Открытая референс‑плата ускоряет быструю разработку медицинских вентиляторов

Многие медицинские устройства требуют точного встроенного управления движением на низких скоростях; во время пандемии COVID‑19 вентиляторы стали критичны для ухода за пациентами.

Для ускорения дизайна вентиляторов Trinamic Motion Control (дочерняя Maxim Integrated) представила открытую референс‑плату как часть инициативы Trinamic Open‑Source Ventilator (TOSV). Плата TMC4671+TMC6100‑TOSV‑REF объединяет сервоконтроллер TMC4671 и BLDC‑драйвер TMC6100 в компактный модуль. Она поддерживает 12–36 В операцию и до 6 А RMS, удовлетворяя потребности мощности медицинских вентиляторов и респираторных систем.

Плата включает SBC‑коннектор в стиле Raspberry Pi и место для адд‑она датчика давления, ускоряя циклы дизайна.

Вентиляторы должны мониторить давление, расход, объем и частоту дыхания. Референс‑дизайн включает Hall‑сенсорный интерфейс и коннекторы для опциональных аддонов датчика давления. Реально‑временные данные можно визуализировать на Raspberry Pi с тачскрином используя бесплатную открытую прошивку Trinamic.

Основатель Майкл Рандт объяснил: «С самого начала мы выбрали высокооборотный турбинный мотор на BLDC дизайне. В связке с датчиками давления и объемного расхода, динамически управляемый мотор позволяет оба режима вентиляции — давление‑контролируемый и расход‑контролируемый».

Используя предварительный опыт управления турбинами CPAP, Trinamic идентифицировали вызовы быстрого динамического контроля низкоиндуктивных BLDC моторов. Балансировка высокой частоты переключения против пульсаций тока, и результирующих переключающихся и статорных потерь — критична. Встроенный сервоконтроллер TMC4671 генерирует 100 кГц PWM и такт управления током независимо от микроконтроллера. Это снижает системное потребление тока до 15% по сравнению с 25 кГц частотой, без потери производительности.

Аддон‑плата для I²C и аналоговых сенсоров поддерживает датчики давления от множественных производителей. TMC4671+TMC6100‑TOSV‑REF может втыкаться в одноплатный компьютер для доступа к UI и высокоуровневым функциям контроля; в проекте TOSV использовался Raspberry Pi с тачскрином.

Полностью открытая референс‑плата, выпущенная منتصف июля, включает схемы железа, прошивку и софт, все лицензированные под MIT лицензией.