Papan Referensi Open-Source Percepat Pengembangan Ventilator Medis
Banyak perangkat medis memerlukan kontrol gerakan embedded yang presisi pada kecepatan rendah; selama pandemi COVID-19, ventilator menjadi esensial untuk perawatan pasien.
Untuk mempercepat desain ventilator, Trinamic Motion Control (anak perusahaan Maxim Integrated) meluncurkan papan referensi open-source sebagai bagian dari inisiatif Trinamic Open-Source Ventilator (TOSV). Papan TMC4671+TMC6100-TOSV-REF menggabungkan pengontrol servo TMC4671 dan driver BLDC TMC6100 ke dalam modul kompak. Ini mendukung operasi 12-36 V dan hingga 6 A RMS, memenuhi kebutuhan daya ventilator medis dan sistem pernapasan.
Papan ini mengintegrasikan konektor SBC gaya Raspberry Pi dan ruang untuk tambahan sensor tekanan, mempercepat siklus desain.
Ventilator harus memantau tekanan, aliran, volume, dan frekuensi napas. Desain referensi ini mencakup antarmuka sensor Hall dan konektor untuk tambahan sensor tekanan opsional. Data real-time dapat divisualisasikan pada Raspberry Pi yang dilengkapi layar sentuh menggunakan firmware gratis dan open-source Trinamic.
Tujuan Trinamic adalah untuk menunjukkan bahwa ventilator dapat dibangun dari komponen yang tersedia dengan mudah, menghindari keterlambatan rantai pasokan selama pandemi. Perusahaan menjelaskan bahwa ia tidak memproduksi ventilator sendiri tetapi memberikan dasar berkualitas tinggi bagi produsen peralatan medis untuk memproduksi perangkat secara massal dengan cepat.
Pendiri Michael Randt menjelaskan: “Sejak awal, kami memilih motor turbin RPM tinggi berdasarkan desain BLDC. Digabungkan dengan sensor tekanan dan aliran volume, motor yang dikontrol secara dinamis memungkinkan mode ventilasi yang dikontrol tekanan dan aliran.”
Memanfaatkan pengalaman sebelumnya dengan kontrol turbin CPAP, Trinamic mengidentifikasi tantangan kontrol cepat dan dinamis motor BLDC induksi rendah. Menyeimbangkan frekuensi switching tinggi dengan arus ripple, dan kehilangan switching serta stator yang timbul, sangat penting. Pengontrol servo TMC4671 yang terembed menghasilkan PWM 100 kHz dan jam kontrol arus yang independen dari mikrokontroler. Ini mengurangi konsumsi arus sistem hingga 15% dibandingkan dengan frekuensi 25 kHz, tanpa kehilangan performa.
Papan tambahan untuk sensor I²C dan analog mendukung sensor tekanan dari beberapa produsen. TMC4671+TMC6100-TOSV-REF dapat dihubungkan ke komputer papan tunggal untuk mengakses antarmuka pengguna dan fungsi kontrol tingkat tinggi; dalam proyek TOSV, digunakan Raspberry Pi dengan layar sentuh.
Papan referensi sepenuhnya open-source, dirilis pertengahan Juli, mencakup skematik perangkat keras, firmware, dan perangkat lunak, semuanya dilisensikan di bawah lisensi MIT.
