移液器是用于移取少量液體的基本流體控制工具。 電子或電動(dòng)移液器是手動(dòng)移液器的人機(jī)工程學(xué)替代產(chǎn)品，能夠有效地提高樣本產(chǎn)出并確保精度和準(zhǔn)確性。 與傳統(tǒng)的拇指控制按鈕和手動(dòng)容積調(diào)整不同，電動(dòng)移液器配有數(shù)字界面以調(diào)整容積，并通過(guò)電動(dòng)活塞吸液和排液。

由于移液通常是多步驟流程的第一步，因此在此小量液體測(cè)量中的任何不準(zhǔn)確或不完美因素都會(huì)在流程中累加，最終失效率要高得多。

什么是精度和準(zhǔn)確性？

精度是指在您多次移液時(shí)，每次都排出相同的液量。準(zhǔn)確性是指剛好獲得目標(biāo)液量，而沒(méi)有任何誤差。您可能總是很精確，但是可能始終無(wú)法獲得正確的液量。您必須確保同時(shí)達(dá)到所需的精度和準(zhǔn)確性。這對(duì)于您的試驗(yàn)結(jié)果是否可再現(xiàn)極其關(guān)鍵。

任何電動(dòng)移液器的核心部分都是其電機(jī)，它顯著地影響精度和準(zhǔn)確性，此外還有一些其他的重要因素，例如封裝尺寸、功率和重量。設(shè)計(jì)工程師基本上選擇步進(jìn)直線(xiàn)執(zhí)行器或直流電機(jī)。最后，步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)都有其各自的優(yōu)勢(shì)和不足。

直流電機(jī)

直流電機(jī)是接通直流電源時(shí)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電力機(jī)械。它們不需要復(fù)雜的連接即可使電機(jī)運(yùn) 轉(zhuǎn)。但是，考慮到電動(dòng)移液器的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)要求，直流電機(jī)解決方案需要加裝絲桿和傳動(dòng)系統(tǒng)以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。直流解決方案還需要通過(guò)光學(xué)傳感器或編碼器作為反饋機(jī)制，以準(zhǔn)確地控制直線(xiàn)活塞位置。由于其轉(zhuǎn)子的慣性很高，有些設(shè)計(jì)人員可能還會(huì)加裝制動(dòng)系統(tǒng)以提高定位準(zhǔn)確性。

使用直流電機(jī)可增強(qiáng)移液系統(tǒng)的總體精度和準(zhǔn)確性，但它可能是一種昂貴的解決方案。

步進(jìn)電機(jī)

另一方面，許多工程師更喜歡使用步進(jìn)直線(xiàn)執(zhí)行器解決方案，因?yàn)樗阌诩?、性能出色且成本低廉。步進(jìn)直線(xiàn)執(zhí)行器由采用螺紋轉(zhuǎn)子和集成絲桿的永磁步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成，可在小套裝中產(chǎn)生直接的線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)。

與直流電機(jī)不同，步進(jìn)直線(xiàn)執(zhí)行器的絲桿在受到電脈沖后以離散的步長(zhǎng)增量上下移動(dòng)。使用步進(jìn)直線(xiàn)執(zhí)行器的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是能夠在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中準(zhǔn)確地控制其功能，這意味著無(wú)需昂貴的反饋設(shè)計(jì)或制動(dòng)系統(tǒng)即可定位。

如果尺寸不當(dāng)，步進(jìn)電機(jī)可能會(huì)產(chǎn)生失步，導(dǎo)致排液不準(zhǔn)確。但是，通過(guò)確保電機(jī)至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的準(zhǔn)確輸出，很容易糾正這個(gè)問(wèn)題。下面是選擇電機(jī)時(shí)需要考慮的一些關(guān)鍵因素：

- 相對(duì)于速度/力值曲線(xiàn)保持最低 50% 的安全系數(shù)

- 在操作過(guò)程中避免低頻率共振點(diǎn)

- 避免反向驅(qū)動(dòng)、突然移動(dòng)和外部負(fù)荷變化

步進(jìn)直線(xiàn)執(zhí)行器選擇示例

應(yīng)用需要 10 N 的力，并需要以 5 mm/s 的速度運(yùn)動(dòng) 40 mm。

計(jì)算

向所需的力增加 50% 的安全系數(shù) 10 N x 1.5 = 15 N

速度 5 mm/s

絲桿螺距 1.22 mm

每步的行程 0.0254 mm

因此，我們需要在 1 秒內(nèi)運(yùn)動(dòng) 5.0/0.0254 步 = 197 pps（每秒脈沖數(shù)量）

Portescap 26DBM10DXB -L 能夠在所需的 197 pps 的速度時(shí)產(chǎn)生 25 N 的力，為應(yīng)用增加了安全系數(shù)。下面顯示的是速度-力曲線(xiàn)，必要時(shí)詳細(xì)描繪提高速度以更快地排液的能力。

結(jié)論：

總的來(lái)說(shuō)，步進(jìn)電機(jī)和直流電極在此應(yīng)用中都有各自獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。內(nèi)置反饋機(jī)制的直流電機(jī)理念可提高精度和準(zhǔn)確性，而步進(jìn)電機(jī)理念是成本效益最高的解決方案，只需改變輸入脈沖數(shù)量及其頻率即可在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中準(zhǔn)確地控制。如果為應(yīng)用選擇了適合的尺寸，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)可獲得精密且準(zhǔn)確排液所需的可靠性