O quadro de referência de código aberto visa a implantação rápida de ventilador médico

Muitos dispositivos médicos precisam de controle de movimento incorporado preciso em baixa velocidade e, na era da Covid-19, os ventiladores médicos são uma das peças do equipamento de saúde muito solicitada para o tratamento de pacientes.

Para resolver isso, Trinamic Motion Control (parte da Maxim Integrated), lançou uma placa de referência de código aberto para acelerar o design de ventiladores médicos, como parte de seu projeto Trinamic Open-Source Ventilator (TOSV). A placa de design de referência TMC4671 + TMC6100-TOSV-REF resultante, apresentando hardware e software como fonte aberta, combina seus dispositivos TMC4671 e TMC6100 em um módulo compacto. O servo driver BLDC é capaz de 12 a 36 V com até 6 A RMS para acomodar ventiladores médicos ou sistemas respiratórios. Para acelerar ainda mais os ciclos de design, o módulo de código aberto apresenta um conector SBC no estilo Raspberry Pi e espaço para uma placa complementar de sensor de pressão.

Como os ventiladores automáticos devem ser equipados com tecnologia de sensor apropriada para monitorar mudanças e reagir a elas, como fluxo de pressão, volume e frequência respiratória, o módulo vem com uma interface de sensor Hall e conectores para uma placa adicional de sensor de pressão opcional. Esses dados podem ser visualizados diretamente em um Raspberry Pi com tela de toque usando o firmware de código aberto gratuito desenvolvido para o módulo de design de referência da Trinamic.

A empresa disse que seu objetivo com este projeto de referência é mostrar aos engenheiros como os ventiladores médicos podem ser construídos usando componentes prontamente disponíveis, contornando o aumento dos prazos de entrega dos componentes tradicionais durante a crise da Covid-19. Trinamic enfatiza que seu objetivo não é produzir ventiladores médicos, mas oferecer algo que ofereça ventilação de alta qualidade pode ser produzido em massa por empresas de equipamentos médicos em curto prazo.

O fundador da Trinamic, Michael Randt, explicou:“Desde o início, decidimos usar um motor de turbina de alta RPM baseado em um motor BLDC. Junto com os sensores de fluxo de pressão e volume, o motor controlado dinamicamente permite os modos de ventilação controlados por pressão e fluxo. ”

Com base na experiência anterior com o controle de turbinas de dispositivo CPAP (pressão positiva contínua nas vias aéreas), Trinamic disse que uma coisa estava clara:fornecer controle rápido e dinâmico de motores BLDC de baixa indução pode ser excepcionalmente desafiador. Isso requer uma consideração cuidadosa da compensação entre alta frequência de comutação e ondulações de corrente e suas consequentes perdas de comutação e estator, respectivamente. Com seu servo controlador integrado TMC4671 IC, o módulo gera uma frequência PWM e clock do controlador de corrente de 100 kHz independente do microcontrolador. Com isso, o consumo de corrente do sistema é reduzido, sem penalidade de desempenho, em até 15 por cento quando comparado a uma frequência de 25 kHz.

Uma placa adicional para I2C e sensores analógicos permite o suporte para sensores de pressão de vários fabricantes. O TMC4671 + TMC6100-TOSV-REF pode ser conectado a um computador de placa única para acessar a interface do usuário e as funções de controle de alto nível. No caso do projeto TOSV, foi utilizado um Raspberry Pi com tela sensível ao toque.

A placa de referência totalmente open-source TMC4671 + TMC6100-TOSV-REF está disponível a partir de meados de julho. Todo o hardware, firmware e software são de código aberto sob a licença do MIT.