CN110021223B - 一种x线机旋转阳极启动及其检测实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种X线机旋转阳极启动及其检测实验装置,包括:旋转阳极模拟单元;导通角控制单元,导通角控制单元与旋转阳极模拟单元连接,用于控制旋转阳极模拟单元的工作电压;翻转控制单元,用于控制导通角控制单元的导通角度;翻转时间延时控制单元;信号检测单元,信号检测单元与旋转阳极模拟单元连接,信号检测单元用于检测旋转阳极模拟单元的工作电流;检测信号处理及显示单元,用于处理旋转阳极模拟单元的工作电流以及显示旋转阳极模拟单元的工作状态。本发明X线机旋转阳极启动及其检测实验装置能够满足学生的实验需求,使得学生能够掌握X线管旋转阳极启动及其检测电路的工作原理,并对常见故障进行检修排查。
Description
技术领域
本发明属于医疗设备领域,更具体地,涉及一种X线机旋转阳极启动及其检测实验装置。
背景技术
旋转阳极启动部分的相关电路主要分为两个部分:旋转阳极启动和旋转阳极启动检测电路。旋转阳极启动及其检测电路作为大型医疗设备X线发生装置中不可或缺的一部分,通常与整机是密不可分的,而一台设备的实现手段是单一的,且因与整机相连,其故障的模拟以及影响,稍有不慎将会直接导致X线管的损坏。因为旋转阳极启动检测电路的目的是在旋转阳极没有达到规定转速的时候,不可进行曝光,如若产生X线,靶面未转动或转速不够,将会导致靶面热量无法散失而致靶面熔化。由于X线发生装置价格昂贵,因此无法提供足够的实验工位数供学生进行旋转阳极启动及其检测的整机实训,同时为了保证实训设备的安全,也不能完全放手进行故障模拟测试,因此,特别需要一种实验装置能够满足学生的实验需求,使得学生能够掌握X线管旋转阳极启动及其检测电路的工作原理,并对常见故障进行检修排查。
发明内容
本发明的目的是提出一种能够满足学生实验需求的X线机旋转阳极启动及其检测实验装置。
为了实现上述目的,本发明提供一种X线机旋转阳极启动及其检测实验装置,包括:
旋转阳极模拟单元;
导通角控制单元,所述导通角控制单元与所述旋转阳极模拟单元连接,所述导通角控制单元用于控制所述旋转阳极模拟单元的工作电压;
翻转控制单元,所述翻转控制单元与所述导通角控制单元连接,所述翻转控制单元用于控制所述导通角控制单元的导通角度;
翻转时间延时控制单元,所述翻转时间延时控制单元与所述翻转控制单元连接;
信号检测单元,所述信号检测单元与所述旋转阳极模拟单元连接,所述信号检测单元用于检测所述旋转阳极模拟单元的工作电流;
检测信号处理及显示单元,所述检测信号处理及显示单元与所述信号检测单元连接,所述检测信号处理及显示单元用于处理所述旋转阳极模拟单元的工作电流以及显示所述旋转阳极模拟单元的工作状态。
优选的,所述旋转阳极模拟单元采用X线管的阳极靶面和定子线圈;所述导通角控制单元采用双向可控硅,所述双向可控硅的第一端与交流电源连接,第二端与所述翻转控制单元连接。
优选的,所述翻转控制单元包括第四比较器、第一三极管、第八光耦、第五三极管;所述第四比较器的反相输入端与第二可调电阻连接,输出端与所述第一三极管的基极连接;所述第一三极管的集电极与所述第八光耦的第二端连接,所述第八光耦的第三端与直流电源连接,第三端与所述第五三极管的基极连接,第四端与所述第五三极管的集电极连接;所述第五三极管的集电极还与所述双向可控硅的第二端连接。
优选的,所述翻转时间延时控制单元包括第一可调电阻、电解电容;所述电解电容的正极分别与所述第一可调电阻的第一端、第三端及第二可调电阻连接,负极接地;所述第一可调电阻的第二端与直流电源连接。
优选的,所述X线机旋转阳极启动及其检测实验装置还包括手闸开关、脚闸开关、第一继电器、直流电源整流单元、第一光耦;所述手闸开关和脚闸开关的一端均与第二电源连接,另一端均与所述第一继电器的线圈的一端连接;所述第一继电器的触点与所述直流电源整流单元连接;所述脚闸开关的另一端还与所述第一光耦的第一端连接,所述第一光耦的第二端接地,第三端与直流电源连接,且第四端与电解电容的正极连接。
优选的,所述信号检测单元包括第一电流互感器、第二电流互感器;所述第一电流互感器的原边线圈的一端与所述双向可控硅的第三端连接,所述第一电流互感器的原边线圈的另一端与所述旋转阳极模拟单元的工作绕组连接,所述第一电流互感器的副边线圈的一端与所述检测信号处理及显示单元连接,所述第一电流互感器的副边线圈的另一端接地;所述第二电流互感器的原边线圈的一端与所述双向可控硅的第三端连接,所述第二电流互感器的原边线圈的另一端与所述旋转阳极模拟单元的启动绕组连接,所述第二电流互感器的副边线圈的一端与所述检测信号处理及显示单元连接,所述第二电流互感器的副边线圈的另一端接地。
优选的,第四比较器的正相输入端电压按预设时间间隔由低电平渐变为高电平,再由高电平变为低电平。
优选的,当脚闸开关按下时,第一光耦输出高电平,所述高电平经第二可调电阻调制后输入至第四比较器的反相输入端,当所述第四比较器的正相输入端电压高于反相输入端电压时,所述第四比较器输出高电平至第一三极管的基极,所述第一三极管导通,第八光耦导通,第五三极管导通,双向可控硅导通,部分交流电源通过所述双向可控硅输入至所述旋转阳极模拟单元;
当所述第四比较器的正相输入端电压低于反相输入端电压时,所述第四比较器输出低电平至所述第一三极管的基极,第一三极管截止,第八光耦截止,第五三极管截止,双向可控硅截止,交流电源不能通过所述双向可控硅。
优选的,当手闸开关按下时,直流电源通过第一可调电阻给电解电容充电,当所述电解电容的充电电压低于预设翻转电压时,第四比较器的反相输入端为低电平,所述第四比较器的正相输入端电压高于反相输入端电压,所述第四比较器输出高电平至第一三极管的基极,所述第一三极管导通,第八光耦导通,第五三极管导通,双向可控硅导通,交流电源通过所述双向可控硅输入至所述旋转阳极模拟单元,其中,当所述第四比较器的正相输入端电压过零点时,全部交流电源通过所述双向可控硅输入至所述旋转阳极模拟单元;
当所述电解电容的充电电压高于预设翻转电压时,所述第四比较器的反相输入端为高电平,第四比较器的正相输入端电压低于反相输入端电压,所述第四比较器输出低电平至所述第一三极管的基极,第一三极管截止,第八光耦截止,第五三极管截止,双向可控硅截止,交流电源不能通过所述双向可控硅;
当第四比较器的正相输入端电压高于反相输入端电压,所述第四比较器输出高电平至所述第一三极管的基极,第一三极管导通,第八光耦导通,第五三极管导通,双向可控硅导通,部分交流电源通过所述双向可控硅。
优选的,若所述第一电流互感器的采样电流值大于第一电流阈值且所述第二电流互感器的采样电流值大于第二电流阈值,则所述检测信号处理及显示单元的检测通过指示灯亮,否则,所述检测信号处理及显示单元的检测通过指示灯灭。
本发明的有益效果在于:本发明的X线机旋转阳极启动及其检测实验装置,通过翻转控制单元控制导通角控制单元的导通状态,进而确定最终送往旋转阳极模拟单元启动绕组和工作绕组的电压值,使得旋转阳极模拟单元进入启动状态或维持状态,并通过信号检测单元检测旋转阳极模拟单元的工作电流,通过信号处理及显示显示单元旋转阳极模拟单元的工作状态,能够满足学生的实验需求,使得学生能够掌握X线管旋转阳极启动及其检测电路的工作原理,并对常见故障进行检修排查。
本发明的装置具有其它的特性和优点,这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的,或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述,这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述,本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显,其中,在本发明示例性实施方式中,相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个X线机旋转阳极启动及其检测实验装置的结构连接图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的X线机旋转阳极启动及其检测实验装置的原理图。
附图标记说明:
108、旋转阳极模拟单元;106、导通角控制单元;104、翻转控制单元;102、翻转时间延时控制单元;110、信号检测单元;112、检测信号处理及显示单元;114、交流电源;TH1、双向可控硅;IC4、第四比较器;Q1、第一三极管;IC8、第八光耦;Q5、第五三极管;RP1、第一可调电阻;RP2、第二可调电阻;KR、手闸开关;KF、脚闸开关;KA1、第一继电器;IC1、第一光耦;C8、电解电容;TA1、第一电流互感器;TA2、第二电流互感器。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式,然而应该理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整,并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
根据本发明的一种X线机旋转阳极启动及其检测实验装置,包括:
旋转阳极模拟单元;导通角控制单元,导通角控制单元与旋转阳极模拟单元连接,导通角控制单元用于控制旋转阳极模拟单元的工作电压;翻转控制单元,翻转控制单元与导通角控制单元连接,翻转控制单元用于控制导通角控制单元的导通角度;翻转时间延时控制单元,翻转时间延时控制单元与翻转控制单元连接;信号检测单元,信号检测单元与旋转阳极模拟单元连接,信号检测单元用于检测旋转阳极模拟单元的工作电流;检测信号处理及显示单元,检测信号处理及显示单元与信号检测单元连接,检测信号处理及显示单元用于处理旋转阳极模拟单元的工作电流以及显示旋转阳极模拟单元的工作状态。
具体的,翻转时间延时控制单元与翻转控制单元控制连接,翻转时间延时控制单元与翻转控制单元通过控制导通角控制单元的导通状态,进而确定最终送往旋转阳极模拟单元启动绕组和工作绕组的电压值,通过导通角控制单元的先后时序使得旋转阳极模拟单元进入高于启动状态或低压维持状态,通过信号检测单元检测旋转阳极模拟单元的工作电流,通过信号处理及显示显示单元处理旋转阳极模拟单元的工作电流并显示旋转阳极模拟单元的启动和维持是否通过检验。
根据示例性的实施方式的X线机旋转阳极启动及其检测实验装置能够满足学生的实验需求,使得学生能够掌握X线管旋转阳极启动及其检测电路的工作原理,并对常见故障进行检修排查。
作为优选方案,旋转阳极模拟单元采用X线管的阳极靶面和定子线圈;导通角控制单元采用双向可控硅,双向可控硅的第一端与交流电源连接,第二端与翻转控制单元连接。
具体的,将管拆解的X线的阳极靶面和定子线圈保留后固定作为旋转阳极模拟单元,可最大程度还原真实工作数据,模拟实际的工作场景。旋转阳极包括工作绕组端PHASE,启动绕组端SHIFT,公共端COM。工作绕组、启动绕组、公共端辨别方法:三点互测电阻,阻值最大的两脚以外的一脚为公共端COM,分别独立与COM端检测阻值,阻值较大的为启动绕组端SHIFT,阻值较小的为工作绕组端PHASE。
电源选择可采用双电源或单电源,双电源一般采用一高一低,高至220V,低至110V,启动时用220V全速,维持时用110V再经分压控制即可;单电源即采用220V电源,依靠控制电源通过相位控制最终定子线圈所得电压波形。本申请采用第二种思路,即采用220V电源,导通角控制单元采用双向可控硅TH1,通过控制双向可控硅TH1的导通角度,也就是导通的先后时序,交流电源根据双向可控硅TH1的导通状态输出旋转阳极模拟单元,实现采用脉冲调制方式给旋转阳极模拟单元供电。若导通角为零相位,则220V全速启动,若导通角后移,则电源波形发生改变,维持电压降低。依照双向可控硅TH1的工作特性,首先需要提供一过零点关断触发的触发信号,即在每一个过零点后都必须有触发信号到来。若该触发信号在过零点到达,则220V全部通过,若触发信号向后延迟,则不能全相位波形通过。
作为优选方案,翻转控制单元包括第四比较器、第一三极管、第八光耦、第五三极管;第四比较器的反相输入端与第二可调电阻连接,输出端与第一三极管的基极连接;第一三极管的集电极与第八光耦的第二端连接,第八光耦的第三端与直流电源连接,第三端与第五三极管的基极连接,第四端与第五三极管的集电极连接;第五三极管的集电极还与双向可控硅的第二端连接。
具体的,双向可控硅TH1的触发信号受控于第五三极管Q5,第五三极管Q5的集电极与双向可控硅的第二端连接,控制第五三极管Q5的导通状态即可控制双向可控硅的触发信号。第五三极管Q5的工作状态受控于第八光耦IC8的导通状态,而第八光耦IC8的工作状态受控于输入端的输入电源和第一三极管Q1的工作状态;第一三极管Q1的工作状态受控于第四比较器IC4的输出端7脚;第四比较器IC4反相输入端与第二可调电阻RP2连接。第四比较器IC4正相输入端与反相输入端相做比较,从而控制第四比较器IC4输出端的电平,进而控制第一三极管Q1的工作状态,通过第一三极管Q1控制第八光耦IC8,最终达到控制双向可控硅TH1的目的。调整第二可调电阻RP2可改变翻转电平的高低,即改变双向可控硅TH1的导通角,也就是改变维持电压的大小。
作为优选方案,翻转时间延时控制单元包括第一可调电阻、电解电容;电解电容的正极分别与第一可调电阻的第一端、第三端及第二可调电阻连接,负极接地;第一可调电阻的第二端与直流电源连接。
具体的,翻转电平控制时间受控于电解电容C8的充电电压,VCC通过第一可调电阻RP1给电解电容C8充电,在电解电容C8未充到翻转电压前,第四比较器IC4的反向输入端为低电平,此时,意味着过零点第一三极管Q1即通,双向可控硅TH1导通角为零相位,220V电源全部通过,旋转阳极模拟单元进入高速启动状态。当电解电容C8被充电至翻转电平后,则第四比较器IC4的反向输入端电平变高,则第一三极管Q1的导通角后移,双向可控硅TH1的导通角后移,220V电源不可全相位通过,维持电压降低,调整第一可调电阻RP1可改变电解电容C8的充电速度,即改变延时时间。
作为优选方案,信号检测单元包括第一电流互感器、第二电流互感器;第一电流互感器的原边线圈的一端与双向可控硅的第三端连接,第一电流互感器的原边线圈的另一端与旋转阳极模拟单元的工作绕组连接,第一电流互感器的副边线圈的一端与检测信号处理及显示单元连接,第一电流互感器的副边线圈的另一端接地;第二电流互感器的原边线圈的一端与双向可控硅的第三端连接,第二电流互感器的原边线圈的另一端与旋转阳极模拟单元的启动绕组连接,第二电流互感器的副边线圈的一端与检测信号处理及显示单元连接,第二电流互感器的副边线圈的另一端接地。
具体的,在旋转阳极未能达到额定转速时,不可进行曝光,以防阳极靶面热量集中在一点上导致靶面过热熔化而损坏。X线管是一高真空二极管,不可修复,价格昂贵。所以在整机设备上,针对旋转阳极启动状态必将进行检测,检测通过才可进行曝光,检测不过则终止曝光流程,不可产生高压,以达到在X线管阳极旋转出现故障时设备不能曝光的目的,从而保护了X线管的安全。在工作绕组回路中串接第一电流互感器TA1,在启动绕组回路中串接第二电流互感器TA2的方法进行旋转阳极启动状态检测,同时第一电流互感器TA1和第二电流互感器TA2与检测信号处理及显示单元连接。
作为优选方案,X线机旋转阳极启动及其检测实验装置还包括手闸开关、脚闸开关、第一继电器、直流电源整流单元、第一光耦;手闸开关和脚闸开关的一端均与第二电源连接,另一端均与第一继电器的线圈的一端连接;第一继电器的触点与直流电源整流单元连接;脚闸开关的另一端还与第一光耦的第一端连接,第一光耦的第二端接地,第三端与直流电源连接,且第四端与电解电容C8的正极连接。
作为优选方案,第四比较器的正相输入端电压按预设时间间隔由低电平渐变为高电平,再由高电平变为低电平。
作为优选方案,当脚闸开关按下时,第一光耦输出高电平,高电平经第二可调电阻调制后输入至第四比较器的反相输入端,当第四比较器的正相输入端电压高于反相输入端电压时,第四比较器输出高电平至第一三极管的基极,第一三极管导通,第八光耦导通,第五三极管导通,双向可控硅导通,部分交流电源通过双向可控硅输入至旋转阳极模拟单元;
当第四比较器的正相输入端电压低于反相输入端电压时,第四比较器输出低电平至第一三极管的基极,第一三极管截止,第八光耦截止,第五三极管截止,双向可控硅截止,交流电源不能通过双向可控硅。
具体的,第四比较器的正相输入端电压按预设时间间隔由低电平渐变为高电平,再由高电平变为低电平,若脚闸开关KF1按下,则第一光耦IC1导通,输出高电平,该高电平经第二可调电阻RP2调制后送往第四比较器IC4的反相输入端3脚,当第四比较器IC4的正相输入端2脚电位高于3脚时,第四比较器IC4输出端7脚输出高电平,第一三极管Q1导通,第八光耦IC8导通,第五三极管Q5导通,双向可控硅TH1导通,交流电源通过,当第四比较器IC4正相输入端2脚电位低于3脚时,第四比较器IC4输出端7脚输出低电平,第一三极管Q1截止,第八光耦IC8截止,双向可控硅TH1截止,交流电源不通过。通过控制第四比较器的正相输入端电压2脚与反相输入端3脚的翻转时间,即控制第一三极管Q1的触发脉宽,即控制双向可控硅TH1的导通角,导通角越向后延迟,即维持电压越低。脚闸开关KF1按下时,按模拟旋转阳极立即进入维持状态。通过调整RP2来达到改变翻转电平的目的,但数值不能太低,否则将会导致维持电平过低,当维持电平低于35V后,维持检测就无法通过。
作为优选方案,当手闸开关按下时,直流电源通过第一可调电阻给电解电容充电,当电解电容的充电电压低于预设翻转电压时,第四比较器的反相输入端为低电平,第四比较器的正相输入端电压高于反相输入端电压,第四比较器输出高电平至第一三极管的基极,第一三极管导通,第八光耦导通,第五三极管导通,双向可控硅导通,交流电源通过双向可控硅输入至旋转阳极模拟单元,其中,当第四比较器的正相输入端电压过零点时,全部交流电源通过双向可控硅输入至旋转阳极模拟单元;
当电解电容的充电电压高于预设翻转电压时,第四比较器的反相输入端为高电平,第四比较器的正相输入端电压低于反相输入端电压,第四比较器输出低电平至第一三极管的基极,第一三极管截止,第八光耦截止,第五三极管截止,双向可控硅截止,交流电源不能通过双向可控硅;
当第四比较器的正相输入端电压高于反相输入端电压,第四比较器输出高电平至第一三极管的基极,第一三极管导通,第八光耦导通,第五三极管导通,双向可控硅导通,部分交流电源通过双向可控硅。
具体的,若手闸开关KR按下,VCC通过第一可调电阻RP1给电解电容C8充电,在电解电容C8未充到翻转电压前,第四比较器IC4的反向输入端3脚输出低电平,第四比较器IC4的正相输入端2脚电位高于3脚,第四比较器IC4输出端7脚输出高电平,第一三极管Q1导通,第八光耦IC8导通,第五三极管Q5导通,双向可控硅TH1导通,此时,意味着过零点第一三极管Q1即导通,双向可控硅TH1导通角为零相位,220V电源全部通过,旋转阳极进入高速启动状态。当电解电容C8被充电至翻转电平后,第四比较器IC4正相输入端2脚电位低于3脚时,第四比较器IC4输出端7脚输出低电平,第一三极管Q1截止,第八光耦IC8截止,双向可控硅TH1截止,交流电源不通过。当第四比较器IC4的正相输入端电压高于反相输入端电压,第四比较器IC4输出高电平,第一三极管导通,第八光耦导通,第五三极管导通,双向可控硅导通,部分交流电源通过双向可控硅,模拟旋转阳极进入维持电压状态,调整第一可调电阻RP1可改变电解电容C8的充电速度,即改变延时时间。国家规定延时时间在0.8~1.2秒内,本申请设置在0.8秒,该速度可通过调整第一可调电阻RP1大小,改变电解电容C8的充电速度,从而进行微调,但必须满足行业标准,不可过度延长。
作为优选方案,若第一电流互感器的采样电流值大于第一电流阈值且第二电流互感器的采样电流值大于第二电流阈值,则检测信号处理及显示单元的检测通过指示灯亮,否则,检测信号处理及显示单元的检测通过指示灯灭。
具体地,如果旋转阳极启动检测或维持检测有故障时,不可进入曝光状态,本申请采用第一电流互感器的采样电流值和第二电流互感器作为检测采样装置。如果第一电流互感器的采样电流值大于第一电流阈值且第二电流互感器的采样电流值大于第二电流阈值,检测信号处理及显示单元的检测通过指示灯亮,否则,检测信号处理及显示单元的检测通过指示灯灭。第一电流互感器的采样电流值和第二电流互感器的采样电流值分别经放大器IC7A和放大器IC7B进行放大,放大倍数为2,放大后的信号控制三极管Q3、三极管Q4的工作状态,而后送往单稳触发器IC6A和单稳触发器IC6B,经施密特触发器组成的与非门整形后,控制第二三极管Q2的工作状态,若旋转阳极检测正常,则第二三极管Q2通,检测通过指示灯LD3蓝色灯燃亮,意味着旋转阳极启动正常、检测通过。若检测不能通过,即转速不够或旋转阳极停转,则第一电流互感器的采样电流值和第二电流互感器的采样电流值不足以驱动三极管Q3、三极管Q4,单稳触发器IC6A和单稳触发器IC6B施密特触发无法翻转,第二三极管Q2基极得不到高电平,检测通过指示灯LD3指示灯不亮,意味着旋转阳极检测不过。
实施例一
图1示出了根据本发明的一个X线机旋转阳极启动及其检测实验装置的结构框图。图2示出了根据本发明的一个实施例的X线机旋转阳极启动及其检测实验装置的原理图。
结合图1和图2所示,据本发明的一种X线机旋转阳极启动及其检测实验装置,包括:
旋转阳极模拟单元108;
导通角控制单元106,导通角控制单元106与旋转阳极模拟单元108连接,导通角控制单元106用于控制旋转阳极模拟单元108的工作电压;
翻转控制单元104,翻转控制单元104与导通角控制单元106连接,翻转控制单元104用于控制导通角控制单元106的导通角度;
翻转时间延时控制单元102,翻转时间延时控制单元102与翻转控制单元104连接;
信号检测单元110,信号检测单元110与旋转阳极模拟单元108连接,信号检测单元用于检测旋转阳极模拟单元108的工作电流;
检测信号处理及显示单元112,检测信号处理及显示单元112与信号检测单元110连接,检测信号处理及显示单元112用于处理旋转阳极模拟单元108的工作电流以及显示旋转阳极模拟单元108的工作状态。
其中,旋转阳极模拟单元采用X线管的阳极靶面和定子线圈;导通角控制单元采用双向可控硅TH1,双向可控硅TH1的第一端与交流电源连接,第二端与翻转控制单元连接。
其中,翻转控制单元包括第四比较器IC4、第一三极管Q1、第八光耦IC8、第五三极管Q5;第四比较器IC4的反相输入端与第二可调电阻RP2连接,输出端与第一三极管Q1的基极连接;第一三极管Q1的集电极与第八光耦IC8的第二端连接,第八光耦IC8的第三端与直流电源VCC连接,第三端与第五三极管Q5的基极连接,第四端与第五三极管Q5的集电极连接;第五三极管Q5的集电极还与双向可控硅TH1的第二端连接。
其中,翻转时间延时控制单元包括第一可调电阻RP1、电解电容C8;电解电容C8的正极分别与第一可调电阻RP1的第一端、第三端及第二可调电阻RP2连接,负极接地;第一可调电阻RP1的第二端与直流电源VCC连接。
其中,X线机旋转阳极启动及其检测实验装置还包括手闸开关KR、脚闸开关KF、第一继电器KA1、直流电源整流单元、第一光耦IC1;手闸开关KR和脚闸开关KF的一端均与第二电源连接,另一端均与第一继电器KA1的线圈的一端连接;第一继电器KA1的触点与直流电源整流单元连接;脚闸开关KF的另一端还与第一光耦IC1的第一端连接,第一光耦IC1的第二端接地,第三端与直流电源VCC连接,且第四端与电解电容C8的正极连接。
其中,信号检测单元包括第一电流互感器TA1、第二电流互感器TA2;第一电流互感器TA1的原边线圈的一端与双向可控硅TH1的第三端连接,第一电流互感器TA1的原边线圈的另一端与旋转阳极模拟单元的工作绕组连接,第一电流互感器TA1的副边线圈的一端与检测信号处理及显示单元连接,第一电流互感器TA1的副边线圈的另一端接地;第二电流互感器TA2的原边线圈的一端与双向可控硅TH1的第三端连接,第二电流互感器TA2的原边线圈的另一端与旋转阳极模拟单元的启动绕组连接,第二电流互感器TA2的副边线圈的一端与检测信号处理及显示单元连接,第二电流互感器TA2的副边线圈的另一端接地。
其中,第四比较器IC4的正相输入端电压按预设时间间隔由低电平渐变为高电平,再由高电平变为低电平。
其中,当脚闸开关KF按下时,第一光耦IC1输出高电平,高电平经第二可调电阻RP2调制后输入至第四比较器IC4的反相输入端,当第四比较器IC4的正相输入端电压高于反相输入端电压时,第四比较器IC4输出高电平至第一三极管Q1的基极,第一三极管Q1导通,第八光耦IC8导通,第五三极管Q5导通,双向可控硅TH1导通,部分交流电源通过双向可控硅TH1输入至旋转阳极模拟单元;
当第四比较器IC4的正相输入端电压低于反相输入端电压时,第四比较器IC4输出低电平至第一三极管Q1的基极,第一三极管Q1截止,第八光耦IC8截止,第五三极管Q5截止,双向可控硅TH1截止,交流电源不能通过双向可控硅TH1。
其中,当手闸开关KR按下时,直流电源VCC通过第一可调电阻RP1给电解电容C8充电,当电解电容C8的充电电压低于预设翻转电压时,第四比较器IC4的反相输入端为低电平,第四比较器IC4的正相输入端电压高于反相输入端电压,第四比较器IC4输出高电平至第一三极管Q1的基极,第一三极管Q1导通,第八光耦IC8导通,第五三极管Q5导通,双向可控硅TH1导通,交流电源通过双向可控硅TH1输入至旋转阳极模拟单元,其中,当第四比较器IC4的正相输入端电压过零点时,全部交流电源通过双向可控硅TH1输入至旋转阳极模拟单元;
当电解电容C8的充电电压高于预设翻转电压时,第四比较器IC4的反相输入端为高电平,第四比较器IC4的正相输入端电压低于反相输入端电压,第四比较器IC4输出低电平至第一三极管Q1的基极,第一三极管Q1截止,第八光耦IC8截止,第五三极管Q5截止,双向可控硅TH1截止,交流电源不能通过双向可控硅TH1;
当第四比较器IC4的正相输入端电压高于反相输入端电压,第四比较器IC4输出高电平至第一三极管Q1的基极,第一三极管Q1导通,第八光耦IC8导通,第五三极管Q5导通,双向可控硅TH1导通,部分交流电源通过双向可控硅TH1。
其中,若第一电流互感器TA1的采样电流值大于第一电流阈值且第二电流互感器TA2的采样电流值大于第二电流阈值,则检测信号处理及显示单元的检测通过指示灯亮,否则,检测信号处理及显示单元的检测通过指示灯灭。
X线机旋转阳极启动及其检测实验装置的工作过程如下:交流电源220V经变压器TR2降压后,在脚闸KF或者手闸KR按下控制后,第一继电器KA1吸合,全波整流硅桥BR2工作,得出电源VDD,此时为全波整流未滤波,该电压经电容C5滤波和二极管DZ1稳压箝位后,成为VCC。
当脚闸开关KF1按下,则第一光耦IC1导通,输出高电平,该高电平经第二可调电阻RP2调制后送往第四比较器IC4的反相输入端3脚,当第四比较器IC4的正相输入端2脚电位高于3脚时,第四比较器IC4输出端7脚输出高电平,第一三极管Q1导通,第八光耦IC8导通,第五三极管Q5导通,双向可控硅TH1导通,交流电源通过,当第四比较器IC4正相输入端2脚电位低于3脚时,第四比较器IC4输出端7脚输出低电平,第一三极管Q1截止,第八光耦IC8截止,双向可控硅TH1截止,交流电源不通过。通过控制第四比较器的正相输入端电压2脚与反相输入端3脚的翻转时间,即控制第一三极管Q1的触发脉宽,即控制双向可控硅TH1的导通角,导通角越向后延迟,即维持电压越低。脚闸开关KF1按下时,按模拟旋转阳极立即进入维持状态。
当手闸开关KR按下,VCC通过第一可调电阻RP1给电解电容C8充电,在电解电容C8未充到翻转电压前,第四比较器IC4的反向输入端3脚输出低电平,第四比较器IC4的正相输入端2脚电位高于3脚,第四比较器IC4输出端7脚输出高电平,第一三极管Q1导通,第八光耦IC8导通,第五三极管Q5导通,双向可控硅TH1导通,此时,意味着过零点第一三极管Q1即导通,双向可控硅TH1导通角为零相位,220V电源全部通过,旋转阳极进入高速启动状态。当电解电容C8被充电至翻转电平后,第四比较器IC4正相输入端2脚电位低于3脚时,第四比较器IC4输出端7脚输出低电平,第一三极管Q1截止,第八光耦IC8截止,双向可控硅TH1截止,交流电源不通过。当第四比较器IC4的正相输入端电压高于反相输入端电压,第四比较器IC4输出高电平,第一三极管导通,第八光耦导通,第五三极管导通,双向可控硅导通,部分交流电源通过双向可控硅,模拟旋转阳极进入维持电压状态,调整第一可调电阻RP1可改变电解电容C8的充电速度,即改变延时时间。
第一电流互感器的采样电流值和第二电流互感器的采样电流值分别经放大器IC7A和放大器IC7B进行放大,放大倍数为2,放大后的信号控制三极管Q3、三极管Q4的工作状态,而后送往单稳触发器IC6A和单稳触发器IC6B,经施密特触发器组成的与非门整形后,控制第二三极管Q2的工作状态,若旋转阳极检测正常,则第二三极管Q2通,通过指示灯LD3蓝色灯燃亮,意味着旋转阳极启动正常、检测通过。若检测信号不能通过,即转速不够或旋转阳极停转,则第一电流互感器的采样电流值和第二电流互感器的采样电流值不足以驱动三极管Q3、三极管Q4,单稳触发器IC6A和单稳触发器IC6B施密特触发无法翻转,第二三极管Q2基极得不到高电平,通过指示灯LD3指示灯不亮,意味着旋转阳极检测不过。
以上已经描述了本发明的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (4)
1.一种X线机旋转阳极启动及其检测实验装置,其特征在于,包括:
旋转阳极模拟单元;
导通角控制单元,所述导通角控制单元与所述旋转阳极模拟单元连接,所述导通角控制单元用于控制所述旋转阳极模拟单元的工作电压;
翻转控制单元,所述翻转控制单元与所述导通角控制单元连接,所述翻转控制单元用于控制所述导通角控制单元的导通角度;
翻转时间延时控制单元,所述翻转时间延时控制单元与所述翻转控制单元连接;
信号检测单元,所述信号检测单元与所述旋转阳极模拟单元连接,所述信号检测单元用于检测所述旋转阳极模拟单元的工作电流;
检测信号处理及显示单元,所述检测信号处理及显示单元与所述信号检测单元连接,所述检测信号处理及显示单元用于处理所述旋转阳极模拟单元的工作电流以及显示所述旋转阳极模拟单元的工作状态;
其中,所述旋转阳极模拟单元采用X线管的阳极靶面和定子线圈;
所述导通角控制单元采用双向可控硅(TH1),所述双向可控硅(TH1)的第一端与交流电源连接,第二端与所述翻转控制单元连接;
其中,所述翻转控制单元包括第四比较器(IC4)、第一三极管(Q1)、第八光耦(IC8)、第五三极管(Q5);
所述第四比较器(IC4)的反相输入端与第二可调电阻连接,输出端与所述第一三极管(Q1)的基极连接;
所述第一三极管(Q1)的集电极与所述第八光耦(IC8)的第二端连接,所述第八光耦(IC8)的第三端与直流电源(VCC)连接,第四端与所述第五三极管(Q5)的集电极连接,还有一端与所述第五三极管(Q5)的基极连接;
所述第五三极管(Q5)的集电极还与所述双向可控硅(TH1)的第二端连接;
其中,所述翻转时间延时控制单元包括第一可调电阻(RP1)、电解电容(C8);
所述电解电容(C8)的正极分别与所述第一可调电阻(RP1)的第一端、第三端及第二可调电阻(RP2)连接,负极接地;
所述第一可调电阻(RP1)的第二端与直流电源(VCC)连接;
其中,所述信号检测单元包括第一电流互感器(TA1)、第二电流互感器(TA2);
所述第一电流互感器(TA1)的原边线圈的一端与所述双向可控硅(TH1)的第三端连接,所述第一电流互感器(TA1)的原边线圈的另一端与所述旋转阳极模拟单元的工作绕组连接,所述第一电流互感器(TA1)的副边线圈的一端与所述检测信号处理及显示单元连接,所述第一电流互感器(TA1)的副边线圈的另一端接地;
所述第二电流互感器(TA2)的原边线圈的一端与所述双向可控硅(TH1)的第三端连接,所述第二电流互感器(TA2)的原边线圈的另一端与所述旋转阳极模拟单元的启动绕组连接,所述第二电流互感器(TA2)的副边线圈的一端与所述检测信号处理及显示单元连接,所述第二电流互感器(TA2)的副边线圈的另一端接地;
其中,第四比较器(IC4)的正相输入端电压按预设时间间隔由低电平渐变为高电平,再由高电平变为低电平;
其中,若所述第一电流互感器的采样电流值大于第一电流阈值且所述第二电流互感器(TA2)的采样电流值大于第二电流阈值,则所述检测信号处理及显示单元的检测通过指示灯亮,否则,所述检测信号处理及显示单元的检测通过指示灯灭。
2.根据权利要求1所述的X线机旋转阳极启动及其检测实验装置,其特征在于,还包括手闸开关(KR)、脚闸开关(KF)、第一继电器(KA1)、直流电源整流单元、第一光耦(IC1);
所述手闸开关(KR)和脚闸开关(KF)的一端均与第二电源连接,另一端均与所述第一继电器(KA1)的线圈的一端连接;
所述第一继电器(KA1)的触点与所述直流电源整流单元连接;
所述脚闸开关(KF)的另一端还与所述第一光耦(IC1)的第一端连接,所述第一光耦(IC1)的第二端接地,第三端与直流电源(VCC)连接,且第四端与电解电容(C8)的正极连接。
3.根据权利要求1所述的X线机旋转阳极启动及其检测实验装置,其特征在于,当脚闸开关(KF)按下时,第一光耦(IC1)输出高电平,所述高电平经第二可调电阻(RP2)调制后输入至第四比较器(IC4)的反相输入端,当所述第四比较器(IC4)的正相输入端电压高于反相输入端电压时,所述第四比较器(IC4)输出高电平至第一三极管(Q1)的基极,所述第一三极管(Q1)导通,第八光耦(IC8)导通,第五三极管(Q5)导通,双向可控硅(TH1)导通,部分交流电源通过所述双向可控硅(TH1)输入至所述旋转阳极模拟单元;
当所述第四比较器(IC4)的正相输入端电压低于反相输入端电压时,所述第四比较器(IC4)输出低电平至所述第一三极管(Q1)的基极,第一三极管(Q1)截止,第八光耦(IC8)截止,第五三极管(Q5)截止,双向可控硅(TH1)截止,交流电源不能通过所述双向可控硅(TH1)。
4.根据权利要求1所述的X线机旋转阳极启动及其检测实验装置,其特征在于,当手闸开关(KR)按下时,直流电源(VCC)通过第一可调电阻(RP1)给电解电容(C8)充电,当所述电解电容(C8)的充电电压低于预设翻转电压时,第四比较器(IC4)的反相输入端为低电平,所述第四比较器(IC4)的正相输入端电压高于反相输入端电压,所述第四比较器(IC4)输出高电平至第一三极管(Q1)的基极,所述第一三极管(Q1)导通,第八光耦(IC8)导通,第五三极管(Q5)导通,双向可控硅(TH1)导通,交流电源通过所述双向可控硅(TH1)输入至所述旋转阳极模拟单元,其中,当所述第四比较器(IC4)的正相输入端电压过零点时,全部交流电源通过所述双向可控硅(TH1)输入至所述旋转阳极模拟单元;
当所述电解电容(C8)的充电电压高于预设翻转电压时,所述第四比较器(IC4)的反相输入端为高电平,第四比较器(IC4)的正相输入端电压低于反相输入端电压,所述第四比较器(IC4)输出低电平至所述第一三极管(Q1)的基极,第一三极管(Q1)截止,第八光耦(IC8)截止,第五三极管(Q5)截止,双向可控硅(TH1)截止,交流电源不能通过所述双向可控硅(TH1);
当第四比较器(IC4)的正相输入端电压高于反相输入端电压,所述第四比较器(IC4)输出高电平至所述第一三极管(Q1)的基极,第一三极管(Q1)导通,第八光耦(IC8)导通,第五三极管(Q5)导通,双向可控硅(TH1)导通,部分交流电源通过所述双向可控硅(TH1)。
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