La placa de referencia de código abierto apunta al despliegue rápido del respirador médico

Muchos dispositivos médicos necesitan un control de movimiento integrado y preciso a baja velocidad, y en la era de Covid-19, los ventiladores médicos son uno de los equipos de atención médica con mayor demanda para el tratamiento de pacientes.

Para abordar esto, Trinamic Motion Control (parte de Maxim Integrated), ha lanzado una placa de referencia de código abierto para acelerar el diseño de ventiladores médicos, como parte de su proyecto Trinamic Open-Source Ventilator (TOSV). La placa de diseño de referencia TMC4671 + TMC6100-TOSV-REF resultante que presenta tanto hardware como software de código abierto, combina sus dispositivos TMC4671 y TMC6100 en un módulo compacto. El servocontrolador BLDC tiene una capacidad de 12 a 36 V con hasta 6 A RMS para adaptarse a ventiladores médicos o sistemas respiratorios. Para acelerar aún más los ciclos de diseño, el módulo de código abierto cuenta con un conector SBC en estilo Raspberry Pi y espacio para una placa adicional de sensor de presión.

Dado que los ventiladores automáticos deben estar equipados con la tecnología de sensor adecuada para monitorear los cambios y reaccionar a estos, como el flujo de presión, el volumen y la frecuencia respiratoria, el módulo viene con una interfaz de sensor Hall y conectores para una placa adicional de sensor de presión opcional. Estos datos se pueden visualizar directamente en una Raspberry Pi con pantalla táctil utilizando el firmware de código abierto y gratuito desarrollado para el módulo de diseño de referencia por Trinamic.

La compañía dijo que su objetivo con este diseño de referencia es mostrar a los ingenieros cómo se pueden construir ventiladores médicos utilizando componentes fácilmente disponibles, evitando el aumento de los tiempos de entrega de los componentes tradicionales durante la crisis de Covid-19. Trinamic enfatiza que su objetivo no es producir ventiladores médicos, sino ofrecer algo que ofrezca ventilación de alta calidad que las empresas de equipos médicos puedan producir en masa en el corto plazo.

El fundador de Trinamic, Michael Randt, explicó:“Desde el principio, decidimos utilizar un motor de turbina de altas RPM basado en un motor BLDC. Junto con los sensores de presión y caudal volumétrico, el motor controlado dinámicamente habilita los modos de ventilación controlados por presión y por flujo ”.

Basándose en la experiencia previa con el control de turbinas de dispositivos de CPAP (presión positiva continua en las vías respiratorias), Trinamic dijo que una cosa estaba clara:proporcionar un control rápido y dinámico de motores BLDC de baja inducción puede ser un desafío excepcional. Requiere una consideración cuidadosa de la compensación entre alta frecuencia de conmutación y ondulaciones de corriente y sus consiguientes pérdidas de conmutación y estator, respectivamente. Con su IC de servocontrolador TMC4671 integrado, el módulo genera una frecuencia PWM y un reloj de controlador de corriente de 100 kHz independiente del microcontrolador. Con esto, el consumo de corriente del sistema se reduce, sin penalización de rendimiento, hasta en un 15 por ciento en comparación con una frecuencia de 25 kHz.

Una placa complementaria para sensores I2C y analógicos permite admitir sensores de presión de varios fabricantes. El TMC4671 + TMC6100-TOSV-REF se puede conectar a una computadora de placa única para acceder a la interfaz de usuario y las funciones de control de alto nivel. En el caso del proyecto TOSV, se utilizó una Raspberry Pi con pantalla táctil.

La placa de referencia de código abierto TMC4671 + TMC6100-TOSV-REF está disponible desde mediados de julio. Todo el hardware, firmware y software es de código abierto bajo la licencia MIT.