电动移液器的微型电机选择

• 关键词：电动移液器,,微型电机,,选择
• 摘要： 移液器是用于移取少量液体的基本流体控制工具。 电子或电动移液器是手动移液器的人机工程学替代产品，能够有效地提高样本产出并确保精度和准确性。 与传统的拇指控制按钮和手动容积调整不同，电动移液器配有数字界面以调整容积，并通过电动活塞吸液和排液

移液器是用于移取少量液体的基本流体控制工具。 电子或电动移液器是手动移液器的人机工程学替代产品，能够有效地提高样本产出并确保精度和准确性。 与传统的拇指控制按钮和手动容积调整不同，电动移液器配有数字界面以调整容积，并通过电动活塞吸液和排液。

由于移液通常是多步骤流程的第一步，因此在此小量液体测量中的任何不准确或不完美因素都会在流程中累加，最终失效率要高得多。

什么是精度和准确性？

精度是指在您多次移液时，每次都排出相同的液量。准确性是指刚好获得目标液量，而没有任何误差。您可能总是很精确，但是可能始终无法获得正确的液量。您必须确保同时达到所需的精度和准确性。这对于您的试验结果是否可再现极其关键。

任何电动移液器的核心部分都是其电机，它显著地影响精度和准确性，此外还有一些其他的重要因素，例如封装尺寸、功率和重量。设计工程师基本上选择步进直线执行器或直流电机。最后，步进电机和直流电机都有其各自的优势和不足。

直流电机

直流电机是接通直流电源时旋转运动的电力机械。它们不需要复杂的连接即可使电机运 转。但是，考虑到电动移液器的直线运动要求，直流电机解决方案需要加装丝杆和传动系统以将旋转运动转变成直线运动。直流解决方案还需要通过光学传感器或编码器作为反馈机制，以准确地控制直线活塞位置。由于其转子的惯性很高，有些设计人员可能还会加装制动系统以提高定位准确性。

使用直流电机可增强移液系统的总体精度和准确性，但它可能是一种昂贵的解决方案。

步进电机

另一方面，许多工程师更喜欢使用步进直线执行器解决方案，因为它便于集成、性能出色且成本低廉。步进直线执行器由采用螺纹转子和集成丝杆的永磁步进电机构成，可在小套装中产生直接的线性运动。

与直流电机不同，步进直线执行器的丝杆在受到电脉冲后以离散的步长增量上下移动。使用步进直线执行器的一个重要优势是能够在开环系统中准确地控制其功能，这意味着无需昂贵的反馈设计或制动系统即可定位。

如果尺寸不当，步进电机可能会产生失步，导致排液不准确。但是，通过确保电机至驱动系统的准确输出，很容易纠正这个问题。下面是选择电机时需要考虑的一些关键因素：

- 相对于速度/力值曲线保持最低 50% 的安全系数

- 在操作过程中避免低频率共振点

- 避免反向驱动、突然移动和外部负荷变化

步进直线执行器选择示例

应用需要 10 N 的力，并需要以 5 mm/s 的速度运动 40 mm。

计算

向所需的力增加 50% 的安全系数 10 N x 1.5 = 15 N

速度 5 mm/s

丝杆螺距 1.22 mm

每步的行程 0.0254 mm

因此，我们需要在 1 秒内运动 5.0/0.0254 步 = 197 pps（每秒脉冲数量）

Portescap 26DBM10DXB -L 能够在所需的 197 pps 的速度时产生 25 N 的力，为应用增加了安全系数。下面显示的是速度-力曲线，必要时详细描绘提高速度以更快地排液的能力。

结论：

总的来说，步进电机和直流电极在此应用中都有各自独特的优势。内置反馈机制的直流电机理念可提高精度和准确性，而步进电机理念是成本效益最高的解决方案，只需改变输入脉冲数量及其频率即可在开环系统中准确地控制。如果为应用选择了适合的尺寸，通过步进电机可获得精密且准确排液所需的可靠性