JP6944960B2 - 要素の回転速度を監視するための方法および装置 - Google Patents
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Description
遠心分離されるべき試料は試料容器に保存され、これらの試料容器は遠心分離機ロータによって回転される。それにより、遠心分離機ロータは通常、電気モータによって駆動される垂直駆動軸によって回転させられる。意図される用途に応じてさまざまな遠心分離機ロータが用いられる。それによって、試料容器は試料を直接収容することができ、または試料容器は試料を収容するそれら自身の試料受入部を有することができ、多数の試料を1つの試料容器内で同時に遠心分離することができる。固定角度ロータおよびスイングロータの形態の遠心分離機ロータが一般に知られている。
−特定の周波数のサイクルが発生され、
−サイクルは、要素の完全な1回転の継続時間の分数または倍数で規定される期間内にカウントされ、
−その期間内にカウントされたサイクルは、所定のカウンタ値と比較され、
−所定の回転速度の超過は、カウントされたサイクルが所定のカウンタ値を下回ることによって検出される。
−特定の周波数のサイクル発生部と、
−要素の完全な1回転の分数または倍数を判断するための手段と、
−要素の完全な1回転の分数または倍数の継続期間内でサイクルをカウントするための手段と、
−カウントされたサイクルを所定のカウント値と比較するための手段とによって特徴付けられ、所定の回転速度の超過は、カウントされたサイクルが所定のカウント値を下回ることによって検出される。
ホールセンサ26は、駆動軸17の周りにおける永久磁石24のそれぞれの回転を検出し、対応する信号120を出力し、それは回転検出部102によって処理される(図2は、例示のために4つの回転a、b、c、dを示す)。そこでは、回転検出部102に存在するDフリップフロップは立ち上がりエッジ150にのみ反応し、同時に信号変化が各新たな立ち上がりエッジ150の後に起こり、立ち上がりエッジ150に関して周波数の半分を有する方形波信号152が出力される。
磁界強度、永久磁石24とホールセンサ26との間の距離、およびホールセンサ26自体も公差の対象となり、それは回転速度の異なるデューティサイクルをもたらす結果となり得る。しかしながら、1回転の時間は非常に精密に設定されなければならないので、そのような変動は大きな偏差をもたらすであろう。立ち上がりエッジ150にのみ反応するDフリップフロップを用いてサイクル周波数120を半分にすることにより、前述の公差の全ては適用可能でなくなり、なぜならば、測定はもはや回転速度のデューティサイクルに依存しないからである。正確に50%のデューティサイクルを有する半サイクル周波数152がこうして得られ、それによって回転速度を非常に精密に監視することができる。
比較部108は、基準値送信部110から基準値128を受信する。基準値送信部110は、次いで、「158」および「64」のような、利用可能なさまざまな基準値128を維持する。対応する基準値128は、制御信号160を用いて選択され、この実施形態では、基準値送信部110は、それを、永久磁石28に割り当てられたホールセンサ30(詳細には説明する必要はない別個の回路がこのために用いられる)を用いて受信する。遠心分離機ロータ20上に永久磁石28が存在しない場合、基準値送信部110はLレベルを受信し、それによって「158」の基準値128を比較部108に出力する。遠心分離機ロータ20上に永久磁石28が存在する場合、基準値送信部110はHレベルを受信し、それによって「64」の基準値128を比較部108に出力する。それにより、装置100は、遠心分離機ロータ20の増大した回転速度についての解放を受信する。
10 本発明による遠心分離機、実験室用遠心分離機
12 ハウジング
14 カバー
15 操作面
16 遠心分離機容器
17 駆動軸、要素
18 遠心分離機モータ、要素
20 遠心分離機モータ、スイングアウトロータ、被駆動要素
22 遠心分離機ビーカー
24 永久磁石
26 ホールセンサ
28 永久磁石
30 ホールセンサ
100 場合によっては、遠心分離機モータ18または遠心分離機モータ20の駆動軸17の回転速度を監視するための本発明による装置
102 回転検出部、要素の完全な1回転の分数または倍数を判断するための手段
104 サイクル発生部
106 2進計数部、サイクルをカウントするための手段
108 比較部、カウントされたサイクルを所定のカウンタ値と比較するための手段
110 基準値送信部
112 シーケンス制御部、リセット装置、リセット手段
114 オーバーフローメモリ
116 評価部
118 結果メモリ
120 ホールセンサ26の出力信号、サイクル周波数
122 サイクル発生部が16.384kHzの周波数を伴う場合、電気的インパルス
124 回転検出部102の出力信号
126 2進計数部106の、比較部108への出力信号
126’2進計数部106の、オーバーフローメモリ114への出力信号
128 基準値送信部110の、比較部108への基準値
130 比較部108の、評価部116への出力信号
132 オーバーフローメモリ114の、評価部116への出力信号
134 シーケンス制御部112の、評価部116への出力信号
134’ シーケンス制御部112の、2進計数部106およびオーバーフローメモリ114への、タイムシフトされた出力信号。
136 結果、評価部116の、結果メモリ118への出力信号
140 状態検出部の、結果メモリ118への制御信号
142 結果メモリ118の、遠心分離機モータ18のモータ制御への制御信号
150 ホールセンサ26の出力信号120の立ち上がりエッジ
152 方形波信号、半分にされたサイクル周波数
154 半分にされたサイクル周波数152のLレベル
156 電気的インパルス122のサイクル
157 方形波信号152のLレベル154の間にカウントされるサイクル
158 半分にされたサイクル周波数152のHレベル
160 基準値送信部110への制御信号(ロータ特性から導出される)
Claims (15)
- 特に遠心分離機、好ましくは実験室用遠心分離機(10)における要素(17,18,20)の回転速度を監視するための方法であって、前記要素(17,18,20)の所定の回転速度を超える前記要素(17,18,20)の回転速度が検出され、
−特定の周波数のサイクル(122,156)が発生され、
−前記サイクル(122,156)は、前記要素(17,18,20)の完全な1回転の継続時間の分数または倍数で規定される期間(154)内にカウントされ、
−前記期間(154)内にカウントされたサイクル(157)は、所定のカウンタ値(128)と比較され、
−前記所定の回転速度の超過は、前記カウントされたサイクル(157)が前記所定のカウンタ値(128)を下回ることによって検出され、
前記カウントされたサイクル(157)が前記所定のカウンタ値(128)を下回った後、前記要素(17,18,20)の回転速度は低減され、
前記所定の回転速度に対して超過した要素回転速度の状態のための結果メモリ(118)が設けられ、前記結果メモリは、前記要素(17,18,20)が停止するかまたは非臨界周速度に達するまで、前記超過した要素回転速度の状態を記憶するように構成され、
前記結果メモリは、前記所定の回転速度を超過しない前記要素回転速度の状態に対応する第1のレベルの信号(L)と、前記所定の回転速度を超過した前記要素回転速度の状態に対応する第2のレベルの信号(H)とを、モータ制御に対して直接的に出力するように構成され、前記モータ制御は、前記第1のレベルの信号の入力に応じてモータ回転速度を調節することができ、前記第2のレベルの信号の入力に応じてモータ回転速度を低減させることにおいて特徴付けられる、要素(17,18,20)の回転速度を監視するための方法。 - 前記所定のカウンタ値(128)は、前記所定の回転速度での1回転の継続時間およびサイクル周波数から生じる積に比例し、自然数に丸められ、前記所定のカウンタ値(128)は、好ましくは、前記所定の回転速度での1回転の継続時間およびサイクル周波数から生じる積と同一であり、自然数に丸められることにおいて特徴付けられる、請求項1に記載の方法。
- 前記要素(17,18,20)の回転は、電磁気的に、好ましくは磁気センサ(26)、特にホールセンサと相互作用する少なくとも1つの磁石(24)によって判断されることにおいて特徴付けられる、請求項1または請求項2に記載の方法。
- 前記所定の回転速度は、用いられる前記要素(17,18,20)および/または前記要素によって駆動される要素、好ましくは遠心分離機ロータ(20)に適合されることにおいて特徴付けられる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記所定の回転速度は、前記要素(17,18,20)および/または被駆動要素(20)において符号化ベースで判断され読み取られ、好ましくは、i)前記符号化は1つまたは複数の磁石(28)によって行われ、前記読み取りはホールセンサ(30)によって行われるか、またはii)前記符号化はRFIDトランスポンダによって行われ、前記読み取りはRFID受信機によって行われることが規定されることにおいて特徴付けられる、請求項4に記載の方法。
- 前記所定の回転速度は、第1のセンサ(26)によって読み取られた前記要素(17,18,20)における符号と、第2のセンサ(30)によって読み取られた被駆動要素(20)における符号との組み合わせに基づき判断されることにおいて特徴付けられる、請求項1に記載の方法。
- 特に遠心分離機、好ましくは実験室用遠心分離機(10)における要素(17,18,20)の回転速度を監視するための装置(100)であって、前記要素(17,18,20)の所定の回転速度に対する前記要素(17,18,20)の回転速度の超過が検出され、
−特定の周波数のサイクル発生部(104)と、
−前記要素(17,18,20)の完全な1回転の分数または倍数を判断するための手段(102)と、
−前記要素(17,18,20)の完全な1回転の分数または倍数の継続期間内でサイクル(156)をカウントするための手段(106)と、
−カウントされたサイクル(157)を所定のカウント値(128)と比較するための手段(108)とによって特徴付けられ、前記所定の回転速度の超過は、前記カウントされたサイクル(157)が前記所定のカウント値(128)を下回ることによって検出され、
前記カウントされたサイクル(157)が前記所定のカウンタ値(128)を下回った後、前記要素(17,18,20)の回転速度は低減され、
前記所定の回転速度に対して超過した要素回転速度の状態のための結果メモリ(118)が設けられ、前記結果メモリは、前記要素(17,18,20)が停止するかまたは非臨界周速度に達するまで、前記超過した要素回転速度の状態を記憶するように構成され、
前記結果メモリは、前記所定の回転速度を超過しない前記要素回転速度の状態に対応する第1のレベルの信号(L)と、前記所定の回転速度を超過した前記要素回転速度の状態に対応する第2のレベルの信号(H)とを、モータ制御に対して直接的に出力するように構成され、前記モータ制御は、前記第1のレベルの信号の入力に応じてモータ回転速度を調節することができ、前記第2のレベルの信号の入力に応じてモータ回転速度を低減させることにおいて特徴付けられる、装置(100)。 - 前記サイクル発生部は水晶安定化サイクル発生部(104)であり、および/または前記所定の回転速度の超過が検出された場合には、前記要素(17,18,20)の回転速度を低減するように構成される、前記要素(17,18,20)を制御するための手段があることにおいて特徴付けられる、請求項7に記載の装置(100)。
- 前記要素(17,18,20)の完全な1回転の分数または倍数を判断するための手段(102)は、信号エッジの立ち上がり(150)または立ち下がりにのみ反応するようにされ、Dフリップフロップが好ましくは存在することにおいて特徴付けられる、請求項7または請求項8に記載の装置(100)。
- 前記サイクル(156)をカウントするための手段(106)は、前記要素(17,18,20)の完全な回転の分数または倍数の継続期間内において、前記要素(17,18,20)の完全な回転の分数または倍数の継続期間内にカウントするよう、そして、前記要素(17,18,20)の完全な回転の次の分数または倍数の継続期間内にカウントしないようにされることにおいて特徴付けられる、請求項7〜請求項9のいずれか1項に記載の装置(100)。
- 前記要素(17,18,20)の完全な回転の分数または倍数の継続期間内でサイクル(156)をカウントするための手段は、好ましくは8ビットの2進計数部として設計される2進計数部を含むことにおいて特徴付けられる、請求項7〜請求項10のいずれか1項に記載の装置(100)。
- 前記カウントされたサイクル(157)を所定のカウンタ値(128)と比較するための前記手段は、好ましくは8ビット比較部として設計される比較部(108)を含むことにおいて特徴付けられる、請求項7〜請求項11のいずれか1項に記載の装置(100)。
- 前記要素(17,18,20)の完全な回転の分数または倍数の継続期間内でサイクル(156)をカウントするための手段(106)は、オーバーフローメモリ(114)を含むことにおいて特徴付けられる、請求項7〜請求項12のいずれか1項に記載の装置(100)。
- 好ましくは前記サイクル(156)をカウントするための手段(106)、前記カウントされたサイクル(157)を比較するための手段(108)、および/または前記オーバーフローメモリ(114)をリセットするリセット手段(112)があることにおいて特徴付けられる、請求項13に記載の装置(100)。
- 前記結果メモリは、好ましくは、前記要素(17,18,20)が停止するかまたは好ましくは3m/s未満、最も好ましくは2m/s未満の非臨界周速度に達するまで、前記超過した要素回転速度の状態を記憶するようにされ、前記結果メモリ(118)は、特に前記遠心分離機(10)のカバー(14)の開口部を介して消去されるようにされることにおいて特徴付けられる、請求項7〜請求項13のいずれか1項に記載の装置(100)。
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