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醫(yī)用加溫器的設(shè)計(jì)和單一故障分析

嘉峪檢測網(wǎng)        2023-04-16 11:04

這個(gè)設(shè)計(jì)是醫(yī)用的,在輸液時(shí)隔著管路對(duì)藥液或血液加溫,防止過冷的液體輸入患者體內(nèi),導(dǎo)致不適或更嚴(yán)重的后果。而失控或器件故障導(dǎo)致超溫是不可接受的,超溫有可能導(dǎo)致藥物失效或血液凝固。
 
一、加熱器原理
 
如圖1,紅框里的部分為加熱器,由可恢復(fù)的50±5℃溫度開關(guān)串聯(lián)加熱絲。另加兩個(gè)測溫度的精度至少達(dá)到±0.5℃的元件構(gòu)成。加熱絲通電后溫度升高,測溫元件測量溫度后進(jìn)行反饋控制以穩(wěn)定輸出溫度。
 
為實(shí)現(xiàn)單個(gè)元件故障,并不會(huì)導(dǎo)致不可接受的風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn),關(guān)鍵的電路需要使用冗余設(shè)計(jì)。加熱由Q1 Q2兩個(gè)P溝道場效應(yīng)管控制,其中Q1為開關(guān)控制,Q2為PWM控制。兩管柵極驅(qū)動(dòng)電路相似,因?yàn)樾枰狿WM控制,Q2使用的上拉電阻小一些。同時(shí)需要限制PWM的頻率,不大于1KHz。
 
 
加熱電流由0.1Ω電阻采集輸出后極放大器處理。
 
在使用前,可以做自檢。
 
1、兩個(gè)測溫度的部件輸出溫度值應(yīng)在正常范圍內(nèi),且溫度差在合理范圍內(nèi)。
 
2、分別關(guān)閉Q1與 Q2, 電流采樣值應(yīng)為0。同時(shí)打開Q1  Q2應(yīng)有電流輸出且在合理范圍內(nèi)。
 
二、單一故障分析
 

 

 

檢測方法

處理方法

MCU故障

上電后不能引導(dǎo)運(yùn)行

不檢測

Q1 Q2缺省關(guān)閉

程序跑飛

硬件看門狗

復(fù)位MCU,報(bào)警。

Q1 場效應(yīng)管

運(yùn)行時(shí)不能打開

正常運(yùn)行,檢測不到加熱電流

關(guān)閉Q2,報(bào)警

運(yùn)行時(shí)不能關(guān)閉

關(guān)閉加熱仍能檢測到加熱電流

關(guān)閉Q2,報(bào)警

Q2場效應(yīng)管

運(yùn)行時(shí)不能打開

正常運(yùn)行,檢測不到加熱電流

關(guān)閉Q1,報(bào)警

運(yùn)行時(shí)不能關(guān)閉

關(guān)閉加熱仍能檢測到加熱電流

關(guān)閉Q1,報(bào)警

RT1 溫敏元件

測量結(jié)果誤差大

對(duì)比兩個(gè)測量結(jié)果,差值超過合理范圍,判斷為異常

半閉Q1 Q2,報(bào)警

測量結(jié)果無變化

對(duì)比兩個(gè)測量結(jié)果,差值超過合理范圍,判斷為異常

半閉Q1 Q2,報(bào)警

RT2溫敏元件

測量結(jié)果誤差大

對(duì)比兩個(gè)測量結(jié)果,差值超過合理范圍,判斷為異常

半閉Q1 Q2,報(bào)警

測量結(jié)果無變化

對(duì)比兩個(gè)測量結(jié)果,差值超過合理范圍,判斷為異常

半閉Q1 Q2,報(bào)警

加熱元件

連接不良,特性異常

測量電流值不在合理范圍內(nèi)。

關(guān)閉Q1 Q2報(bào)警

部分短路

阻值變化較大

R33測量電流的電阻

電阻值異常

測量電流值不在合理范圍內(nèi)。

關(guān)閉Q1 Q2報(bào)警

F1 溫度保險(xiǎn)

保險(xiǎn)常斷開

測量無電流

關(guān)閉Q1 Q2報(bào)警

到達(dá)溫度不能斷開

溫度到達(dá)閾值

關(guān)閉Q1 Q2報(bào)警

連接線

測溫度的線斷開

測溫度的線短路

測溫度不正常

關(guān)閉Q1 Q2報(bào)警

加熱元件線斷開

測量電流值為零

關(guān)閉Q1 Q2報(bào)警

短路

測得電流值大,可能燒測電流的電阻。

關(guān)閉Q1 Q2報(bào)警

 
至此可以保證,即使出現(xiàn)了單個(gè)元件故障,也不會(huì)超溫風(fēng)險(xiǎn)。
 
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來源:面包板社區(qū)

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