Papan referensi sumber terbuka menargetkan penyebaran ventilator medis yang cepat
Banyak perangkat medis membutuhkan kontrol gerakan tertanam yang presisi pada kecepatan rendah, dan di era Covid-19, ventilator medis adalah salah satu peralatan kesehatan yang sangat dibutuhkan untuk merawat pasien.
Untuk mengatasi hal ini, Trinamic Motion Control (bagian dari Maxim Integrated), telah merilis papan referensi open-source untuk mempercepat desain ventilator medis, sebagai bagian dari proyek Trinamic Open-Source Ventilator (TOSV). Papan desain referensi TMC4671+TMC6100-TOSV-REF yang dihasilkan menampilkan perangkat keras dan perangkat lunak sebagai sumber terbuka, menggabungkan perangkat TMC4671 dan TMC6100 dalam modul yang ringkas. Driver servo BLDC mampu 12 hingga 36V dengan hingga 6A RMS untuk mengakomodasi ventilator medis atau sistem pernapasan. Untuk mempercepat siklus desain lebih jauh, modul sumber terbuka dilengkapi konektor SBC dalam gaya Raspberry Pi dan ruang untuk papan tambahan sensor tekanan.
Karena ventilator otomatis harus dilengkapi dengan teknologi sensor yang sesuai untuk memantau perubahan dan bereaksi terhadapnya seperti aliran tekanan, volume, dan laju respirasi, modul ini dilengkapi dengan antarmuka sensor Hall dan konektor untuk tambahan sensor tekanan opsional. Data ini dapat langsung divisualisasikan pada Raspberry Pi dengan layar sentuh menggunakan firmware sumber terbuka gratis yang dikembangkan untuk modul desain referensi oleh Trinamic.
Perusahaan mengatakan tujuannya dengan desain referensi ini adalah untuk menunjukkan kepada para insinyur bagaimana ventilator medis dapat dibuat menggunakan komponen yang tersedia, melewati peningkatan waktu tunggu komponen tradisional selama krisis Covid-19. Trinamic menekankan bahwa tujuannya bukan untuk memproduksi ventilator medis, tetapi menawarkan sesuatu yang menawarkan ventilasi berkualitas tinggi yang dapat diproduksi massal oleh perusahaan peralatan medis dalam jangka pendek.
Pendiri Trinamic, Michael Randt, menjelaskan, “Sejak awal, kami memutuskan untuk menggunakan motor turbin RPM tinggi berdasarkan motor BLDC. Bersama dengan sensor aliran tekanan dan volume, motor yang dikontrol secara dinamis memungkinkan mode ventilasi yang dikontrol tekanan dan aliran.”
Berdasarkan pengalaman sebelumnya dengan kontrol turbin perangkat CPAP (continuous positive airway pressure), Trinamic mengatakan satu hal yang jelas:menyediakan kontrol yang cepat dan dinamis dari motor BLDC induksi rendah dapat menjadi tantangan yang luar biasa. Hal ini memerlukan pertimbangan yang cermat dari trade-off antara frekuensi switching tinggi dan riak arus dan switching konsekuennya dan kerugian stator, masing-masing. Dengan IC pengontrol servo TMC4671 yang tertanam, modul menghasilkan frekuensi PWM dan jam pengontrol arus 100 kHz terlepas dari mikrokontroler. Dengan ini, konsumsi sistem saat ini berkurang, tanpa penalti kinerja, hingga 15 persen jika dibandingkan dengan frekuensi 25 kHz.
Papan tambahan untuk I2C dan sensor analog memungkinkan dukungan untuk sensor tekanan dari berbagai produsen. TMC4671+TMC6100-TOSV-REF dapat dicolokkan ke komputer papan tunggal untuk mengakses antarmuka pengguna dan fungsi kontrol tingkat tinggi. Dalam kasus proyek TOSV, Raspberry Pi dengan tampilan layar sentuh digunakan.
Papan referensi sumber terbuka sepenuhnya TMC4671+TMC6100-TOSV-REF tersedia mulai pertengahan Juli. Semua perangkat keras, firmware, dan perangkat lunak adalah sumber terbuka di bawah lisensi MIT.
