醫(yī)用X線自動(dòng)洗片機(jī)XP－05控制電路的改進(jìn)

符華壘，尹超順(廣東藥學(xué)院附屬第一醫(yī)院 設(shè)備科，廣東510080)

0 引言

X線洗片機(jī)不僅運(yùn)用于各醫(yī)院的影像科，也常用于各醫(yī)院的口腔科。醫(yī)院口腔科需要拍攝X線片的病人眾多，每天要沖洗大量的X射線透射膠片，洗片機(jī)的工作量大，同時(shí)由于我院口腔科只有1臺(tái)X線機(jī)自動(dòng)洗片機(jī)XP－05，加上我院口腔工作人員養(yǎng)成了不管是否洗片都是一上班就開(kāi)機(jī)讓洗片機(jī)電動(dòng)機(jī)不停運(yùn)轉(zhuǎn)的習(xí)慣，導(dǎo)致洗片機(jī)電動(dòng)機(jī)工作過(guò)載過(guò)熱而經(jīng)常損壞。洗片機(jī)廠家的維修方法是電動(dòng)機(jī)及配套運(yùn)轉(zhuǎn)附屬配件一起更換，價(jià)格為260元，而購(gòu)買整臺(tái)洗片機(jī)價(jià)格為1000元，電動(dòng)機(jī)及配套運(yùn)轉(zhuǎn)附屬配件占整臺(tái)洗片機(jī)的價(jià)值的26%，可以說(shuō)維修成本昂貴。因此，設(shè)計(jì)改進(jìn)洗片機(jī)控制電路，減少洗片機(jī)在不進(jìn)行洗片時(shí)候電動(dòng)機(jī)的不必要的運(yùn)轉(zhuǎn)，就能避免電動(dòng)機(jī)的過(guò)載過(guò)熱而經(jīng)常損壞，從而能夠?yàn)獒t(yī)院減少設(shè)備維護(hù)維修成本。設(shè)計(jì)一個(gè)控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的延遲電路是其中一個(gè)能減少洗片機(jī)做不必要運(yùn)轉(zhuǎn)的方法。

1 X線洗片機(jī)洗片系統(tǒng)概述

X線洗片機(jī)一般洗片過(guò)程主要由顯影、定影、沖洗和烘干四部分組成，而我院口腔科X線自動(dòng)洗片機(jī)XP－05主要由顯影、定影、沖洗三部分組成，如圖1所示:膠片先在裝有顯影藥液的顯影槽中放置一定時(shí)間，再在裝有定影藥液的定影槽中放置一定時(shí)間，接著在沖洗槽中用清水沖洗，洗片過(guò)程即完成。

圖1 洗片流程

2 洗片機(jī)的電路原理圖

電路原理:當(dāng)接上220V交流電，聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)J1被合上的時(shí)候，電源接通指示燈D2亮，電動(dòng)機(jī)S1開(kāi)始瞬間以最高速率啟動(dòng)而工作，電源對(duì)C5進(jìn)行快速充電(充電回路:R5→C5→D2→R6→地)，此時(shí)C5相當(dāng)于短路，負(fù)載工作回路等同于R1與R5并聯(lián)(R=R1×R5/﹙ R1+R5)=120Ω)再與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)，電動(dòng)機(jī)的速率達(dá)到最高，當(dāng)C5很快被充滿電時(shí)，C5就不再有電流流過(guò)，此時(shí)C5相當(dāng)于開(kāi)路，負(fù)載工作回路等同于R1(R1=200Ω)與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)，此時(shí)負(fù)載回路電流剛好能維持電動(dòng)機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的速率由最高變低成恰當(dāng)?shù)乃俾?相當(dāng)于洗片機(jī)圓形滑動(dòng)變阻器調(diào)到6～8min時(shí)候的電動(dòng)機(jī)的速率)。當(dāng)調(diào)速電位器R3調(diào)到最下邊時(shí)候，電動(dòng)機(jī)速度最慢，出片用時(shí)最長(zhǎng)為12分鐘(即最低速率檔放片后12min出片)。電動(dòng)機(jī)的工作電壓為3.3～11.14V(見(jiàn)圖2)。

3 洗片機(jī)的電路圖改進(jìn)

圖2 洗片機(jī)的電路原理圖

圖3 增加延遲電路的整體控制電路原理圖

電路原理:為節(jié)省設(shè)計(jì)改進(jìn)電路的成本，改進(jìn)所增加延遲電路的模塊電路共用洗片機(jī)原電路的220V交流電經(jīng)過(guò)整流橋D1整流后的電源部分，電源整流后經(jīng)過(guò)7809穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后供給后面555定時(shí)器的延遲電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)繼電器J2所用，改進(jìn)所增加延遲電路的模塊電路的思路是用555定時(shí)器的延遲電路，三極管Q2、Q3和執(zhí)行機(jī)構(gòu)繼電器J2一起來(lái)替代洗片機(jī)原電路當(dāng)中開(kāi)關(guān)J1，使得洗片機(jī)電路當(dāng)中電動(dòng)機(jī)S1由原來(lái)按下開(kāi)關(guān)J1即連續(xù)工作變成延時(shí)斷開(kāi)工作，直到再次按下定時(shí)開(kāi)關(guān)再繼續(xù)延時(shí)工作。從而減少洗片機(jī)不進(jìn)行洗片時(shí)候電動(dòng)機(jī)S1的不必要的運(yùn)轉(zhuǎn)，避免電動(dòng)機(jī)S1的過(guò)載過(guò)熱而經(jīng)常損壞。常態(tài)LMC555CH的管腳2，6為低電平，管腳3為高電平;J2為常開(kāi)繼電器時(shí)，Q2、Q3為NPN型三極管為好(見(jiàn)圖3)。

4 洗片機(jī)控制電路的改進(jìn)所增加延遲電路的模塊電路的設(shè)計(jì)

4.1 555定時(shí)器的延遲電路在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

555定時(shí)器是一種中規(guī)模的集成定時(shí)器，應(yīng)用非常廣泛。555電路在應(yīng)用和工作方式上一般可歸納為3類:單穩(wěn)態(tài)電路、雙穩(wěn)態(tài)電路、無(wú)穩(wěn)態(tài)電路。

4.2 控制電路的改進(jìn)所增加延時(shí)電路模塊的單穩(wěn)態(tài)電路的設(shè)計(jì)選擇與論證

4.2.1 控制電路的改進(jìn)所增加延時(shí)電路模塊的單穩(wěn)態(tài)電路的設(shè)計(jì)選擇

根據(jù)洗片機(jī)控制電路的改進(jìn)所增加延遲電路的模塊電路設(shè)計(jì)要求，突出設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單和先進(jìn)性，選擇了555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。555定時(shí)器是應(yīng)用很廣泛的芯片和很容易買到且經(jīng)濟(jì)。

4.2.2 控制電路的改進(jìn)所增加的延時(shí)電路模塊的單穩(wěn)態(tài)電路的設(shè)計(jì)論證

4.2.2.1 控制電路的改進(jìn)所增加的延時(shí)電路模塊組成:包括定時(shí)器LMC555CH、三端可調(diào)正穩(wěn)壓器LM7809CT、繼電器J2、三極管9014、三極管8050等，由于延時(shí)電路電源模塊與沖片機(jī)電源模塊一致，所以只需在沖片機(jī)電源模塊的整流橋D1的接口1和4端接LM7809CT的輸入端和接地端，從而節(jié)省了控制電路改進(jìn)所增加延時(shí)電路的設(shè)計(jì)成本?？刂齐娐返母倪M(jìn)所增加的延時(shí)電路如下(圖5):

4.2.2.2 控制電路的改進(jìn)所增加的延時(shí)電路模塊的電路原理分析:接通電源，通過(guò)控制微動(dòng)定時(shí)開(kāi)關(guān)J1來(lái)控制延時(shí)電路的輸出，再通過(guò)延時(shí)電路的輸出來(lái)控制Q2的截止(當(dāng)按下J1，Q1導(dǎo)通，高電平輸入555定時(shí)器，555定時(shí)器輸出低電平，Q2截止)，再通過(guò)Q2的截止控制Q3的導(dǎo)通(當(dāng)Q2截止時(shí)，7809穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后的電源通過(guò)R5給Q3提供偏置電壓，使得Q3基射極正偏，Q3導(dǎo)通)，再通過(guò)Q3的導(dǎo)通控制繼電器J2上電吸合，從而控制洗片機(jī)的電動(dòng)機(jī)S1的電源接通，因而控制洗片機(jī)的電動(dòng)機(jī)工作時(shí)間。圖5的電路是用555定時(shí)器的單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成的洗片機(jī)控制電路的延時(shí)電路，運(yùn)用了人工啟動(dòng)式的單穩(wěn)態(tài)電路。按下定時(shí)開(kāi)關(guān)J1開(kāi)始，電路穩(wěn)定12min后可以看到發(fā)光二極管LED2由發(fā)光變成熄滅，則繼電器J2由得電吸合延時(shí)12min后變成失電斷開(kāi)，洗片機(jī)的電動(dòng)機(jī)由工作狀態(tài)延時(shí)后變成不工作。延時(shí)控制電路用微動(dòng)開(kāi)關(guān)J1(定時(shí)開(kāi)關(guān))控制產(chǎn)生延時(shí)信號(hào)的輸入。延時(shí)長(zhǎng)短由R2、C6決定:T=1.1R2*C6。根據(jù)洗片機(jī)工作需要的數(shù)值(即最低速率檔放片后12min出片)，延時(shí)時(shí)間約為12min。

4.2.2.3 控制洗片機(jī)的電動(dòng)機(jī)工作的555定時(shí)器的單穩(wěn)態(tài)的工作過(guò)程的論證分析:根據(jù)其工作過(guò)程，下面可分成三個(gè)階段來(lái)論證分析:

①觸發(fā)翻轉(zhuǎn)階段:

當(dāng)電源接通后，按下微動(dòng)定時(shí)開(kāi)關(guān)J1時(shí)﹙555定時(shí)器輸入為高電平﹚，洗片機(jī)的控制電路的延時(shí)電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。此時(shí)NPN三極管Q1導(dǎo)通，Q1發(fā)射極為高電平，即555的輸入端2，6管腳端電壓為高電平。對(duì)555這個(gè)等效觸發(fā)器來(lái)講，兩個(gè)輸入都是高電平，即555輸出端為低電平，NPN三極管Q2截止，此時(shí)7809穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后的電源通過(guò)R5給Q3提供偏置電壓，使得Q3基射極正偏，NPN三極管Q3導(dǎo)通，繼電器J2吸合，常開(kāi)接點(diǎn)閉合，洗片機(jī)的電動(dòng)機(jī)工作指示燈LED2亮，洗片機(jī)的電動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作。同時(shí)，定時(shí)開(kāi)關(guān)J1按一下后立即放開(kāi)，于是J1按一下瞬間7809穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后的電源便通過(guò)R1快速給C6充電，C6充滿電后J1立即被放開(kāi)，此時(shí)C6便通過(guò)放電回路放電:C6→Q1→R2→地，暫穩(wěn)態(tài)開(kāi)始，也就是延時(shí)的開(kāi)始。

②暫態(tài)維持階段:

當(dāng)C6通過(guò)放電回路(C6→Q1→R2→地)不斷放電時(shí)，洗片機(jī)的控制電路的延時(shí)電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)維持階段。當(dāng)C6由VCC放電到1/3VCC時(shí)，即C6的電壓按對(duì)數(shù)規(guī)律下降并趨向于1/3VCC，從暫穩(wěn)態(tài)開(kāi)始到C6的電壓值由VCC到達(dá)1/3VCC之前的這段時(shí)間就是暫態(tài)維持時(shí)間tpo?，也就是延時(shí)時(shí)間T=1.1*R2*C6=tpo。

③返回恢復(fù)階段:

當(dāng)C6的電壓下降至1/3VCC時(shí)，Q1基射極反偏，Q1截止，555定時(shí)器3腳輸出為高電平，則Q2飽和導(dǎo)通，Q2的集電極電壓為0.2V，導(dǎo)致Q3基射極電壓達(dá)不到0.7V，Q3基射極反偏，Q3截止，常開(kāi)接點(diǎn)的繼電器J2失電斷開(kāi)，洗片機(jī)的電動(dòng)機(jī)工作指示燈LED2熄滅，洗片機(jī)的電動(dòng)機(jī)停止工作，延時(shí)結(jié)束。此時(shí)，555定時(shí)器進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，555電路等效觸發(fā)的輸入為低電平，它的輸出就為高電平，從而Q2導(dǎo)通，Q3截止。因而，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，恢復(fù)到洗片機(jī)按下定時(shí)開(kāi)關(guān)前電動(dòng)機(jī)不工作的穩(wěn)態(tài)。如果想讓洗片機(jī)的電動(dòng)機(jī)繼續(xù)工作，需再次按下定時(shí)開(kāi)關(guān)J1，進(jìn)入下一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的工作狀態(tài)。

5 提高洗片機(jī)控制電路改進(jìn)所增加延遲電路的模塊電路系統(tǒng)可靠性的措施

由于醫(yī)院口腔科對(duì)洗片質(zhì)量及可靠性要求高，同時(shí)洗片機(jī)的維護(hù)維修成本對(duì)于洗片機(jī)本身價(jià)格來(lái)說(shuō)昂貴，且運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，所以在洗片機(jī)的改進(jìn)所增加延遲電路的模塊電路的設(shè)計(jì)時(shí)考慮了可靠性問(wèn)題。首先，洗片機(jī)的改進(jìn)所增加延遲電路的模塊電路設(shè)計(jì)具有使得洗片機(jī)操作簡(jiǎn)單明了，普通操作人員可以按照原來(lái)的使用習(xí)慣自行使用和檢查各執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否正常。同時(shí)，在印刷延遲電路的模塊電路的電路板的設(shè)計(jì)也考慮到抗干擾措施，如電源濾波、地線處理等，以提高電路板的可靠性。

6 結(jié)論

該醫(yī)用洗片機(jī)的改進(jìn)所增加延遲電路的模塊電路設(shè)計(jì)能滿足醫(yī)院口腔科X線自動(dòng)洗片的要求，減少洗片機(jī)在不進(jìn)行洗片時(shí)候電動(dòng)機(jī)的不必要的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)際應(yīng)用能避免電動(dòng)機(jī)的過(guò)載過(guò)熱而經(jīng)常損壞，從而能夠?yàn)獒t(yī)院減少設(shè)備維護(hù)維修成本，同時(shí)提高了洗片的質(zhì)量和效率。

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