MUX-100DJ移動DR故障分析及處理三例

喻志才，蔣元林

解放軍第903醫(yī)院 醫(yī)學工程科，浙江 杭州 310013

引言

MUX-100DJ 移動DR 是島津公司生產(chǎn)的一款質量穩(wěn)定、成像清晰的移動X線機。它主要由主機、立柱、球管、準直器、高壓發(fā)生器、驅動電機和成像系統(tǒng)等組成。該機由于使用年限長，機械磨損、早期設計缺陷等因素引起的故障主要表現(xiàn)在立柱、馬達和燈絲電路，現(xiàn)就其日常使用中的幾例高頻率故障分析和處理做具體分析和總結。

1 MUX-100DJ移動DR基本工作原理

1.1 MUX-100DJ移動DR主機電路分析

該主機的內部結構主要包括主控板NEXSC-MUX、電路板MUX CHARGE-99、通信控制板X CONT-2008、逆變器板INVERTER UNIT-C1、電源板MUX POWER-99、馬達驅動板MUX DRIVER-07 等[1]。其中，各主要電路板的功能介紹如下：主控板NEXSC-MUX 板控制整機工作的主CPU 板；通信控制板XCONT-2008 主要功能是輸入/輸出電路，傳送數(shù)據(jù)給NEXSC-MUX 板，管電流和管電壓的測量和反饋，測量管電壓過載檢測，IGBT 驅動控制，燈絲加熱驅動控制，充電控制等；逆變器板INVERTER UNIT-C1包括IGBT 主電路和燈絲加熱電路及電流啟動等；充電檢測電路板MUX CHARGE-99 主要檢測電池電壓、電流、充電錯誤；電源板MUX POWER-99 功能包括電源的開/關、電源的控制、電池電壓的檢測；馬達驅動板MU DRIVER-07主要驅動控制馬達的前后運動及機械相關聯(lián)鎖[2]。

1.2 MUX-100DJ移動DR機械臂部分工作原理

該設備采用滑軌式立柱和可伸展式支撐臂結合實現(xiàn)球管的上下、前后、左右移動。當設備通電后按下“管球臂移動”按鈕，通信控制板XCONT-2008 接收解鎖信號，將12 V 電壓輸入立柱及支撐臂上的電磁鐵，進而實現(xiàn)解鎖定位[3]。觸發(fā)解鎖按鈕后，可實現(xiàn)立柱左右移動、球管臂上下移動。

2 常見故障案例與分析

2.1 故障1：管球橫臂行走速度故障

2.1.1 故障現(xiàn)象當按下“管球臂移動”按鈕時管球臂不能抬起，并且設備行走速度緩慢。

2.1.2 故障分析

當按下管球臂移動的按鈕后，管球臂的鎖定電磁閥應當立即釋放，此時管球臂不能抬起，可能是電磁閥沒有動作。

2.1.3 故障檢修過程

（1）觀察故障出現(xiàn)時的機器狀況。首先我們可以在按下“管球臂移動”按鈕時仔細聽電磁閥的聲音，本機未聽到管球臂鎖定釋放電磁閥的動作聲音。其次察看條件顯示設定面板，發(fā)現(xiàn)在管球鎖定狀態(tài)時面板正常顯示，縮光器前指示燈亮藍燈（正常狀態(tài)下管球臂鎖定時兩者應該處于無任何顯示的狀態(tài)）。

（2）根據(jù)機器顯示的狀態(tài)初步確定故障原因。通過結合以上兩項檢查可判斷故障是由于管球臂未插好?？蓪嶋H管球臂的鎖定栓已完全插入到管臂連接部分的鎖定裝置內。打開管臂連接部分拆除遙控器接收部的外殼，就可以看到管球臂鎖定機構。里面有一個限位開關SW4（上面有一個小鐵片和它連接使SW4 處于常開狀態(tài)）和一個電磁鐵（有一個鉤子和它連接）。當球管臂的鎖定栓插入到管臂連接部分時會碰到SW4 的小鐵片，使SW4 變?yōu)槌ｉ]狀態(tài)，這時設備就認為管球臂已收好。而這臺故障設備的SW4 的小鐵片由于多次撞擊位置太靠下，所以當球管臂的鎖定栓插入到管臂連接裝置內時未使SW4 變?yōu)槌ｉ]。所以在按下“管球臂移動”按鈕時管球臂不能抬起（電磁閥的鉤子無法脫開）。

（3） 分析導致機器行走緩慢的原因。如果管臂沒被鎖定，設備會自動選擇緩慢移動模式，系統(tǒng)的移動速度將限制為大約正常速度的一半[4]。在這種情況下，驅動輔助的力量限制約為正常的一半。

（4）故障處理方法。處理此故障非常簡單，拆除遙控接收部分然后在SW4 的小鐵片纏繞一定厚度的絕緣膠帶或用扎帶固定，讓其保證橫臂鎖定時能使SW4 處于閉合狀態(tài)，機器可恢復正常。

2.2 故障2：機器開機或準備狀態(tài)下報故障代碼“F32”或“F33”

2.2.1 故障現(xiàn)象

MUX-100DJ 開機起初，在READY 時偶爾出現(xiàn)“F32”或“F33”，后來出現(xiàn)的頻率越來越高，現(xiàn)場偶爾能聞到輕微的焦味。該機器軟件每隔800 ms 檢測一次，在準備狀態(tài)下每隔400 ms 檢測一次燈絲電流，如果儀器測得的燈絲電流約為1 A 或更小時即比預設值低50%以上就會報“F32”或“F33”錯誤[5-6]。因此，可將故障定位在燈絲加熱電路或燈絲檢測電路兩大部分。

2.2.2 故障分析

通過查看島津的服務手冊了解到“F32”是指實際球管燈絲電流小于設定的50%，“F33”是指燈絲電流小于1 A?，F(xiàn)場能聞到輕微焦味，故需要打開和球管燈絲電流相關的通信控制板XCONT-2008 和逆變器板INVERTER UNIT-C1進行確認。

2.2.3 故障檢修過程

觀察到INVERTER UNIT-C1 上的電阻R5、R8、R15和R25 這幾個電阻有燒毀的痕跡（圖1）。

圖1 燒壞的電路實物圖

分析周邊電路（圖2），可以計算R25（LF 1/4 82.5 F）的功率，應該不低于2 W。但是實際上這幾個電阻的阻值如圖中的標示為1/4 W，INVERTER UNIT-C1 板上的電阻R5、R8、R15 和R25 設計功率不足因此造成慢慢地燒毀。用幾個較大功率的電阻更換之后機器沒有再出現(xiàn)故障。

2.2.4 故障小結

這種故障頻率從低到高的現(xiàn)象很多情況可能是因為器件的老化引起[7]，有可能是使用的原件功率不夠引起的現(xiàn)象，可以分析工作原理后適當加大元件參數(shù)進行改善。

2.3 故障3：機器報“d1”錯誤代碼。

2.3.1 故障現(xiàn)象

MUX-100DJ 機器出現(xiàn)“d1”報錯，且機器推動行駛比較困難。

2.3.2 故障分析

MUX-100DJ 出現(xiàn)“d1”報錯，查故障代碼手冊知“d1”表示行駛馬達過流。機器檢測到過電流，可能有以下三種情況。

（1）在小于0.8 km/h 低速行駛條件下檢測到馬達電流超過6 A，時間上超過10 s。

（2）在超過0.8 km/h 高速行駛條件下檢測到電動機電流超過8 A，時間上超過10 s。

圖2 電路原理分析圖

（3）其中一個左右直流電機存在缺陷。

可以在馬達驅動板MU DRIVER-07PCB 上的CP5（左電機）和CP19（右電機）上檢查電機電流。當未驅動直流電機時，兩個檢查引腳OFFSET 電壓均為0，關系為0.2 V/1 A[8]。因此，當上述檢查引腳的電壓在低速驅動條件下超過約1.2 V 時，錯誤“d1”可能發(fā)生。上述檢查引腳的電壓由V/F 轉換器轉換為頻率。當該脈沖信號的積分值達到“6 A 或8 A 持續(xù)10 s”時，出現(xiàn)錯誤“d1”，可以通過檢測兩個檢查引腳的電壓，判斷哪個直流馬達有缺陷。如果兩個檢查引腳的電壓都正常，則馬達驅動板MU DRIVER-07 PCB 或通信控制板XCONT 2008 PCB 可能有缺陷[9-10]。但直流電機之一仍有可能出現(xiàn)故障。

此時，需要考慮與馬達運動相關的部件主要電源控制板MUX POWER-99、馬達驅動板MU DRIVER-07以及剎車、驅動電機[11]是否運行正常。

2.3.3 故障排除過程

打開左右側蓋，我們先測量MUX POWER-99 板+120 V和-120 V 是否有輸出，根據(jù)電路圖，找到MU DRIVER-07板CN15 接頭，當手握推車把手前后推拉機器時，CN15的1、2 和3、4 端子分別有±125 V 左右，由此確定MUX POWER-99 輸入到MU DRIVER-07 板電壓正常[12]。為了確定是MU DRIVER-07 板的問題還是驅動電機的問題，我們需要檢測MU DRIVER-07 板CN14 和CN16 輸出到驅動電機電壓和驅動電機線圈阻值。拔出CN14 和CN16 端子，測量后發(fā)現(xiàn)輸出電壓異常，而左右馬達線圈阻值也均在11.5 ? 左右且正常。但機器代碼明確指出馬達電機過流，因此，首先需要分析馬達問題。

MUX-100DJ 有左右各一個馬達，在用萬用表測量兩個馬達的線圈阻值都正常，且現(xiàn)場又沒有新馬達可以更換確認是否為馬達不良的情況下，考慮到一般兩個馬達不會同時損壞，我們可以用交換法處理，具體方法如下。

（1）用萬用表測量左右馬達的線圈是否良好，如果線圈開路，可以確定馬達故障；如果線圈良好，則需進行下一步檢查。我們假設右側馬達不良：① 操作機器前，先拔下左側馬達插頭CN14，出現(xiàn)“d1”，可能是右側馬達不良，隨后插入左側馬達插頭CN14，拔下右側馬達插頭CN16，操作機器，此時不會出現(xiàn)“d1”；② 拔下左側馬達插頭CN14 和右側馬達插頭CN16，把左側馬達插頭CN14 插入MU DRIVER-07 板的CN16，操作機器，此時可能不會出現(xiàn)“d1”，拔下左側馬達插頭CN14，把右側馬達插頭CN16 插入MU DRIVER 板的CN14，操作機器，如果此時出現(xiàn)“d1”，我們可以斷定右側馬達不良。

（2）如果左側馬達不良，情況與上面相反，可參照分析。（3）應急解決法。同時拔下左側馬達插頭CN14 和右側馬達插頭CN16，此時操作機器不會出現(xiàn)“d1”，在平坦的路面移動機器，沒有馬達助力的情況下推機器會覺得比較重。

（4）引起該故障的原因是該款設備使用的是有刷馬達。長期的使用使碳粉磨損，導致馬達線圈短路引起馬達過流，解決的辦法是對馬達進行清潔除碳。

3 討論與總結

島津MUX-100DJ 型移動式DR 是一款比較智能的成熟的機器，故障率比較低，它具有很強的自檢和故障自診斷功能。在維修該機時，首先，要查閱故障代碼，清楚各個代碼所對應的意義，實行精確的點對點處理[13]；其次，要結合故障現(xiàn)象運用觀察法、靜態(tài)測量法、在線測量法、替換法、原理分析法等，結合該機工作原理電路圖和機器構造，實現(xiàn)故障的粗略和精細查找相統(tǒng)一[14]；最后，當懷疑電路缺陷替換或更改電路元件時，必須通過電路運算，得到確切的參數(shù)才能更改，不能盲目替換或更換元器件，以免擴大故障或損壞機器。

以上三例故障主要由元器件老化、使用磨損、缺乏維護保養(yǎng)等因素引起的。醫(yī)療儀器故障出現(xiàn)后，在能夠精確快速解決的情況下，行業(yè)工作者更多的是需要結合周期性、預防性維修工作[15]，特別是在儀器故障發(fā)生前對中大型醫(yī)療儀器定制詳細的周期性、預防性維修計劃（該工作包含目前各大醫(yī)院推行的計量和質量控制檢測）。只有做到像每架飛機起飛前后都必須強制性檢測維護保養(yǎng)一樣的全壽命閉環(huán)質量控制，我們的現(xiàn)代化醫(yī)療設備的管理和維修工作才算真正做到了實處[16]。