DE3815449A1 - Zentrifuge, insbesondere laborzentrifuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Betrieb von Laborzentrifugen erfordert mit Hinblick auf den jeweils eingesetzten Rotor, insbesondere dessen Drehzahl Sicherheitsvorkehrungen, durch welche ausgehend von der Identifizierung eines bestimmten, gerade eingesetz­ ten Rotors Bedienungsfehler automatisch erkannt und kor­ rigiert werden können.

Es sind in diesem Zusammenhang Einrichtungen zur Identifi­ zierung von Rotoren bekanntgeworden, bei denen berührungs­ los, d. h. auf optischem oder induktivem Wege Indexscheiben der Rotoren, an denen Nocken oder sonstige Segmente ange­ bracht sind, abgezählt worden sind, wobei aus deren Anzahl wiederum der Rotortyp ermittelt worden ist. Von Nachteil ist bei dieser Identifizierungsmethode, daß - zumindest mit vertretbarem Aufwand - nur wenige Rotortypen unterscheid­ bar sind. Angesichts der jedoch großen Zahl der zu unterscheiden­ den Rotortypen führt die Extrapolation dieser bekannten Prinzipien somit nicht zu kostengünstigen Lösungen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Zentrifuge der eingangs bezeichneten Gattung dahingehend auszugestalten, daß mit bauteilmäßig geringem Aufwand eine große Anzahl an Rotortypen unterscheidbar sind. Gelöst ist diese Auf­ gabe bei einer gattungsgemäßen Zentrifuge durch die Merk­ male des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Wesentlich ist somit, daß die Identifizierung eines Rotors aus der Dekodierung des durch eine definierte Anordnung von be­ rührungslos abtastbaren Informationsträgern gebildeten Bitmusters abgeleitet ist. Dieses Bitmuster muß hierbei notwendigerweise zumindest zwei Informationsanteile ent­ halten, nämlich einen ersten, der dem speziellen Rotor­ typ zugeordnet ist und einen zweiten, der den Beginn oder das Ende eines mittels des Sensors durchgeführten Lesevorgangs dieser Information signalisiert. Durch den dem Motor zugeordneten Drehzahlgeber wird die Zeitbasis für den Auswertevorgang des genannten Bitmusters geliefert. Die in der Dekodiereinrichtung gewonnene Information über den Rotortyp kann in vielfältiger Weise verwendet werden. So kann das Ergebnis dieser Identifizierung op­ tisch angezeigt werden oder es können aus dieser Infor­ mation unmittelbar Steuerungssignale insbesondere korrigierende Signale für den Zentrifugenantrieb abgeleitet werden.

Durch die Verwendung eines ein bistabiles Schaltverhalten aufweisenden Sensors entsprechend den Merkmalen des An­ spruchs 2 kann mit wenigen, mit dem Rotor drehenden In­ formationsträgern bereits eine verhältnismäßig große Anzahl eindeutig unterscheidbarer Bitkonstellationen und damit Rotorkennzeichnungen realisiert werden.

Die Verwendung von magnetisch erfaßbaren Informations­ trägern entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 3 und 4 ist praktisch von großem Vorteil, insbesondere aufgrund der Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzungen. Die ge­ nannten Magnetkörper können beispielsweise entlang zweier Teilkreise angeordnet sein, wobei durch die Magnetkörper des ersten Teilkreises lediglich ein Startimpuls für einen Lesevorgang gegeben wird, wohingegen durch die Magnetkörper des zweiten Teilkreises die eigentliche Rotorkennung kodiert ist. Die Kodierung wird beispiels­ weise derart durchgeführt, daß der Umfang des Teilkreises in untereinander gleiche Winkelschritte zerlegt ist, deren jedem jeweils ein mittels der Dekodiereinrichtung einge­ lesenes Bit zugeordnet ist. Im letztgenannten Fall steht für die Kennzeichnung eines Rotors somit der gesamte, durch die Variierungsmöglichkeiten der Bitfolge eines Teilkreises entsprechend der gewählten Kodierung verfüg­ bare Zeichenvorrat zur Verfügung. Durch die magnetisch wechselnde Polarität der Magnetkörper wird über die Hall­ sonde der Sensor in definierter Weise jeweils in den einen oder den anderen stabilen Schaltzustand versetzt.

Es besteht darüber hinaus gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 die Möglichkeit, sämtliche Informationsträger bzw. Magnetkörper auf einem einzigen Teilkreis anzuordnen, so daß das gesamte, während einer Umdrehung des Rotors auf den Sensor übertragene, durch die Folge der Magnet­ körper festgelegte Bitmuster sowohl den Zeitpunkt des Beginns des Lesevorgangs bzw. die Winkellage als auch die spezifische Rotorkennung darstellt. Da aus der während einer Übertragung mittels des Sensors gewonnenen Bitfolge die beiden genannten Signalanteile eindeutig unterscheid­ bar sein müssen, steht hier naturgemäß nicht der gesamte, durch die Bitanzahl theoretisch realisierbare Zeichenvor­ rat zur Rotorkennzeichnung zur Verfügung. Es vereinfacht sich in diesem Fall jedoch die räumliche Anordnung der Informationsträger bzw. Magnetkörper.

Die Dekodiereinrichtung ist gemäß den Merkmalen des Anspruchs 6 ein Mikroprozessor, insbesondere mit Hinblick auf die durch diesen einfach realisierbaren, der Dekodie­ rung zugrunde liegenden Maßnahmen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsge­ mäßen Laborzentrifuge;

Fig. 2 eine Ansicht des die Magnetkörper tragenden Teil­ kreises aus einer Richtung II der Fig. 1.

Mit 1 ist in der Zeichnung der Rotor einer Laborzentri­ fuge bezeichnet, die um eine vertikale Achse 2 drehbar gelagert ist. Der Rotor ist in an sich bekannter Weise mit Aufnahmevorrichtungen für Gefäße bezeichnet, welche die in ihre Komponenten zu zerlegenden Substanzen enthal­ ten. Es ist lediglich ein Gefäß 3 gestrichelt wiederge­ geben, dessen Längsachse unter einem Winkel zu der Achse 2 verläuft.

Mit 4 ist der dem Antrieb des Rotors dienende Motor be­ zeichnet, welcher einen Drehzahlgeber 5 aufweist. Der Motor befindet sich in der zeichnerischen Darstellung in koaxialer Anordnung zu dem Rotor 1 und ist in der herkömmlichen Weise drehzahlregelbar ausgestaltet, worauf im folgenden noch nicht eingegangen werden soll. Zeichne­ risch nicht dargestellt ist die dem Motor 4 zugeordnete Energieversorgung.

Auf einem Teilkreis 6 an der Unterseite des Rotors 1 - an diesem befestigt - befinden sich zwei Magnetkörper 7, die mit einem bistabilen, an dem Gehäuse 8 des Motors 4 befestigten Sensor 9 zusammenwirken. Die dem Sensor 9 benachbart angeordneten Abschnitte der Magnetkörper weisen jeweils eine magnetisch unterschiedliche Polarität auf, so daß als Folge der Bewegung eines Magnetkörpers 7 ent­ lang des Sensors 9 dieser von dem jeweils einen in den anderen Schaltzustand versetzt wird. Beispielsweise kann im Rahmen des Sensors 9 eine Hallsonde verwendet werden. Derartige, durch jeweils ein Magnetfeld bestimmter Polari­ tät betätigbare Sensoren 9, die jeweils zwei stabile Schaltzustände aufweisen, sind als solche bekannt, so daß auf eine genauere Beschreibung derselben verzichtet wird.

Mit 10 ist ein Mikroprozessor bezeichnet, der über eine Leitung 11 mit dem Drehzahlgeber 5 und über eine Leitung 12 mit dem Sensor 9 in Verbindung steht. Über die Leitung 12 wird in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Magnet­ körper 7 auf dem Teilkreis 6 eine Impulsfolge übertragen, aus welcher mittels des über die Leitung 11 übertragenen, die Drehzahl des Rotors anzeigenden Signals mittels des Mikroprozessors 10 eine Identifikation eines bestimmten Rotors 1 möglich ist, wobei diese Identifikation steuerungs­ technisch in beliebiger Weise verwertbar ist. Insbesondere ist hier an Überwachungs- und Sicherheitsfunktionen für den Betrieb der Laborzentrifuge gedacht.

Durch die Verteilung der Magnetkörper 7 auf dem Teilkreis 6 ist ein Bitmuster vorgegeben, welches in digital kodier­ ter Form nicht nur ein einem bestimmten Rotortyp zugeord­ netes Signal sondern auch ein den Beginn eines Zähl- bzw. Lesevorgangs indizierendes Signal enthält. Der Mikroprozessor 10 dient somit der Dekodierung der auf diese Weise festgelegten Information.

Lediglich beispielhaft soll im folgenden noch unter Bezug­ nahme auf die grafische Darstellung gemäß Fig. 2 erläutert werden, in welcher Weise die den Beginn des Lesevorgangs sowie eine Kennungsnummer des Rotors beinhaltende Infor­ mation aus der Position von Magnetkörpern auf dem genann­ ten Teilkreis 6 festgelegt ist.

Gemäß der Darstellung der Fig. 2 ist der Umfang des Teil­ kreises 6 in Winkelschritte 13 von jeweils 30° unterteilt, wobei mit 14 die sich aus dieser Winkelauflösung ergebenden möglichen Positionen von Magnetkörpern 7 bezeichnet sind. Entsprechend der Zahl dieser Positionen 14 ergibt sich bei einer vollen Umdrehung des Rotors 1 somit ein aus zwölf Bit bestehendes Bitmuster. Von diesen zwölf Bit werden beispiels­ weise die ersten vier Bit zur Kodierung des Beginns eines Lesevorgangs benützt, während die verbleibenden acht Bit zur Kodierung eines Erkennungszeichens für den jeweiligen Rotor 1 zur Verfügung stehen. Die Wahl des speziellen Codes ist an sich beliebig und kann nach Zweckmäßigkeits­ gesichtspunkten gewählt werden. Es muß lediglich dafür Sorge getragen werden, daß der durch die genannten vier Bit gebildete Startcode eindeutig von dem durch die genannten acht Bit gebildeten Erkennungscode unterscheidbar ist. Hier­ aus ergibt sich in an sich bekannter Weise die bei dieser Bitzahl maximal kodierbare Anzahl von unterscheidbaren Rotorkennzeichnungen. Über den Drehzahlgeber 5 wird le­ diglich die Zeitbasis zur Auswertung der genannten zwölf Bits geliefert. Die Auflösung in Winkelschritte 13 kann im Bedarfsfall feiner oder auch gröber ausgebildet werden, je nach der Anzahl der auf diese Weise zu unterscheidenden Rotortypen. Man erkennt, daß insbesondere aufgrund der ein bistabiles Schaltverhalten aufweisenden Sensoren 9 in einfachster Weise die Kodierung einer verhältnismäßig großen Anzahl unterschiedlicher Rotortypen sowie deren mikroprozessorgesteuerte Identifizierung möglich ist.

Claims (6)

1. Zentrifuge, insbesondere Laborzentrifuge, bestehend zumindest aus einem Rotor (1), der mit einem Motor (4) in Antriebsverbindung steht, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an dem Rotor (1) berührungslos ab­ tastbare, eine codierte Information darstellende Informationsträger angeordnet sind, die mit einem ortsfesten Sensor (9) in Wirkverbindung stehen, daß der Motor (4) mit einem Drehzahlgeber (5) ausge­ rüstet ist und daß sowohl der Drehzahlgeber (5) als auch der Sensor (9) mit einer Einrichtung zur Decodierung der genannten Information in Verbindung stehen.

2. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abtastung der Informationsträger ein ein bistabiles Schaltverhalten aufweisender Sensor (9) benutzt wird.

3. Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Informationsträger Magnetkörper (7) benutzt werden, die in definierter Weise entlang wenigstens eines Teilkreises (6) des Rotors (1) mit wechselnder magnetischer Polarität angeordnet sind.

4. Zentrifuge nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein magnetfeldabhängiges Schaltelement, vorzugsweise eine Hallsonde aufweist.

5. Zentrifuge nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Informationsträger auf einem Teilkreis (6) angeordnet sind.

6. Zentrifuge nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Decodierung ein Mikroprozessor (10) ist.