謝輝馮定

1 廣西桂林市人民醫(yī)院器械科 （廣西 桂林 541002）2 水城縣人民醫(yī)院設備科 （貴州 六盤水 553000）

一種醫(yī)用水機控制系統(tǒng)的設計

謝輝1馮定2

1 廣西桂林市人民醫(yī)院器械科 （廣西 桂林 541002）2 水城縣人民醫(yī)院設備科 （貴州 六盤水 553000）

一款低成低廉，性能穩(wěn)定，可靠性高的醫(yī)用水機控制系統(tǒng)的設計。與傳統(tǒng)水機控制系統(tǒng)相比，該設計簡單實用，穩(wěn)定性高，安全實用，故障率低，耗電量少，體積小，成本低，符合臨床使用規(guī)定，易于維修和管理。

醫(yī)用水機 控制系統(tǒng) 設計

Abstract: To design of a low cost, stable performance, high reliability control system for the medical water device. Compared with the traditional control system of the medical water device, the design is simple and practical, safe and practical, high stability, low failure rate, low power consumption, small volume, low cost,easy to meet the clinical requirements, maintenance and management.

Key words: medical water device, control system, design

醫(yī)用水機是檢驗科、放射科、消毒供應中心、五官科、血透中心等常用的純水供應設備。常規(guī)醫(yī)用水機的設計結(jié)構(gòu)主要包含進水控制、預處理、物理過濾、活性炭吸附、超濾、反滲膜、去離子、純水存儲等框架。醫(yī)用水機的核心部件是水位的檢測與控制電路，而傳統(tǒng)的醫(yī)用水機水位檢測與控制電路基本是利用繼電器的觸點開閉聯(lián)動來控制水位的，不但成本高、可靠性差、結(jié)構(gòu)復雜，控制電路采用的220V交流無隔離市電也存在安全隱患。為此，設計了一款基于成本低、性價比高、低壓控制、安全可靠的醫(yī)用水機控制系統(tǒng)[1]。該設計無需進行復雜的調(diào)試，只要焊接無誤即可一次制作成功，非常簡單，基本上能夠滿足當前臨床工作的需要[2]。

圖1. 控制電路設計原理圖

1.控制系統(tǒng)設計方法與實現(xiàn)

1.1 電路組成

控制系統(tǒng)設計電路見圖1，采用一款高性價比的常用555時基電路為核心，由常規(guī)元器件電阻、二接管、電磁繼電器、電容等元器件進行設計。設計電路簡潔、安全、實用。

1.2 電路結(jié)構(gòu)與元器件的選擇

設計電路原理中，電源Vcc推薦使用常規(guī)5V直流電源。S1、S2分別為常開型浮子開關(guān)，其中S1為低水位探頭，S2為高水位探頭，用于檢測水位的檢測探頭，S3為應急制水開關(guān)。U1為555時基電路，是電路的核心，可以選擇LM555、UA555、NE555等芯片，推薦使用DIP-8封裝的LM555元器件。KP是電磁性繼電器，根據(jù)水機的大小選擇合適電流大小的繼電器，用于接通高壓泵電源使電機工作。D1是二極管，避免繼電器斷電時產(chǎn)生的反峰電壓對時基電路的沖擊，可以選擇1N4148或1N400系列二極管。電容C1的作用是增加電路抗干擾能力，在該設計中可以省略。R1、R2電阻取值為20kΩ。

1.3 電路原理分析

當儲水箱中的水位處于低水位以下時，低水位探頭S1檢測到水位處于低水位時，浮子開關(guān)S1斷開，555時基電路U1的2腳和6腳輸入低于1/3Vcc的低電平，導致時基電路3腳輸出端輸出高電平。此時，繼電器KP得電吸合，接通進水系統(tǒng)，使進水電機工作進水，同時，繼電器KP得電吸合，也使得高壓泵電源得電工作，為反滲膜提供足夠的水壓，保證反滲膜能夠正常工作。

水機不斷工作，儲水箱水位逐步上升。當水箱中水位高于低水位時，浮子開關(guān)S1閉合，時基電路555的2腳和6腳電位上升到1/2Vcc，根據(jù)時基電路555的工作原理，只有當期6腳電位高于2/3Vcc時，電路3腳才能夠跳變到低電平。所以，此時555時基電路U1的輸出端3腳保持高電平輸出，繼電器保持吸合狀態(tài)，制水持續(xù)進行。當儲水箱中水位上升到高水位時，浮子開關(guān)S2閉合，短路了R1，555時基電路U1的6腳便得到高于2/3Vcc的高電平輸入，其輸出端3腳立即跳變?yōu)榈碗娖?，致使繼電器斷電停止吸合，進水電機和高壓泵斷電停止工作，水機制水停止。

如果臨床用水，將使儲水箱中水位開始下降，當水位低于高水位時，浮子開關(guān)S2斷開，此時，S1仍然處于閉合狀態(tài)。將使555時基電路的2腳和6腳電位為1/2Vcc，介于1/3Vcc和2/3Vcc之間。根據(jù)555時基電路的工作原理，只有當其2腳輸入低于1/3Vcc的低電平時，555時基電路的3腳才能跳變?yōu)楦唠娖?。因?55時基電路U1的3腳輸出端依然保持低電平輸。當儲水箱中的水位下降到小于低水位時，浮子開關(guān)S1斷開，將使555時基電路U1的2腳輸入小于1/3Vcc的低電平，導致U1電路的3腳立即跳變?yōu)楦唠娖捷敵?，繼電器得電工作，開始下一輪制水。1.4應急制水設計

為考慮臨床需要，滿足人工應急制水的需求，電路設計中增加了一個常閉型按鈕開關(guān)S3。如需緊急制水，按下按鈕開關(guān)S3，則S3斷開，無論此時浮子開關(guān)S1、S2狀態(tài)如何，555時基電路U1的2腳將立即輸入低電平，其輸出端3腳立即跳變?yōu)楦唠娖捷敵觯^電器得電吸合，接通其他電源進行制水。松開開關(guān)S3則S3將恢復常閉狀態(tài)，水機工作進入自動控制模式工作。

2.實驗效果

按照設計電路，對某醫(yī)用水機進行了改造實驗，結(jié)果表明，該設計性能穩(wěn)定、運行成本低、易于維護以及便于管理，使用效果良好，精度準確，耗電量低，安全可靠，箱內(nèi)水位恒定，能正常供應純水，取得了圓滿成功[3]。是一款值得推廣使用，可向知識產(chǎn)權(quán)局申請實用性新型專利的裝置。

3.設計的不足與改進

醫(yī)療純水供應的主要問題是箱內(nèi)水位應保持在一定范圍，避免出現(xiàn)“空箱”、“溢水”等現(xiàn)象發(fā)生。為了達到對純水供應鏈路進行職能控制的目的，可在該設計基礎上增加“溢水”報警功能和液晶屏顯示水位的功能[4]。

[1] 孔正林.用555時基電路制作簡易水位控制器[J].職業(yè),2014,21(2):149.

[2] 陳桂濤.一種醫(yī)用自動計時血沉架的設計[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2011,32(2):32-33.

[3] 吳正煜,王萍,張立新,等.一種多用途醫(yī)療純水供給系統(tǒng)的設計與應用[J].中國醫(yī)學裝備,2015,12(5):42-45.

[4] 張盛,姜振兵.基于AT89C51單片機的水箱水位檢測控制系統(tǒng)設計[J].科技廣場,2010,23(9):122-124.

Design of a Control System for Medical Water Device

XIE Hui1FENG Ding2
1 Department of Medical Equipment Management, The People?s Hospital of Guilin (Guangxi Guilin 541002)2 Department of Medical Equipment Management, The People?s Hospital of Shuicheng (Guizhou Liupanshui 553000)

1006-6586(2017)15-0013-02

R197.39

A

2017-06-06