医用加温器的设计和单一故障分析_检测资讯

医用加温器的设计和单一故障分析

嘉峪检测网 2023-04-16 11:04

这个设计是医用的，在输液时隔着管路对药液或血液加温，防止过冷的液体输入患者体内，导致不适或更严重的后果。而失控或器件故障导致超温是不可接受的，超温有可能导致药物失效或血液凝固。

一、加热器原理

如图1，红框里的部分为加热器，由可恢复的50±5℃温度开关串联加热丝。另加两个测温度的精度至少达到±0.5℃的元件构成。加热丝通电后温度升高，测温元件测量温度后进行反馈控制以稳定输出温度。

为实现单个元件故障，并不会导致不可接受的风险出现，关键的电路需要使用冗余设计。加热由Q1 Q2两个P沟道场效应管控制，其中Q1为开关控制，Q2为PWM控制。两管栅极驱动电路相似，因为需要PWM控制，Q2使用的上拉电阻小一些。同时需要限制PWM的频率，不大于1KHz。

加热电流由0.1Ω电阻采集输出后极放大器处理。

在使用前，可以做自检。

1、两个测温度的部件输出温度值应在正常范围内，且温度差在合理范围内。

2、分别关闭Q1与 Q2，电流采样值应为0。同时打开Q1 Q2应有电流输出且在合理范围内。

二、单一故障分析

		检测方法	处理方法
MCU故障	上电后不能引导运行	不检测	Q1 Q2缺省关闭
MCU故障	程序跑飞	硬件看门狗	复位MCU，报警。
Q1 场效应管	运行时不能打开	正常运行，检测不到加热电流	关闭Q2，报警
Q1 场效应管	运行时不能关闭	关闭加热仍能检测到加热电流	关闭Q2，报警
Q2场效应管	运行时不能打开	正常运行，检测不到加热电流	关闭Q1，报警
Q2场效应管	运行时不能关闭	关闭加热仍能检测到加热电流	关闭Q1，报警
RT1 温敏元件	测量结果误差大	对比两个测量结果，差值超过合理范围，判断为异常	半闭Q1 Q2，报警
RT1 温敏元件	测量结果无变化	对比两个测量结果，差值超过合理范围，判断为异常	半闭Q1 Q2，报警
RT2温敏元件	测量结果误差大	对比两个测量结果，差值超过合理范围，判断为异常	半闭Q1 Q2，报警
RT2温敏元件	测量结果无变化	对比两个测量结果，差值超过合理范围，判断为异常	半闭Q1 Q2，报警
加热元件	连接不良，特性异常	测量电流值不在合理范围内。	关闭Q1 Q2报警
	部分短路
	阻值变化较大
R33测量电流的电阻	电阻值异常	测量电流值不在合理范围内。	关闭Q1 Q2报警
F1 温度保险	保险常断开	测量无电流	关闭Q1 Q2报警
F1 温度保险	到达温度不能断开	温度到达阈值	关闭Q1 Q2报警
连接线	测温度的线断开测温度的线短路	测温度不正常	关闭Q1 Q2报警
	加热元件线断开	测量电流值为零	关闭Q1 Q2报警
	短路	测得电流值大，可能烧测电流的电阻。	关闭Q1 Q2报警

至此可以保证，即使出现了单个元件故障，也不会超温风险。

来源：面包板社区

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