Kõrgepingetakisteid kasutatakse meditsiiniseadmetes, et hoida elektrivoolu eelseadistatud vahemikes.
Kasutatav kõrgepinge tähendab, et soovitud väljundvoolu saavutamiseks saab kasutada väiksemat arvu takisteid.
Need takistid peavad taluma aastakümnete pikkust kasutamist, nii et nende valmistamisel kasutatakse vähem materjale ja nende konstruktsioonis on arvesse võetud madalamaid tootmiskulusid.
Enamik meditsiiniseadmeid ei tööta väga kõrgel pingel (umbes 1–2 V).
Siiski on mõned erandid.
Palju siirdatavad diagnostikaseadmed (IDD-d) töötavad pingel 5–20 V ja töösagedus on samuti tavapärasest kõrgem.
See tähendab, et kulukaalutlused muutuvad meditsiiniseadmete kõrgepingetakisti projekteerimisel olulisemaks.
Allpool selgitame, kuidas saate luua odava lahenduse kõrgepinge takistid ohutust või töökindlust kahjustamata.
Milleks kasutatakse takistit meditsiiniseadmetes?
Kõrgepingetakisteid kasutatakse meditsiiniseadmetes, et hoida elektrivoolu eelseadistatud vahemikes.
Kasutatav kõrgepinge tähendab, et soovitud väljundvoolu saavutamiseks saab kasutada väiksemat arvu takisteid.
Need takistid peavad taluma aastakümnete pikkust kasutamist, nii et nende valmistamisel kasutatakse vähem materjale ja nende konstruktsioonis on arvesse võetud madalamaid tootmiskulusid.
Enamik meditsiiniseadmeid ei tööta väga kõrgel pingel (umbes 1–2 V).
Siiski on mõned erandid.
Paljud implanteeritavad diagnostikaseadmed (IDD-d) töötavad pingel 5–20 V ja töösagedus on tavaliselt ka üldisest vahemikust kõrgem.
See tähendab, et kulukaalutlused muutuvad meditsiiniseadmete kõrgepingetakisti projekteerimisel olulisemaks.
Allpool selgitame, kuidas saate luua kõrgepingetakistite jaoks odava lahenduse, ilma et see ohustaks ohutust või töökindlust.
Mida otsida kõrgepingetakisti juurest
Madal hind – kõrge pinge tähendab, et soovitud väljundvoolu saavutamiseks on vaja palju rohkem takisteid.
Kui seadmel on kõrge tööpinge, on ka takistite maksumus suurem.
Valmistamise lihtsus – Kõrgepingetakistid on tavaliselt alla 1 mm läbimõõduga ja pikemad.
Tavaliselt on need ka FR-4 või FR-5 trükkplaadi (PCB) materjalist, millega on lihtsam töötada kui kallima FR-32-ga.
Takistite aastakümnete kestvuse tagamiseks on oluline kvaliteetsem konstruktsioon.
Mõned tootjad kasutavad tinaga kaetud roomikuid, teised aga tinaga kaetud juhtmeid.
Kõrgema kvaliteediga takistitel on hõbetatud rajad ja juhtmed.
Taga-EMF tolerants – takistite pikenedes traadi takistus väheneb.
Takisti tagasi-EMF (elektromootorjõud) võib samuti suureneda voolu suurenemise tõttu.
Seetõttu on nende muutuste arvessevõtmiseks vajalik tolerants takisti väärtuse eraldusvõime suhtes.
Näiteks on vastuvõetav takisti, mille väärtus varieerub 5% (nt 9.9 oomi 10.0 oomi asemel).
Kõrge töökindlus – Kõrgepingetakistid töötavad tavaliselt temperatuuridel -15ºC kuni 85ºC.
Esimene neist on liiga külm, et vältida selliseid probleeme nagu takistite kõverdumine, samas kui teine on liiga kuum, et vältida töökindlusprobleeme.
Seetõttu on töökindlusprobleemide vältimiseks vaja kõrgemat töötemperatuuri vahemikku.
1. samm: tuvastage vajadus
Esimene samm kõrgepingetakisti projekteerimisel on toote tööpinge ja töösageduse tuvastamine.
Näiteks võite vajada takistit, mille nimipinge on maksimaalselt 5 V ja mis töötab sagedusel 1 kHz kuni 10 kHz.
Järgmiseks peate leidma oma vajadustele vastavad õiged komponendid.
Populaarne valik on keraamiline eritakisti (CSR).
CSR-i kasutatakse selle kvaliteetse konstruktsiooni, kõrge töökindluse ja madala hinna tõttu kõige sagedamini suure võimsusega rakendustes.
Teine populaarne valik on FR-4 PCB materjal selle kuluefektiivsuse ja valmistamise lihtsuse tõttu.
CSR-i ja PCB-de lähedane konkurent on FR-5 materjal.
Nagu PCB, on ka FR-5 materjal suhteliselt odav.
CSR-i ja PCB eeliseks on aga see, et nad taluvad vastavalt kõrgeid pingeid ja kõrgeid temperatuure.
FR-5 materjalil seevastu puudub PCB vastupidavus kõrgetele pingetele ja seetõttu pole see mõnes rakenduses nii usaldusväärne.
2. samm: valige õige materjal
Kõrgepingetakisti jaoks sobiva materjali valimisel peate arvestama tööpinge ja materjali töötemperatuuriga.
Näiteks PCB materjali kasutatakse kõige sagedamini temperatuuril alla -20 ºC.
CSR-i ja PCB eeliseks on see, et nad taluvad vastavalt kõrgeid pingeid ja kõrgeid temperatuure.
Suhteliselt uut tüüpi materjal on metallsüdamikuga FR-5 polümeer.
Polümeer on odavam kui PCB ja FR-5 PCB materjalid ning seda kasutatakse sageli kõrgematel töötemperatuuridel.
Kuid see ei ole nii vastupidav kui PCB või FR-4 ja seda võib niiskus kahjustada.
Kõrgepingetakisti jaoks sobiva materjali valimisel peate arvestama tööpinge ja materjali töötemperatuuriga.
3. samm: Arvutage mahtuvus ja ESR
Takistitel on teatud mahtuvus, mis mõjutab nende sagedust ja impedantsi.
ESR (Equivalent Series Resistance) väärtus on mahtuvuse ekvivalenttakistus ja see on üsna oluline, kuna see moodustab impedantsi alalisvoolukomponendi.
Mahtuvust mõõdetakse pikofaradides (pF) või millifaradides (mF).
Enamasti on kondensaatori 1% tolerants kõrgepingetakisti jaoks enam kui piisav.
ESR on mahtuvuse samaväärne takistus ja see on üsna oluline, kuna see moodustab impedantsi alalisvoolukomponendi.
4. samm: skemaatilise tahvli malli loomiseks lisage osi
Kui olete komponendid tuvastanud, nende väärtused arvutanud ja oma kõrgepingetakisti jaoks materjali valinud, on aeg need kokku panna skemaatilise plaadi mallile.
Skemaatiline plaadi mall on elektroonikaahelate projekteerimiseks kasutatavate jootevabade leivaplaatide standardpaigutus.
Paigutusel peaks vasakul olema komponentide veerg ja paremal veerg jõuliistudega.
Skemaatilise tahvli malli kujundamisel tuleb meeles pidada mõnda asja.
Esiteks peate veenduma, et komponendid on õigesti paigutatud ja jäävad jõusiinide soovitatavale jalajäljele.
Teiseks peate veenduma, et komponente toidetakse madalama pingega.
Lõpuks peate veenduma, et vooluahel on kaitstud võimalike kõrgete pingete eest.