DE19730587A1

DE19730587A1 - Control and limitation of maximum permissible rotor speed in laboratory centrifuge

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Publication number: DE19730587A1
Application number: DE19730587A
Authority: DE
Inventors: Eckhard Toedteberg
Original assignee: Sigma Laborzentrifugen GmbH
Current assignee: Sigma Laborzentrifugen GmbH
Priority date: 1996-08-16
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 1998-02-19

Abstract

The method controls and limits the speed of a laboratory centrifuge. A sensor (7) scans an information medium (6) fastened to the rotor, from which signal, the maximum permissible speed is evaluated by a processor (9) under programmed control. On overspeed the rotor drive is shut down. In addition, from the start up behaviour of the rotor (1) used, its moment of inertial is determined analytically. This is used to determine the speed limit from a standard relationship. The values read and determined, are compared. In the event of a difference, drive is shut down. Also claimed is the corresponding control system including a circuit to detect and evaluate the energy absorption by the drive, or current flow to it, during run-up. This is used to calculate the moment of inertia.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren entsprechend im Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method accordingly in the preamble of Claim 1.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung entsprechend dem Ober begriff des Anspruchs 5.The invention further relates to a device according to the upper Concept of claim 5.

Laborzentrifugen werden beispielsweise im medizinisch-pharmazeutischen Be reich eingesetzt und bestehen im wesentlichen aus einem, innerhalb eines Ge häuses auswechselbar angeordneten Rotor, der mit einem Antrieb in Verbindung steht, wobei der Rotor mit wiederum auswechselbaren, ein durch Zentrifugation in Komponenten unterschiedlicher Dichte zu zerlegendes Stoffgemisch enthal tenden Gefäßen ausgerüstet ist. Das, den Rotor nebst Antrieb aufnehmende Ge häuse ist durch einen Deckel verschlossen. In Anbetracht der relativ hohen Drehzahlen des Rotors bildet dieser im Versagensfall ein beträchtliches Ge fahrenpotential für Personen und Sachen in dessen unmittelbarer Umgebung, so daß an die Konstruktion des diesen aufnehmendes Gehäuses nebst Deckel beson dere Anforderungen gestellt werden, um diese Gefahren geringstmöglich zu hal ten. In diesem Zusammenhang kommt der Drehzahlüberwachung des Rotors eine be sondere Bedeutung zu.Laboratory centrifuges are used, for example, in the medical-pharmaceutical industry richly used and consist essentially of one, within a Ge housing interchangeably arranged rotor, which is connected to a drive stands, the rotor with in turn interchangeable, one by centrifugation Contain a mixture of substances to be broken down into components of different densities tending vessels. The Ge, which accommodates the rotor together with the drive the housing is closed by a lid. Given the relatively high Speed of the rotor forms a considerable Ge in the event of failure driving potential for people and things in its immediate vicinity, so that in particular to the construction of the housing receiving this, together with the cover requirements are placed in order to minimize these dangers In this connection, the speed monitoring of the rotor comes into play special importance.

Bei der Drehzahlregelung muß die unterschiedliche Beschaffenheit der einge setzten Rotoren berücksichtigt werden, welche in unterschiedlichen, jeweils rotorspezifischen höchstzulässigen Drehzahlen zum Ausdruck kommen.In the speed control, the different nature of the set rotors are taken into account, which in different, each rotor-specific maximum permissible speeds.

Zur Drehzahlregelung, insbesondere zur Überwachung einer Höchstdrehzahl der artiger Zentrifugen sind zahlreiche Konzepte bekanntgeworden. So ist aus der WO 87/00770 A1 eine Drehzahlregelung für den Rotor einer Zentrifuge bekannt, bei welcher der Rotor mit einer maschinenlesbaren Codierung versehen ist, aus welcher dessen höchstzulässige Drehzahl ableitbar ist, wobei mittels einer Gatterschaltung aus dem Vergleich mit einer Bezugsfrequenz das Anstehen einer Überdrehzahl abgeleitet wird, welches unter Mitwirkung eines Wechselrichter satzes zur Abschaltung des im Rahmen des Zentrifugenantriebs eingesetzten Wechselstrommotors führt. Die Drehzahlüberwachung erfolgt bei diesem Verfah ren somit stets rotorspezifisch, und zwar nach Maßgabe einer automatisch durchgeführten Rotoridentifikation, aus welcher dessen höchstzulässige Dreh zahl abgeleitet wird.For speed control, especially for monitoring a maximum speed of the Like centrifuges, numerous concepts have become known. So is from the WO 87/00770 A1 discloses a speed control for the rotor of a centrifuge, in which the rotor is provided with a machine-readable coding which derives its maximum permissible speed, whereby by means of a Gate circuit from the comparison with a reference frequency the pending one Overspeed is derived, which in cooperation with an inverter set for switching off the used in the context of the centrifuge drive AC motor leads. The speed monitoring takes place with this procedure ren always rotor-specific, and automatically according to one performed rotor identification, from which its maximum allowable rotation number is derived.

Aus der EP 0 314 754 B1 ist eine Drehzahlregelung für einen Zentrifugenan trieb bekannt, bei welcher eine jeweils rotorspezifische höchstzulässige Drehzahl aus dem Anlaufverhalten des eingesetzten Rotors ermittelt wird, so daß keine unmittelbaren, zur Identifizierung des konkret eingesetzten Rotors bestimmten Daten benötigt werden. Ausgangspunkt dieses bekannten Verfahrens ist die analytische Ermittlung des Massenträgheitsmoments des Rotors ausge hend von der Winkelbeschleunigung sowie dem Motormoment während des Anlau fens. Die höchstzulässige Drehzahl kann dann anhand von Tabellenwerten fest gelegt werden, in welchen die zulässige Drehzahl in Abhängigkeit von Massen trägheitsmoment bzw. in Abhängigkeit von der höchstzulässigen kinetischen Energie des Rotors definiert ist.EP 0 314 754 B1 discloses a speed control for a centrifuge known, in which a rotor-specific maximum permissible Speed is determined from the starting behavior of the rotor used, so that no immediate, to identify the specific rotor used certain data are required. Starting point of this known method is the analytical determination of the moment of inertia of the rotor depending on the angular acceleration and the motor torque during startup fens. The maximum permissible speed can then be determined using table values in which the permissible speed depending on masses moment of inertia or depending on the maximum permissible kinetic Energy of the rotor is defined.

Die DE 38 18 594 A1 zeigt eine Drehzahlregelung für den Rotor einer Zentri fuge, bei welcher der Rotor entlang eines Kreises mit einer, durch einen Sen sor abtastbaren, durch ein Streifenmuster gebildeten Codierung versehen ist, die zur Drehzahlmessung herangezogen wird und durch welche gleichzeitig ro torspezifische Informationen wie z. B. höchstzulässige Drehzahl, effektiver Radius des Rotors, Rotortyp, Seriennummer usw. bereitgestellt werden, auf de ren Grundlage eine jeweils rotorspezifische Drehzahlregelung aufbaut.DE 38 18 594 A1 shows a speed control for the rotor of a centri joint, in which the rotor along a circle with a, by a Sen sor scannable coding provided by a stripe pattern, which is used for speed measurement and through which ro Gate-specific information such as B. maximum permissible speed, more effectively Radius of the rotor, rotor type, serial number, etc. are provided on de based on a rotor-specific speed control.

Schließlich ist aus DE 44 19 485 A1 ist eine weitere Drehzahlregelung für eine Laborzentrifuge bekannt, wobei der Rotor mit einer durch einen Sensor lesbaren Codierung versehen ist, die sich unter anderem auf die höchstzuläs sige Drehzahl bezieht, wobei durch eine besondere Gestaltung des Informa tionsträgers die Art der in den Rotor eingesetzten Trenngefäße berücksichtigt werden kann, deren Masse die höchstzulässige Drehzahl dahingehend beeinflußt, daß bei kleineren Gefäßen diese Drehzahl höher ausfällt und daß bei relativ größeren Gefäßen diese Drehzahl kleiner ausfällt. Die zur Fixierung der Ge fäße bestimmten Aufnahmen des Rotors sind zu diesem Zweck mit besonderen La schen ausgerüstet, durch welche verhindert wird, daß der Rotor mit solchen Gefäßen bestückt werden kann, die nicht der, durch den Informationsträger co dierten Höchstdrehzahl entsprechen.Finally, from DE 44 19 485 A1 is a further speed control for a laboratory centrifuge known, the rotor with a sensor Readable coding is provided, which, among other things, to the highest sige speed refers, with a special design of the informa tion carrier takes into account the type of separation vessels used in the rotor whose mass influences the maximum permissible speed, that with smaller vessels this speed turns out higher and that with relative larger vessels this speed is lower. The to fix the Ge For this purpose, certain receptacles of the rotor are marked with special La equipped with which the rotor is prevented from having such Vessels that can not be equipped by the information carrier co matched maximum speed.

Zur Beurteilung der Funktionssicherheit bzw. Zuverlässigkeit derartiger Dreh zahlregelungen, insbesondere in Verbindung mit auswechselbaren Rotoren, denen jeweils rotorspezifische Höchstdrehzahlen zugeordnet worden sind, muß beach tet werden, daß elektronische Bauteile, Schaltelemente, jedoch auch elektri sche Leitungsverbindungen stets eine unvermeidbare Ausfallwahrscheinlichkeit haben. Hinzutreten Bedienfehler als Folge menschlicher Unaufmerksamkeit. In Anbetracht des hohen Gefahrenpotentials, welches im Falle des Versagens eines Rotors als Folge einer Überdrehzahl durch diesen gebildet wird, kommt der Erkennung von und der Vorbeugung gegenüber möglichen Störfällen größte Bedeu tung zu.To assess the functional reliability or reliability of such rotation Payment regulations, especially in connection with interchangeable rotors, the rotor-specific maximum speeds have been assigned, note Tet that electronic components, switching elements, but also electri line connections always have an unavoidable probability of failure to have. There are operator errors as a result of human inattention. In Considering the high risk potential, which in the event of failure of one Rotor is formed as a result of an overspeed, this comes Detection of and prevention of possible accidents is of greatest importance tion to.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs bezeichne ten Art in einfacher Weise mit Hinblick auf eine höhere Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit hin auszugestalten. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem solchen Verfahren durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.It is therefore the object of the invention to designate a method of the beginning ten kind in a simple manner with a view to greater operational reliability and reliability. This task is solved with one such method by the features of the characterizing part of claim 1.

Die Rotoridentifikation erfolgt durch Auswertung wenigstens zweier Informa tionsquellen, und zwar programmgesteuert mittels eines Prozessors. Zum einen wird ein, mit dem Rotor in fester Verbindung stehender Informationsträger eingelesen und zum anderen wird das Anlaufverhaltens des Rotors, welches im wesentlichen durch dessen Massenträgheitsmoment somit auch durch die Masse der genannten Gefäße einschließlich der sich in diesen befindlichen Substan zen bestimmt wird, ausgewertet. Nachdem die kinetische Energie bzw. der Dreh impuls des Rotors ein brauchbares Kriterium zur Begrenzung der höchstzuläs sigen Drehzahl liefert, kann eine Klassifizierung der Rotoren nach Maßgabe des Massenträgheitsmomentes vorgenommen werden, und zwar derart, daß einem bestimmten Massenträgheitsmoment bzw. definierten Wertebereichen des Massen trägheitsmoments jeweils Höchstdrehzahlen tabellarisch zugeordnet werden, so daß auf diesem Wege aus dem Anlaufverhalten ausgehend von der analytischen Bestimmung des Massenträgheitsmoments auch eine rotorspezifische Höchstdreh zahl festlegbar ist. Die aus dem Informationsträger des Rotors lesbare Infor mation kann sich im einfachsten Fall auf die bloße Bezeichnung des eingesetz ten Rotortyps beziehen, so daß aus einem, in einem Speicher des Prozessors abgelegten Tabellenwerk die dem Rotortyp zugeordnete, höchstzulässige Dreh zahl ermittelbar ist. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die höchstzu lässige Drehzahl unmittelbar auf dem Informationsträger zu speichern. Erfin dungsgemäß findet ein Vergleich der aus diesen beiden Informationsquellen jeweils ermittelten Höchstdrehzahlen statt, wobei die Feststellung einer Dif ferenz zwischen diesen Werten zur Abschaltung des Antriebs und ergänzend zur Generierung einer Fehlermeldung benutzt werden kann, welches durch den Pro zessor ausgelöst wird. Die Ursachen einer Differenz zwischen den Drehzahl werten können vielfältig sein - sie deuten in jedem Fall auf eine Fehlfunk tion des Steuerungssystems hin, welches ein Sicherheitsrisiko für den Betrieb der Laborzentrifuge bedeuten könnte, so daß erfindungsgemäß diese Fehlfunktion zur sofortigen Abschaltung des Antriebs führt.The rotor is identified by evaluating at least two pieces of information tion sources, programmatically using a processor. On the one hand becomes an information carrier that is firmly connected to the rotor and the start-up behavior of the rotor, which is in the essentially by its mass moment of inertia and therefore also by mass of the vessels mentioned, including the substances in them zen is determined, evaluated. After the kinetic energy or the rotation impulse of the rotor is a useful criterion for limiting the maximum permissible speed, a classification of the rotors can be made in accordance with of the moment of inertia are made, such that one certain moment of inertia or defined value ranges of the mass moments of inertia maximum speeds are assigned in a table, so that in this way from the start-up behavior based on the analytical Determination of the moment of inertia also includes a rotor-specific maximum rotation number can be determined. The information readable from the information carrier of the rotor In the simplest case, mation can rely on the mere designation of the relate ten rotor type, so that from one, in a memory of the processor stored tables the maximum permissible rotation assigned to the rotor type number can be determined. However, there is also the possibility to increase the to store the casual speed directly on the information carrier. Erfin Accordingly, a comparison is made between the two sources of information determined maximum speeds instead, the determination of a Dif Reference between these values for switching off the drive and in addition to Generation of an error message can be used, which can be done by the Pro processor is triggered. The causes of a difference between the speed Values can be diverse - in any case, they indicate a malfunction tion of the control system, which represents a safety risk for the operation could mean the laboratory centrifuge, so that this invention Malfunction leads to immediate shutdown of the drive.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 wird das Verfahren zur Identifizierung des eingesetzten Rotors dahingehend erweitert, daß eine dritte Informations quelle installiert wird, welche durch ein Eingabewerk gebildet wird, mittels welchem der Rotortyp bzw. die zulässige Höchstdrehzahl manuell eingegeben werden. Ergibt sich auf diesem Wege eine Differenz der Drehzahlwerte, führt dies ebenfalls zur Abschaltung des Antriebs und - ergänzend - zur Generierung einer Fehlermeldung.According to the features of claim 2, the method for identification of the rotor used to the extent that a third information source is installed, which is formed by an input work, by means of which the rotor type or the permissible maximum speed is entered manually will. If there is a difference in the speed values in this way, leads this also for switching off the drive and - in addition - for generation an error message.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 wird die Abschaltung des Antriebs unter automatischer Auslösung eines Bremsvorgangs durchgeführt. Durch diese Maß nahme ist sichergestellt, daß der Rotor in kürzester möglicher Zeit in einen gefahrlosen Betriebszustand überführt wird.According to the features of claim 3, the shutdown of the drive is under automatic triggering of a braking process carried out. By that measure This ensures that the rotor turns into one in the shortest possible time safe operating state is transferred.

Die Überprüfung der Rotoridentifiktion wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 4 programmgesteuert durch den Prozessor jeweils während des Anlau fens des Rotors durchgeführt. Auf diese Weise werden System- und/oder Bedie nungsfehler zu einem frühestmöglichen Zeitpunkt erkannt und zur Abschaltung des Antriebs umgesetzt.The verification of the rotor identification is carried out according to the characteristics of the Claim 4 program-controlled by the processor during startup fens of the rotor. In this way, system and / or operation errors detected at the earliest possible time and for shutdown of the drive implemented.

Die Aufgabe der Erfindung besteht ferner darin, ein Steuerungssystem der ein gangs bezeichneten Art zu entwerfen, bei welchem Fehlerquellen, die aus einer falschen Höchstdrehzahl des eingesetzten Rotors resultieren, weitestmöglich eliminiert werden. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Steue rungssystem durch die Merkmale des Anspruchs 5.The object of the invention is also a control system The design described above, in which sources of error that arise from a incorrect maximum speed of the rotor used, as far as possible be eliminated. This task is solved with a generic tax system by the features of claim 5.

In Ergänzung des einschlägigen Standes der Technik sind zur Rotoridentifika tion zwei voneinander unabhängige Informationssysteme vorgesehen, nämlich der mit dem Rotor in Verbindung stehende Informationsträger und ein Schaltkreis, der ausgehend von der Auswertung des Anlaufverhaltens des Rotors zur analyti schen Ermittlung dessen Massenträgheitsmoments bestimmt und eingerichtet ist. Nachdem ein regulärer Betrieb der Laborzentrifuge nur dann freigegeben wird, wenn beide Informationsquellen hinsichtlich der rotorspezifischen Höchst drehzahl gleiche Informationen liefern, ist ein bedeutender Beitrag zur frühzeitigen Erkennung von Funktionsfehlern des Steuerungssystems und damit zur Betriebssicherheit der Laborzentrifuge gegeben.In addition to the relevant state of the art are rotor identifiers tion provided two independent information systems, namely the information carrier connected to the rotor and a circuit, based on the evaluation of the starting behavior of the rotor for analyti determination of the moment of inertia is determined and set up. After regular operation of the laboratory centrifuge is only released, if both sources of information regarding the rotor-specific maximum Providing the same information for speed is an important contribution to early detection of malfunctions in the control system and thus given the operational safety of the laboratory centrifuge.

Das vorstehende Prinzip wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 6 da durch erweitert, daß eine dritte unabhängige Informationsquelle installiert wird, die ebenfalls zur Generierung eines Wertes der Höchstdrehzahl führt und die in den Vergleich mit den Informationen der beiden erstgenannten Informa tionsquellen einbezogen wird. The above principle is there according to the features of claim 6 expanded by installing a third independent source of information which also leads to the generation of a value of the maximum speed and which in comparison with the information of the first two informa sources is included.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung wiedergegebene Funktionsschaltbild näher erläutert werden.The invention will now be described with reference to that in the drawing reproduced functional diagram are explained in more detail.

Mit 1 ist in der Zeichnungsfigur der Rotor einer um eine Achse 2 drehbar ge lagerten Laborzentrifuge bezeichnet, der im peripheren Bereich mit einer Vielzahl von auswechselbar angeordneten, zeichnerisch jedoch nicht darge stellten Gefäßen versehen ist, die ein, durch Zentrifugation in ihre Kompo nenten zu zerlegendes Stoffgemisch enthalten. Der Rotor 1 steht mit einem An trieb 3 in Verbindung und ist innerhalb eines ebenfalls nicht dargestellten, oberseitig durch einen Deckel verschlossenen Gehäuses untergebracht, wobei das Gehäuse derart bemessen ist, daß sich im Versagensfall des Rotors 1, bei spielsweise in folge einer mechanischen Überlastung keine Gefahren für Per sonen und Sachen in der Umgebung des Gehäuses ergeben. Die zur Erfüllung dieser Bedingung dienenden Konstruktionstechniken sind bekannt und es soll hierauf nicht näher eingegangen werden.With 1 in the drawing figure, the rotor of a rotatable about an axis 2 ge stored laboratory centrifuge is designated, which is provided in the peripheral area with a variety of interchangeably arranged, but not graphically presented vessels, the one to be disassembled by centrifugation in their components Contain substance mixture. The rotor 1 is connected to a drive 3 and is housed within a housing, also not shown, closed by a cover on the top, the housing being dimensioned such that in the event of failure of the rotor 1 , for example as a result of a mechanical overload, none Danger to people and things in the vicinity of the housing. The construction techniques used to fulfill this condition are known and will not be discussed in more detail here.

Der Antrieb 3 ist als stromrichtergesteuerter Gleich- oder Wechselstroman trieb ausgebildet, dessen Drehzahl nach an sich bekannten Verfahrenstechniken regelbar ist.The drive 3 is designed as a converter-controlled direct or alternating current drive, the speed of which can be regulated according to known process techniques.

Mit 4 ist eine Funktionsgruppe bezeichnet, die über eine Leitung 5 mit dem Antrieb 3 in Verbindung steht und die neben einem Leistungsteil auch die, dem Antrieb 3 zugeordnete Steuerungseinrichtung aufweist. Die Funktionsgruppe 4 steht mit einer zeichnerisch nicht dargestellten Energieversorgung in Verbin dung. 4 denotes a functional group which is connected to the drive 3 via a line 5 and which, in addition to a power section, also has the control device assigned to the drive 3 . Function group 4 is connected to an energy supply, not shown in the drawing.

Der auswechselbar angeordnete Rotor 1 ist mit einem maschinenlesbaren Infor mationsträger 6 versehen, der mit einem ortsfest angeordneten, die gespei cherte Information berührungslos erfassenden Sensor 7 in Wirkverbindung steht. Die auf dem Informationsträger 6 gespeicherte Information bezieht sich auf den jeweiligen Rotortyp - es kann sich jedoch auch um dessen höchstzuläs sige Drehzahl handeln. The interchangeably arranged rotor 1 is provided with a machine-readable information carrier 6 , which is operatively connected to a stationary sensor 7 which detects the stored information without contact. The information stored on the information carrier 6 relates to the respective rotor type - however, it can also be its maximum permissible speed.

Der Sensor 7 steht über einen Leitung 8 mit einem Prozessor 9 in Verbindung, in welchem die, über den Sensor 7 gewonnene Information zur Steuerung des Antriebs 3 in einer im folgenden noch zu erläuternden Weise umgesetzt wird. Der Prozessor 9 kann beispielsweise derart eingerichtet sein, daß in diesem ein Tabellenwerk gespeichert ist, mittels welchem ausgehend von einer, den jeweiligen Rotortyp identifizierenden Codierung dessen höchstzulässige Dreh zahl feststellbar und für Steuerungszwecke zur Verfügung steht. Die Informa tionsübertragung über die Leitung 8 erfolgt vorzugsweise in digitaler Form.The sensor 7 is connected via a line 8 to a processor 9 , in which the information obtained via the sensor 7 for controlling the drive 3 is implemented in a manner to be explained below. The processor 9 can, for example, be set up in such a way that a table is stored, by means of which, based on a coding identifying the respective rotor type, its maximum permissible speed can be determined and is available for control purposes. The information transmission via line 8 is preferably carried out in digital form.

Mit 10 ist ein mit der Welle des Antriebs zusammenwirkender Drehzahlgeber be zeichnet, der über eine Leitung 11 ebenfalls mit dem Prozessor 9 in Verbin dung steht. Vorzugsweise findet ein die Drehzahl des Antriebs berührungslos erfassender Gebertyp Verwendung, mittels welchem ein die aktuelle Drehzahl des Antriebs 3 beschreibendes Signal in digitaler Form generiert und dem Pro zessor 9 übertragen wird. 10 with a cooperating with the shaft of the drive speed sensor be characterized, which is also via a line 11 with the processor 9 in connec tion. Preferably, a sensor type that detects the speed of the drive without contact is used, by means of which a signal describing the current speed of the drive 3 is generated in digital form and transmitted to the processor 9 .

Mit 12 ist eine Leitung bezeichnet, die innerhalb des Leistungsteils der Funktionsgruppe 4 mit einem Meßgeber zur Erfassung des aktuellen Motorstroms des Antriebs 3 in Verbindung steht und über welche ein den Betrag dieses Stromes beschreibender digitaler Meßwert dem Prozessor 9 übertragen wird. 12 denotes a line which is connected within the power section of function group 4 to a measuring transducer for detecting the current motor current of drive 3 and via which a digital measured value describing the amount of this current is transmitted to processor 9 .

Mit 13 bis 16 sind weitere Eingangsleitungen des Prozessors bezeichnet, über welche Signale betreffend beispielsweise die Innenraumtemperatur des Gehäu ses, eine Kühlkörpertemperatur, eine Kammerübertemperatur sowie den Schließ zustand des das Gehäuse verschließenden Deckels übertragen werden. Die Lei tungsausgänge 17 bis 21 des Prozessor 9 dienen der Übertragung von Steue rungssignalen betreffende die Öffnung und Schließung des genannten Deckels, den Antrieb eines dem Gehäuse zugeordneten Lüfters, dem Antrieb einer Kühlma schine usw.With 13 to 16 further input lines of the processor are designated, via which signals relating to, for example, the interior temperature of the housing, a heat sink temperature, a chamber overtemperature and the closing state of the cover closing the housing are transmitted. The Lei line outputs 17 to 21 of the processor 9 are used for the transmission of control signals relating to the opening and closing of said cover, the drive of a fan associated with the housing, the drive of a cooling machine, etc.

Die Drehzahlregelung des stromrichtergesteuerten Antriebs 3 basiert auf einer Frequenz- und Spannungssteuerung und es werden demzufolge über die Ausgangs leitungen 22, 23 des Prozessors 9 Signale zur Steuerung von Frequenz und Spannung auf die Funktionsgruppe 4, insbesondere deren Steuerungsteil über tragen.The speed control of the converter-controlled drive 3 is based on a frequency and voltage control and, consequently, signals for controlling frequency and voltage are transmitted to the function group 4 , in particular its control part, via the output lines 22 , 23 of the processor 9 .

Mit 24 ist ein Eingabewerk, z. B. eine Tastatur bezeichnet, die über eine Lei tungsgruppe 25 mit dem Prozessor 9 in Verbindung steht.At 24 is an input, z. B. designates a keyboard that is connected via a Lei line group 25 with the processor 9 in connection.

Die Drehzahlregelung und -überwachung des Rotors 1 erfolgt auf der Grundlage einer Rotoridentifikation mittels des Informationsträgers 6, der Messung ei ner aktuellen Drehzahl über den Drehzahlgeber 10, der manuellen Eingabe einer dem Rotor identifizierenden Codierung über das Eingabewerk 24 sowie der Aus wertung des Anlaufverhaltens des Rotors 1 anhand einer Auswertung des zeitli chen Verlaufs der durch den Antrieb 3 aufgenommenen elektrischen Energie.The speed control and monitoring of the rotor 1 takes place on the basis of a rotor identification by means of the information carrier 6 , the measurement of a current speed via the speed sensor 10 , the manual input of a coding identifying the rotor via the input mechanism 24 and the evaluation of the starting behavior of the rotor 1 based on an evaluation of the time course of the electrical energy absorbed by the drive 3 .

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Rotorerkennung und Drehzahlüberwachung ge staltet sich vor diesem Hintergrund wie folgt:
Mit dem Einsetzen eines Rotors 1 in die für diesen auf der Nabe des Antriebs 3 vorgesehene Halterung innerhalb des Zentrifugengehäuses bzw. vor dessen In betriebnahme wird dessen Codierung über das Eingabewerk 24 dem Prozessor 9 übertragen. Der Prozessor 9 enthält einen Datenspeicher, der anhand dieser Codierung die jeweils höchstzulässige Drehzahl des gerade eingesetzten Rotors 1 ermittelt und diese der Drehzahlsteuerung zunächst zugrunde legt. Mit be ginnendem Lauf des Rotors, d. h. insbesondere nach Schließung des Deckels des Zentrifugengehäuses wird mittels des Sensors 7 eine weitere, die Identifizie rung des Rotors 1 ermöglichende Information dem Prozessor 9 zugeleitet, wobei diese, durch Auswertung des Informationsträgers 6 gewonnene Information mit der, über das Eingabewerk 24 manuell eingegebenen Information im Rahmen einer Plausibilitätskontrolle verglichen wird. Auf dem Informationsträger 6 befindet sich zweckmäßigerweise lediglich eine Rotorcodierung, so daß in Ver bindung mit dem genannten Speicher des Prozessors 9 wiederum ein Wert einer höchstzulässigen, Drehzahl festgestellt wird. Stimmen die beiden, sich auf diesem Wege ergebenden Werte der höchstzulässigen Drehzahlen überein, wird der Hochlaufvorgang des Rotors 1 fortgesetzt. Stimmen diese Werte nicht über ein, besteht die Möglichkeit, entweder unter Generierung einer Fehlermeldung den Antrieb sofort abzuschalten, ggf. unter Mitwirkung einer automatisch aus gelösten Bremsung oder den Hochlaufvorgang unter Generierung einer Fehlermeldung sowie unter Zugrundelegung der niedrigeren der beiden höchstzulässigen Drehzahlen fortzusetzen.Against this background, the method according to the invention for rotor detection and speed monitoring is as follows:
When a rotor 1 is inserted into the holder provided on the hub of the drive 3 within the centrifuge housing or before it is put into operation, its coding is transmitted to the processor 9 via the input mechanism 24 . The processor 9 contains a data memory, which uses this coding to determine the maximum permissible speed of the rotor 1 that is currently being used, and which is the basis for the speed control. When the rotor begins to run, ie in particular after the lid of the centrifuge housing has been closed, a further information enabling the identification of the rotor 1 is sent to the processor 9 by means of the sensor 7 , this information being obtained by evaluating the information carrier 6 with the information about the input mechanism 24 is compared manually entered information as part of a plausibility check. On the information carrier 6 there is expediently only a rotor coding, so that a value of a maximum permissible speed is determined in connection with the aforementioned memory of the processor 9 . If the two values of the maximum permissible speeds that result in this way match, the ramp-up process of the rotor 1 is continued. If these values do not match, it is possible to either switch off the drive immediately by generating an error message, if necessary with the help of an automatically triggered braking, or to continue the ramp-up process by generating an error message and using the lower of the two maximum permissible speeds.

Während des Anlaufvorgangs wird die Stromaufnahme des Motors des Antriebs 3 und damit dessen Energieaufnahme im Zeitablauf ausgewertet, woraus auf analy tischem Wege das Massenträgheitsmoment des eingesetzten Rotors ermittelt wird. Nachdem Rotoren mit gleichen oder ähnlichen Massenträgheitsmomenten un ter Berücksichtigung der Massen der Trenngefäße einschließlich der in diesen aufgenommenen Substanzen im allgemeinen auch gleiche höchstzulässige Drehzah len haben, wird die Überwachung des Anlaufverhaltens des Antriebs 3 zusätz lich zur weiteren Kontrolle der eingangs dargelegten Informationen betreffend die Rotoridentifizierung benutzt. Ergeben sich bei der Auswertung dieser dritten Informationsquelle Abweichungen gegenüber den höchstzulässigen Dreh zahlen der beiden ersten Informationsquellen, kann eine Fehlermeldung gene riert und der Antrieb 3 - ggf. unter zusätzlicher Abbremsung - sofort abge schaltet werden oder der weitere Hochlauf bzw. Betrieb nach Maßgabe der je weils niedrigsten höchstzulässigen Drehzahl fortgesetzt werden.During the startup process, the current consumption of the motor of the drive 3 and thus its energy consumption is evaluated over time, from which the moment of inertia of the rotor used is determined in an analytical way. After rotors with the same or similar moments of inertia, taking into account the masses of the separation vessels, including the substances contained in them, generally also have the same maximum permissible speeds, the monitoring of the starting behavior of the drive 3 is additionally used to further check the information regarding the rotor identification set out at the beginning . If there are deviations from the evaluation of this third information source compared to the maximum permitted speeds of the first two information sources, an error message can be generated and the drive 3 - if necessary with additional braking - can be switched off immediately or the further start-up or operation according to the because the lowest permissible speed are continued.

Erfindungsgemäß wird somit der jeweils eingesetzte Rotortyp anhand mehrfacher Informationskanäle identifiziert, nämlich ausgehend von manuell eingegebenen Daten, einer Auswertung des Anlaufverhaltens des Antriebs sowie einer Auswer tung des berührungslos abtastbaren, mit dem Rotor in fester Verbindung ste henden Informationsträgers. Diese Informationen werden im Rahmen einer Plau sibilitätskontrolle - durch den Prozessor 9 gesteuert - ausgewertet, wobei im Falle eines störungsfreien Betriebes sich die, auf den genannten drei Kanälen gewonnenen Werte der höchstzulässigen Drehzahlen entsprechen müssen. Auftre tende Abweichungen werden zumindest im Rahmen einer Fehlermeldung, vorzugs weise jedoch zur sofortigen Abschaltung des Antriebs umgesetzt. Nachdem die den Informationen zugrunde liegenden Daten über unterschiedliche Leitungen in den Prozessor gelangen, die jeweils individuell Störeinflüssen ausgesetzt sein können, ist durch die gleichzeitige Einbindung sämtlicher dieser genann ten Informationskanäle ein hohes Maß an Betriebssicherheit gegeben, und zwar nicht nur gegenüber Bedienfehlern sondern auch gegenüber Funktionsfehlern in wenigstens einem der genannten Informationskanäle, über welche solche Daten übertragen werden, die der Identifizierung des Rotors dienen.According to the invention, the rotor type used in each case is thus identified on the basis of multiple information channels, namely on the basis of manually entered data, an evaluation of the starting behavior of the drive and an evaluation of the contactlessly scannable information carrier that is firmly connected to the rotor. This information is evaluated as part of a plausibility check - controlled by the processor 9 , whereby in the case of trouble-free operation the values obtained on the three channels mentioned must correspond to the maximum permissible speeds. Any deviations that occur are implemented at least as part of an error message, but preferably for immediate shutdown of the drive. After the data on which the information is based arrive in the processor via different lines, each of which can be individually exposed to interference, the simultaneous integration of all of these information channels provides a high degree of operational reliability, not only against operating errors but also against functional errors in at least one of the information channels mentioned, via which those data are transmitted which serve to identify the rotor.

Claims

1. Method for controlling the speed of the rotor ( 1 ) of a laboratory centrifuge,

- A sensor ( 7 ) is used to sense a fixed connection with the rotor ( 1 ), which enables the determination of a rotor-specific maximum speed and enables information carriers ( 6 ) to be scanned.
- The speed control is program-controlled with the participation of a processor ( 9 ) and in accordance with this rotor-specific maximum speed and
- wherein if the maximum speed is exceeded, at least the drive ( 3 ) of the rotor ( 1 ) is switched off,

dadurch gekennzeichnetcharacterized

- In addition, the mass moment of inertia is determined analytically from the starting behavior of the rotor ( 1 ) used,
- That the maximum permissible speed depending on the determined Mass moment of inertia according to a predetermined assignment is determined
- That the maximum permissible speed values determined from the data of the information carrier ( 6 ) on the one hand and the starting behavior are compared and
- That if a difference between the two speed values is determined, the drive ( 3 ) is switched off.

2. The method according to claim 1, characterized in that

- That the rotor-specific maximum speed or any other information enabling the determination of the value of this maximum speed is entered manually via an input unit ( 24 ) into the processor ( 9 ),
- That from the information carrier ( 6 ), the startup behavior and the manual input each determined maximum speed values are compared and
- That when a difference between the maximum speed values th the drive ( 3 ) is switched off.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in

- That the shutdown of the drive ( 3 ) is carried out by braking the rotor ( 1 ).

4. The method according to any one of the preceding claims 1 to 3, characterized in

- That the check of the information carrier ( 6 ), the start-up behavior and possibly the manual input resulting values of the maximum speed in a test phase during the start-up of the rotor ( 1 ) by the processor ( 9 ) are carried out under program control.

5. Control system for the drive ( 3 ) of a laboratory centrifuge, the rotor ( 1 ) of which is in fixed connection with an information carrier ( 6 ) which can be scanned by a sensor ( 7 ) and whose speed can be controlled in a program-controlled manner with the participation of at least one processor ( 9 ), for use in a method according to any one of the preceding claims 1 to 4, characterized by

- One that detects the energy consumption of the drive ( 3 ) during a start-up phase or its starting current and determines the mass moment of inertia of the rotor ( 1 ) used, from which the processor ( 9 ) integrates the circuit, by means of which a comparison is made the drive ( 3 ) can be switched off from the data of the information carrier ( 6 ) and the rotor-specific maximum speed values of the rotor ( 1 ) determined in each case from the moment of inertia according to a predetermined assignment in the event of a discrepancy between these maximum speed values.

6. Control system according to claim 5, characterized by

- A circuit containing an input unit ( 24 ) and the processor ( 9 ) which is used to determine the value of a rotor-specific maximum speed from manually entered data used for rotor identification and also to compare this maximum speed value with that from the data of the information carrier ( 6 ) and the value of the maximum speed derived from the determined moment of inertia is determined and set up, the drive ( 3 ) being switchable in the event of a discrepancy between these maximum speed values.