医用X线自动洗片机XP－05控制电路的改进

2014-11-19符华垒尹超顺广东药学院附属第一医院设备科广东510080

医疗装备 2014年1期

符华垒，尹超顺(广东药学院附属第一医院设备科，广东510080)

0 引言

X线洗片机不仅运用于各医院的影像科，也常用于各医院的口腔科。医院口腔科需要拍摄X线片的病人众多，每天要冲洗大量的X射线透射胶片，洗片机的工作量大，同时由于我院口腔科只有1台X线机自动洗片机XP－05，加上我院口腔工作人员养成了不管是否洗片都是一上班就开机让洗片机电动机不停运转的习惯，导致洗片机电动机工作过载过热而经常损坏。洗片机厂家的维修方法是电动机及配套运转附属配件一起更换，价格为260元，而购买整台洗片机价格为1000元，电动机及配套运转附属配件占整台洗片机的价值的26%，可以说维修成本昂贵。因此，设计改进洗片机控制电路，减少洗片机在不进行洗片时候电动机的不必要的运转，就能避免电动机的过载过热而经常损坏，从而能够为医院减少设备维护维修成本。设计一个控制电动机运转的延迟电路是其中一个能减少洗片机做不必要运转的方法。

1 X线洗片机洗片系统概述

X线洗片机一般洗片过程主要由显影、定影、冲洗和烘干四部分组成，而我院口腔科X线自动洗片机XP－05主要由显影、定影、冲洗三部分组成，如图1所示:胶片先在装有显影药液的显影槽中放置一定时间，再在装有定影药液的定影槽中放置一定时间，接着在冲洗槽中用清水冲洗，洗片过程即完成。

图1 洗片流程

2 洗片机的电路原理图

电路原理:当接上220V交流电，联动开关J1被合上的时候，电源接通指示灯D2亮，电动机S1开始瞬间以最高速率启动而工作，电源对C5进行快速充电(充电回路:R5→C5→D2→R6→地)，此时C5相当于短路，负载工作回路等同于R1与R5并联(R=R1×R5/﹙ R1+R5)=120Ω)再与电动机串联，电动机的速率达到最高，当C5很快被充满电时，C5就不再有电流流过，此时C5相当于开路，负载工作回路等同于R1(R1=200Ω)与电动机串联，此时负载回路电流刚好能维持电动机继续转动，电动机的速率由最高变低成恰当的速率(相当于洗片机圆形滑动变阻器调到6～8min时候的电动机的速率)。当调速电位器R3调到最下边时候，电动机速度最慢，出片用时最长为12分钟(即最低速率档放片后12min出片)。电动机的工作电压为3.3～11.14V(见图2)。

3 洗片机的电路图改进

图2 洗片机的电路原理图

图3 增加延迟电路的整体控制电路原理图

电路原理:为节省设计改进电路的成本，改进所增加延迟电路的模块电路共用洗片机原电路的220V交流电经过整流桥D1整流后的电源部分，电源整流后经过7809稳压器稳压后供给后面555定时器的延迟电路和执行机构继电器J2所用，改进所增加延迟电路的模块电路的思路是用555定时器的延迟电路，三极管Q2、Q3和执行机构继电器J2一起来替代洗片机原电路当中开关J1，使得洗片机电路当中电动机S1由原来按下开关J1即连续工作变成延时断开工作，直到再次按下定时开关再继续延时工作。从而减少洗片机不进行洗片时候电动机S1的不必要的运转，避免电动机S1的过载过热而经常损坏。常态LMC555CH的管脚2，6为低电平，管脚3为高电平;J2为常开继电器时，Q2、Q3为NPN型三极管为好(见图3)。

4 洗片机控制电路的改进所增加延迟电路的模块电路的设计

4.1 555定时器的延迟电路在设计中的应用

555定时器是一种中规模的集成定时器，应用非常广泛。555电路在应用和工作方式上一般可归纳为3类:单稳态电路、双稳态电路、无稳态电路。

4.2 控制电路的改进所增加延时电路模块的单稳态电路的设计选择与论证

4.2.1 控制电路的改进所增加延时电路模块的单稳态电路的设计选择

根据洗片机控制电路的改进所增加延迟电路的模块电路设计要求，突出设计的简单和先进性，选择了555定时器构成单稳态触发电路。555定时器是应用很广泛的芯片和很容易买到且经济。

4.2.2 控制电路的改进所增加的延时电路模块的单稳态电路的设计论证

4.2.2.1 控制电路的改进所增加的延时电路模块组成:包括定时器LMC555CH、三端可调正稳压器LM7809CT、继电器J2、三极管9014、三极管8050等，由于延时电路电源模块与冲片机电源模块一致，所以只需在冲片机电源模块的整流桥D1的接口1和4端接LM7809CT的输入端和接地端，从而节省了控制电路改进所增加延时电路的设计成本。控制电路的改进所增加的延时电路如下(图5):

4.2.2.2 控制电路的改进所增加的延时电路模块的电路原理分析:接通电源，通过控制微动定时开关J1来控制延时电路的输出，再通过延时电路的输出来控制Q2的截止(当按下J1，Q1导通，高电平输入555定时器，555定时器输出低电平，Q2截止)，再通过Q2的截止控制Q3的导通(当Q2截止时，7809稳压器稳压后的电源通过R5给Q3提供偏置电压，使得Q3基射极正偏，Q3导通)，再通过Q3的导通控制继电器J2上电吸合，从而控制洗片机的电动机S1的电源接通，因而控制洗片机的电动机工作时间。图5的电路是用555定时器的单稳态电路构成的洗片机控制电路的延时电路，运用了人工启动式的单稳态电路。按下定时开关J1开始，电路稳定12min后可以看到发光二极管LED2由发光变成熄灭，则继电器J2由得电吸合延时12min后变成失电断开，洗片机的电动机由工作状态延时后变成不工作。延时控制电路用微动开关J1(定时开关)控制产生延时信号的输入。延时长短由R2、C6决定:T=1.1R2*C6。根据洗片机工作需要的数值(即最低速率档放片后12min出片)，延时时间约为12min。

4.2.2.3 控制洗片机的电动机工作的555定时器的单稳态的工作过程的论证分析:根据其工作过程，下面可分成三个阶段来论证分析:

①触发翻转阶段:

当电源接通后，按下微动定时开关J1时﹙555定时器输入为高电平﹚，洗片机的控制电路的延时电路进入暂稳态。此时NPN三极管Q1导通，Q1发射极为高电平，即555的输入端2，6管脚端电压为高电平。对555这个等效触发器来讲，两个输入都是高电平，即555输出端为低电平，NPN三极管Q2截止，此时7809稳压器稳压后的电源通过R5给Q3提供偏置电压，使得Q3基射极正偏，NPN三极管Q3导通，继电器J2吸合，常开接点闭合，洗片机的电动机工作指示灯LED2亮，洗片机的电动机开始工作。同时，定时开关J1按一下后立即放开，于是J1按一下瞬间7809稳压器稳压后的电源便通过R1快速给C6充电，C6充满电后J1立即被放开，此时C6便通过放电回路放电:C6→Q1→R2→地，暂稳态开始，也就是延时的开始。

②暂态维持阶段:

当C6通过放电回路(C6→Q1→R2→地)不断放电时，洗片机的控制电路的延时电路进入暂稳态维持阶段。当C6由VCC放电到1/3VCC时，即C6的电压按对数规律下降并趋向于1/3VCC，从暂稳态开始到C6的电压值由VCC到达1/3VCC之前的这段时间就是暂态维持时间tpo?，也就是延时时间T=1.1*R2*C6=tpo。

③返回恢复阶段:

当C6的电压下降至1/3VCC时，Q1基射极反偏，Q1截止，555定时器3脚输出为高电平，则Q2饱和导通，Q2的集电极电压为0.2V，导致Q3基射极电压达不到0.7V，Q3基射极反偏，Q3截止，常开接点的继电器J2失电断开，洗片机的电动机工作指示灯LED2熄灭，洗片机的电动机停止工作，延时结束。此时，555定时器进入稳态，555电路等效触发的输入为低电平，它的输出就为高电平，从而Q2导通，Q3截止。因而，暂稳态结束，恢复到洗片机按下定时开关前电动机不工作的稳态。如果想让洗片机的电动机继续工作，需再次按下定时开关J1，进入下一个暂稳态的工作状态。

5 提高洗片机控制电路改进所增加延迟电路的模块电路系统可靠性的措施

由于医院口腔科对洗片质量及可靠性要求高，同时洗片机的维护维修成本对于洗片机本身价格来说昂贵，且运行时间长，所以在洗片机的改进所增加延迟电路的模块电路的设计时考虑了可靠性问题。首先，洗片机的改进所增加延迟电路的模块电路设计具有使得洗片机操作简单明了，普通操作人员可以按照原来的使用习惯自行使用和检查各执行机构是否正常。同时，在印刷延迟电路的模块电路的电路板的设计也考虑到抗干扰措施，如电源滤波、地线处理等，以提高电路板的可靠性。