超小型10W干簧管成功应用在输液泵门开检测中的设计经验

时间： 2018-06-09 来源：世强

技术问答

医学临床治疗方法中，静脉输液是最常用的一种方法，从而诞生了各式各样的自动输液泵，可根据药物和患者情况不同配以适当的输液速度。输液泵工作示意图如图1所示，其通过作用于输液导管达到控制输液速度的目的。为保证患者在输液过程中的安全，当输液泵门被打开的时，必须及时报警。

图1 输液泵工作示意图

作为输液泵门开检测的开关器件，干簧管最合适不过了，不仅小巧，而且节能。因为干簧管属于磁感应开关，只需要靠近磁铁，就可以实现开关动作，不需要损耗电能。在笔者参与的输液泵门开检测项目中，笔者选择的是LITTELFUSE型号为MDSR-10-10-25干簧管。

MDSR-10-10-25干簧管是由两个软磁性材料做成的、无磁时断开的金属簧片触点，又称簧片开关。这两个触点被装在充有惰性气体（如氮、氦等）或真空的玻璃管里，玻璃管内平行封装的簧片端部重叠，并留有一定间隙或相互接触以构成开关的常开触点。MDSR-10-10-25干簧管实物图如图2所示。

图2 MDSR-10-10-25干簧管实物图

MDSR-10-10-25干簧管是一款超小型，常开型开关，具有10.16mm长x 1.80mm直径玻璃外壳，能够在10W时切换200Vdc。其绝缘电阻最高为10^¹²Ω，低接触电阻小于120mΩ。这种簧片开关也可以采用表面安装型，也就是MDSM-10。

MDSR-10-10-25干簧管的特性如下：

· 单触点，常开触点模式

· 磁感强度10-25AT

· 额定功率10W

· 额定开关电压200Vdc/140Vac

· 额定电流0.5Adc/0.35Aac

· 击穿电压 250Vdc

· 动作时间 max.0.5ms

· 释放时间 max.0.1ms

· 工作环境温度 -40~125°C

门开检测原理图设计：由于笔者所用的MCU I/O口内置1MΩ上拉电阻，所以门开检测电路原理非常简单，如图3所示。当输液泵门关闭时，门上磁铁作用到干簧管后，两片触点吸附，输出低电平信号，反之，输出高电平信号，从而判断输液泵门的开关状态。

图3 门开检测电路

大家看到这里，肯定觉得用干簧管电路如此简单，没必要再深入讨论。但笔者想用“血”的教训告诉大家其实“没那么简单”。笔者设计的输液泵产品在小批试制50台中，有20多台干簧管破裂，查找原因发现：由于干簧管本体十分脆弱非常容易受到伤害，PCB上两个焊盘插空过近导致干簧管两个金属臂膀弯折时，两侧应力过大，从而出现破损。如图4所示。

图4 干簧管破裂的实物图

鉴于以上使用Littelfuse的MDSR-10-10-25干簧管的经验教训，笔者总结了对干簧管设计建议，如下：

1. 干簧管PCB封装的两个焊盘过孔要稍微离远一点，减小干簧管两侧的应力。如图5所示，上图是有问题的设计，下图是经过改善的设计。

图5 干簧管PCB封装设计改善对比

2. 在干簧管本体下面垫一个海绵或留出空槽，减小受力。

3. 先把干簧管焊接到PCB上，再减去过长的金属臂，这样本体固定好后，不会再受力。

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