La eficiencia energética empieza por el generador de reloj
Los dispositivos médicos que funcionan con batería deben funcionar de forma fiable durante largos periodos de tiempo y, al mismo tiempo, consumir la menor cantidad de energía posible. Ya se trate de monitores portátiles para pacientes, bombas de insulina, oxímetros de pulso, audífonos o sensores conectados en red, cada microvatio que se ahorra prolonga la duración de funcionamiento y reduce los costes de mantenimiento. Además de los microcontroladores y la tecnología de radio, el cristal oscilador utilizado también influye considerablemente en el consumo energético de un sistema.
Un factor importante es la resistencia en serie (Equivalent Series Resistance, ESR) del resonador de cuarzo. Cuanto menor sea este valor, más rápido alcanzará el oscilador su estado de funcionamiento estable. De este modo, se acorta la fase de estabilización, durante la cual el circuito presenta un mayor consumo de corriente. Precisamente en los dispositivos que salen regularmente del modo de suspensión, este efecto se acumula a lo largo de muchos miles de ciclos de funcionamiento, lo que se traduce en un ahorro energético apreciable.
Bajo valor de ESR para un arranque rápido y seguro del oscilador
Con la tecnología LRT (Low ESR Resonator Technology), PETERMANN-TECHNIK desarrolla cristales osciladores cuya resistencia en serie se ha reducido de forma selectiva. El resultado son resonadores con unas características de respuesta especialmente buenas y una gran estabilidad en la aplicación práctica.
Los resonadores de cuarzo utilizados son de desarrollo y fabricación propios. De este modo, se garantiza que las características del producto se mantengan constantes a lo largo de muchos años. Esta constancia a largo plazo reviste una gran importancia, especialmente en el ámbito de la tecnología médica, ya que los productos suelen fabricarse y homologarse sin cambios durante muchos años. Además, cada uno de los cristales oscilantes LRT se somete a pruebas exhaustivas, de modo que solo se suministran componentes calibrados.
La fiabilidad como factor decisivo para la seguridad
En aplicaciones médicas, un oscilador que arranca de forma segura es mucho más que una simple característica de comodidad. Los dispositivos deben funcionar de forma fiable incluso en condiciones difíciles, por ejemplo, con baja tensión de batería, fuertes fluctuaciones de temperatura o variaciones entre ejemplares de los componentes electrónicos.
Gracias a su ESR reducido, los cristales osciladores LRT cuentan con una elevada reserva de oscilación. De este modo, aumenta la probabilidad de un arranque seguro incluso en circuitos críticos, cuyos amplificadores de oscilador solo ofrecen una reserva reducida. De este modo, los desarrolladores obtienen una seguridad adicional a la hora de diseñar su hardware y pueden reducir considerablemente el riesgo de que surjan problemas posteriores en la producción en serie.
Ventajas para aplicaciones de radio
Hoy en día, muchos dispositivos médicos modernos se comunican de forma inalámbrica, por ejemplo, a través de Bluetooth® Low Energy u otros estándares de comunicación inalámbrica de bajo consumo. Por ello, además de una sintonización fiable, la estabilidad de la frecuencia también desempeña un papel importante.
Una fuente de reloj precisa favorece la estabilidad de las conexiones inalámbricas y puede contribuir a evitar repeticiones en la transmisión. De este modo, se reduce el tiempo de transmisión activo del sistema, lo que disminuye aún más el consumo de energía y, al mismo tiempo, mejora la calidad de la comunicación.
Diseños adecuados para aparatos compactos
Para la electrónica médica moderna, existen cristales osciladores en numerosas versiones SMD y THT. Son especialmente demandadas las carcasas cerámicas compactas, como las de 3,2 × 2,5 mm, 2,0 × 1,6 mm o 1,6 × 1,2 mm, que resultan ideales para desarrollos en los que el espacio es un factor crítico.
PETERMANN-TECHNIK también ofrece soluciones con resistencia optimizada para aplicaciones en tiempo real a 32,768 kHz, así como para diseños especialmente pequeños. De este modo, los desarrolladores pueden elegir fuentes de reloj tanto en MHz como en kHz dentro de una misma familia de productos y optimizar sus sistemas en cuanto a consumo energético y fiabilidad.
Disponibilidad a largo plazo y asistencia en el desarrollo
Además de los productos de frecuencia propiamente dichos, PETERMANN-TECHNIK presta apoyo a los desarrolladores ya desde la fase de diseño de nuevos dispositivos. Entre otros aspectos, esto incluye mediciones en circuito, el análisis de la reserva de oscilación, la evaluación del nivel de excitación y la optimización de la capacidad de carga directamente en el circuito de destino.
Otro aspecto fundamental es la disponibilidad a largo plazo de los productos. Precisamente en el ámbito médico, con ciclos de vida de los productos prolongados y procedimientos de homologación exhaustivos, una fuente de reloj disponible de forma permanente contribuye de manera importante a la seguridad de la inversión y la planificación.
Acerca de PETERMANN-TECHNIK
La empresa PETERMANN-TECHNIK GmbH, con sede en Landsberg am Lech, desarrolla y comercializa desde 1996 productos de alta calidad relacionados con la tecnología de frecuencias para aplicaciones industriales y médicas. La empresa acompaña a sus clientes desde la selección de los cristales osciladores adecuados, pasando por la fase de diseño, hasta la fabricación en serie, y concede especial importancia a la calidad del producto, la disponibilidad a largo plazo y el asesoramiento técnico.
Preguntas frecuentes: preguntas y respuestas sobre los cristales osciladores de cuarzo con resistencia optimizada
Preguntas y respuestas breves y fáciles de entender sobre los cristales oscilantes con resistencia optimizada
¿Qué son los cristales de cuarzo con resistencia optimizada y por qué son importantes para la tecnología médica de bajo consumo?
Los cristales oscilantes con resistencia optimizada son resonadores de cuarzo cuya resistencia en serie —también denominada ESR— se ha reducido de forma selectiva. Un ESR bajo mejora el comportamiento de oscilación del oscilador y acorta la fase de estabilización, durante la cual el circuito suele necesitar más corriente. Esto resulta especialmente relevante en los dispositivos médicos alimentados por batería que se activan periódicamente desde el modo de suspensión. A lo largo de numerosos ciclos de funcionamiento, esto puede suponer un ahorro energético apreciable. Al mismo tiempo, aumenta la fiabilidad de funcionamiento, ya que el oscilador arranca de forma más fiable incluso en condiciones exigentes.
¿Cómo influye un ESR bajo en la duración de la batería de los dispositivos médicos?
Un ESR bajo garantiza que el oscilador alcance más rápidamente su estado de funcionamiento estable. De este modo, se reduce el tiempo durante el cual existe una mayor demanda de corriente al arrancar. En monitores portátiles de pacientes, bombas de insulina, oxímetros de pulso, audífonos o sensores conectados en red, esto puede prolongar de forma apreciable la duración de la batería. El efecto es especialmente notable en aplicaciones con ciclos frecuentes de activación desde el modo de ahorro de energía. Cada microvatio ahorrado contribuye a reducir los costes de mantenimiento y a aumentar la disponibilidad del dispositivo.
¿Qué ventajas ofrecen los cristales oscilantes LRT en condiciones de arranque difíciles en los dispositivos médicos?
Los cristales osciladores LRT de PETERMANN-TECHNIK se han desarrollado para reducir su resistencia en serie y, con ello, aumentar la reserva de oscilación. Esto mejora la probabilidad de un arranque seguro, incluso cuando la tensión de la batería es baja o se producen fluctuaciones de temperatura. Del mismo modo, se benefician los circuitos cuyo amplificador oscilador solo ofrece una reserva reducida. Para los desarrolladores, esto supone una mayor seguridad en el diseño del hardware y un menor riesgo de que surjan problemas posteriores en la producción en serie. Precisamente en la tecnología médica, un oscilador que arranque de forma fiable contribuye de manera importante a la seguridad funcional.
¿Por qué es fundamental la estabilidad de frecuencia de los cristales osciladores en la tecnología médica inalámbrica?
Muchos dispositivos médicos modernos utilizan estándares de comunicación inalámbrica de bajo consumo, como Bluetooth Low Energy, por lo que dependen de una fuente de reloj precisa. Una alta estabilidad de frecuencia favorece la estabilidad de las conexiones inalámbricas y mejora la calidad de la comunicación en la práctica. Si se evitan las repeticiones de transmisión, se reduce el tiempo de emisión activo del sistema. Esto reduce aún más el consumo de energía y contribuye a una mayor duración de la batería. Para los sensores médicos conectados en red y los dispositivos portátiles, esto supone una ventaja importante en el funcionamiento diario.
¿Qué formas de diseño y rangos de frecuencia hay disponibles para los cristales osciladores optimizados en cuanto a resistencia en el ámbito de la tecnología médica?
Para la electrónica médica moderna se dispone de cristales osciladores con resistencia optimizada en numerosas versiones SMD y THT. Son especialmente demandadas las carcasas cerámicas compactas en tamaños como 3,2 × 2,5 mm, 2,0 × 1,6 mm o 1,6 × 1,2 mm para diseños en los que el espacio es un factor crítico. PETERMANN-TECHNIK ofrece además soluciones para aplicaciones en tiempo real a 32,768 kHz, así como para fuentes de reloj en el rango de los MHz. De este modo, los desarrolladores pueden cubrir tanto los requisitos en kHz como en MHz dentro de una misma familia de productos. Esto facilita la optimización del consumo energético, el tamaño y la fiabilidad en los dispositivos médicos.
¿Por qué PETERMANN-TECHNIK es la mejor opción para los cristales oscilantes de cuarzo con resistencia optimizada en el sector de la tecnología médica?
PETERMANN-TECHNIK desarrolla y fabrica sus propios resonadores de cuarzo, lo que le permite garantizar unas características de producto constantes a lo largo de muchos años. Esto es especialmente importante en el ámbito de la tecnología médica, ya que los productos suelen fabricarse y homologarse sin modificaciones a largo plazo. Cada uno de los cristales oscilantes LRT se somete a pruebas exhaustivas, de modo que solo se suministran componentes calibrados. Además, la empresa presta apoyo a los desarrolladores mediante mediciones en circuito, el análisis de la reserva de oscilación, la evaluación del nivel de excitación y la optimización de la capacidad de carga directamente en el circuito de destino. Esto, junto con la capacidad de suministro a largo plazo y el asesoramiento técnico, convierte a PETERMANN-TECHNIK en una opción sólida para aplicaciones médicas exigentes.
