符華壘 蔡鈺太

基于555多諧振蕩電路的牙科綜合治療機吸唾系統(tǒng)改進

符華壘①蔡鈺太②

目的：為提高牙椅吸唾系統(tǒng)對氣源的合理利用，改進牙椅吸唾系統(tǒng)的電路。方法：用占空比固定的脈沖555多諧振蕩電路改進牙椅吸唾系統(tǒng)。結(jié)果：改進后的牙椅吸唾系統(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)的正常使用問題。結(jié)論：基于555多諧振蕩電路的牙椅改進，提高了醫(yī)護人員的工作質(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

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

牙科綜合治療機(簡稱牙椅)，是供口腔醫(yī)生為患者進行診查、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，而空壓機數(shù)量少，且牙椅吸唾系統(tǒng)所用氣量過大而導(dǎo)致氣源供氣不足影響牙椅的正常使用，常出現(xiàn)一臺牙椅進行吸唾用氣時另一臺牙椅不能工作的現(xiàn)象。為解決上述問題，本研究進行了基于555多諧振蕩電路在牙椅吸唾系統(tǒng)的電路改進設(shè)計。

1 牙科綜合治療機工作原理

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，水路供水由自來水管供水；供氣由空氣壓縮機提供氣源。水路→水的回路由自來水管→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所用。氣路→氣體回路由空壓機將壓縮空氣送入地箱→由地箱上來的壓縮空氣經(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的工作氣源，兩路作為強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及低速手機的控制氣，一路作為氣控選擇閥的控制氣。水氣控制閥采用氣控機械閥，而吸唾的弱吸和強吸控制采用電磁閥(如圖1所示)。

圖1 牙科綜合治療機的水氣示意圖

1.2 吸唾系統(tǒng)

空壓機將壓縮空氣送入地箱后其中有一路通過電磁閥進入吸唾器，在特定的管道中產(chǎn)生負(fù)壓將唾液和污液吸入吸管中。吸唾器是用微動開關(guān)來控制電磁閥，打開微動開關(guān)，其電磁閥隨即啟開便可進行吸唾操作。當(dāng)吸唾器插入支架時電磁閥立即關(guān)閉，無高速氣流產(chǎn)生隨即停止吸唾。氣壓須控制在3.5～5 kg/ cm2，不可過高或過低。

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)，其關(guān)系為管道內(nèi)有一穩(wěn)定流動的流體，在管道不同截面處的豎直開口細管內(nèi)的液柱的高度不同，表明流體在穩(wěn)定流動中流速大的地方壓強小，流速小的地方壓強大，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)合上電源總開關(guān)K1，并合上微動開關(guān)K2(把吸唾頭從支架中拿開)，電磁閥的線圈L得電吸合，電磁閥控制氣路的閥門開啟，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

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R0分壓后到隔離變壓器T1初級，T1次級經(jīng)過C2濾波，再經(jīng)過整流橋D1整流后經(jīng)過C1、C3再次濾波；電源整流濾波后經(jīng)過7809穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后供給555多諧振蕩電路和執(zhí)行機構(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)行機構(gòu)—繼電器J2的次級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按下微動開關(guān)K2后一直開啟改變?yōu)殚g隔一定時間輪流開啟與閉合，直到斷開定時開關(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 改進方案

將牙椅的連續(xù)吸唾工作方式改進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間長短，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，是指電路無穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個暫時穩(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，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是定時元件，決定電路的充電、放電時間。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的時間，T2為uc放電1/3 Vcc的時間，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，電磁閥開啟后吸唾系統(tǒng)開始吸唾。此時，放電管TD截止(7腳與地斷開)，充電終值Vcc通過R1、VD1對電容C6進行充電。當(dāng)uc上升到2/3Vcc時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，J2次級線圈斷開控制吸唾系統(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，TD導(dǎo)通，VD1截止，電容C6端電壓通過VD2、R2和放電管TD對地進行放電，uc下降。當(dāng)uc下降到1/3 Vcc時，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)的電路改進設(shè)計的要求，解決了由于牙椅吸唾系統(tǒng)所用氣量過大而導(dǎo)致氣源供氣不足而影響牙椅其他系統(tǒng)的正常使用的問題。在實際應(yīng)用中，明顯提高了牙椅吸唾系統(tǒng)對氣源的合理利用，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

[1]王全宇.555多諧振蕩器在模擬聲響電路中的應(yīng)用[J].電子科技，2009，22(12)：6-8.

[2]劉久偉，荊世臻.牙科綜合治療機的原理和維修[J].醫(yī)療裝備，2003，16(6)：55.

[3]茶敬波.普通牙科椅的常見問題簡析[J].航空航天醫(yī)藥，2010，21(4)：23-24.

[4]任守華，尹艷春.基于STC89C51單片機的口腔綜合治療臺恒溫水控制系統(tǒng)[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報，2009，21(3)：91-94.

[5]高鵬.口腔綜合治療臺常見故障及解決方法[J].中國醫(yī)學(xué)裝備，2011，8(6)：69-70.

[6]曾國輝.國外牙科綜合治療臺的啟動技術(shù)及其維護[J].牙病防治雜志，1993(1)：36-37.

[7]陳國勝.淺談牙科綜合治療機的使用與故障檢修[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2008(10)：95-97.

[8]張志君.口腔設(shè)備學(xué)[M].成都：四川大學(xué)出版社，2008.

[9]王秀遠，吳振慶，吳建軍，等.口腔治療機中心供氣設(shè)備的研制及應(yīng)用[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，1994，6(4)：32-33.

[10]張愛軍，張海峰，司揚.555多諧振蕩器實驗電路的兩個改進[J].青海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2013(3)：88.

[11]劉之義，王滿順.一種由555時基電路構(gòu)成的多諧振蕩電路[J].河北機電學(xué)院學(xué)報，1996(3)：34-39.

[12]王曉東，郭艷麗.口腔設(shè)備集中供氣系統(tǒng)應(yīng)用介紹[J].醫(yī)療設(shè)備信息，2007(4)：102-103.

[13]張文才，謝啟東，郄雪謙.談口腔綜合治療臺的日常維護[J].醫(yī)療裝備，2003，16(1)：46-47.

[14]王明剛，毛英軍.加強醫(yī)療設(shè)備的維修工作[J].醫(yī)療設(shè)備信息，2002(8)：52-53.

[15]張強.電控式口腔綜合治療機原理與故障維修[J].中國醫(yī)療器械雜志，2009，33(2)：154.

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廣東藥學(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)備的維護維修和計量管理工作。