基于555多諧振蕩電路的牙科綜合治療機(jī)吸唾系統(tǒng)改進(jìn)

符華壘 蔡鈺太

基于555多諧振蕩電路的牙科綜合治療機(jī)吸唾系統(tǒng)改進(jìn)

符華壘①蔡鈺太②

目的：為提高牙椅吸唾系統(tǒng)對(duì)氣源的合理利用，改進(jìn)牙椅吸唾系統(tǒng)的電路。方法：用占空比固定的脈沖555多諧振蕩電路改進(jìn)牙椅吸唾系統(tǒng)。結(jié)果：改進(jìn)后的牙椅吸唾系統(tǒng)解決了由于牙椅數(shù)量多、牙椅吸唾系統(tǒng)所用氣量過(guò)大所致氣源供氣不足而影響牙椅及其他系統(tǒng)的正常使用問(wèn)題。結(jié)論：基于555多諧振蕩電路的牙椅改進(jìn)，提高了醫(yī)護(hù)人員的工作質(zhì)量和效率，值得在口腔科中推廣應(yīng)用。

牙椅；吸唾系統(tǒng)；多諧振蕩電路；電路改進(jìn)

[First-author’s address] The First Affiliated Hospital of Guangdong Pharmaceutical University, Guangzhou 510080, China.

牙科綜合治療機(jī)(簡(jiǎn)稱牙椅)，是供口腔醫(yī)生為患者進(jìn)行診查、預(yù)防、治療及手術(shù)等使用的一種醫(yī)院常用的醫(yī)療設(shè)備。牙椅必備的三要素為氣、水、電。牙椅的工作原理主要是以氣控制水、電工作。因此，保障氣路系統(tǒng)的充足完好對(duì)牙椅正常使用至關(guān)重要。醫(yī)院中牙椅用氣量大，而空壓機(jī)數(shù)量少，且牙椅吸唾系統(tǒng)所用氣量過(guò)大而導(dǎo)致氣源供氣不足影響牙椅的正常使用，常出現(xiàn)一臺(tái)牙椅進(jìn)行吸唾用氣時(shí)另一臺(tái)牙椅不能工作的現(xiàn)象。為解決上述問(wèn)題，本研究進(jìn)行了基于555多諧振蕩電路在牙椅吸唾系統(tǒng)的電路改進(jìn)設(shè)計(jì)。

1 牙科綜合治療機(jī)工作原理

1.1 水氣路系統(tǒng)

水氣路系統(tǒng)由水路供給及壓縮空氣供給兩部分組成，水路供水由自來(lái)水管供水；供氣由空氣壓縮機(jī)提供氣源。水路→水的回路由自來(lái)水管→經(jīng)地箱→經(jīng)氣水分配器分成五路→其中四路分別直接進(jìn)入三用噴槍、弱吸、水杯和痰盂所用，一路經(jīng)主控閥再供給高低速手機(jī)所用。氣路→氣體回路由空壓機(jī)將壓縮空氣送入地箱→由地箱上來(lái)的壓縮空氣經(jīng)氣水分配器分成六路→其中兩路作為三用噴槍和高低速手機(jī)的工作氣源，兩路作為強(qiáng)吸及吸唾器的工作氣源，一路到腳踏作為主控閥控制高速手機(jī)及低速手機(jī)的控制氣，一路作為氣控選擇閥的控制氣。水氣控制閥采用氣控機(jī)械閥，而吸唾的弱吸和強(qiáng)吸控制采用電磁閥(如圖1所示)。

圖1 牙科綜合治療機(jī)的水氣示意圖

1.2 吸唾系統(tǒng)

空壓機(jī)將壓縮空氣送入地箱后其中有一路通過(guò)電磁閥進(jìn)入吸唾器，在特定的管道中產(chǎn)生負(fù)壓將唾液和污液吸入吸管中。吸唾器是用微動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)控制電磁閥，打開(kāi)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，其電磁閥隨即啟開(kāi)便可進(jìn)行吸唾操作。當(dāng)吸唾器插入支架時(shí)電磁閥立即關(guān)閉，無(wú)高速氣流產(chǎn)生隨即停止吸唾。氣壓須控制在3.5～5 kg/ cm2，不可過(guò)高或過(guò)低。

吸唾原理主要是根據(jù)伯努利方程：ρV2＋2P=2 ρ(c-gz)，設(shè)ρ、c、g、z為常量，則ρ(c-gz)為常量，得到V(流體速度)與P(流體壓強(qiáng))，其關(guān)系為管道內(nèi)有一穩(wěn)定流動(dòng)的流體，在管道不同截面處的豎直開(kāi)口細(xì)管內(nèi)的液柱的高度不同，表明流體在穩(wěn)定流動(dòng)中流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大，這一現(xiàn)象稱為“伯努利效應(yīng)”。因此，吸唾器是由流體壓縮空氣在特定的管道中而產(chǎn)生的負(fù)壓(如圖2所示)。

圖2 牙科綜合治療機(jī)吸唾系統(tǒng)示意圖

1.3 控制吸唾系統(tǒng)電路原理

當(dāng)合上電源總開(kāi)關(guān)K1，并合上微動(dòng)開(kāi)關(guān)K2(把吸唾頭從支架中拿開(kāi))，電磁閥的線圈L得電吸合，電磁閥控制氣路的閥門開(kāi)啟，吸唾系統(tǒng)連續(xù)工作。因此如果讓吸唾間隙工作，則需在K2與L之間增加一個(gè)控制K2與L之間通斷的555多諧振蕩電路的控制電路(如圖3所示)。

圖3 牙科綜合治療機(jī)控制吸唾系統(tǒng)電路原理圖

2 基于555多諧振蕩電路在牙椅吸唾系統(tǒng)的電路改進(jìn)

2.1 555多諧振蕩電路

555多諧振蕩電路包括隔離變壓器T1、整流橋D1、三端可調(diào)正穩(wěn)壓器LM7809CT、定時(shí)器LMC555CH、三極管9014、二極管、繼電器J2、電阻及電容等，繼電器J2的次級(jí)線圈串聯(lián)接到控制吸唾系統(tǒng)電路原理圖中的K2與L之間。

220 V交流電經(jīng)過(guò)R0分壓后到隔離變壓器T1初級(jí)，T1次級(jí)經(jīng)過(guò)C2濾波，再經(jīng)過(guò)整流橋D1整流后經(jīng)過(guò)C1、C3再次濾波；電源整流濾波后經(jīng)過(guò)7809穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后供給555多諧振蕩電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)繼電器J2所用。555多諧振蕩電路在牙椅吸唾系統(tǒng)的電路改進(jìn)思路是將受555多諧振蕩電路和三極管Q1輸出控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)—繼電器J2的次級(jí)線圈連接到吸唾系統(tǒng)當(dāng)中的K2與L之間，使得K1、RD、K2、J2的次級(jí)線圈和控制吸唾的電磁閥線圈L構(gòu)成串聯(lián)電路，從而讓吸唾系統(tǒng)電路當(dāng)中控制吸唾的電磁閥由原來(lái)按下微動(dòng)開(kāi)關(guān)K2后一直開(kāi)啟改變?yōu)殚g隔一定時(shí)間輪流開(kāi)啟與閉合，直到斷開(kāi)定時(shí)開(kāi)關(guān)K2，控制吸唾的電磁閥關(guān)閉，停止工作，減少用氣量，因而提高氣源利用率。

2.2 改進(jìn)方案

將牙椅的連續(xù)吸唾工作方式改進(jìn)成為間隙吸唾的工作方式，即在控制牙椅吸唾系統(tǒng)的電路中增加555多諧振蕩電路，控制電磁閥供電通斷則能控制吸唾通斷及時(shí)間長(zhǎng)短，延遲電路效果非常明顯，從而解決了因牙椅供氣不足而影響牙椅正常使用的問(wèn)題。

3 討論

多諧振蕩電路是555應(yīng)用的基本電路，是指電路無(wú)穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)，其功能是產(chǎn)生一定頻率和幅度的矩形波信號(hào)，其輸出狀態(tài)不斷在“1”和“0”之間循環(huán)轉(zhuǎn)換，故稱其為“無(wú)穩(wěn)態(tài)”電路?；?55多諧振蕩電路在牙椅吸唾系統(tǒng)的電路改進(jìn)中其電路是占空比固定的脈沖多諧振蕩電路。其中R1、R2和C6是定時(shí)元件，決定電路的充電、放電時(shí)間。其中，T1=0.693 R1×C6，T2=0.693 R2×C6，T=T1＋T2=0.693(R1＋R2)×C6，F(xiàn)=1.443/(R1＋R2)×C6 (參數(shù)中T1為uc充電到2/3 Vcc的時(shí)間，T2為uc放電1/3 Vcc的時(shí)間，T為振蕩周期，F(xiàn)為占空比)。

接通電源后在加電狀態(tài)下由于電容C6上電壓不能突變，故555芯片處于置位狀態(tài)，u0=1，555的3腳輸出為高電平；Q1導(dǎo)通后發(fā)光二極管LED2發(fā)亮，繼電器J2由于得電而吸合，J2次級(jí)線圈接通控制吸唾系統(tǒng)的電磁閥線圈L的回路，電磁閥開(kāi)啟后吸唾系統(tǒng)開(kāi)始吸唾。此時(shí)，放電管TD截止(7腳與地?cái)嚅_(kāi))，充電終值Vcc通過(guò)R1、VD1對(duì)電容C6進(jìn)行充電。當(dāng)uc上升到2/3Vcc時(shí)u0=0，555的3腳輸出為低電平，Q1截止，發(fā)光二極管LED2熄滅，繼電器J2由于失電而斷開(kāi)，J2次級(jí)線圈斷開(kāi)控制吸唾系統(tǒng)的電磁閥線圈L的回路，電磁閥閉合，吸唾系統(tǒng)暫停吸唾。此時(shí)，TD導(dǎo)通，VD1截止，電容C6端電壓通過(guò)VD2、R2和放電管TD對(duì)地進(jìn)行放電，uc下降。當(dāng)uc下降到1/3 Vcc時(shí)，u0又由0變?yōu)閘，555的3腳輸出變?yōu)楦唠娖健Ｈ绱搜h(huán)往復(fù)上述過(guò)程，在輸出端u0產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖(如圖4所示)。

4 結(jié)論

基于555多諧振蕩電路能滿足牙椅吸唾系統(tǒng)的電路改進(jìn)設(shè)計(jì)的要求，解決了由于牙椅吸唾系統(tǒng)所用氣量過(guò)大而導(dǎo)致氣源供氣不足而影響牙椅其他系統(tǒng)的正常使用的問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用中，明顯提高了牙椅吸唾系統(tǒng)對(duì)氣源的合理利用，節(jié)省了氣源，提高了口腔科工作人員的工作質(zhì)量和效率，因此基于555多諧振蕩電路值得在醫(yī)院口腔科的牙椅吸唾系統(tǒng)中推廣使用。

圖4 連續(xù)矩形脈沖示意圖

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Research on 555 for saliva suction system based multivibrator circuit dental chair/

FU Hua-lei, CAI Yu-tai// China Medical Equipment,2014,11(8):65-67.

Objective: In order to improve the rational use of the dental chair salivary absorption of gas source, the improvement of the dental chair salivary absorption circuit of the system. Methods: Compared with more than 555 fixed pulse harmonic oscillation circuits in the dental chair salivary absorption system improvement. Results: Improved dental chair salivary absorption system solved due to the number of dental chair, dental chair more salivary system by air supply shortage caused by excessive gas absorption and affect the normal use of dental chair and other systems. Conclusion: Based on more than 555 harmonious oscillation circuit of the dental chair to improve application in dental, improve the work quality and efficiency of medical personnel, that is worth popularization and application in the Dental.

Dental chair; Saliva suction system; Multivibrator circuit; Improvement of circuit

1672-8270(2014)08-0065-03

R197.39

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.08.022

2013-11-07

①?gòu)V東藥學(xué)院附屬第一醫(yī)院設(shè)備科 廣東 廣州 510080

②廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院設(shè)備處 廣東 廣州 510405

符華壘，男，(1987- )，本科學(xué)歷，助理工程師。廣東藥學(xué)院附屬第一醫(yī)院設(shè)備科，從事醫(yī)療設(shè)備的維護(hù)維修和計(jì)量管理工作。