Conmutación de señales

El objetivo de la conmutación de señales es poder simular la conexión y desconexión de múltiples dispositivos en los distintos puertos de conexión para aumentar el alcance de las pruebas que se pueden automatizar.

En esta sección se toma en cuenta que todas las señales que deben ser conmutadas son de tipo analógicas, estas pueden provenir de los distintos tipos de catéteres que se deben conectar o del generador de ablación, para el alcance de este proyecto se contemplaran las características más importantes de cada señal con el fin de desarrollar una configuración del sistema de conmutación que pueda ser utilizada de manera general en todos los puertos, ya que un manejo individual de cada señal conlleva una complejidad que excede el alcance de este proyecto.

El concepto 1 es una configuración utilizando multiplexores de tipo 4:1 o 2:1 dependiendo del puerto, esta configuración igual que las características promedio de los multiplexores como se describe en [29] tendrá tiempos de conmutación en

41 términos de nanosegundos, impedancias de salida en sus canales que van de los 4 a los 10 mΩ y robustez a corrientes de máximo 600mA. La tecnología propuesta para los multiplexores en esta configuración es CMOS ya que son las más comunes en el mercado. Debido a la baja robustez para altos amperajes esta configuración requiere de un acondicionamiento previo de cada señal por medio de un divisor de corriente.

Para el concepto 2 se propone una configuración de múltiples niveles utilizando relés DPDT de baja señal como se muestra en la figura 5.6, esta configuración se caracteriza por que sus dispositivos tienen robustez a altas tensiones y corrientes sus tiempos de conmutación se encuentran en los milisegundos, conmutados por señales analógicas de alimentación en sus bobinas e impedancias de salida entre los 50 a 100 mΩ. Cada nivel de relés conecta a un dispositivo y no se genera ningún estado abierto ya que cada terminal siempre se conecta.

Figura 5.6. Representación simple de la configuración utilizando 2 relés DPDT. Fuente: Propia El concepto 3 tiene características similares al concepto 2 pero como se muestra en la figura 5.7 este se diferencia ya que en el último nivel de conexión se utilizan relés 2PST disminuyendo así -una línea en cada conexión de dispositivos y teniendo un estado de abierto en los relés.

42 Figura 5.7.Representacion simple de configuración combinando relés DPDT y 2PST

En la tabla 5.7 se encuentra la matriz de selección para el concepto de mejor configuración en el sistema de conmutación, el concepto utilizando multiplexores será tomado como referencia para calificar los 2 conceptos restantes, las calificaciones se realizaron en base a 3 puntos, lectura de hojas de datos y documentaciones, estudios previos realizados por el equipo de trabajo y criterio profesional.

Tabla 5.7. Matriz de selección para concepto de conmutación de señales. Fuente: Propia

Conceptos

Multiplexores Relés DPDT Relés DPDT y 2PST

Criterio de Selección

Peso Calificación Evaluación

Ponderada Calificación Evaluación Ponderada Calificación Evaluación Ponderada Robustez 45% 3 1.35 5 2.25 5 2.25 Implementación 25% 3 0.75 5 1.25 4 1 Tiempo de conmutación 15% 3 0.45 2 0.3 2 0.3 Impedancia de salida 15% 3 0.45 1 0.15 1 0.15 Total 3.00 3.95 3.7

El primer criterio evaluado es la robustez, para este criterio se tomó en cuenta inicialmente la capacidad máxima de tensión y corriente que en promedio resisten los dispositivos de cada configuración, debido a que en prometo los multiplexores presentan una capacidad de tensión similar a la de alimentación y que la resistencia

43 a la corriente se encuentra en el valor de las centenas en mA, los relés comerciales de baja señal superan con creces estas características manejando tensiones de hasta 40V y corrientes de hasta 3A. Características como protección a sobre voltajes o protecciones a enganches no se toman en cuenta ya que ambos tipos de conmutadores cuentan con ellos.

Para el criterio de implementación tomamos en consideración la facilidad de construcción del PCB, la cantidad de elementos a utilizar y su posible efectividad acoplándose con los demás elementos, como el generador de señales y el PXI Chassis. Teniendo en cuenta que para la configuración con los multiplexores se debe realizar un ajuste a la señal eso conlleva mayor cantidad de dispositivos volviendo así ambos conceptos mejores que la referencia ya que la complejidad del PCB aumentaría, además en el concepto 3 al conllevar un estado abierto según pruebas realizadas puede ocasionar que por corrientes filtradas no se detecte la desconexión total de algunas señales siendo finalmente el concepto 2 el mejor calificado.

Los multiplexores tienen tiempos de conmutación en rangos de nanosegundos por lo cual debido a que los relés de baja señal comercialmente presentan tiempos en rangos de milisegundos estos son calificados peor que la referencia con un 2, a pesar de esto según pruebas realizadas la velocidad de desconexión permitida en los puertos de la estación de señales puede tener un retraso de hasta 5 milisegundos es por ello que a pesar de no ser tan rápidos como el concepto 1 estos tiempos son aceptables y únicamente se consideran un punto más bajo de la referencia.

La impedancia de salida promedio de los multiplexores se encuentra en el rango de decenas de mΩ mientras que para los relés de baja señal se alcanzan en algunos casos las centenas de mΩ es por ello por lo que se califican mucho peor que la referencia, aun así, ambos dispositivos mantienen características de baja impedancia.

Finalmente, de los resultados de la tabla 5.7, podemos decir que el concepto 2 pese a requerir más relés en su configuración, estos se conectan de manera

44 simple entre ellos y se acoplan de manera óptima a los demás sistemas, presentan alta robustez y características aceptables dentro de los requerimientos.