CN205508766U - 一种低速旋转阳极驱动控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种低速旋转阳极驱动控制装置，包括高压发生器、球管旋转阳极、调压模块、发生器主控制器、电流互感器、AD采样电路、启动电容及功率半导体，调压模块包括调压控制、输入电源、电源、MCU、隔离驱动、功率器件及调压输出，通过输入电源部分输入220VAC网电源，电源部分为模块内部供电，电源主要给MCU部分供电及隔离驱动部分供电，调压控制部分为外接0‑10V可调电平，MCU部分经外接调压控制部分输入电平来运算，再输出一个驱动脉冲信号输出到隔离驱动部分，通过隔离驱动部分隔离信号驱动功率半导体器件，将输入电源部分的220VAC调整为相应的输出电压。调制简单，其稳定性、可用性、易用性以及操控的难度都大大降低。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗器械设备领域，具体是一种低速旋转阳极驱动控制装置。
背景技术
目前现有的球管分固定阳极和旋转阳极两种，固定阳极的阳极金属固定不动，从阴极发出的电子撞击到阳极的固定焦点，激发出X射线，由于只有固定一点接受电子撞击，则阳极极易受损，导致寿命较短，同时使用过程中球管会产生热量，主要是因为输送到球管的能量，只有1%变成X射线，99%的能量转换成热能，球管由于长时间的使用，热量很大，产生的热量不易散发，热容量会降低，故此不能在大功率的连续使用，由此产生了旋转阳极球管，把阳极靶做成具有承轴旋转的，阳极靶用电机带动，因此被电子撞击的位置不在固定在局部面积上，而是均匀分布在阳极靶上，转子部分在管壁内部，即在真空中转动，转子在管壁内兼作阳极导体，定子装在管壁外部，因此在阳极的高速旋转过程中，通过空气快速散发热量，因此能够连续使用，可使X光能输出大幅提高，由于接受电子撞击是个连续面，因此也提高了使用寿命，他可以很好的解决大功率连续使用，大大提高了球管寿命和提高了球管热容量。如何控制球管的阳极旋转至关重要，使球管长寿命，我们提供一种科学合理的控制装置。
目前，对于现有的旋转阳极控制方案，大都是根据球管旋转阳极的具体要求。通常，对球管阳极低速启动和运行电压分别为150VAC 和 50VAC，启动时间1.3秒。所以对旋转阳极低速控制主要过程为:给阳极驱动供电150VAC，维持1.3秒，之后转为50VDC运行供电。所以由此可知对阳极的控制，主要是调压供电。
目前对此类控制的方案，大概有几种方式:
1.变压器输出变路切换模式。按要求变压器将220VAC转变为相应的电压值,然后采用可控制开关(如继电器)切换其启动和运行的回路。例如将220VDC通过变压器转变为两路电源150VDC 以及 50VDC，然后在控制时通过控制继电器回路，来改变供电输入端；
2.可控硅开关模拟电路调节方式。此方式的核心是通过输出脉宽来调节可控硅开关的通断占空比来控制电压输入输出比。
变压器输出变路切换模式实现和控制都很简单，但是对输出电压的提供不能调试，只能采用固定输出。不同的球管有不同的参数要求，故此方式缺乏灵活性。另外通过变压器降压的方式，使得电路笨重而又占空间。
可控硅开关模拟电路调节方式需要为高压发生器设备多增加一个旋转阳极控制板卡。另外还需要有一个脉宽调制波形产生电路。相比变压器输出变路切换更优。但此种方式依赖于所设计的板卡的性能，设计比较繁琐而且对可控硅开关性能依赖极大，当可控硅开关损坏，有可能导致球管旋转阳极故障。
发明内容
本实用新型的目的在于针对上述问题和不足,提供一种简单有效、投入少、使用灵活简便、延长球管寿命的旋转阳极驱动控制装置。
本实用新型的技术方案是这样实现的：一种低速旋转阳极驱动控制装置，包括X光机用高压发生器及与高压发生器连接的球管旋转阳极、调压模块、发生器主控制器、电流互感器、AD采样电路、启动电容及功率半导体，球管旋转阳极设有启动绕组回路，发生器主控制器的主控端通过DA输出0-10V，作为模块输出控制端，相应地会将调压模块220VAC输入，根据控制得到0-220VAC输出，高压发生器通过电流互感器对球管旋转阳极检测阳极反馈电流，监控球管旋转阳极的驱动运行情况，调压模块包括调压控制、输入电源、电源、MCU、隔离驱动、功率器件及调压输出，该装置通过输入电源部分输入220VAC网电源，电源部分为模块内部供电，电源主要给MCU部分供电及隔离驱动部分供电，调压控制部分为外接0-10V可调电平，MCU部分经外接调压控制部分输入电平来运算，再输出一个驱动脉冲信号输出到隔离驱动部分，通过隔离驱动部分隔离信号驱动功率半导体器件，将输入电源部分的220VAC调整为相应的输出电压。具体为，首先，220VAC的电网输入，通过降压整流，给内部MCU控制端提供工作电源，MCU通过AD采样电路采样获取调压控制端传输的调压控制电压,经过相应的比例运算，MCU得出本次需要输出的电压值，输出相应的驱动脉冲信号驱动功率半导体，将输入电源220VAC调整为相应的输出。
本实用新型在高压发生器手闸一挡触发期间,将会给调压模块提供一个5V启动电平。调压模块自动将220VAC转换成130VAC的启动电压，启动球管旋转阳极进入工作状态，期间发生器主控制器通过电流互感器对旋转阳极的启动绕组回路的电流状态进行检测,以判断旋转阳极是处于运行还是停止，并对相关异常进行判断和控制。
本实用新型在球管旋转阳极达到预定的转速之后，手闸二挡触发，发生器主控制器改变输入的启动电平为3.7VDC的电压，使得调压模块的输出约为60VAC，球管旋转阳极从启动状态进入稳定的运行速率，一直到曝光结束。期间发生器主控制器通过电流互感器对球管旋转阳极主绕组的电流状态进行检测，以判断球管旋转阳极绕组切换，并对相关异常进行判断和控制。曝光结束之后,主控制器提供给调压模块控制端0V的电压，使得其输出电压为0VAC，关闭旋转阳极。
本实用新型舍弃了变压器控制这种缺点明显的方式，舍弃了可控硅开关电路这种调节繁琐而且增加产品生产工序的实现形式，直接采用了单相调压模块作为其控制方式，此方式的优点是，调制简单，其稳定性、可用性、易用性以及操控的难度都大大降低。并且做成模块的形式，其外观小巧精干，只要将输入输出连线连接完毕，通过控制其相关的控制电压，即可输出所需要的值。
在本实用新型中，本装置提供了一种简便而且稳定的调压模块作为对球管阳极的工作控制，即通过对该模块输入不同的低直流电压来调节球管旋转阳极的交流输入电压。由于球管旋转阳极的驱动电机为单相异步交流电机,影响其旋转的参数即其输入交流电压的频率与其有效期值。对于只要求低速运行的球管，我们不对其输入电压的频率做控制，而是单纯对其电压有效值进行调节就可以只旋转阳极启动和工作。
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
附图说明
图1是本实用新型调压模块原理示意图；
图2是本实用新型技术方案的运用原理示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，本实用新型为一种低速旋转阳极驱动控制装置，包括X光机用高压发生器及与高压发生器连接的球管旋转阳极、调压模块、发生器主控制器、电流互感器、AD采样电路、启动电容及功率半导体，球管旋转阳极设有启动绕组回路，发生器主控制器的主控端通过DA输出0-10V，作为模块输出控制端，相应地会将调压模块220VAC输入，根据控制得到0-220VAC输出，高压发生器通过电流互感器对球管旋转阳极检测阳极反馈电流，监控球管旋转阳极的驱动运行情况，调压模块包括调压控制、输入电源、电源、MCU、隔离驱动、功率器件及调压输出，该装置通过输入电源部分输入220VAC网电源，电源部分为模块内部供电，电源主要给MCU部分供电及隔离驱动部分供电，调压控制部分为外接0-10V可调电平，MCU部分经外接调压控制部分输入电平来运算，再输出一个驱动脉冲信号输出到隔离驱动部分，通过隔离驱动部分隔离信号驱动功率半导体器件，将输入电源部分的220VAC调整为相应的输出电压。具体为，首先，220VAC的电网输入，通过降压整流，给内部MCU控制端提供工作电源，MCU通过AD采样电路采样获取调压控制端传输的调压控制电压,经过相应的比例运算，MCU得出本次需要输出的电压值，输出相应的驱动脉冲信号驱动功率半导体，将输入电源220VAC调整为相应的输出。
本实用新型的应用流程如下：
1、高压发生器与球管连接好；
2、高压发生器开机进入可预备曝光状态；
3、在高压发生器手闸一挡触发期间,将会给调压模块提供一个5V启动电平。调压模块自动将220VAC转换成130VAC的启动电压，启动球管旋转阳极进入工作状态，期间发生器主控制器通过电流互感器对旋转阳极的启动绕组回路的电流状态进行检测,以判断旋转阳极是处于运行还是停止，并对相关异常进行判断和控制；
4、在球管旋转阳极达到预定的转速之后，手闸二挡触发，发生器主控制器改变输入的启动电平为3.7VDC的电压，使得调压模块的输出约为60VAC，球管旋转阳极从启动状态进入稳定的运行速率，一直到曝光结束。期间发生器主控制器通过电流互感器对球管旋转阳极主绕组的电流状态进行检测，以判断球管旋转阳极绕组切换，并对相关异常进行判断和控制。
曝光结束之后,主控制器提供给调压模块控制端0V的电压，使得其输出电压为0VAC，关闭旋转阳极。
本实用新型提出的调控方式，是一种用于最为简便地控制旋转阳极驱动的方式。该调控方式适用于具备单速(低速)功能的高压发生器。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种低速旋转阳极驱动控制装置，其特征在于：包括X光机用高压发生器及与高压发生器连接的球管旋转阳极、调压模块、发生器主控制器、电流互感器、AD采样电路、启动电容及功率半导体，球管旋转阳极设有启动绕组回路，所述发生器主控制器的主控端通过DA输出0-10V，作为模块输出控制端，相应地会将调压模块220VAC输入，根据控制得到0-220VAC输出，所述高压发生器通过电流互感器对球管旋转阳极检测阳极反馈电流，监控球管旋转阳极的驱动运行情况；所述调压模块包括调压控制、输入电源、电源、MCU、隔离驱动、功率器件及调压输出，该装置通过输入电源部分输入220VAC网电源，电源部分为模块内部供电，电源主要给MCU部分供电及隔离驱动部分供电，调压控制部分为外接0-10V可调电平，MCU部分经外接调压控制部分输入电平来运算，再输出一个驱动脉冲信号输出到隔离驱动部分，通过隔离驱动部分隔离信号驱动功率半导体器件，将输入电源部分的220VAC调整为相应的输出电压。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：在高压发生器手闸一挡触发期间,将会给调压模块提供一个5V启动电平，调压模块自动将220VAC转换成130VAC的启动电压，启动球管旋转阳极进入工作状态，期间发生器主控制器通过电流互感器对球管旋转阳极的启动绕组回路的电流状态进行检测,以判断球管旋转阳极是处于运行还是停止，并对相关异常进行判断和控制；
在球管旋转阳极达到预定的转速之后，手闸二挡触发，发生器主控制器改变输入的启动电平为3.7VDC的电压，使得调压模块的输出为60VAC，球管旋转阳极从启动状态进入稳定的运行速率，一直到曝光结束，期间发生器主控制器通过电流互感器对球管旋转阳极主绕组的电流状态进行检测，以判断球管旋转阳极绕组切换，并对相关异常进行判断和控制；
曝光结束之后，主控制器提供给调压模块控制端0V的电压，使得其输出电压为0VAC，关闭旋转阳极。
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Cited By (1)
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| CN109009204A (zh) * | 2017-06-10 | 2018-12-18 | 上海联影医疗科技有限公司 | 用于调节焦点位置的方法和系统 |
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