目前國外一些先進的離心機實際上已成為一種高科技的綜合技術產品。 國內在這方面還有很大差距， 必須提高國內生產的離心機的技術含量， 努力開發具有自主知識產權的產品，在這方面有大量工作需要完成。離心機作為一種機電一體化設備已在醫院檢驗、生物實驗室、生物制藥、污水處理、中藥制藥及飲料生產等方面得到大量應用， 它已滲透到科研、生產等領域。

驅動電動機的選型

電動機一般常用的有直流電動機和交流電動機。直流電動機與交流電動機的特點如下。
1) 直流電動機特點。結構復雜，成本高，需經常維護保養(調換電刷)，由于在電刷處有火花， 一般不能在要求有防爆的場合使用。 但直流電動機調速控制電路簡單，成本低，調速性能優越，目前無刷直流電動機的性能已經成熟， 在小功率直流電動機中已經廣泛采用無刷直流電動機來代替普通直流電動機。
2) 交流變頻電動機特點。 結構簡單， 成本低， 工作可靠，噪聲低，要獲得優良的控制性能，必須采用變頻調速，調速控制器復雜，成本高。由于離心機可配置各種不同轉速的轉子，針對驅動離心機的變頻電動機設計應考慮對低速大容量的轉子，使電動機工作在恒轉矩工作區，對小容量高速轉子可設計在變頻電動機的恒功率工作區，這樣可以減小變頻電動機的設計功率，節約成本。

由于直流調速控制電路簡單，控制性能優越，在小功率系統中使用直流調速成本相對比較低，因此在小功率簡易型的離心機中直流調速仍廣泛采用。為了提高離心機傳動的可靠性，應盡量采用電動機主軸直接驅動離心機轉子，同時離心機安裝的特殊要求及考慮整機阻尼系統，離心機的電動機一般在主軸形式和外殼造型等方面要求特殊設計，以滿足離心機傳動的特殊要求。如果用帶傳動或其他變速傳動機械，則可選用一般標準系列的電動機，但傳動的可靠性相對降低。

轉速控制系統
1. 直流調速
(1)  主回路
直流調速主要有兩種：①晶閘管整流電路調壓調速。②直流脈寬調制調壓調速。下面將兩種直流調速電路的特點比較如下。
1) 脈寬調制調速。 輸入直流采用二極管橋式整流，功率因數高，調制頻率高，一般工作頻率設置在20 kHz左右， 由于頻率高， 在人的聽力范圍之外，不但可降低噪聲，而且可減小濾波電感的體積。目前已有多種脈寬調制波形發生器集成電路可供選用，控制電路簡單。但由于功率器件采用可控型電子器件，如GTR、MOSFET 和IGBT 等。這些器件過載能力相對比較低，對觸發驅動電路要求高，觸發脈沖前后沿要陡，同時要有快速過電流保護電路，目前已有多種智能型專用驅動集成電路問世，它具有多種自動保護功能，這給直流脈寬調速系統的廣泛應用創造了有利條件。
2) 晶閘管整流調速。晶閘管過載能力很強，工作可靠。 這是晶閘管直流調速仍具有生命力的原因之一。 晶閘管導通角的變化形成的波形畸變使得整流的功率因數降低，特別是在導通角較小時，高次諧波分量大，電流脈動分量大，需較大的平波電抗器。在用三相可控整流時，需三相變壓器移相同步，和三路觸發脈沖形成電路，控制電路復雜。目前在國內外已有多種集成移相觸發器可供選用， 使電路可靠性得到提高。采用全控橋式整流可改善換向器火花。
(2) 控制系統
要想獲得好的調速性能，一般采用具有轉速反饋和電流反饋的雙閉環控制系統。雙閉環控制系統有模擬控制方式和數字控制方式。表1 是模擬和數字控制方式的特點。

由表1 可見，數字控制方式具有許多優點，可實現數字量設定各種參數， 多種保護功能集中管理。可通過修改軟件方便地調整有關狀態，控制靈活，性能大大提高。

在模擬控制方式的系統中，對系統調速性能要求比較高時，除了采用轉速負反饋和電流截止負反饋雙閉環控制外，還必須加給定延時積分電路作為軟起動電路。增加電流和轉速微分校正環節，以扼制電流和轉速的加速上升率。這對減少轉速超調量及起動電流沖擊，十分有效。參數設計的合理，可以使整個調速系統做到動態、 靜態性能都十分完善。
(3) 直流調速系統中傳感器的選擇在直流雙閉環調速系統中必須使用速度傳感器和電流傳感器，傳感器選擇的好壞直接影響調速精度。下面將幾種傳感器的優缺點比較如下。
1) 速度傳感器

    由表2可以看出測速發電機由于體積較大，安裝不方便，其信號必須經A/D 轉換后才能供計算機使用，因此目前較少使用。光電測速和霍爾元件測速輸出為脈沖數字信號，其信號便于計算機處理，如在模擬系統中使用，現在已有專用頻率轉換電壓集成電路供選用或采用單穩觸發器轉換， 十分方便。
    2) 電流傳感器
    電流傳感器一般采用電流互感器或光電耦合傳感器，其特點比較如表3 所示。

由表3 可以看出，由于光電耦合器互感器和霍爾式互感器體積較小反應速度快，已逐漸替代傳統的電流互感器，對于某些要求快速過電流保護的功率器件，其普通的互感器響應速度往往跟不上，必須選用高速光電耦合器作電流傳感器，方可滿足要求。對于大功率系統可選用霍爾電流互感器，而對于小功率系統可選用光電耦合器作電流傳感器。

2. 交流變頻調速
變頻器向大容量、高性能的方向發展。其價格性能已可與直流拖動相比擬了，目前已形成變頻調速逐步取代直流拖動系統的趨勢。

目前變頻器質量穩定， 參數設置方便、 靈活， 功能日益增多，性能日趨完善，價格不斷下降，已出現了具有轉差補償，矢量控制，可直接進行閉環控制的各種新型變頻器。如直接采用質量可靠的變頻器產品作為離心機的調速電源，則可大大提高離心機整機的性能可靠性。

由于離心機是大慣性負載，無論是直流調速還是交流調速都應該考慮停機時采取制動措施，加快離心機的停機時間，提高離心機的工作效率。

制冷電氣控制
1. 制冷電氣控制方式
(1) 開關式控制
開關式控制有兩種方式，一種是有觸點控制方式，另一種是無觸點控制方式。
1) 有觸點控制方式是用繼電器或接觸器作開關控制。這種電路的特點是吸合觸點壽命有限，容易產生高頻火花對電子線路干擾。
2) 無觸點控制方式是采用具有光電隔離過零觸發的固態繼電器，起動平穩，沒有火花干擾和觸點壽命的影響。
開關式控制的缺點是壓縮機停機1 min以上才能再起動，溫度控制精度低。
(2) 變頻控制
由于變頻調速技術的發展，目前已出現變頻制冷壓縮機。變頻控制的連續性可以使溫度控制精度大大提高，但要增加一個變頻器，成本會上升。

2. 溫度傳感器的選擇
冷凍離心機的溫度控制范圍一般為－10～＋40 ℃，溫度傳感器的工作范圍必須滿足上述溫度范圍，由于離心機腔體內比較潮濕，最好選用已封裝好的，安裝調換方便，具有防潮結構的傳感器。目前有熱電阻型、 集成電路型(半導體型)、 熱電耦型和熱敏電阻型等多種溫度傳感器可供選用。

3. 制冷電氣控制系統設計時必須注意的問題
在開關式控制系統中，壓縮機停機后，由于其內部高低壓兩端的壓力還沒有平衡，不能馬上重新起動壓縮機。因此必須設計一個停機后延時起動電路，在停機后的一定時間內封鎖起動電路，防止反復起動燒壞壓縮機。

在開關式控制系統中溫度是回差控制，一般采用運算放大器設計成具有電壓正反饋的回差放大器，計算出合適的正反饋量以滿足溫度的回差范圍。在電路設計時應采取措施防止正反饋形成振蕩。溫度傳感器將溫度轉換成電信號時，其變化量一般是很小的，對溫度信號放大時，必須采用具有深度負反饋的放大電路，應考慮放大器本身的溫漂對測溫精度的影響。

PLC和人機界面在離心機控制技術中的應用PLC 具有高抗干擾性能，和觸摸屏人機界面的通信連接十分方便。目前一些小型PLC如西門子S7－200系列的224XP在CPU主模塊上就有模擬量輸入和輸出，模擬量輸入端可以作溫度信號輸入，模擬量輸出可以用來控制變頻器的輸出頻率，從而調節離心機的轉速。轉速的脈沖信號從PLC 的高速計數輸入端輸入，可以進行轉速的測量和轉速閉環控制。目前一些小型的PLC 都內置PID 控制功能，可以方便地實現高精度轉速閉環控制，觸摸屏和PLC通信可以對離心機的工作參數進行顯示，對離心機的門蓋、失衡和轉子自動識別等進行監控顯示。通過觸摸屏可以對離心機的降速允許拐點和升降速時間、溫度補償等任意設定，克服了用單片機修改這些參數要修改程序的麻煩。另外觸摸屏人機界面可以設置登錄密碼，防止未授權人的不當操作，可以實現運行參數的曲線顯示和上位機的數據通信，進行數據的采集。用戶操作手冊的文檔也可以儲存在觸摸盤內，方便用戶查閱。

離心機控制技術的發展方向

目前離心機已逐步向智能化、自動化和綜合配套化方向發展。計算機在離心機上的應用可實現儲存幾十個離心機參數設置程序。全密封式觸摸鍵配合液晶顯示屏可實現菜單式設置與測量顯示，可同時顯示設置參數與實際運行時參數，并且可方便地應用中文菜單實現人機對話，方便使用。自動記錄質量控制和生產運行條件等數據，自動生成報告，隨時從計算機中獲得每批被處理樣品的數據，監控樣品的整個處理過程。還可以通過中央控制電腦與其他離心機組成完整的離心網絡，使得整個生產過程全部處于電腦控制之中。

離心機的智能化還體現在能自動識別各種轉子。自動識別轉子是否安裝到位，轉速設置是否合理，并提醒操作者。可有效地避免由于操作不慎造成的事故。 可實現根據轉子型號和轉速自動計算離心力大小或直接輸入離心力大小，得到相應的轉速。自動設定是指根據自動識別的離心機的轉子型號自動設定離心機的工作轉速和加速、降速時間。對設定的程序進行密碼保護等。采用積分儀方式控制離心過程，保證樣品在不同的離心批次中承受相同的離心力。

在驅動系統中已逐步大量使用變頻調速和無電刷直流電動機的直接傳動技術。在溫度控制方面已開始采用無氟制冷的高效冷卻系統和特殊的加熱系統交替工作，可最大限度地保持溫度精度，防止樣品凍結和倉壁結霜。國外某些先進離心機產品已成功地應用半導體制冷(或加熱)，使離心機溫控技術又進入了一個新的技術應用領域