, kann der Mikro computer 13 den Antriebsmotor 6 derart steuern, dass sein Betrieb ausgesetzt wird.
  • Der Mikrocomputer 9 berechnet das Zeitintervall T1 zwischen den Momenten des Auftretens der steigenden Flanken der Impulse "a" und "b". Der Mikrocomputer 9 berechnet das Winkelintervall θ1 zwischen den Magneten "a" und "b" aus der Drehperiode "T" und dem Zeitintervall T1. Der Mikrocomputer 9 berechnet das Zeitintervall T2 zwischen den Momenten des Auftretens der steigenden Flanken der Impulse "b" und "c". Der Mikrocomputer 9 berechnet das Winkelintervall θ2 zwischen den Magneten "b" und "c" aus der Drehperiode "T" und dem Zeitintervall T2. Der Mikrocomputer 9 detektiert das ID-Codewort (den ID-Informationszustand) des Rotors 2 aus den berechneten Winkelintervallen θ1 und θ2 gemäß einer Tabellennachschlageprozedur. Genauer werden in den RAM 11 oder den ROM 12 zuvor Daten geladen, die eine Tabelle darstellen, die die vorgeschriebene Relation zwischen dem ID-Codewort (dem ID-Informationszustand), dem Winkelintervall θ1 und dem Winkelintervall θ2 kennzeichnet. Die Nachschlageprozedur verwendet die Tabelle in dem RAM 11 oder dem ROM 12. Der Mikrocomputer 9 leitet den Typ des Rotors 2 aus dem detektierten ID-Informationszustand ab. Der Mikrocomputer 9 detektiert den Kreisbewegungsradius des Rotors 2 aus dem Typ des Rotors 2, wie es zuvor erwähnt wurde. Der Mikrocomputer 9 berechnet die Fliehkraftbeschleunigung des Rotors 2 aus Parametern, die seinen detektierten Kreisbewegungsradius umfassen.
  • Nach den 1 und 6 ist das Winkelintervall zwischen den Magneten 5c und 5d mit θ3 bezeichnet. Das Winkelintervall der längeren Seite zwischen den Magneten 5a und 5d ist mit θmgn bezeichnet. Vorzugsweise ist das Winkelintervall zwischen zwei benachbarten Magneten von den Magneten 5a, 5b, 5c und 5d gleich einem ganzzahligen Vielfachen eines spezifischen Winkelintervalls θres gemäß einer Winkelintervallmessauflösung (einer Winkelintervallmessgenauigkeit). In diesem Fall sind die Winkelintervalle θ1, θ2, θ3 und θmgn wie folgt gegeben. θ1 = N1·θres θ2 = N2·θres θ3 = N3·θres θmgn = N4 – θreswobei N1, N2, N3 bzw. N4 jeweils ganze Zahlen bezeichnen.
  • Vorzugsweise ist das Winkelintervall zwischen zwei benachbarten Magneten von den Magneten 5a, 5b, 5c und 5d gleich oder größer als die untere Grenze θmin eines Winkelintervallbereiches, in dem verhindert wird, dass die beiden Magnete aufgrund des Magnetflusskombinationseffektes als ein Magnet detektiert werden. Vorzugsweise ist das Winkelintervall θmgn um mindestens das Auflösungswinkelintervall θres größer als jedes der Winkelintervalle θ1, θ2 und θ3, so dass der Magnet 5a als ein Kopf (erster) in dem Satz der Magnete 5a, 5b, 5c und 5d detektiert werden kann. In diesen Fällen gibt es die folgenden Relationen. θmin ≦ θ1 ≦ θmgn – θres θmin ≦ θ2 ≦ θmgn – θres θmin ≦ θ3 ≦ θmgn – θres
  • Vorzugsweise ist das Winkelintervall θ1 gleich oder kleiner als das Winkelintervall θ3, um eine falsche Erkennung des Rotors 2 in dem Fall zu verhindern, dass der Rotor 2 reversiert wird. In diesem Fall gibt es die Relation "θ1 ≦ θ3".
  • In dem Fall, dass das Winkelintervall an der unteren Grenze θmin gleich 30° ist und das Auflösungswinkelintervall θres gleich 5° ist (θmin = 30° und θres = 5°), kann das Winkelintervall θspd zwischen 36 unterschiedlichen Werten verändert werden (90°, 95°, 100°, 105°, ..., 260° und 265°), wie es in 5 gezeigt ist. Es ist anzumerken, dass das Winkelintervall θspd auf einen Wert von größer als 180° eingestellt werden kann. Die 36 unterschiedlichen Werte des Winkelintervalls θspd sind jeweils 36 unterschiedlichen maximal zulässigen Umlaufgeschwindigkeiten zugeordnet. Somit bezeichnet das detektierte Winkelintervall θspd eine entsprechende von den 36 unterschiedlichen maximal zulässigen Umlaufgeschwindigkeiten. Wie es in 5 für das Winkelintervall θspd von gleich 90° gezeigt ist, ist die Kombination der Winkelintervalle θ1 und θ2 auf einen Zustand von 30/30 (θ1/θ2 in Graden) festgelegt. Für jeden der anderen 35 unterschiedlichen Werte des Winkelintervalls θspd kann die Kombination der Winkelintervalle θ1 und θ2 zwischen unterschiedlichen Zuständen verändert werden. Die unterschiedlichen Zustände der Kombination der Winkelintervalle θ1 bzw. θ2 sind jeweils unterschiedlichen ID-Codeworten (unterschiedlichen ID-Informationszuständen) zugeordnet. Somit kennzeichnet die Kombination der detektierten Winkelintervalle θ1 und θ2 entsprechende der unterschiedlichen ID-Codeworte (der unterschiedlichen ID-Informationszustände). Beispielsweise kann hinsichtlich des Winkelintervalls θspd von gleich 100° die Kombination der Winkelintervalle θ1 und θ2 zwischen einem Zustand von 30/30 (θ1/θ2 in Graden), einem Zustand von 30/35, einem Zustand von 30/40 und einem Zustand von 35/30 verändert werden.
  • 6 zeigt eine Anordnung der Magnete 5a, 5b, 5c und 5d, bei der die Winkelintervalle θ1, θ2, θ3, θspd und θmgn jeweils gleich 30°, 70°, 125°, 225° bzw. 135° sind. Wie es in 6 gezeigt ist, kann das Winkelintervall θspd auf einen Wert von größer als 180° eingestellt sein.
  • 7 ist ein Flussdiagramm eines Segments des Programms für den Mikrocomputer 9. Das Programmsegment in 7 wird ausgeführt, nachdem der Antriebsmotor 6 die Drehung des Rotors 2 startet. Das Programmsegment in 7 kann wiederholt ausgeführt werden.
  • Wie es in 7 gezeigt ist, detektiert ein erster Schritt S1 des Programmsegments die Momente des Auftretens der steigenden Flanken der Impulse "a", "b", "c" und "d" im Ausgangssignal von dem Magnetsensor 4.
  • Ein Schritt S2, der dem Schritt S1 folgt, berechnet das Zeitintervall Tspd zwischen den detektierten Momenten des Auftretens der steigenden Flanken der Impulse "a" und "d".
  • Ein Schritt S3 im Anschluss an Schritt S2 berechnet das Zeitintervall zwischen den detektierten Momenten des Auftretens der steigenden Flanken der beiden benachbarten Impulse "a" als eine Angabe der Drehperiode "T". Alternativ leitet der Schritt S3 die Drehperiode "T" aus dem Ausgangssignal des Umlaufgeschwindigkeitssensors 10 ab.
  • Ein Schritt S4, der dem Schritt S3 folgt, berechnet das Winkelintervall θspd zwischen den Magneten 5a und 5d aus der Drehperiode "T" und dem Zeitintervall Tspd.
  • Ein Schritt S5 im Anschluss an den Schritt S4 detektiert die maximal zulässige Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 2 auf der Grundlage des berechneten Winkelintervalls θspd. Wie es zuvor erwähnt wurde, wird die detektierte maximal zulässige Umlaufgeschwindigkeit bei der Steuerung des Antriebsmotors 6 über den Motorsteuerschaltkreis 13 verwendet, um die Ist-Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 2 zu begrenzen. Deshalb wird die Ist-Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 2 in einem Bereich gleich oder unter der detektierten maximal zulässigen Umlaufgeschwindigkeit gehalten.
  • Ein Schritt S6, der dem Schritt S5 folgt, berechnet das Zeitintervall T1 zwischen den detektierten Momenten des Auftretens der steigenden Flanken der Impulse "a" und "b".
  • Ein Schritt S7 im Anschluss an den Schritt S6 berechnet das Winkelintervall θ1 zwischen den Magneten "a" und "b" aus der Drehperiode "T" und dem Zeitintervall T1.
  • Ein Schritt S8, der dem Schritt S7 folgt, berechnet das Zeitintervall T2 zwischen den detektierten Momenten des Auftretens der steigenden Flanken der Impulse "b" und "c".
  • Ein Schritt S9 im Anschluss an den Schritt S8 berechnet das Winkelintervall θ2 zwischen den Magneten "b" und "c" aus der Drehperiode "T" und dem Zeitintervall T2.
  • Ein Schritt S10, der dem Schritt S9 folgt, detektiert das ID-Codewort (den ID-Informationszustand) des Rotors 2 auf der Grundlage der berechneten Winkelintervalle θ1 und θ2.
  • Ein Schritt S11 im Anschluss an den Schritt S10 leitet den Typ des Rotors 2 aus dem detektierten ID-Informationszustand ab. Der abgeleitete Rotortyp wird beim Detektieren des Kreisbewegungsradius des Rotors 2 verwendet. Die Fliehkraftbeschleunigung des Rotors 2 wird aus Parametern berechnet, die seinen detektierten Kreisbewegungsradius umfassen. Nach dem Schritt S11 endet das Programmsegment.
  • Es ist anzumerken, dass die Gesamtzahl von Magneten pro Rotor sich von vier unterscheiden kann. Die Gesamtzahl von Magneten pro Rotor kann gleich drei, fünf oder mehr sein. In diesen Fällen sind die Magnete in einem für den Rotor besonderen Muster angeordnet. Das Winkelintervall zwischen zweien der Magnete wird als eine Angabe der maximal zulässigen Umlaufgeschwindigkeit des Rotors verwendet, während die Relativpositionen der Magnete als eine Angabe der ID-Information des Rotors verwendet werden.

Claims (6)

  1. Zentrifuge, umfassend: einen Rotor (2); einen Motor (6) zum Drehen des Rotors (2); Identifikationselemente (5), die an dem Rotor (2) vorgesehen und entlang eines Umfangs eines Kreises angeordnet sind; und einen Sensor (4) zum Detektieren der Identifikationselemente (5) während der Drehung des Rotors (2); wobei die Identifikationselemente (5) mindestens erste (5a), zweite (5b) und dritte (5c) Magnete umfassen und sowohl eine erste Information hinsichtlich einer maximal zulässigen Umlaufgeschwindigkeit des Rotors (2) als auch eine zweite Information hinsichtlich der Identifikation des Rotors (2) zur Verfügung stellen, wobei ein erstes Winkelintervall (θspd) zwischen dem ersten (5a) und dem dritten (5c) Magnet die maximal zulässige Umlaufgeschwindigkeit angibt, und wobei eine Anordnung eines zweiten Winkelintervalls (θ1) zwischen dem ersten (5a) und dem zweiten (5b) Magnet und eines dritten Winkelintervalls (θ2) zwischen dem zweiten (5b) und dem dritten (5c) Magnet die Identifikation des Rotors (2) angibt, wobei die Zentrifuge ferner umfasst: einen Magnetsensor (4) zum Detektieren des ersten (5a), des zweiten (5b) und des dritten (5c) Magneten während der Drehung des Rotors (2) und zum Erzeugen eines Signals, das Ergebnisse der Detektion darstellt; und einen Mikrocomputer (9), welcher das detektierte Signal empfängt, wobei der Mikrocomputer (9) das erste Winkelintervall (θspd) in Ansprechen auf das Signal misst, um die erste Information bereit zu stellen, und wobei der Mikrocomputer (9) das zweite Winkelintervall (θ1) und das dritte Winkelintervall (θ2) in Ansprechen auf das Signal misst, um die zweite Information bereit zu stellen.
  2. Zentrifuge nach Anspruch 1, wobei das Winkelintervall zwischen zwei benachbarten Magneten gleich einem ganzzahligen Vielfachen eines spezifischen Winkelintervalls (θres) gemäß einer Winkelintervallmessauflösung ist.
  3. Zentrifuge nach Anspruch 1, wobei das zweite Winkelintervall (θ1) kleiner oder gleich dem dritten Winkelintervall (θ2) ist.
  4. Zentrifuge nach Anspruch 1, wobei der erste (5a), zweite (5b) und dritte (5c) Magnet im Uhrzeigersinn angeordnet sind und wobei das Winkelintervall zwischen dem dritten Magnet (5c) und dem ersten Magnet (5a) größer als jedes der beiden anderen Winkelintervalle (θ1, θ2) ist.
  5. Zentrifuge, umfassend: einen Rotor (2); einen Motor (6) zum Drehen des Rotors (2); Identifikationselemente (5), die an dem Rotor (2) vorgesehen und entlang eines Umfangs eines Kreises angeordnet sind; und einen Sensor (4) zum Detektieren der Identifikationselemente (5) während der Drehung des Rotors (2); wobei die Identifikationselemente (5) mindestens erste (5a), zweite (5b) und dritte (5c) Magnete umfassen und sowohl eine erste Information hinsichtlich einer maximal zulässigen Umlaufgeschwindigkeit des Rotors (2) als auch eine zweite Information hinsichtlich der Identifikation des Rotors (2) zur Verfügung stellen, wobei ein erstes Winkelintervall (θspd) zwischen dem ersten (5a) und dem dritten (5c) Magnet die maximal zulässige Umlaufgeschwindigkeit angibt, und wobei ein zweites Winkelintervall (θ1) zwischen dem ersten (5a) und dem zweiten (5b) Magnet und ein drittes Winkelintervall (θ2) zwischen dem zweiten (5b) und dem dritten (5c) Magnet die Identifikation des Rotors (2) angeben; wobei die Zentrifuge ferner umfasst: einen Magnetsensor (4) zum Detektieren des ersten (5a), des zweiten (5b) und des dritten (5c) Magneten während der Drehung des Rotors (2) und zum Erzeugen eines Signals, das Ergebnisse der Detektion darstellt; und einen Mikrocomputer (9), welcher das detektierte Signal empfängt, wobei der Mikrocomputer (9) das erste Winkelintervall (θspd) in Ansprechen auf das Signal misst, um die erste Information bereit zu stellen, und wobei der Mikrocomputer (9) das zweite Winkelintervall (θ1) oder das dritte Winkelintervall (θ2) in Ansprechen auf das Signal misst, um die zweite Information bereit zu stellen.
  6. Rotor (2) für eine Zentrifuge, umfassend: einen ersten (5a), einen zweiten (5b), einen dritten (5c) und einen vierten Magneten (5d), die entlang eines Umfangs eines Kreises angeordnet sind; wobei ein Winkelintervall (θspd) zwischen dem ersten (5a) und dem vierten Magneten (5d) eine maximal zulässige Umlaufgeschwindigkeit des Rotors (2) angibt, und ein Winkelintervall (θ1) zwischen dem ersten (5a) und dem zweiten (5b) Magneten und ein Winkelintervall (θ2) zwischen dem zweiten (5b) und dem dritten (5c) Magneten eine Identifikationsinformation über den Rotor (2) angeben.
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