Nếu bạn đã từng tháo rời máy đo huyết áp kỹ thuật số, bạn sẽ biết rằng bộ phận chiếm nhiều không gian nhất và ảnh hưởng đến trải nghiệm đo thường không phải là cảm biến hay MCU. Đó là máy bơm không khí nhỏ. Nó bơm hơi vòng bít đến áp suất mục tiêu, sau đó giữ cố định trong khi cảm biến ghi lại sóng xung yếu. Nếu nó phồng lên quá nhanh, vòng bít sẽ có cảm giác chật và khó chịu. Nếu nó phồng lên quá chậm thì quá trình đo sẽ mất quá nhiều thời gian. Nếu rò rỉ thậm chí hơi cao, số đọc có thể bị lệch. Nếu tiếng ồn lớn có thể làm phiền các thành viên trong gia đình vào ban đêm.
Trong vài năm qua, tôi đã thực hiện một số dự án về máy đo huyết áp. Tôi đã thấy các kỹ sư thiết kế lại toàn bộ vỏ sau khi chọn sai máy bơm và tôi đã thấy các nhóm mua hàng chỉ tiết kiệm được vài xu để thu được lợi nhuận lớn. Trong bài viết này, tôi muốn nói về cách chọn máy bơm không khí DC mini phù hợp cho máy đo huyết áp, từ góc độ lựa chọn và xác thực-trong thế giới thực.
Tại sao thông số kỹ thuật của máy bơm không thể được coi là "Đủ tốt"
Nhiều người bắt đầu với giá cả và kích thước và cho rằng miễn là máy bơm có thể bơm hơi vòng bít là được. Nhưng máy đo huyết áp có những yêu cầu rất cụ thể. Vòng bít của người lớn thường cần đạt khoảng 300 mmHg. Chế độ trẻ em có thể thấp hơn, nhưng dù bằng cách nào, máy bơm phải bơm thể tích không khí 500CC đến áp suất mục tiêu trong một thời gian nhất định. Nếu lạm phát kéo dài hơn 10 giây, người dùng sẽ cảm thấy họ phải chờ đợi quá lâu, đặc biệt là khi đo lặp lại.
Quan trọng hơn, tỷ lệ rò rỉ rất quan trọng. Sau khi vòng bít được bơm căng lên 300 mmHg, hệ thống cần giữ áp suất ổn định trong ít nhất vài giây để cảm biến có thể thu thập tín hiệu. Nếu bơm hoặc van bị rò rỉ bên trong, áp suất sẽ giảm từ từ. Thuật toán có thể hiểu điều này là hiện tượng rò rỉ vòng bít hoặc tiếp tục-bơm lại, gây ra lỗi đo. Vì vậy tốc độ rò rỉ là một thông số quan trọng hơn áp suất tối đa.
Một điểm dễ bị bỏ qua khác là điều kiện kiểm tra trọn đời. Máy đo huyết áp có thể được sử dụng nhiều lần trong ngày, vài trăm lần một năm và vài nghìn lần trong vài năm. Tuy nhiên, tuổi thọ của máy bơm thường được kiểm tra theo chu kỳ hoạt động cụ thể, chẳng hạn như 10 giây bật, 2 giây tắt và 5 giây xả, lặp lại 80.000 lần. Điều này mô phỏng hoạt động không liên tục, không chạy liên tục. Nếu bạn sử dụng máy bơm trong ứng dụng bơm hơi liên tục, chẳng hạn như đệm hơi hoặc thiết bị mát-xa, thì việc đánh giá tuổi thọ của máy phải được thực hiện lại. Vì vậy, khi đọc biểu dữ liệu, hãy luôn kiểm tra các điều kiện kiểm tra. Đừng chỉ nhìn vào con số “80.000 chu kỳ”.
Chia nhỏ các thông số cốt lõi
Thời gian lạm phát:Từ 0 đến 300 mmHg trong bình 500CC trong vòng chưa đầy 10 giây. Đây là một cấp độ chính thống. Nhưng lưu ý rằng chiều dài ống thực tế, kích thước lỗ van và thể tích vòng bít đều ảnh hưởng đến thời gian này. Trong quá trình lựa chọn, tốt nhất nên kiểm tra bằng vòng bít thực tế chứ không chỉ bằng bình chứa.
Tỷ lệ rò rỉ:Ít hơn 3 mmHg/phút từ 300 mmHg trong bể 500CC. Điều này rất quan trọng. Một số máy bơm có độ rò rỉ rất thấp, nhưng sau khi thêm van và ống, độ rò rỉ tổng thể sẽ tăng lên. Vì vậy, khi tìm nguồn cung cấp máy bơm, bạn cũng nên chú ý đến nhà cung cấp van.
Áp suất và dòng chảy:Lớn hơn 68 kPa (khoảng 510 mmHg) và lớn hơn 1,8 L/phút. 68 kPa có nghĩa là máy bơm có thể bơm hơi vòng bít lên trên 300 mmHg với giới hạn. Dòng chảy ảnh hưởng đến tốc độ lạm phát. Hai thông số này nên được xem xét cùng nhau. Mức áp suất cao với lưu lượng thấp vẫn sẽ tăng chậm.
Tiếng ồn:Dưới 60 dB tại 30 cm. Mức độ này có thể chấp nhận được trong một căn phòng yên tĩnh. Để đo vào ban đêm hoặc theo dõi giấc ngủ, hãy chọn-mô hình tiếng ồn thấp hơn hoặc thêm tính năng giảm rung.
Môi trường làm việc:0–50 độ, 75%RH. Điều này bao gồm hầu hết các trường hợp sử dụng trong nhà. Nếu sản phẩm được bán ở vùng nhiệt đới hoặc vùng lạnh, hãy xác nhận hiệu suất khởi động của máy bơm ở nhiệt độ khắc nghiệt.
Tùy chọn điện áp:DC 6V, 12V và 24V. Phiên bản 6V tiêu thụ ít hơn 430 mA, phù hợp với các thiết bị di động chạy bằng pin. Phiên bản 12V rút ra dưới 300 mA, phù hợp với hầu hết các máy đo huyết áp tại nhà. Phiên bản 24V rút ra dưới 150 mA, phù hợp cho tích hợp công nghiệp hoặc hệ thống. Việc lựa chọn điện áp chủ yếu phụ thuộc vào kiến trúc nguồn tổng thể. Không có sự lựa chọn tuyệt đối tốt nhất.
Cách chọn giữa 6V, 12V và 24V
Không có câu trả lời tiêu chuẩn, nhưng bạn có thể đánh giá từ nhiều khía cạnh. Nếu máy đo huyết áp của bạn chạy bằng pin khô, chẳng hạn như 4 pin AA, phiên bản 6V sẽ phù hợp hơn vì nó có thể khớp trực tiếp với điện áp pin và loại bỏ mạch tăng áp. Tuy nhiên, phiên bản 6V tiêu thụ dòng điện cao hơn, ảnh hưởng đến tuổi thọ pin. Nếu thiết bị được cấp nguồn qua USB hoặc có pin lithium tích hợp, phiên bản 12V sẽ phổ biến hơn vì nhiều cảm biến và MCU cần 3,3V hoặc 5V và có thể giảm điện áp 12V một cách hiệu quả. Phiên bản 24V thường xuất hiện trong các thiết bị công nghiệp hoặc hệ thống nhiều máy bơm. Ví dụ: nếu một máy cần điều khiển nhiều đường dẫn khí, 24V có thể giảm tổn thất đường dây và đơn giản hóa việc cung cấp điện.
Dòng điện cũng ảnh hưởng đến nhiệt. Phiên bản 6V có dòng điện cao nhất và có thể nóng hơn khi hoạt động lâu. Phiên bản 12V và 24V có dòng điện thấp hơn và ít tỏa nhiệt hơn. Nhưng nếu thiết bị của bạn chạy không liên tục thì nhiệt độ không phải là vấn đề lớn. Vì vậy, khi chọn điện áp, trước tiên hãy xác định nguồn điện tổng thể, sau đó xem xét dòng điện và nhiệt của máy bơm.
Chi tiết ẩn trong việc khớp máy đo huyết áp
Đầu tiên, khối lượng vòng bít. Vòng bít dành cho người lớn và vòng bít lớn có thể tích không khí khác nhau nên thời gian bơm hơi thay đổi. Nếu máy bơm được định mức cho bình chứa 500CC và vòng bít của bạn là 800CC, thời gian bơm hơi chắc chắn sẽ vượt quá 10 giây. Trong trường hợp đó, hãy chọn bơm-lưu lượng cao hơn hoặc chấp nhận thời gian bơm hơi lâu hơn.
Thứ hai, phản ứng của van. Bơm và van hoạt động cùng nhau. Trong quá trình lạm phát, van đóng lại. Trong quá trình xả, van mở ra. Nếu van phản ứng chậm hoặc có độ rò rỉ bên trong cao thì độ rò rỉ tổng thể sẽ tăng lên. Vì vậy, khi chọn máy bơm, tốt nhất bạn nên tìm hiểu các thông số kỹ thuật của van phù hợp.
Thứ ba, giảm độ rung và tiếng ồn. Máy bơm rung trong quá trình hoạt động. Nếu nó được gắn trực tiếp vào vỏ nhựa, tiếng ồn sẽ được khuếch đại. Giá đỡ cao su hoặc ống bọc silicon thường được sử dụng để giảm độ rung. Chi tiết này tưởng chừng nhỏ nhưng lại có tác động lớn tới trải nghiệm người dùng.
Thứ tư, lọc và chống bụi. Nếu đầu hút của máy bơm bị bám bụi, nó sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ và lưu lượng. Thêm một lớp bọt lọc ở cửa hút hoặc thiết kế bộ lọc có thể thay thế.
Thứ năm, khả năng tương thích điện từ. Máy bơm là một tải cảm ứng. Khi khởi động và dừng, nó sẽ tạo lại EMF có thể gây nhiễu cho các cảm biến. Thiết kế mạch nên bao gồm một diode flyback và tụ lọc.
Những sai lầm lựa chọn phổ biến
Tôi đã thấy nhiều dự án chỉ tập trung vào giá cả trong quá trình lựa chọn, chỉ để phát hiện ra sự rò rỉ quá mức sau khi sản xuất hàng loạt. Tôi cũng đã thấy các kỹ sư chỉ quan tâm đến áp suất tối đa mà bỏ qua dòng chảy, dẫn đến thời gian bơm hơi kéo dài. Những người khác coi điều kiện kiểm tra tuổi thọ của máy bơm là điều kiện vận hành thực tế và sản phẩm cho thấy hiệu suất máy bơm yếu sau sáu tháng. Nguyên nhân cốt lõi của những vấn đề này là do bảng dữ liệu không khớp với ứng dụng thực.
Một sai lầm phổ biến khác là bỏ qua hiệu ứng nhiệt độ. Ở nhiệt độ thấp, mômen khởi động của bơm tăng lên. Nếu điện áp pin không đủ, việc khởi động có thể khó khăn. Ở nhiệt độ cao, các bộ phận cao su bị lão hóa nhanh hơn và độ rò rỉ tăng lên. Vì vậy, nếu sản phẩm được bán ở các vùng khí hậu khác nhau, nên thử nghiệm nhiệt độ cao và thấp.
Một tài liệu tham khảo thực tế:SC2717XPMThông số kỹ thuật
Lấy SC2717XPM của SKOOCOM làm ví dụ. Thông số kỹ thuật của nó khá tiêu biểu cho các ứng dụng theo dõi huyết áp. Nó cung cấp các tùy chọn DC 6V, 12V và 24V. Thời gian bơm hơi dưới 10 giây từ 0 đến 300 mmHg trong bình 500CC. Rò rỉ ít hơn 3 mmHg/phút. Lưu lượng lớn hơn 1,8 L/phút. Áp suất lớn hơn 68 kPa. Tiếng ồn nhỏ hơn 60 dB ở khoảng cách 30 cm. Tuổi thọ được kiểm tra ở 80.000 chu kỳ (10 giây bật, 2 giây tắt, 5 giây xả). Những dữ liệu này bao gồm các yêu cầu cơ bản của máy đo huyết áp tại nhà. Môi trường làm việc của nó là 0–50 độ, 75%RH, phù hợp với hầu hết các tình huống trong nhà. Nếu bạn đang phát triển máy đo huyết áp, máy theo dõi bệnh nhân NIBP hoặc thiết bị mát-xa bằng khí nén, mẫu này có thể đóng vai trò là điểm khởi đầu để lựa chọn, sau đó được điều chỉnh dựa trên thể tích vòng bít và nguồn điện của bạn.
Đề xuất tìm nguồn cung ứng và xác nhận
Sau khi nhận được mẫu, không chỉ bật nguồn. Tôi đề nghị các bài kiểm tra sau:
Sử dụng vòng bít thực tế để kiểm tra thời gian bơm hơi. Ghi lại số giây từ khi khởi động đến 300 mmHg.
Bơm đến 300 mmHg, đóng van, để yên trong một phút và ghi lại độ giảm áp suất.
Đo tiếng ồn ở khoảng cách 30 cm trong cả phòng yên tĩnh và môi trường có nhiều tiếng ồn.
Chạy 1.000 chu kỳ liên tục và quan sát sự suy giảm dòng chảy và áp suất.
Kiểm tra khởi động và rò rỉ ở 0 độ và 50 độ.
Kiểm tra sự tương tác giữa bơm và van để xác nhận không có rò rỉ bên trong.
Nếu các thử nghiệm này vượt qua thì hãy xem xét sản xuất hàng loạt. Đối với các dự án OEM, hãy yêu cầu nhà cung cấp cung cấp dữ liệu về tính nhất quán của lô để tránh sự khác biệt về hiệu suất giữa các lô.
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: Tỷ lệ rò rỉ nào được chấp nhận đối với máy bơm không khí?
Đáp: Đối với máy đo huyết áp, yêu cầu thông thường là dưới 3 mmHg/phút từ 300 mmHg trong bình 500CC. Nhưng rò rỉ tổng thể của hệ thống cũng bao gồm van và ống, vì vậy sản phẩm cuối cùng phải được kiểm tra tổng thể.
Hỏi: Máy bơm 6V có thể chạy bằng nguồn điện 12V không?
Đ: Không, không trực tiếp. Điện áp quá mức sẽ rút ngắn tuổi thọ của nó hoặc đốt cháy nó. Nó phải phù hợp với điện áp định mức.
Hỏi: Tôi có thể làm gì nếu máy bơm quá ồn?
Đáp: Bạn có thể thêm giá đỡ-giảm rung, sử dụng ống linh hoạt và tối ưu hóa cấu trúc nạp. Nếu điều đó vẫn chưa đủ, hãy chuyển sang mô hình-tiếng ồn thấp hơn.
Hỏi: 80.000 chu kỳ có đủ không?
Đáp: Nếu thiết bị được sử dụng năm lần một ngày thì tức là khoảng 1.825 lần một năm. 80.000 chu kỳ tương đương với hơn 40 năm. Nhưng đây là trong điều kiện thử nghiệm cụ thể. Nếu máy bơm chạy liên tục trong sử dụng thực tế thì tuổi thọ sẽ ngắn hơn.
Hỏi: Máy bơm có cần bảo trì thường xuyên không?
Đáp: Thường là không. Nhưng bọt lọc hút nên được thay thế hoặc vệ sinh định kỳ để tránh bị bám bụi.
Phần kết luận
Việc chọn máy bơm không khí cho máy đo huyết áp về cơ bản là cân bằng giữa tốc độ bơm hơi, rò rỉ, tiếng ồn, tuổi thọ và chi phí. Không có máy bơm nào làm tốt nhất mọi việc nhưng bạn có thể cân bằng-dựa trên định vị sản phẩm của mình. Nếu bạn đang thiết kế một máy đo huyết áp di động thì phiên bản nguồn điện thấp 6V{4}}có thể phù hợp hơn. Đối với máy tính để bàn tại nhà, phiên bản 12V mạnh mẽ hơn. Đối với thiết bị công nghiệp, hãy xem xét 24V. Cho dù bạn chọn cách nào, hãy xác nhận nó bằng vòng bít thực tế. Đừng chỉ dựa vào bảng dữ liệu. Tôi hy vọng những ghi chú này sẽ giúp bạn tránh được những đường vòng không cần thiết. Nếu bạn đang trong giai đoạn lựa chọn, hãy liên hệ với chúng tôi để nhận mẫu và hỗ trợ kiểm tra.