醫用X線自動洗片機XP－05控制電路的改進

符華壘，尹超順(廣東藥學院附屬第一醫院 設備科，廣東510080)

0 引言

X線洗片機不僅運用于各醫院的影像科，也常用于各醫院的口腔科。醫院口腔科需要拍攝X線片的病人眾多，每天要沖洗大量的X射線透射膠片，洗片機的工作量大，同時由于我院口腔科只有1臺X線機自動洗片機XP－05，加上我院口腔工作人員養成了不管是否洗片都是一上班就開機讓洗片機電動機不停運轉的習慣，導致洗片機電動機工作過載過熱而經常損壞。洗片機廠家的維修方法是電動機及配套運轉附屬配件一起更換，價格為260元，而購買整臺洗片機價格為1000元，電動機及配套運轉附屬配件占整臺洗片機的價值的26%，可以說維修成本昂貴。因此，設計改進洗片機控制電路，減少洗片機在不進行洗片時候電動機的不必要的運轉，就能避免電動機的過載過熱而經常損壞，從而能夠為醫院減少設備維護維修成本。設計一個控制電動機運轉的延遲電路是其中一個能減少洗片機做不必要運轉的方法。

1 X線洗片機洗片系統概述

X線洗片機一般洗片過程主要由顯影、定影、沖洗和烘干四部分組成，而我院口腔科X線自動洗片機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間，再在裝有定影藥液的定影槽中放置一定時間，接著在沖洗槽中用清水沖洗，洗片過程即完成。

圖1 洗片流程

2 洗片機的電路原理圖

電路原理:當接上220V交流電，聯動開關J1被合上的時候，電源接通指示燈D2亮，電動機S1開始瞬間以最高速率啟動而工作，電源對C5進行快速充電(充電回路:R5→C5→D2→R6→地)，此時C5相當于短路，負載工作回路等同于R1與R5并聯(R=R1×R5/﹙ R1+R5)=120Ω)再與電動機串聯，電動機的速率達到最高，當C5很快被充滿電時，C5就不再有電流流過，此時C5相當于開路，負載工作回路等同于R1(R1=200Ω)與電動機串聯，此時負載回路電流剛好能維持電動機繼續轉動，電動機的速率由最高變低成恰當的速率(相當于洗片機圓形滑動變阻器調到6～8min時候的電動機的速率)。當調速電位器R3調到最下邊時候，電動機速度最慢，出片用時最長為12分鐘(即最低速率檔放片后12min出片)。電動機的工作電壓為3.3～11.14V(見圖2)。

3 洗片機的電路圖改進

圖2 洗片機的電路原理圖

圖3 增加延遲電路的整體控制電路原理圖

電路原理:為節省設計改進電路的成本，改進所增加延遲電路的模塊電路共用洗片機原電路的220V交流電經過整流橋D1整流后的電源部分，電源整流后經過7809穩壓器穩壓后供給后面555定時器的延遲電路和執行機構繼電器J2所用，改進所增加延遲電路的模塊電路的思路是用555定時器的延遲電路，三極管Q2、Q3和執行機構繼電器J2一起來替代洗片機原電路當中開關J1，使得洗片機電路當中電動機S1由原來按下開關J1即連續工作變成延時斷開工作，直到再次按下定時開關再繼續延時工作。從而減少洗片機不進行洗片時候電動機S1的不必要的運轉，避免電動機S1的過載過熱而經常損壞。常態LMC555CH的管腳2，6為低電平，管腳3為高電平;J2為常開繼電器時，Q2、Q3為NPN型三極管為好(見圖3)。

4 洗片機控制電路的改進所增加延遲電路的模塊電路的設計

4.1 555定時器的延遲電路在設計中的應用

555定時器是一種中規模的集成定時器，應用非常廣泛。555電路在應用和工作方式上一般可歸納為3類:單穩態電路、雙穩態電路、無穩態電路。

4.2 控制電路的改進所增加延時電路模塊的單穩態電路的設計選擇與論證

4.2.1 控制電路的改進所增加延時電路模塊的單穩態電路的設計選擇

根據洗片機控制電路的改進所增加延遲電路的模塊電路設計要求，突出設計的簡單和先進性，選擇了555定時器構成單穩態觸發電路。555定時器是應用很廣泛的芯片和很容易買到且經濟。

4.2.2 控制電路的改進所增加的延時電路模塊的單穩態電路的設計論證

4.2.2.1 控制電路的改進所增加的延時電路模塊組成:包括定時器LMC555CH、三端可調正穩壓器LM7809CT、繼電器J2、三極管9014、三極管8050等，由于延時電路電源模塊與沖片機電源模塊一致，所以只需在沖片機電源模塊的整流橋D1的接口1和4端接LM7809CT的輸入端和接地端，從而節省了控制電路改進所增加延時電路的設計成本。控制電路的改進所增加的延時電路如下(圖5):

4.2.2.2 控制電路的改進所增加的延時電路模塊的電路原理分析:接通電源，通過控制微動定時開關J1來控制延時電路的輸出，再通過延時電路的輸出來控制Q2的截止(當按下J1，Q1導通，高電平輸入555定時器，555定時器輸出低電平，Q2截止)，再通過Q2的截止控制Q3的導通(當Q2截止時，7809穩壓器穩壓后的電源通過R5給Q3提供偏置電壓，使得Q3基射極正偏，Q3導通)，再通過Q3的導通控制繼電器J2上電吸合，從而控制洗片機的電動機S1的電源接通，因而控制洗片機的電動機工作時間。圖5的電路是用555定時器的單穩態電路構成的洗片機控制電路的延時電路，運用了人工啟動式的單穩態電路。按下定時開關J1開始，電路穩定12min后可以看到發光二極管LED2由發光變成熄滅，則繼電器J2由得電吸合延時12min后變成失電斷開，洗片機的電動機由工作狀態延時后變成不工作。延時控制電路用微動開關J1(定時開關)控制產生延時信號的輸入。延時長短由R2、C6決定:T=1.1R2*C6。根據洗片機工作需要的數值(即最低速率檔放片后12min出片)，延時時間約為12min。

4.2.2.3 控制洗片機的電動機工作的555定時器的單穩態的工作過程的論證分析:根據其工作過程，下面可分成三個階段來論證分析:

①觸發翻轉階段:

當電源接通后，按下微動定時開關J1時﹙555定時器輸入為高電平﹚，洗片機的控制電路的延時電路進入暫穩態。此時NPN三極管Q1導通，Q1發射極為高電平，即555的輸入端2，6管腳端電壓為高電平。對555這個等效觸發器來講，兩個輸入都是高電平，即555輸出端為低電平，NPN三極管Q2截止，此時7809穩壓器穩壓后的電源通過R5給Q3提供偏置電壓，使得Q3基射極正偏，NPN三極管Q3導通，繼電器J2吸合，常開接點閉合，洗片機的電動機工作指示燈LED2亮，洗片機的電動機開始工作。同時，定時開關J1按一下后立即放開，于是J1按一下瞬間7809穩壓器穩壓后的電源便通過R1快速給C6充電，C6充滿電后J1立即被放開，此時C6便通過放電回路放電:C6→Q1→R2→地，暫穩態開始，也就是延時的開始。

②暫態維持階段:

當C6通過放電回路(C6→Q1→R2→地)不斷放電時，洗片機的控制電路的延時電路進入暫穩態維持階段。當C6由VCC放電到1/3VCC時，即C6的電壓按對數規律下降并趨向于1/3VCC，從暫穩態開始到C6的電壓值由VCC到達1/3VCC之前的這段時間就是暫態維持時間tpo?，也就是延時時間T=1.1*R2*C6=tpo。

③返回恢復階段:

當C6的電壓下降至1/3VCC時，Q1基射極反偏，Q1截止，555定時器3腳輸出為高電平，則Q2飽和導通，Q2的集電極電壓為0.2V，導致Q3基射極電壓達不到0.7V，Q3基射極反偏，Q3截止，常開接點的繼電器J2失電斷開，洗片機的電動機工作指示燈LED2熄滅，洗片機的電動機停止工作，延時結束。此時，555定時器進入穩態，555電路等效觸發的輸入為低電平，它的輸出就為高電平，從而Q2導通，Q3截止。因而，暫穩態結束，恢復到洗片機按下定時開關前電動機不工作的穩態。如果想讓洗片機的電動機繼續工作，需再次按下定時開關J1，進入下一個暫穩態的工作狀態。

5 提高洗片機控制電路改進所增加延遲電路的模塊電路系統可靠性的措施

由于醫院口腔科對洗片質量及可靠性要求高，同時洗片機的維護維修成本對于洗片機本身價格來說昂貴，且運行時間長，所以在洗片機的改進所增加延遲電路的模塊電路的設計時考慮了可靠性問題。首先，洗片機的改進所增加延遲電路的模塊電路設計具有使得洗片機操作簡單明了，普通操作人員可以按照原來的使用習慣自行使用和檢查各執行機構是否正常。同時，在印刷延遲電路的模塊電路的電路板的設計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 結論

該醫用洗片機的改進所增加延遲電路的模塊電路設計能滿足醫院口腔科X線自動洗片的要求，減少洗片機在不進行洗片時候電動機的不必要的運轉，實際應用能避免電動機的過載過熱而經常損壞，從而能夠為醫院減少設備維護維修成本，同時提高了洗片的質量和效率。

［1］唐寅媛，胡仁杰.醫用自動洗片機控制器的研制［J］.電子工程師，2002，28(5).

［2］楊蕾，杜嘉莉，張海霞.快速洗片機的工作原理和維護保養［J］.醫療裝備，2003，16(11).

［3］鄒慶斌.自動洗片機的結構、工作原理、安裝與日常維護［J］.健康必讀(中旬刊)，2012，11(5).

［4］張瑞峰.基于555芯片的單穩態電路設計［J］.中國新技術新產品，2011，22.