Künstliche Lunge [Archiv]

fhs

19.07.2008, 22:24

Hallo,

wenn es Dir tatsächliche ausschließlich um das Zug-/Hub-Volumen und die Frequenz und evtl. die Flussgeschwindigkeit im Nasen-/Rachenraum geht, klingt Dein Kolben-/Zylinder-Ansatz schon mal ganz gut. Alternative: Luftballon in einem abgeschlossenen Gefäß, dessen Druck Du zwischen Unterdruck (für die Inspiration) und Überdruck (Expiration) variierst. Ein Überdruck wird wegen der elastischen Kräfte des Luftballons ("recoil") sogar gar nicht nötig sein.

Sobald Du aber Gasaustausch-Parameter simulieren willst, ist mit so einfachen Modellen Schluss. Den Totraum kannst Du ja fixiert halten, aber eine Totraum-Änderung in Abhängigkeit von Volumen- und Frequenz -- viel schwieriger.

Verrätst Du uns bitte, welchem Zweck das Projekt dienen soll (Dein Nick klingt nach Tieftaucher99...)? Sonst ist es schwierig, zu überlegen, wie detailliert das Modelll werden muss!

Gruß

Fred

bbraune

19.07.2008, 22:48

Habe eine Prüfbank für Atemregler gebaut, mit der ich den Ein- und Ausatemwiderstand messen kann. Brauche jetzt eine Pumpe oder ähnliches um den Atemregler konstant zu beatmen. Brauche sowohl die Ein-und Ausatmung. Das Volumen das pro Minute bewegt wird, sollte variabel sein. Für die EN-Norm muss zum Beispiel mit 62,5 L/min beatmet werden.
Es sollte auch möglich sein die Pumpe jederzeit zu stoppen um z.B. einen bestimmten Unterdruck zu erzeugen.

"Tieftaucher99" kenne ich nicht.

goara

20.07.2008, 04:13

schau dir das von der medizintechnik ab. da haben die so blasebälgen ( zylinder tuen es genauso), die über einen exzenter gepumpt werden, war zumindest früher so, weis nich ob das inzwischen aders geamcht wird.... wenn der durchflss noch "menschlcih" sein muss kannst du ja die geschwindigkeit des excenters variieren..

fhs

20.07.2008, 06:50

Hi,

"Tieftaucher99" kenne ich nicht.
das war nur eine versuchte Übersetzung Deines englischen Namens, da ich herausfinden wollte, aus welchem Bereich (jetzt ist es klar: Atemregler/Tauchen) Deine Anfrage stammt.

Ich kenne mich nur mit Atmung+Beatmung bei normalen atmosphärischem Druck und unter Unterdruckbedingungen (Fliegen, Hochgebirge) aus; für das Thema "Atmen bei Überdruck" wie beim Tauchen fehlt mir die Erfahrung.

Gruß

Fred

bbraune

20.07.2008, 09:40

An den medizinischen Bereich hatte ich auch zuerst gedacht und nachgeforscht. Leider benutzen die heute keinen "Blasebalg" mehr. Die alten Geräte müssen auch per Spezialfirma entsorgt werden und dürfen nicht raus gegeben werden :-(.
Habe auch schon überlegt die Pumpe mit einem Schrittmotor zu bauen. Habe aber leider keine Idee wie ich das kompakt und unkompliziert aufbauen könnte.

GeoBot

20.07.2008, 10:47

Hallo

Mir würde da spontan ein Blasebalg für Schlauchbote einfallen.
Wenn der vom Volumen her groß genug ist? Kann man sich
auch selber bauen. Zwei Holzbretter als Deckel und die Seiten-
wand aus einem gummierten Stoff.
Auf den Deckel ein Gewicht das für den Ausatemdruck sorgt.
Ein Motor mit Rad und Seil zwischen Rad und Deckel für das
Einatmen. Kreisfrequenz und Seillänge geben dann die Einstell-
parameter

Vielleicht hilfts

Grüße

GeoBot

Klingon77

20.07.2008, 18:49

hi,

mit einem Exzenterantrieb auf einen normalen Zylinder könntest Du mit verstellen der Exzentrität (Hub) das Atemzugvolumen regeln.

Mit der Drehzahl des Antriebes in Kombination mit dem eingestellten Atemzugvolumen wäre das Atemminutenvolumen regelbar.

Wenn Du an den Umlenkpunkten (jeweilige Endlage des Zylinders) eine Sensorerfassung anbringst könnte man sogar die verlängerte Expirationspahse eines Asthmatikers (per Drehzahlabsenkung währen der Expiration) simulieren.

Um die "künstliche Lunge" zu bauen kannst Du statt eines starren Zylinders auch mal unter dem Begriff "Faltenbalg" Google´n.

Die auftretenden Drücke sind ja nicht wirklich hoch.

liebe Grüße,

Klingon77

webbuddah

06.05.2009, 14:57

Hallo,

ich belebe dieses Thread einfach mal wieder, da ich momentan vor genau dem selben Problem stehe und bisher nur einen groben Grundriss habe.

Es geht darum eine künstliche Lunge zu bauen, welche ein definiertes Volumen in einen Zylinder einsaugt und ein definiertes Gasgemisch im Ausatemvorgang aus einem anderen Zylindern ausstößt.

Habe mal ein grobe Skizze angefertigt um zu verstehen, wie ich mir das ganze vorstelle.

Nun stellt sich die Frage, was für Zylinder ich verwenden kann, die folgende Bedingungen erfüllen:

- relativ günstige Anschaffung (also nicht 300€, wie für eine Eichpumpe)
- möglichst großer Ein-/Auslass um den "Atemwegswiderstand" gering zu halten
- ca. 3l Kapazität

Die nächste Frage: Was benutze ich zum Antrieb des ganzen?

Es sollen sehr hohe Beschleunigungen gefahren werden (Rechtecksignal des Flows) und es sollen aber gleichzeitig auch hohe Genauigkeiten (ca 30ml) eingehalten werden.

Wie kann ich kontrollieren, dass der Motor auch wirklich das macht, was ich will und es nicht zu Schrittfehlern oder ähnlichem kommt und ich eine möglichst hohe Wiederholgenauigkeit erreiche?

Wie ihr merkt, bin ich sehr neu auf dem Gebiet und versuche so viel wie möglich Wissen zu erarbeiten, aber momentan stagniert meine Suche etwas und ich hoffe, ihr könnt mir helfen.

Grüße

webbi

ranke

07.05.2009, 09:12

Hallo webbi,
ganz schlau bin ich aus Deiner Skizze nicht geworden - aber offensichtlich geht es um zwei parallele Pumpkolben und den zugehörigen Antrieb.
Als Grundlage für eine preiswerte Kolbenpumpe könnte man so etwas nehmen:
http://www.yatego.com/sport-klausmann/p,49ad7cdad5c2a,419b11a8d2d489_1,doppelhub-pumpe--volumen-5-liter
Die Volumenangabe ist nicht ganz klar, es ist ja eine doppeltwirkende Pumpe, möglicherweise beziehen sich die 5 Liter auf einen vollständigen Hubzyklus. Im Zweifel kann man sich auch überlegen, mehrere solche Pumpen parallel zu betreiben (Du brauchst offensichtlich mindestens 2 unabhängige Zylinder).
Zum Antrieb: Wenn Du unabhängig von Schrittfehlern sein willst, musst Du den Kolbenhub direkt messen und die Differenz zwischen tatsächlichem Hub und gewünschten Hub als Stellgröße für den Motor verwenden. Das ganze nennt sich Servoantrieb. Du bist dann auch nicht an die Verwendung eines Schrittmotors angewiesen. Grundlagen zum Thema Servoantriebe findest Du z.B. hier:
http://www.automatisierungstechnik.com/fachwissen/fachw_main.htm
Wenn die Regelung sehr dynamisch sein soll, hilft Leistung, kostet aber Geld.
Ansonsten braucht es noch Mechanik, die Drehbewegung des Motors muß in die Linearbewegung des Kolbens umgesetzt werden. Dazu gibt es verschiedene Standardlösungen, z.B. Kurbeltrieb, Zahnrad-Zahnstange, Kettenrad-Kette, Riemenrad-Riemen, Gewindespindel-Mutter usw. Vermutlich ist auch ein zusätzliches Getriebe am Motor zweckmäßig um Drehmoment zu gewinnen.

webbuddah

07.05.2009, 11:16

hi,

danke für deine antwort :)! hatte total vergessen die vorgestellte funktionsweise kurz zu erläutern:

die kolben sollen stets das gleich volumen einsaugen, bzw. ausstoßen, deshalb sind die parallel geschaltet. wenn die kolben saugen, soll in den inspirationskolben umgebungsluft durch den roten stutzen gesogen werden und in den expirationskolben das gleiche volumen eines testgases.

beim ausstoßen durch die kolben wird die umgebungsluft wieder abgegeben und das testgasvolumen durch den roten anschluss ausgestoßen!

mit dem thema servomotoren werde ich mich mal befassen und mir das mal anschauen. vielen dank für den link.

die sache mit der doppelhub-pumpe habe ich mir auch schon überlegt, aber einerseits ist das prinzip "doppelhub" fehl am platze und außerdem verlieren diese dinger relativ schnell an präzision (hab selber so ein teil daheim zum aufpumpen meines luftbettes und das teil macht nicht mehr den stabilsten eindruck. ok, es ist auch bestimmt schon 8 jahre alt oder so :)!)

es muss keine absolute billiglösung sein, es soll aber auch kein auftrag für eine sondermaschinenfertigung werden, sondern möglichst günstig (nicht billig) aus standardkomponenten gefertigt werden.

grüße

webbi

ranke

07.05.2009, 13:48

die sache mit der doppelhub-pumpe habe ich mir auch schon überlegt, aber einerseits ist das prinzip "doppelhub" fehl am platze und außerdem verlieren diese dinger relativ schnell an präzision (hab selber so ein teil daheim zum aufpumpen meines luftbettes und das teil macht nicht mehr den stabilsten eindruck. ok, es ist auch bestimmt schon 8 jahre alt oder so !)

Doppelhub liegt in der Natur einer Kolbenpumpe, was auf der einen Seite verdrängt wird, wird auf der anderen Seite angesaugt. Die frage ist, ob man diese Funktionalität ausnutzt. Aus einer doppeltwirkenden Pumpe eine einfachwirkende zu machen sollte nicht sehr schwierig sein.
Alternativ kann man an Pneumatikzylinder denken, die gibt es auch in dieser Größe, allerdings sind die Querschnitte der Leitungen relativ geringer, da man normalerweise mit höheren Drücken arbeitet. Zum Beispiel:
http://www.festo.com/cat/de_de/data/doc_de/PDF/DE/DNG_DE.PDF
Die sehen so aus, als ob man sie zerlegen und an den kritischen Stellen aufbohren könnte.
Brauchst Du nicht auch gesteuerte Ventile? (Sorry ich habe die Funktionsbeschreibung immer noch nicht so ganz kapiert). Die haben ja meistens die engsten Querschnitte für die Strömung.
Zum Antrieb: da liegt es eigentlich nahe, auch einen Pneumatikzylinder zu nehmen, soweit ich mich erinnere, gibt es da schon Lösungen, dass man nicht nur von Anschlag zu Anschlag fahren muß. Ob das in der vor Dir geforderten Genauigkeit geht, weiß ich aber nicht.

HeXPloreR

07.05.2009, 20:14

Hallo,

irgendwie habe ich unter "künstlicher Lunge" etwas anderes verstanden.. so etwas ungefähr http://www.handelsblatt.com/technologie/medizin/die-kuenstliche-lunge-hat-sich-in-der-praxis-bewaehrt;1131058

Aber denoch wäre es hilfreich wenn Du die Durchlaufrichtung der
Ventile kurz einzeichnest.
Verstehe auch nicht warum das Thema "Doppelhub" hier nicht greifen sollte, denn immerhin könntest Du dir damit eine kompletten Zylinder sparen? Jedenfalls nach Deiner Funktionsbeschreibung, oder???

Warum...also kann mir nur vorstellen das man Luftballons oder auch Flaschen luftleer saugen möchte, und dann wieder (mit Testgas - was ist das, kenne viele Gase, das aber nicht...) auffüllt. Doch warum ist der gleiche Hub dabei so wichtig?? Der Zweck bleibt mir irgendwie unklar.

mfg

Edit: Also ich gehe davon aus das diese Testgas Sauerstoff beinhalten wird. desweiteren gehe ich davon aus das Du damit jemanden baetmen möchtest.
Nun muß ich dir dazu sagen, das es nicht mal einfach so gemacht werden kann aus einen flexiblem Hohlkörper ( wie die Lunge unter anderem auch ist ), dazu muß man ständig den Druck überwachen, den Unterdruck der entsteht ebenso wie der Überdruck...denn ziehst Du mehr Luft aus der Lunge als dort vorhanden ist wird diese sehr schnell beschädigt, ganz zu schweigen von dem merkwürdigen Gefühl keine Luft mehr zu bekommen, als wenn jemand auf einem drauf sitzt. Und leitest Du nun das andere Medium ein, welches nicht mehr unbedingt der Absaugmenge entspricht - weil unabhängige Ansaugung - ist es nur eine Frage der Zeit bis etwas passiert was nicht sein sollte.

Daher eignet sich der Doppelhub...mit einer sensorischen Erfassung des maximalen verträglichen Unterdrucks der Lunge. Und da sich der Zylinder dann auch nur diesen Weg zurück bewegen kann wobei er das "Testgas" abgiebt hast du automatisch des angesagte Volumen = einströmendes Volumen?!

Manf

07.05.2009, 20:39

Eine künstliche Lunge bezeichnet so ziemlich alles was Luft pumpt oder Blut mit Sauerstoff anreichert.

Da hier Luftpumpen beteiligt sind ist es entweder eine Pumpe für frische Luft in die Lunge oder ein Lungensimulator.
Ich glaube es ist ein Lungensimulator gemeint.

Wenn wir noch eine Abschätzung für den maximalen Druck haben, können wir überlegen ob man etwas mit einem Blasebalg machen kann (oder mit zweien). Das wäre immerhin bei dem kleinen Druck auch relativ verlustarm. Ein Pneumatiksysten für das Volumen von (3-4ltr) ist relativ groß und hat bei dem für Pneumatiksysteme üblichen Druck sicher etwas mehr Reibungs-Verluste.

Wie groß ist der Differenzdruck bei einer Lunge? Bei Anstrengung 0,3bar? Bei Normalbetrieb eher unter 0,05 bar. Ein klassischer Staubsauger arbeitet etwa mit einem Differenzdruck von 0,1 bar.

webbuddah

08.05.2009, 09:16

Hui, hier tut sich ja einiges :)!

Zuerst mal zur Klarstellung:

Ich habe den Thread einfach unter der Bezeichnung "Künstliche Lunge" benutzt, da er sich eigentlich mit dem gleichen Thema beschäftigt, welches mich auch beschäftigt und es deswegen sicher sinnlos gewesen wäre, einen neuen mit dem Betreff "Lungensimulator" zu eröffnen :)!

Manf hatte also völlig recht.

@Manf:

Über die entstehenden Drücke habe ich mir noch keine so großen Gedanken gemacht. Allerdings sollten sie die physilogischen Druckparameter nicht um Größenordnungen übersteigen. Es ist also eher nicht mit pneumatiktypischen Drücke.

Allerdings sollen Testweise auch annähernde Rechteckverläufe simuliert werden. Also ein möglichst schnelles Ausstoßen des Testvolumen. Auch in diesem Szenario darf es nicht zu großen Abweichungen kommen.

Das System soll also ingesamt auf Durchsatz getrimmt werden und einen möglichst geringen Leitungswiderstand bieten.

@HeXPloreR & ranke:

Ich habe im Anhang jetzt die Skizze mit Durchlaufrichtung. Entschuldige bitte, dass ich es vorher nicht eingezeichnet hatte, aber ich denk schon eine Weile und viele Skizzen darüber nach, so dass es für mich klar war. #-o

Das Testgas ist ein definiertes Gasgemisch. Ein Gas zum testen :)!

So wie ich meine Doppelhubpumpe verstanden habe, wird stets über dieselbe Öffnung angesaugt und über eine andere gleibleibende Öffnung ausgestoßen. (Das jeder Zylinder quasi nach dem "Doppelhubprinzip" funktioniert ist mir klar, da hab ich mich wahrscheinlich etwas unglücklich ausgedrückt) Allerdings bringt mir das nicht sonderlich viel, da ich bei der Inspiration das Volumen aus der Umgebungsluft untersuchen will und bei der Expiration das Volumen aus der Exspirationskolben. Und es MÜSSEN beide Volumina exakt gleich groß sein.

Ich hoffe ich konnte offene Fragen beseitigen :)!

Eigentlich geht es mir darum, soetwas (http://www.medikro.de/produkte/spirometrie/eichpumpe.html) zu automatisieren. Allerdings kostet eine Eichpumpe mit 3l ca. 300-400€. Eventuell gibt es da ja doch eine günstigere Lösung ;)!

Nun werde ich mich mal weiter mit der Thematik beschäftigen, welche Antriebe nutzbar sind.

Bin für Anregungen weiterhin dankbar.

Grüße

webbi

webbuddah

15.05.2009, 11:27

so, nun ist eine woche rum und ich bin wieder etwas schlauer:

da sich keine wirklich brauchbaren zylinder mit großen ein-/auslässen finden lassen, wird es wohl doch auf eichpumpen/kalibrierpumpen hinauslaufen.

die blasebalg-lösung hab ich auch ausgeschlossen, da es relativ schwierig ist, das volumen zu bestimmen, wenn man nur teil-volumina ausstößt, bzw. "einatmet".

mit dem thema antrieb habe ich mich auch ausführlich die woche auseinander gesetzt:

da das ganze über eine labviewschnittstelle laufen muss (leider), habe ich nach einer geeigneten motorsteuerung ausschau gehalten.

dabei bin ich auf die steuerung von nanotec gestoßen:
http://de.nanotec.com/schrittmotorsteuerung_smci32.html

bei der schrittmotorwahl bin ich momentan noch etwas unschlüssig. hierzu muss ich mir erstmal überlegen, was für massen beschleunigt werden müssen.

ansonsten bin ich jetzt auf der suche nach bauteilen um eine linearführung aufzubauen.

habt ihr eventuell gute anlaufadressen, wo ich spindeln, lager und muttern zu halbwegs vernünftigen preisen kaufen kann? es muss nicht bosch-rexroth oder so vom preisgefüge sein ;)!

vielen dank!

i_make_it

15.05.2009, 12:50

Pumpenbau mit Baumarkt Mitteln:

Abflußrohr (Die grauen für Regenrinnen und und so)
Stabiles Sperrholz
Lochsäge
Feile
Bügelsäge
Schmirgelpapier
Gewindestangen - U-Scheiben - Muttern
Kupferrohr
Gummidichtringe

Zylinder Herstellen:

Rohr zuschneiden
Zwei Holzbretter mit der Lochsäge einseitig mit Nuten versehen im Durchmesser des Rohres.
ggf. die Bretter mit 5 Minuten Epoxy einstreichen, auch die Nuten damit das ganze später gasdicht ist.
Nuten mit Silikon ausspritzen und beim Abziehen des Silikons eine versenkte Fuge bilden. (Mit nem Centstück einmal rundrum das Silikon so aus der Nut kratzen das eine konvexe Oberfläche übrig bleibt)
Silikon aushärten lassen.
mit zwei bis vier Gewindestangen die die Bretter dicht als Stirnseitige Abschlüsse des Rohres festspannen.

Kolben Bauen:
Drei bis fünf Sperrholzscheiben mit der Lochsäge aussägen.
Zwei oder drei Scheiben grade so groß das sie nur wenige zehntel mm kleiner sind als der Rohrinnendurchmesser.
Geht ganz gut indem man die Bretter auf den Schleifteller von einer Bohrmaschine schraubt und dann mit einer Latte die mit Schmirgelpapier umwickelt ist den Durchmesser vorsichtig runterschleift.
Die eine oder zwei übrigen Scheiben werden etwas kleiner gesägt, wie klein hängt davon ab welche Gumidichtungen man bekommen hat.
Wenn der Kolben fertig ist, sollen die Kolbendichtungen ja grade so an der Zylinder (Rohr) Innnenwand schleifen, daß das ganze nicht leckt.
Der Kolben wird als Sandwich aus groß-klein-großen Scheiben aufgebaut.
Bei drei Scheiben gibt es einen Kolbenring bei fünf Scheiben 2 Kolbenringe.
Die Scheiben mit 5 Minuten Epoxy verkleben, hält gut und wird gasdicht.
Als Kolbenstange wird eine Gewindestange mit Karossereischeiben und Muttern mit Dem Kolben verbunden. Gummi Flächendichtungen und eine satte Füllung der Kolbenbohrung mit Silikon machen das ganze Dicht.
Die Gewindestange sollte so gewählt sein das sie grade so in ein Heizungsrohr aus Kupfer passt.
Das vorhandene Spiel beseitigen wir mit Paketschnur die in die Gewindegänge gewickelt wird. Das Rohr geht jetzt stram über die Gewindestange und ist recht gut zentriert.
Wenn das Ganze nur auf einer Seite arbeiten soll, benörigen wir keine Dichtungen für die Kolbenstange, Sonst bauen wir uns eine Stopfbuchse so ähnlich wie wir den Kolben gebaut haben, nur das sich jetzt innen unterschiedliche Durchmesser befinden, da ja das Kupferrohr der Kolbenstange dicht abschließen soll.

Ich hoffe das ist ohne Bild verständlich.

webbuddah

18.05.2009, 12:09

hallo i_make_it,

danke für deine kurze kreative Erläuterung. Klingt für mich sehr einleuchtend, aber wird wohl von der Genauigkeit sehr zu wünschen lassen.
Außerdem darf ich nicht mit Silikon oder ähnlichem hantieren, da dies die Messergebnisse durch Wechselwirkungen mit dem Messobjekt beeinflussen könnte.

Grüße

webbi

bbraune

18.05.2009, 12:13

Ich muss mich jetzt mal wieder hier mit einklinken.
Habe jetzt einige Fehlversuche mit dem Kloben/Zylinder Aufbau hinter mir und bin noch kein Stück weiter.
Will es jetzt mal mit einem Faltbalg versuchen.
Hat jemand ne Idee wo ich ein Faltbalg her bekomme den ich zum Pumpen
nehmen kann? Hatte schon Kontakt mit der Firma HALLTECH, diese meinen aber das ihre Gummifaltbälge nicht zum pumpen geeignet sind und ich einen aus Kunststoff brauche.
Auch nach intensiver Suche im Netz habe ich nichts Passendes gefunden.

sebi87

18.05.2009, 13:29

@ bbraune:

Dazu kann ich nur sagen das ich das selbe Problem hatte und von der Firma HALLTECH auch diese Aussage erhalten hatte. Dennoch habe ich dann die Faltenbälge bestellt und mit passenden Endstücken aus POM eigenen sie sich entgegen der Aussage recht gut zum Pumpen.

vohopri

18.05.2009, 21:30

Hallo,

mitunter, wenn es nix Fertiges in passender Grösse zu kaufen gibt, wird auch selbst angefertigt. Kommt das hier nicht in Frage?

http://roboterclub-freiburg.de/StirlingMotor/stirling_dateien/startseite_html_m65374255.jpg

grüsse,
Hannes

i_make_it

18.05.2009, 21:34

Anstelle von Silikon kann man auch einen Schweißkleber für PP nehmen.

Die Genauigkeit reicht um Tauchtanks für ein RC U-Boot zu bauen.
Bei 5,80 Meter Wassertiefe im Schwimmbad Arbeiten die Zylinder einwandfrei.

bbraune

25.05.2009, 11:39

DiveRobotik

13.06.2009, 00:00

Solche Prüfbänke sind nicht ganz leicht zu konstruieren, aber für Kolbenpumpen gab es ja schon tolle Vorschläge, die auch passen vom Ansatz.
Bei 25 Atmungen a 2,5 Liter muss das Ding aber mechanisch fest und vorallem dicht sein, falls man eine mbar-Messung des Atemdruckes erzielen will.

Die günstigste Variante sind Kurbelmotoren mit Exenterumlage auf einen Kolben, gibt es so ab 300€ mit einem 220V Motor.

Falls eine variable Atemfrequenz Frequenz benötigt wird, würde ich auch zur Spndelstange raten. Die Faltenbalge pumpen gut aber so wirklich sinusförmig, wie die EN250 das fordert.... nee nicht wirklich reproduzierbare Ergebnisse, aber pumpt schön.

Die Regelung mit einem Schrittmotor wird natürlich recht laut bei den Frequenzen, habe daher einen Gleichstrommotor mit H-Bridge gewählt und ordentlich Power im Niederspannungsbereich. Ein PI-Regler auf einem DSP steuert dann eine PWM für die Hin-und Herbewegung. Kommt darauf an, wie die Steuerung und Bedienung aussehen soll.

http://www.pressure-guard.de/bilder/pg_pruefbank_cad.gif

http://www.pressure-guard.de

bbraune

13.06.2009, 20:15

Die Idee mit der Spindelstange hatte ich auch schon. Was mir nicht gefällt das durch das Ein und-Ausfahren der Stange die ganze Konstruktion ja doppelt so lang wird. Oder gibt es ne Mölichkeit die Gewindestange zum Kolben zu dichten?
Wie siehts mit dem Umkehrpunkt und dem Gewindespiel aus? Bekommt man da was sinusförmiges hin? Durch die Richtungsänderung beim Motor entstehen doch "Zeitlöcher". Und selbst eine Feingewindestange dürfte noch ne Menge Spiel haben.
Einen sehr guten Zylinder mit Kolben habe ich schon. Mir fehlt nur noch der richtige Antrieb.

DiveRobotik

14.06.2009, 14:33

Beides sind erfolgreiche Ansätze. wenn Platz (evtl. Verletzungsgefahr) kein Problem darstellt reicht eine Standardlänge. Bei den Böcken (Auflage) favourisiere ich Selbstgedrehtes mit weniger Spiel und Dichten kann der Schmierstoff - da gibts Gele, die sich bei den geringen Atemdrücken schön Dicht halten z.B. Gleitmittel OXIGENOEX.

Das kostet fast 1000€/kg aber Vorsicht mit Ölen, falls Du mit dem Atemregler auch wieder tauchen willst oder gar mit Nitrox umgehst.
Fettpartikel in der Atemluft ... grrrr.

Zeitlöcher sollte die bidirektionale Positioniersteuerung überwinden, die gibt es von der Stange und meistens mit Motorempfehlung. Je nach der Masse die bei Dir bewegt wird, muss die Motorsteuerung bremsen können.
Den Sinus bekommt man sehr genau (unter 1% Abweichung) hin, die Regelrampen kann man bei den meisten festhinterlegen und dann auf Kopfdruck abrufen. Bei Atmel und PIC findet man auch gut geeignete Eval-Boards für den Antreib und Software, die anpassbar ist.

bbraune

14.06.2009, 23:08

Hatte nach einer Lösung gesucht bei der keine Stange rein und raus fährt um die Pumpe möglichst kompakt zu halten. Habe dazu aber noch keine Lösung gefunden.

Was hälst du von einem Kugelgewindetrieb als Spindel? Das Spiel wäre dazu nahe Null.

Hast du mal ein Link als Beispiel für die "bidirektionale Positioniersteuerung"? Weiß nicht genau was das ist.

Meist du mit "Den Sinus bekommt man sehr genau (unter 1% Abweichung) hin, die Regelrampen kann man bei den meisten festhinterlegen und dann auf Kopfdruck abrufen. Bei Atmel und PIC findet man auch gut geeignete Eval-Boards für den Antreib und Software, die anpassbar ist." das man mit einem Mikrokontroller die Sinuskurve per Software steuern soll?

Woher weißt du eigentlich so gut darüber Bescheid?

DiveRobotik

15.06.2009, 11:25

KGT sind ein prima Ansatz, da sie auch recht resistent gegen Verklemmen der Kolbenplatte sind.

Die Firmen Mattke und Faulhaber führen sehr gute 12/24V Positionierer. Falls Du noch keine Reibung oder Last in Deinem Kolben gemessen hast, dann würde ich Dir 24V/6A um an den kritischen Umkehrpunkten genug Leistungsreserve zu haben, empfehlen.

http://hades.mech.northwestern.edu/wiki/index.php/PIC_PWM_Motor_Driver
Für den Sparfuchs zum Selbstbau. Das hatte mich damals auch inspiriert zu einer eigenen Prüfbankbank.

Seit ca. 10 Jahren habe ich die Entwicklung von Regulator Control, Airscan, PressureGuard (auch Poseidon und andere Varianten) begleitet. Bin aber mehr Softwerker also frag mich nicht nach Zerspanung etc.

bbraune

15.06.2009, 18:06

Ich bin ja begeistert dass ich hier einen richtigen Profi für mein Problem gefunden habe.

Werde in den nächsten Wochen mich mal mit der Motorsteuerung beschäftigen. Und melde mich dann wieder.
Wäre schön wenn du ab und zu hier mal wieder vorbei schaust, falls ich Fragen haben :-).

Habe überlegt ob ich einen Masseflußsensor integriere um das genaue Ventilationsvolumen zu messen. Aus den KFZ Bereich gibt es ja welche mit genügend großer Durchflussrate.

bbraune

17.06.2009, 23:53

Was hälst du hier von?

http://www.youtube.com/watch?v=ChEGIyWYkUY

DiveRobotik

18.06.2009, 08:14

Genau, das sind Linearantriebe und kein Stress mehr mit der Lagerung der Spindel und deren Justage. Da gibt's auch immer fertige Steuerungen zu mit meist seriellem Protokoll, mit dem du die sinusförmige Beatmung vorgibst und wiederholt antriggerst.
Masseflusssensoren klingen immer recht teuer - welche Teile können denn bis 10l/min Luft in vertretbarer Toleranz messen? Nicht dumm, die Messungen, die ich in dem Zusammenhang kenne, messen aber den veratmeten Volumenstrom an der 1. oder 2. Stufe des Atemreglers.
Wenn du deine Steuerung im Griff hast, weist du über die Kolbenposition wieviel Luft in der Zeit gepumpt wurde. Zur Kontrolle aber ein toller Ansatz.

Es gibt das nämlich ein Problem, wenn man die Pumpe mit geschlossenem Atemregler beatmet, also vergisst die Flasche aufzudrehen. Niederdrucksensor kann man schnell zerstören, wenn man Überdrücke mit einem kräftigen Antrieb erzeugt. Genau hier könnte deine Durchflussüberwachung am Kolben absolut Sinn machen.