Intégration FlexiForce - Phase 3 - Prototypage

Cet article est le troisième d'une série qui suit le parcours d'une équipe de conception qui a intégré des capteurs FlexiForce dans un dispositif médical afin de détecter une occlusion dans le mécanisme d'une pompe. Lors de l'intégration de composants comme les capteurs de force FlexiForce, suivre un schéma standard et se servir d'outils spécifiques peut aider à mieux structurer le processus et à réduire le risque d'erreurs. Les articles précédents de cette série ont abordé l'approche de l'équipe concernant la caractérisation du capteur et la validation du concept. À ce stade, d'une part, l'équipe a évalué la performance du capteur FlexiForce avec le circuit retenu et, d'autre part, elle a vérifié qu'elle pouvait obtenir les mesures souhaitées à l'aide d'une modélisation de l'application. Il est maintenant temps de passer à la phase 3 : le prototypage.

Au cours de cette phase, les ingénieurs doivent répondre aux questions suivantes :

- Comment allons-nous étalonner le capteur ?

- Le capteur captera-t-il la mesure nécessaire avec la fiabilité nécessaire lorsqu'il sera intégré dans un prototype fonctionnel ?

Le prototype Alpha était constitué du boîtier de la pompe, du tube d'alimentation en fluide, du capteur intégré et du module de circuit analogique diviseur de tension utilisé dans les phases de caractérisation et de validation du concept.

Grâce à la linéarité du circuit choisi lors de la phase de caractérisation du capteur et aux ajustements apportés lors de la phase de validation du concept, les concepteurs ont mis au point une procédure d'étalonnage simple en deux points à l'aide du kit de prototypage FlexiForce. En réalité, l'équipe est retournée au dispositif de chargement du kit de caractérisation FlexiForce pour appliquer des charges connues au capteur et aux matériaux d'interface choisis pour l'étalonnage.

À partir de là, ils ont pu tester le fonctionnement du capteur en faisant couler un fluide dans le tube et en surveillant le retour d'information sur un écran de contrôle. Le capteur ayant été caractérisé et le concept démontré avec la même configuration de circuits et de matériaux au cours des phases précédentes, l'équipe a été en mesure de résoudre tout problème de performance imprévu grâce à ses données de référence.

Une fois satisfaite des performances du capteur dans le prototype Alpha, un prototype Beta a été fabriqué par l'équipe en utilisant le même boîtier et le même tube, ainsi que le reste des composants IHM prévus au projet (écran numérique, cadrans, boutons, etc.). Cette version du prototype incorporait la première version de la carte de circuit imprimé (PCB). Pour concevoir l'interfacage du capteur, l'équipe a pu utiliser les schémas de circuit analogique mis à leur disposition ce qui lui a permis d'intégrer avec certitude le même circuit sur son PCB.

Dépannage de la sortie du capteur

Lors de la finalisation du prototype bêta, les données émises par le capteur n'étaient pas stables. La sortie du capteur n'était pas répétable compte tenu de la charge cyclique constante supposée appliquée au capteur. L'équipe est revenue en arrière et a comparé les données recueillies dans le prototype alpha aux données de répétabilité recueillies pour le même capteur et le même circuit dans le dispositif de chargement du kit de caractérisation FlexiForce. En examinant les données collectées lors du test de répétabilité pendant la phase de caractérisation, les ingénieurs étaient convaincus que le capteur produirait une sortie répétable avec leur chargement répétable. Ils ont donc examiné l'assemblage de la tubulure dans le prototype pour voir si elle fournissait une force constante au capteur. Ils ont découvert que le tube était configuré de telle sorte qu'il pouvait légèrement se déplacer par rapport au capteur au cours de l'utilisation, ce qui était la cause probable des données erratiques qu'ils observaient. L'assemblage maintenant le tube en place a été modifié de sorte qu'il reste en contact avec le capteur. Le prototype a ensuite été finalisé et présenté à la direction du produit pour approbation finale.

Le prochain article de cette série présentera la stratégie adoptée par l'équipe pour la phase suivante : les tests sur le terrain

Tags : Flexiforce, Force, Intégration, Tekscan

Publié dans: Capteurs tactiles piézorésistifs