Устройство для контроля дисбаланса роторов ультрацентрифуги Советский патент 1987 года по МПК B04B9/14 B04B13/00 

Изобретение относится к устройствам контроля работы ультрацентрифуг, в частности, для контроля дисбаланса сменных роторов, используемых при проведении научно-исследовательских работ в медицине, биологии, химии и биофизике.

Целью изобретения является повышение надежности при одновременном обеспечении высокой чувствительности.

На фиг. 1 показана электрическая схема для контроля дисбаланса роторов ультрацентрифуги; на фиг.2 - расположение источника света и фотоприемника относительно вала электропривода.

Устройство для контроля дисбаланса роторов ультрацентрифуги содержит вал 1 электропривода 2, по касательной к которому установлены источник 3 света и фотоприемник 4. Последний подключен к входу усилителя 5, выход которого через дифференцирующую цепочку, состоящую из разделительного конденсатора 6 и подключенного к нему неинвертирующего усилителя 7, соединен с одним из входов компаратора 8, другой вход которого через интегрирующую цепочку, состоящую из резистора 9 и конденсатора 10, связан соответственно с усилителем 5 и землей, а через другой резистор 11 - с источником питания с напряжением Е. Выход компаратора 8 через пик- детектор 12 соединен с сигнализатором 13, который предназначен для выключения электропривода 2 в случае превышения уровня дисбаланса сменного ротора 14.

Устройство для контроля дисбаланса роторов ультрацентрифуги работает следующим образом.

Фотоприемник 4 устанавливается так, чтобы его половина, а именно светочувствительная поверхность, освещалась, а половина находилась в тени. Для этого сначала измеряют ток фотоприемника 4 при таком положении системы (состоящей из источника 3 света и фотоприемника 4), когда световой поток не перекрывается валом 1 электропривода 2. Затем эту систему поворачивают и вал 1 вводится в оптический тракт таким образом, чтобы ток фотодиода был равен половине его тока, когда световой поток не перекрывается валом 1 электропривода 2. В этом положении система, состоящая из источника света 3 и фотоприемника 4, закрепляется.

Смещение вала 1 приводит к модуляции светового потока, а следовательно, к соответствующему изменению тока фотоцрием- ника 4. Колебания вала 1, вызванные дисбалансом ротора 14, имеют частоту порядка нескольких десятков герц и через конденсатор 6 поступают на вход инвертирующего усилителя 7. Усиленный высокочастотный сигнал присутствует на одном из входов компаратора 8. На второй вход компаратора 8 сигнал поступает с выхода

усилителя 5 через интегрирующую RC цепочку, состоящую из резистора 9 и конденсатора 10. Поэтому высокочастотная составляющая этого сигнала на второй вход компаратора 8 не поступает. Напряжение на входе компаратора 8 определеяет его порог срабатывания. В случае многократного срабатывания компаратора 8 изменяется напряжение на пик-детекторе 12 и срабатывает сигнализатор 13. Наличие пик-детектора 12 позволяет регистрировать кратковременные импульсы на выходе компаратора 8.

Влияние факторов, приводящих к изменению коэффициента передачи устройства (например от температуры, временного

дрейфа или загрязнения источника света 3 и фотоприемника 4), не изменяет величины порога срабатывания устройства по величине отклонения вала 1. Действительно, в случае уменьшения светового потока, например из-за загрязнений, уменьшается амплитуда сигнала на выходе инвертируюшего усилителя 7, но одновременно пропорционально уменьшается порог срабатывания компаратора 8. Таким образом, срабатывание устройства будет происходить при одном и том же отклонении вала 1.

Значение отклонения вала 1ДЬ, при котором срабатывает компаратор 8, не зависит от коэффициента передачи оптической системы, а определяется величиной коэффициента усиления Ку усилителя 7, который

может быть сделан при использовании интегральных усилителей с неограниченно высокой стабильностью. Изменением величины КУ усилителя 7, например, с помощью резисторов в цепи его обратной связи можно настраивать порог срабатывания устройства.

Отклонение вала 1 электропривода 2 в процессе его вращения вызывает изменение сигнала на выходе усилителя 5, имеющего низкую частоту по сравнению с частотой сигнала дисбаланса. Низкочастотный сигнал не проходит через разделительный конденсатор

6 и не вызывает срабатывания компаратора 8. Аналогично не приводит к срабатыванию устройство отклонения вала 1 при его ремонте и замене, поскольку это отклонение не изменяется во времени.

Резистор 11 выбирается по величине значительно больше резистора 9 и обеспечивает небольшую величину смещения входа компаратора 8. В случае, если происходит отказ источника 3 света или фотоприемника 4, приводящий к тому, что напряжение на выходе усилителя 5 становится равным нулю, компаратор 8, благодаря указанному смещению, срабатывает и сигнализатор 13 отключает электропривод 2. Это исключает работу электропривода 2 в случае неисправности источника 2 света или фотоприемника 4.

Таким образом, предложенное устройство исключает возможность запуска центрифуги

при неисправности источника света и фотоприемника, а также при отклонении вала привода, не обусловленных вибрациями.

Следовательно, предложенное устройство является более надежным по сравнению с известным и обеспечивает одновременно высокую чувствительность. Использование устройства позволит регистрировать незначительный дисбаланс ротора, возникающий из- за утечек препарата из пробирок, установленных в ротор, или из-за плохого их уравновешивания. Тем самым предотвращается вероятность аварии ультрацентрифуги на высоких частотах вращения. Кроме того, вибрации приводят в негодность исследуемый препарат даже если аварии не происходят. Поскольку на ультрацентрифугах и центрифугах исследуют препараты высокой стоимости, представляющие большую научную

ценность, то использование устройства дает значительный экономический эффект.

Формула изобретения

Устройство для контроля дисбаланса роторов ультрацентрифуги, содержащее установленные по касательной к валу привода источник света и фотоприемник, связанный через усилитель с сигнализатором, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено дифференцирующей и интегрирующей цепочками, резистором и подключенным к входу сигнализатора компаратором, один вход которого соединен с выходом усилителя через дифференцирующую цепочку, а второй вход - через интегрирующую цепочку, причем второй вход через резистор дополнительно подключен к источнику питания.

Бесконтактное устройство для контроля дисбаланса содержит установленные по касательной к вращающемуся валу источник света и фотоприемник, которые связаны с электронной схемой. Последняя исключает влияние изменющихся со временем и в зависимости от температуры передаточных характеристик источника света и фотоприемника на надежность и чувствительность устройства. 2 ил. to 00 ел

Г2

фиг.1