專利名稱：一種醫(yī)用x光體檢機的運動控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，醫(yī)用X光體檢機已廣泛存在于各類醫(yī)療機構(gòu)中，攝影過程中為了方便調(diào)節(jié)患者的體位，以便醫(yī)生更好的觀察人體內(nèi)部病灶部位，通常醫(yī)用X光體檢機都具備遠程運動控制裝置，該運動控制裝置大體包括遠程控制臺、運動控制電路和電機三個方面。運動控制電路和電機包含在電氣機柜和患者診視臺內(nèi)，遠程控制臺和電氣機柜、患者診視臺是分離的，兩者通過線纜連接。遠程控制臺接受用戶的操作行為，轉(zhuǎn)化為電路可識別的電信號送給運動控制電路處理，最后由運動控制電路控制電機執(zhí)行相應(yīng)動作。現(xiàn)有醫(yī)用X光體檢機運動控制電路主要用單片機作為控制核心，雖然控制簡單， 靈活性強，但是由于單片機軟件的存在，算法的不合理及電機干擾的存在會讓整個運動控制裝置的可靠性降低，特別是在X光攝影過程中調(diào)整患者的體位，電機的運轉(zhuǎn)和繼電器觸點火花產(chǎn)生的干擾會造成圖像的抖動或者不清晰，影響攝影效果。同時由于使用單片機系統(tǒng)，除了硬件電路的調(diào)試外，還需軟件的燒寫及調(diào)試，增加了工藝的復雜性和系統(tǒng)的成本。
發(fā)明內(nèi)容為了克服以上所述的單片機控制方案的這些缺點，本實用新型提供了一種硬件解決方案，控制簡單、可靠且抗干擾性強，同時在工藝操作和成本控制上都優(yōu)于單片機控制方案。本實用新型采用如下技術(shù)方案一種醫(yī)用X光體檢機的運動控制裝置，由用戶操作界面電路、時序產(chǎn)生電路、電機換向使能電路、電機驅(qū)動使能電路、繼電器換向電路、電機驅(qū)動電路、保護電路和電機組成。 其特征在于，用戶操作界面電路的輸出與時序產(chǎn)生電路的輸入相連，時序產(chǎn)生電路會把該輸入信號分為兩路具有特殊時序的使能信號，然后分別由這兩路使能信號來打通電機驅(qū)動回路和繼電器換向電路，從而控制電機的運轉(zhuǎn)。下面結(jié)合物理位置分為三步做具體說明第一步，遠程控制臺采用握式控制手柄作為用戶操作界面電路，手柄內(nèi)部含有6 組開關(guān)，可分別在X軸、Y軸和ζ軸各輸出2組開關(guān)信號，代表用戶控制患者診視臺在X軸上向左運動或者向右運動，在Y軸上(橫臂)向上運動或者向下運動，在Z軸逆時針旋轉(zhuǎn)運動或者順時針旋轉(zhuǎn)運動。手柄內(nèi)部開關(guān)通過線纜與電氣機柜連接。第二步，電氣機柜中包括3組同樣的時序產(chǎn)生電路、電機換向使能電路、電機驅(qū)動使能電路、繼電器換向電路、電機驅(qū)動電路。握式控制手柄的輸出信號通過線纜到達時序產(chǎn)生電路后，由時序產(chǎn)生電路產(chǎn)生兩路具有特定時序的使能信號，分別觸發(fā)電機換向使能電路和電機驅(qū)動使能電路，電機換向使能電路和電機驅(qū)動使能電路的輸出分別與繼電器換向電路和電機驅(qū)動電路連接，使能電路的觸發(fā)會推動相應(yīng)主回路的導通，從而控制電機的
3運轉(zhuǎn)和換向。橫臂的升降，診視臺的平移和旋轉(zhuǎn)如果超過極限位置后會觸發(fā)相應(yīng)的限位保護電路，保護電路會立即切斷相應(yīng)硬件控制電路，使該運動立即停止，從而保證患者不會意外受傷。第三步，本實用新型所用的電機為單相異步電機。其特點有1、啟動轉(zhuǎn)矩不是很大，但其結(jié)構(gòu)簡單，信賴度高，效率也高。2、可以連續(xù)運轉(zhuǎn)。3、單相電機為感應(yīng)運轉(zhuǎn)型異步電機，效率高，噪聲低。符合本實用新型設(shè)計要求。與現(xiàn)有醫(yī)用X光體檢機的運動控制裝置相比，本實用新型具備優(yōu)點如下1、電機狀態(tài)切換時，對外界產(chǎn)生的干擾降到了最低。電機狀態(tài)的切換和電機驅(qū)動信號的通斷分別由兩套獨立的電路完成，時序產(chǎn)生電路可以把用戶操作界面的唯一操作信號轉(zhuǎn)化為兩路時序不同的控制信號，分別控制電機狀態(tài)的切換和電機驅(qū)動信號的通斷。這樣就可以做到電機狀態(tài)切換時，換向繼電器的觸點是無電流的，不會產(chǎn)生火花干擾。這對X 光攝影質(zhì)量具有重要意義，醫(yī)生在對患者進行透視觀察時，需要經(jīng)常調(diào)整患者的體位，即頻繁改變電機狀態(tài)，此時如果存在火花干擾，就會對透視質(zhì)量造成明顯的影響。2、運動控制裝置功能全部由硬件實現(xiàn)，重復性好，可靠性高。眾所周知，醫(yī)療器械產(chǎn)品對安全性，可靠性都具有極高的要求，運動控制裝置作為與用戶聯(lián)系最為緊密的部位之一，不允許出現(xiàn)任何的誤動作?，F(xiàn)有X光產(chǎn)生技術(shù)主要是依靠高壓技術(shù)產(chǎn)生高達幾KV至幾百KV的電壓，通入X射線管，然后由X射線管陰極產(chǎn)生高速電子轟擊陽極金屬，從而產(chǎn)生 X射線。高壓的產(chǎn)生不可避免的會產(chǎn)生嚴重的干擾，這對于敏感的單片機系統(tǒng)來說是一個巨大的安全隱患。而由硬件實現(xiàn)的運動控制裝置抗干擾性，可靠性都較單片機系統(tǒng)好。3、運動控制裝置全部由硬件構(gòu)成，工藝簡單，調(diào)試方便，故障率低。

圖1是本實用新型的電氣結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實用新型的電路原理框圖。圖3是本實用新型的電路原理圖。圖4是時序產(chǎn)生電路的上電時序圖。圖4中m0t0r_C0ntr0l是用戶操作界面電路的輸出信號，Enablel是電機驅(qū)動使能信號，Enable〗是換向使能信號。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明，說明包含兩個部分，第一部分結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進行說明，第二部分結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行說明。第一部分本實用新型通過純硬件方式實現(xiàn)電機驅(qū)動使能信號和換向使能信號的交替上電時序，保證電機在啟動、換向和停止時的過零切換，上電時序依靠電阻和無極性電容組成的充放電回路完成。
以下結(jié)合附圖進行說明[0027]如圖4所示，m0t0r_C0ntr0l是用戶操作界面電路的輸出信號，Enablel是電機驅(qū)動使能信號，Enable是換向使能信號。當用戶操作界面電路的輸出信號輸入到時序產(chǎn)生電路時，由該電路輸出兩種信號，即EnabIel和Enable2，驅(qū)動電機時首先使能Enable2，即換向繼電器先動作，此時繼電器的觸點是沒有任何電流的，因為Enablel，即電機驅(qū)動使能信號此時沒有使能。等換向繼電器可靠吸合后，然后使能Enablel，把電機驅(qū)動使能信號送到電機，電機運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了電機啟動的過零切換。當用戶操作界面電路的輸出信號由有效變?yōu)闊o效時，經(jīng)過時序產(chǎn)生電路的變換，Enablel，即電機驅(qū)動使能信號先斷開，此時電機立即停止，然后斷開Enable2，即換向繼電器由吸合變?yōu)樗砷_，繼電器松開時觸點也是沒有電流的， 實現(xiàn)了電機停止的過零切換。電機換向時執(zhí)行一次停止和啟動動作，時序如上所述。如圖3所示，用戶控制界面的輸出信號為高時，先經(jīng)過由L1，C1和C2組成的π形濾波器濾波后分為兩支，一支信號經(jīng)過Rl后打通D1，經(jīng)由R3對電容C3進行充電，當C3的電壓上升到約0. 7V時，三級管Ql導通，Q2隨即也導通，最終繼電器換向電路開始工作，換向繼電器吸合。另外一支信號經(jīng)過R2限流后打通D2，通過R4對C4進行充電，當C4的電壓上升到0. 7V以上時，三級管Q3導通，Q4也導通，電機驅(qū)動信號使能。因為R4，C4和R3， C3的參數(shù)選擇不一樣，C3和C4的充電時間不一樣，其結(jié)果是換向繼電器先吸合，電機驅(qū)動回路后導通。當用戶控制界面的輸出信號為低時，C4通過兩個回路進行放電，一是通過三級管 Q3，Q4的基極和發(fā)射極到GND放電，二是通過D3和R5對GND放電，當C4的電壓降到0. 7V 以下時，Q3，Q4關(guān)掉，電機驅(qū)動回路關(guān)斷，220V交流單相電源與繼電器觸點脫離，電機停止運轉(zhuǎn)。C3通過三級管Ql，Q2的基極和發(fā)射極對GND放電，當C3的電壓下降到0. 7V以下時， Q1，Q2關(guān)斷，換向繼電器從吸合變?yōu)樗砷_。由于D3和R5的存在，造成了 C4和C3的放電時間不一樣，電機驅(qū)動回路先于換向繼電器關(guān)斷。本實用新型的電機啟動、換向和停止三種狀態(tài)的切換由繼電器來控制，通過繼電器觸點之間的互聯(lián)來防止偶然的誤操作造成運動控制裝置的失控，光控可控硅M0C3083和雙向可控硅BTA16的搭配使用，實現(xiàn)控制小信號和驅(qū)動大信號的隔離控制。
以下結(jié)合附圖進行說明本實用新型中使用的繼電器的觸點之間的連接方式如下，控制電機順時針方向旋轉(zhuǎn)的繼電器的中間觸點接電機驅(qū)動使能信號，它的常開觸點連接電機，常閉觸點連接控制電機逆時針旋轉(zhuǎn)的繼電器的中間觸點，而電機則連接在該繼電器的常開觸點上。這樣做的好處是，無論電機在順時針旋轉(zhuǎn)或者是逆時針旋轉(zhuǎn)，由于勿操作同時按下另外一個控制按鈕時，電機只會延續(xù)剛才的運轉(zhuǎn)狀態(tài)或者停止，可以有效避免運動控制裝置的失控現(xiàn)象。如圖3所示，01即為光控可控硅M0C3083，該器件的輸入輸出之間為光隔離，當輸入級被控制小信號打通后，輸出級的可控硅也會打通。雖然01的輸出級也可以通過電機運轉(zhuǎn)所需的AV220V，但是無法滿足電機的功率需求。電機的驅(qū)動信號通過Q5，即BTA16來控制，該可控硅為大功率雙向可控硅，可通過電機運轉(zhuǎn)所需的大電流，Q5的通斷受01的控制。 這樣就實現(xiàn)了控制小信號和驅(qū)動大信號的隔離控制。第二部分本實用新型涉及的醫(yī)用X射線體檢機的運動控制裝置從電氣結(jié)構(gòu)上看可分為4個部分遠程控制臺，電氣機柜，運動橫臂和運動診視臺。4部分之間通過線纜連接，如圖1示。遠程控制臺包含用戶操作界面電路，由握式控制手柄組成，用戶推動手柄在X軸、Y軸或者Z 軸運動，控制信號通過線纜傳到電氣機柜中的運動控制電路。由運動控制電路判別后推動電機運動，同時具備運動保護功能。一種醫(yī)用X射線體檢機的運動控制裝置，包含用戶操作界面電路1、時序產(chǎn)生電路 2、電機換向使能電路3、電機驅(qū)動使能信號4、繼電器換向電路5、電機驅(qū)動電路6、保護電路 7和電機8組成，如圖2所示。用戶操作界面電路1的電信號輸出給時序產(chǎn)生電路2處理， 接收到該信號后，該時序產(chǎn)生電路會產(chǎn)生兩路具有特殊時序的使能信號給電機驅(qū)動使能電路4和電機換向使能電路3，具體時序詳見圖4所示。電機驅(qū)動使能電路4隨即打通電機驅(qū)動電路6，電機換向使能電路3打通繼電器換向電路5。最后電機驅(qū)動信號經(jīng)由繼電器觸點送入電機，達到控制電機運轉(zhuǎn)的作用。如圖3所示，用戶控制界面的輸出信號為高時，先經(jīng)過由L1，C1和C2組成的π形濾波器濾波后分為兩支，一支信號經(jīng)過Rl后打通D1，經(jīng)由R3對電容C3進行充電，當C3的電壓上升到約0. 7V時，三級管Ql導通，Q2隨即也導通，最終繼電器換向電路開始工作，換向繼電器吸合。另外一支信號經(jīng)過R2限流后打通D2，通過R4對C4進行充電，當C4的電壓上升到0. 7V以上時，三級管Q3導通，Q4也導通，01(M0C3083，雙向可控硅)導通，01輸出級內(nèi)阻迅速變小，Q5(BTA16，大電流雙向可控硅)導通，220V交流單相電源通過Q5通路后送入換向繼電器觸點，與電機相連接。因為R4，C4和R3，C3的參數(shù)選擇不一樣，C3和C4 的充電時間不一樣，其結(jié)果是換向繼電器先吸合，電機驅(qū)動回路后導通，這樣就可以做到， 繼電器在動作時觸點無電流，自然也就避免了火花的產(chǎn)生。當用戶控制界面的輸出信號為低時，C4通過兩個回路進行放電，一是通過三級管 Q3，Q4的基極和發(fā)射極到GND放電，二是通過D3和R5對GND放電，當C4的電壓降到0. 7V 以下時，Q3，Q4關(guān)掉，電機驅(qū)動回路關(guān)斷，220V交流單相電源與繼電器觸點脫離，電機停止運轉(zhuǎn)。C3通過三級管Q1，Q2的基極和發(fā)射極對GND放電，當C3的電壓下降到0. 7V以下時， Q1，Q2關(guān)斷，換向繼電器從吸合變?yōu)樗砷_。由于D3和R5的存在，造成了 C4和C3的放電時間不一樣，電機驅(qū)動回路先于換向繼電器關(guān)斷，機械觸點也不會產(chǎn)生火花。這樣就可以保證電機在啟動，換向和停止過程中，不會產(chǎn)生火花干擾，X光攝影時圖像效果才能平穩(wěn)清晰。 C5，C6的作用是防止偶然的尖峰脈沖對三級管的沖擊而造成損害。R6和C7組成阻容吸收回路用于電機突然換向時釋放電機線圈產(chǎn)生的反向電動勢。
權(quán)利要求1.一種醫(yī)用X光體檢機的運動控制裝置，由用戶操作界面電路、時序產(chǎn)生電路、電機換向使能電路、電機驅(qū)動使能電路、繼電器換向電路、電機驅(qū)動電路、保護電路和電機組成，其特征在于，用戶操作界面電路的輸出與時序產(chǎn)生電路的輸入相連，時序產(chǎn)生電路會把該輸入信號分為兩路具有特殊時序的使能信號，然后分別由這兩路使能信號來打通電機驅(qū)動回路和繼電器換向電路，從而控制電機的運轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)用X光體檢機的運動控制裝置，其特征在于通過純硬件方式實現(xiàn)電機驅(qū)動使能信號和換向使能信號的交替上電時序，保證電機在啟動、換向和停止時的過零切換，上電時序依靠電阻和無極性電容組成的充放電回路完成。
3.如權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)用X光體檢機的運動控制裝置，其特征在于電機啟動、 換向和停止三種狀態(tài)的切換由繼電器來控制，通過繼電器觸點之間的互聯(lián)來防止偶然的誤操作造成運動控制裝置的失控，光控可控硅M0C3083和雙向可控硅BTA16的搭配使用，實現(xiàn)控制小信號和驅(qū)動大信號的隔離控制。
4.如權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)用X光體檢機的運動控制裝置，其特征在于所使用的電機為單相異步電機。
專利摘要本實用新型涉及一種醫(yī)用X光體檢機的運動控制裝置，屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，由用戶操作界面電路、時序產(chǎn)生電路、電機換向使能電路、電機驅(qū)動使能電路、繼電器換向電路、電機驅(qū)動電路、保護電路和電機組成，用戶操作界面電路輸出的控制信號送入時序產(chǎn)生電路處理，時序產(chǎn)生電路會把該用戶控制信號分為兩路具有特殊時序的使能信號，然后分別由這兩路使能信號來打通電機驅(qū)動回路和繼電器換向電路，從而實現(xiàn)電機運行和換向的純硬件控制。該實用新型實現(xiàn)簡單，可靠性高，同時成本低廉，可應(yīng)用于醫(yī)用X光體檢機的運動控制，也可應(yīng)用于其他領(lǐng)域的單相異步電機的控制。
文檔編號A61B6/00GK202096214SQ201120027929
公開日2012年1月4日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者張海勝, 李勁生 申請人:南京普愛射線影像設(shè)備有限公司