Si alguna vegada heu desmuntat un monitor de pressió arterial digital, sabeu que la part que ocupa més espai i que afecta l'experiència de mesura sovint no és el sensor o la MCU. És la petita bomba d'aire. Infla el puny fins a la pressió objectiu, després el manté constant mentre el sensor captura l'ona de pols feble. Si s'infla massa ràpid, el puny se sent ajustat i incòmode. Si s'infla massa lentament, la mesura triga massa. Si les fuites són fins i tot lleugerament altes, les lectures poden derivar. Si el soroll és fort, pot molestar els membres de la família a la nit.
Durant els últims anys, he treballat en diversos projectes de monitors de pressió arterial. He vist enginyers redissenyar carcasses senceres després d'escollir la bomba equivocada, i he vist que els equips de compra estalvien uns quants cèntims només per fer front a grans rendiments. En aquest article, vull parlar de com seleccionar la mini bomba d'aire DC adequada per a un monitor de pressió arterial, des de la perspectiva de la selecció i validació-reals.
Per què les especificacions de la bomba no es poden tractar com a "prou bé"
Molta gent comença amb el preu i la mida i assumeix que, sempre que la bomba pugui inflar el puny, està bé. Però els monitors de pressió arterial tenen requisits molt específics. Un braguet d'adult normalment necessita arribar als 300 mmHg. Els modes pediàtrics poden ser més baixos, però de qualsevol manera, la bomba ha d'inflar un volum d'aire de 500 cc fins a la pressió objectiu en un temps especificat. Si la inflació triga més de 10 segons, els usuaris senten que estan esperant massa, sobretot durant les mesures repetides.
Més important encara, la taxa de fuites és important. Després d'inflar el braguet a 300 mmHg, el sistema ha de mantenir la pressió estable durant almenys uns segons perquè el sensor pugui recollir senyals. Si la bomba o la vàlvula filtra internament, la pressió baixarà lentament. L'algorisme pot interpretar-ho com una fuita del puny o continuar inflant-se-, provocant un error en la mesura. Per tant, la taxa de fuites és un paràmetre més important que la pressió màxima.
Un altre punt fàcil de passar per alt és la condició de la prova de vida útil. Un monitor de pressió arterial es pot utilitzar diverses vegades al dia, uns quants centenars de vegades a l'any i diversos milers de vegades al llarg d'uns quants anys. Però la vida útil de la bomba se sol provar sota un cicle de treball específic, com ara 10 segons encès, 2 segons apagat i 5 segons d'escapament, repetit 80.000 vegades. Això simula un funcionament intermitent, no un funcionament continu. Si utilitzeu la bomba en una aplicació d'inflació contínua, com ara un matalàs d'aire o un dispositiu de massatge, s'ha de tornar a valorar la seva vida útil. Per tant, quan llegiu un full de dades, comproveu sempre les condicions de la prova. No només mireu el nombre de "80.000 cicles".
Desglossament dels paràmetres bàsics
Temps d'inflació:De 0 a 300 mmHg en un dipòsit de 500CC en menys de 10 segons. Aquest és un nivell principal. Però tingueu en compte que la longitud real del tub, la mida de l'orifici de la vàlvula i el volum del puny afecten aquest temps. Durant la selecció, el millor és provar amb el puny real, no només amb un tanc.
Taxa de fuites:Menys de 3 mmHg/min a partir de 300 mmHg en un dipòsit de 500CC. Això és crític. Algunes bombes tenen fuites molt baixes per si soles, però després d'afegir vàlvules i tubs, les fuites generals augmenten. Per tant, quan proveu una bomba, presteu atenció també al proveïdor de vàlvules.
Pressió i cabal:Més de 68 kPa (uns 510 mmHg) i superiors a 1,8 L/min. 68 kPa significa que la bomba pot inflar el braguet per sobre de 300 mmHg amb marge. El flux afecta la velocitat d'inflació. Aquests dos paràmetres s'han de considerar conjuntament. Un nivell de pressió alta amb un cabal baix encara s'inflarà lentament.
Soroll:Menys de 60 dB a 30 cm. Aquest nivell és acceptable en una habitació tranquil·la. Per a la mesura nocturna o la vigilància del son, trieu un model de-soroll més baix o afegiu-hi un amortiment de vibracions.
Entorn de treball:0-50 graus, 75% HR. Això cobreix la majoria dels casos d'ús interior. Si el producte es ven a regions tropicals o fredes, confirmeu el rendiment d'arrencada de la bomba a temperatures extremes.
Opcions de tensió:DC 6V, 12V i 24V. La versió de 6 V consumeix menys de 430 mA, adequada per a dispositius portàtils alimentats amb bateria-. La versió de 12 V consumeix menys de 300 mA, adequada per a la majoria de monitors de pressió arterial domèstics. La versió de 24 V consumeix menys de 150 mA, adequada per a la integració industrial o de sistemes. La selecció de voltatge depèn principalment de l'arquitectura general de potència. No hi ha la millor opció absoluta.
Com triar entre 6V, 12V i 24V
No hi ha una resposta estàndard, però podeu jutjar des de diverses dimensions. Si el vostre monitor de pressió arterial funciona amb piles seques, com ara quatre bateries AA, la versió de 6 V és més adequada perquè pot igualar directament la tensió de la bateria i eliminar un circuit de reforç. Tanmateix, la versió de 6 V consumeix un corrent més alt, la qual cosa afecta la durada de la bateria. Si el dispositiu està alimentat per USB-o té una-bateria de liti incorporada, la versió de 12 V és més habitual perquè molts sensors i MCU necessiten 3,3 V o 5 V, i 12 V es poden reduir de manera eficient. La versió de 24 V sol aparèixer en equips industrials o sistemes de bombes múltiples. Per exemple, si una màquina necessita controlar diverses vies d'aire, 24 V pot reduir la pèrdua de línia i simplificar la font d'alimentació.
El corrent també afecta la calor. La versió de 6 V té el corrent més alt i pot escalfar-se més durant un funcionament llarg. Les versions de 12V i 24V tenen menys corrent i menys calor. Però si el vostre dispositiu funciona de manera intermitent, la calor no és un problema important. Per tant, quan escolliu la tensió, primer determineu la font d'alimentació global i, a continuació, tingueu en compte el corrent i la calor de la bomba.
Detalls ocults per fer coincidir un monitor de pressió arterial
Primer, el volum del puny. Els punys per a adults i els punys grans tenen diferents volums d'aire, de manera que el temps d'inflació canvia. Si la bomba està classificada per a un dipòsit de 500 cc i el vostre puny és de 800 cc, el temps d'inflat definitivament superarà els 10 segons. En aquest cas, trieu una bomba-de cabal més alt o accepteu un temps d'inflat més llarg.
En segon lloc, la resposta de la vàlvula. La bomba i la vàlvula funcionen conjuntament. Durant la inflació, la vàlvula es tanca. Durant l'escapament, la vàlvula s'obre. Si la vàlvula respon lentament o té una fuita interna elevada, la fuita global augmenta. Per tant, quan escolliu una bomba, el millor és entendre les especificacions de la vàlvula corresponent.
En tercer lloc, la reducció de vibracions i sorolls. La bomba vibra durant el funcionament. Si es fixa directament a una carcassa de plàstic, el soroll s'amplifica. Normalment s'utilitzen suports de goma o mànigues de silicona per reduir la vibració. Aquest detall sembla petit, però té un gran impacte en l'experiència de l'usuari.
En quart lloc, filtració i protecció contra la pols. Si l'entrada de la bomba absorbeix pols, afecta la vida útil i el cabal. Afegiu una capa d'escuma de filtre a l'entrada o dissenyeu un filtre reemplaçable.
En cinquè lloc, la compatibilitat electromagnètica. La bomba és una càrrega inductiva. Quan s'inicia i s'atura, genera EMF posterior que pot interferir amb els sensors. El disseny del circuit hauria d'incloure un díode de retorn i un condensador de filtre.
Errors comuns de selecció
He vist molts projectes centrats només en el preu durant la selecció, només per descobrir fuites excessives després de la producció en massa. També he vist que els enginyers només miren la pressió màxima i ignoren el flux, donant lloc a temps d'inflació llargs. Altres tracten la condició de prova de vida útil de la bomba com la condició de funcionament real i el producte mostra un rendiment feble de la bomba després de sis mesos. La causa principal d'aquests problemes és no fer coincidir el full de dades amb l'aplicació real.
Un altre error comú és ignorar els efectes de la temperatura. A baixes temperatures, augmenta el parell d'arrencada de la bomba. Si la tensió de la bateria és insuficient, pot ser difícil l'arrencada. A altes temperatures, les peces de goma envelleixen més ràpidament i les fuites augmenten. Per tant, si el producte es ven en diferents climes, es recomana fer proves d'alta i baixa temperatura.
Una referència pràctica:SC2717XPMEspecificacions
Preneu com a exemple el SC2717XPM de SKOOCOM. Les seves especificacions són força representatives per a aplicacions de monitor de pressió arterial. Ofereix opcions de 6V, 12V i 24V de CC. El temps d'inflat és inferior a 10 segons de 0 a 300 mmHg en un dipòsit de 500 CC. La fuita és inferior a 3 mmHg/min. El cabal és superior a 1,8 l/min. La pressió és superior a 68 kPa. El soroll és inferior a 60 dB a 30 cm. La vida útil es prova a 80.000 cicles (10 s encès, 2 s apagat, 5 s d'escapament). Aquestes dades cobreixen els requisits bàsics d'un monitor de pressió arterial a casa. El seu entorn de treball és de 0 a 50 graus, 75% HR, adequat per a la majoria d'escenaris interiors. Si esteu desenvolupant un monitor de pressió arterial, un monitor de pacient NIBP o un dispositiu de massatge pneumàtic, aquest model pot servir com a punt de partida per a la selecció i, a continuació, ajustar-se en funció del volum del puny i la font d'alimentació.
Recomanacions d'aprovisionament i validació
Després de rebre mostres, no només les enceneu. Recomano les següents proves:
Utilitzeu el puny real per provar el temps d'inflat. Enregistreu els segons des de l'inici fins a 300 mmHg.
Infleu a 300 mmHg, tanqueu la vàlvula, deixeu-la reposar un minut i registreu la caiguda de pressió.
Mesureu el soroll a 30 cm tant en una habitació tranquil·la com en un ambient-de fons.
Executeu 1.000 cicles continus i observeu la degradació del flux i la pressió.
Prova d'arrencada i fuites a 0 graus i 50 graus.
Comproveu la interacció de la bomba i la vàlvula per confirmar que no hi ha fuites internes.
Si aquestes proves passen, considereu la producció en massa. Per als projectes OEM, demaneu al proveïdor les dades de coherència del lot per evitar variacions de rendiment entre lots.
PMF
P: Quina taxa de fuites és acceptable per a una bomba d'aire?
R: Per als monitors de pressió arterial, el requisit habitual és inferior a 3 mmHg/min a partir de 300 mmHg en un dipòsit de 500CC. Però la fuita global del sistema també inclou la vàlvula i el tub, de manera que el producte final s'ha de provar en conjunt.
P: Una bomba de 6 V pot funcionar amb una font d'alimentació de 12 V?
R: No, no directament. Una tensió excessiva escurçarà la seva vida útil o la cremarà. Ha de coincidir amb la tensió nominal.
P: Què puc fer si la bomba fa massa soroll?
R: Podeu afegir suports d'amortització-de vibracions, utilitzar tubs flexibles i optimitzar l'estructura d'admissió. Si això no és suficient, canvieu a un model-de soroll més baix.
P: N'hi ha prou amb 80.000 cicles?
R: Si el dispositiu s'utilitza cinc vegades al dia, aproximadament 1.825 vegades a l'any. 80.000 cicles equivalen a més de 40 anys. Però això és en condicions de prova específiques. Si la bomba funciona contínuament en ús real, la vida útil serà més curta.
P: La bomba necessita un manteniment regular?
A: Normalment no. Però l'escuma del filtre d'admissió s'ha de substituir o netejar periòdicament per evitar l'obstrucció de pols.
Conclusió
Escollir una bomba d'aire per a un monitor de pressió arterial és essencialment equilibrar la velocitat d'inflació, les fuites, el soroll, la vida útil i el cost. No hi ha cap bomba única que ho fa millor, però podeu fer intercanvis-en funció del posicionament del vostre producte. Si esteu construint un monitor de pressió arterial portàtil, una versió de baixa potència-de 6V pot ser més adequada. Per a una unitat d'escriptori domèstica, una versió de 12 V és més robusta. Per a equips industrials, considereu 24 V. Trieu el que trieu, valideu-lo amb el puny real. No confieu només en el full de dades. Espero que aquestes notes us ajudin a evitar desviaments innecessaris. Si esteu en fase de selecció, poseu-vos en contacte amb nosaltres per obtenir mostres i suport de proves.