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成功案例 LPC865 MCU赋能打造下一代临床台式离心机!
临床台式离心机是临床诊断实验室的主力设备。离心机与众多工业和医疗设备一样,在幕后默默维护着我们的安全与健康。
Drucker Diagnostics总部位于美国宾夕法尼亚州中部,是临床台式离心机设计与制造领域的领军企业。Drucker Diagnostics离心机覆盖全球,每天处理无数份患者采样,完成常规检查、血液存储及紧急快速检查(STAT测试)等工作。如果您曾抽血检查,大概率是由Drucker Diagnostics离心机完成。
Drucker Diagnostics离心机常见于诊所、医院、急诊室以及血液库中。甚至我们最心爱的毛孩子也依靠Drucker Diagnostics离心机来保持健康幸福。
离心机的工作原理非常直观:机器内部预设了专为标准采样管设计的槽位,将样本至于其中。离心机在指定时间内以指定速度旋转样本。在旋转过程中,样本里密度不同的成分在离心力的作用下呈现物理分离。例如,血浆或血清便可从红细胞、白细胞和血小板中分离出来。
离心机的核心是电动机和电力电子设备。不同型号的离心机配备不同尺寸和额定值的电机,以及相应规模的功率控制电子设备。在某些应用场景中,需要离心机的转速 (RPM) 更快,并且离心机的转子组件能够承载更高的质量。
离心机的设计非常多样化,没有通用解决方案。市场上通常存在多个型号,适用于不同的应用,这些应用对离心机的转速和扭矩有特定的要求。一个典型的离心机可能会采用任何类型的电动机技术,从同步交流电机到无刷直流电机等,以适应不同的应用场景。
控制电子设备的任务是全面管理离心机的旋转周期,包括速度控制、转子不平衡和过度振动的检测、电气故障处理、功能安全以及操作员界面。
从传统的8位微到基于专有架构的专用“一体式”IC,各种技术方案均有应用。离心机的设计初看简单,但实际上,为了满足不同应用的灵活性和控制需求,系统设计面临着诸多挑战。
工程师们必须在功能、成本和可靠性之间找到平衡点,进行精细的离心机设计。在供应链紧张的情况下,使用特殊的IC可能会给产品设计的适应性带来重大挑战,影响到最终产品的持续供应。
LPC865是LPC800系列的最新产品,功耗低,引脚数少,节省空间。LPC865内置两个功能强大的柔性定时器模块 (FTM)、一个高速模数转换器 (ADC) 以及一个模拟比较器 (ACMP),在电机控制应用领域表现出色。
电机控制外设经过精心设计,能够通过专用的外设互连系统协同工作,从而支持实现各种常见的电机控制方案。
LPC865电机控制用例多种多样,从简单的无刷直流电机到永磁同步电机的磁场定向控制。LPC865是传统8位和16位部件的替代产品,LQFP-64封装,一万件起订量,零售价1.07美元。在Drucker Diagnostics的应用中,成本相比当前的MCU降低了6倍。
LPC865的开关矩阵和简洁的IC封装特性,在简化设计和降低BOM成本方面提供了显著的双重优势。
SWM支持各种外设连接到任意引脚,极大地简化了印刷电路板的布局设计。这一特性在使用低成本PCB技术进行成本敏感型应用开发时尤其有益。
在I/O需求较低的情况下,工程师可以选择5mm2的HVQFN32小型封装。而对于需要更多GPIO引脚来连接按钮、LCD和电磁驱动器等机电元件的设计,LQFP64封装则提供了丰富的I/O资源。
作为向现代设计架构过渡的初步尝试,Drucker Diagnostics开展了一个试点项目,专注于评估LPC865的性能。
该试点项目旨在用无刷直流电机 (BLDC) 替换传统的同步交流电机和8位MCU。此外,该设计还采用了模块化的方法,保障成本效益。该试点设计使用了恩智浦LPC865 MCU、NexperiaBUK9Y43-60EMOSFETS于三相桥,以及On Semiconductor的NCD83591MNTXG栅极驱动器。
该试点项目的一个特点是拆分电力电子功能,相比电力电子架构具有更高的灵活性。LPC865和栅极驱动器具有通用特性,赋予了控制拓扑结构出色的敏捷性。在保持相同架构的前提下,能够从基于查找表的BLDC换向方案平滑过渡到无传感器控制方法。
提供更多的IO意味着可以实现更低的BOM成本,因为不再需要传统8位设计中常见的外部I/O扩展器。
Drucker Diagnostics的众多产品线涵盖了广泛的用户界面和I/O需求。部分产品具有用于报告操作状态的LCD,而其他产品只有简单的LED/按钮用户界面。此外,还需要在产品中控制辅助功能,如安全机械用的螺线提供了适量的I/O能力,能够在单个芯片上集成所有必要功能,有效降低了BOM成本。
“恩智浦通过提供性价比极高的一流技术解决方案,助力Drucker Diagnostics在产品领域保持领先优势和成本效益,使人们的生活更加安全、健康和高效。”
它不仅能以低成本成为简单无刷直流电机 (BLDC) 的优选,还拥有足够的处理能力,适用于那些需要进行永磁同步电机 (PMSM) 磁场定向控制 (FOC) 的更高级应用。
作为一个节点,加入到一个分布式工业级RS485网络中,并使用Profinet、Modbus或BACNET等标准化协议进行通信
一些电机控制选项可能需要额外的闪存空间、处理能力或USB等连接选项。恩智浦新发布的MCX A系列是一个保持简单性和低BOM成本的解决方案。MCX A153将闪存和RAM提升了一倍,同时配备了USB全速接口和96MHz Cortex-M33内核。它具有一致的电机控制功能和封装选项,是寻求额外功能的用户的理想选择。
Drucker Diagnostics与恩智浦及其LPC865在电机控制领域的合作正处于起步阶段。2024年,双方合作将持续推进,用现代化的控制架构,提升离心机的性能,同时确保成本效益。
产品型号 | BH10S/BH10L | BH20S/BH20L | BH30S/BH30L | BH60S/BH60L | BH100S/BH100L |
产品容量 | 1KVA/0.8KW | 2KVA/1.6KW | 3KVA/2.4KW | 6KVA/4.8KW | 10KVA/8KW |
整机特性参数 | |||||
整机体制 |
双转换高频在线式 |
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整机结构 |
采用塔式和机架式结构设计 | ||||
整机满载效率AC-AC | >90% | ||||
噪音(距离前面2米) | <50dB | ||||
工作温度 | 0~40℃ | ||||
储存温度 |
-15~60℃(不含电池) | ||||
湿度 |
<95%无冷凝 | ||||
安全标准 |
GB/T14715 | ||||
电磁兼容标准 | EN50091-1/2 | ||||
保护功能 |
过载、短路、过温、市电过高/过低、电池过高/过低 | ||||
直流启动功能 |
具备 | ||||
配接发电机功能 |
具备 | ||||
手动旁路 |
无 |
选件 |
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显示 | LCD:市电下UPS运行状态、逆变状态、旁路状态、电池状态、电池量、负载量、故障信息等 | ||||
声光报警 |
自动 | ||||
静音 |
自动 | ||||
输入特性参数 | |||||
输入电压范围 |
100%负载:180~300Vac,50%负载:110~300Vac |
175~280Vac | |||
输入频率范围 | 50/60Hz(自适应) | ||||
输入功率因PF |
0.99 | ||||
总谐波失真(THDI) | <5% | ||||
输出特性参数 |
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输出电压 | 220Vac | ||||
输出功率因数 | 0.8 | ||||
输出电压稳定度 |
220Vac±1%(静态负载);220Vac±2%(50-0%负载跃变);220Vac±5%(100-0%负载跃变) | ||||
输出频率(市电) |
46Hz≤输入频率≤54Hz时,输出和输入保持一致;输入频率小于46Hz或大于54Hz时输出频率锁定在50Hz | ||||
输出频率(电池) | 50Hz±0.2% | ||||
输出波形 |
纯正弦波 | ||||
失真度 |
<1%(线性满负载),<3%(非线性负载) | ||||
过载 |
>125%过载运行时间大于30秒; >150%过载运行立即转旁路关机 |
>120%过载运行时间30秒; >150%过载运行立即转旁路关机 |
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峰值因数 | 3:1 | ||||
逆变效率 | >90% | ||||
短路 |
电路自动保护,输出为零 | ||||
输出异常 |
逆变器输出自动闭锁保护 | ||||
噪声抑制 |
EMI/RFI滤波器 | ||||
电池过低 |
关机保护 | ||||
动态响应 |
满载3%,稳定时间为20毫秒 | ||||
自动重新启动 |
具备 | ||||
软件设定开/关机 |
具备 | ||||
旁路特性参数 |
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静态旁路转换时间 | 0ms | ||||
静态旁路输入范围 | 80Vac±5%~285Vac±5% | ||||
旁路逆变转换时间 | 2ms | ||||
电池特性参数 | |||||
电池类型 |
密封铅酸免维护电池 | ||||
标配电池额定电压、节数 |
12V/7Ah×2/3节 |
12V/7Ah×4/6节 | 12V/7Ah×6/8节 | 12V/7Ah×16节 | 12V/7Ah×16节 |
标配电池额定备用时间 | 5-15min | 5-15min | 5-15min | 5-15min | 5-15min |
长延时电池额定电压 | 36Vdc | 72Vdc | 96Vdc | 192Vdc | 192Vdc |
标配充电电流 |
1A | 1A | 1A | 1A | 1A |
长延时充电电流 |
4A | 4A | 4A | 4A | 4A |
接口特性参数 |
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通讯接口 |
RS232标配;/SNMP/RS485/干接点(选件) |
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监控软件 | 具有各种操作系统下的监控管理,市电及电池状态、市电故障、电池电压低、遥控关机、控制菜单 | ||||
物理参数 |
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标机尺寸mm(深×宽×高) |
405×145×220 |
465×190×345 | 465×190×345 | 500×240×620 | 500×240×620 |
净重量Kg |
10.5/12 | 22.5/25 | 27.5/29.5 | 60 | 57 |
长机尺寸mm(深×宽×高) |
405×145×220 | 465×190×345 | 465×190×345 | 500×240×460 | 500×240×460 |
净重量Kg | 6.5 | 12 | 12.5 | 18 | 20 |
购买人 | 会员级别 | 数量 | 属性 | 购买时间 |
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