АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Анализ современных устройств для лечебного и терапевтического воздействия акустических колебаний показал, что в их состав должны входить следующие блоки: высокочастотный генератор, модулятор, усилитель мощности, блок питания и излучатель. В тоже время проектируемый прибор должен удовлетворять следующим техническим данным:

- диапазон частот акустических колебаний, Гц 20000-66000;

- интенсивность излучения, Вт/см² 0.5-1.2;

- питание, В 220±10%;

- масса, кг 1.5;

- габаритные размеры, мм 180´120´70;

- условия эксплуатации по классу II группа BF по ГОСТ Р 50267.0-92;

- время наработки на отказ, часов 10000;

- коэффициент готовности 0.95.

Исходя из этих требований в состав данного устройства необходимо ввести таймер для дозирования ультразвуковой энергии по времени, блок индикации для визуального контроля частоты и интенсивности колебаний, генератор управляемый напряжением для модуляции и переключатели работ.

Диапазон частот, которые выдает генератор, должен делиться на два поддиапазона: 1. 20-40 кГц, 2.40-66 кГц. Коммутация должна осуществляться переключателем. Кроме этого в каждом из диапазонов должен быть импульсный режим, т.е. частота должна плавно возрастать, затем резко падать и потом опять плавно возрастать, но уже до более высокой частоты и т.д. Для обеспечения таких параметров необходимо использовать схему, функциональная и принципиальная схемы которой приведена в приложении.

Проектируемый прибор должен быть выполнен в портативном исполнении и его масса не должна превышать 1,5 кг. Для получения необходимой мощности на выходе необходимо использовать усилитель мощности и повышающий трансформатор. Трансформатор будет иметь торроидальный сердечник для уменьшения габаритов, массы и снижения потерь.

Выбор рационального конструкторского исполнения конкретной аппаратуры зависит от решения множества вопросов, связанных с поиском оптимального варианта конструктивно-технологического обеспечения комплекса технических, экономических, эксплуатационных, производственных и организационных требований. Поиск оптимального конкретного конструктивно-технологического варианта должен проводиться при минимальных затратах и с учетом современных тенденций развития радиоэлектронной аппаратуры, прежде всего элементной базы и техники монтажа. В соответствии с техническим заданием рассмотрим вопросы общей компоновки, компоновочной совместимости принятой элементной базы и межсоединений, проектирование всех конструктивных элементов изделий с учетом автоматизации процессов проектирования; обеспечение защиты изделия от дестабилизирующих факторов окружающей среды; обеспечение технологичности, удобства эксплуатации и ремонта.

В качестве корпуса будем использовать корпус из алюминиевого сплава АМц. Корпус будет состоять из крышки, лицевой панели и задней панели. Лицевая панель будет выполнена из ударопрочного полистирола. Такой корпус прост, надежен и удобен для быстрого ремонта устройства. Он соответствует условиям эксплуатации по классу II группы BF по ГОСТ Р 50267.0-92.

Разрабатываемое устройство является переносным прибором, к которому с помощью кабеля будут подключаться сменные излучатели. Для обеспечения виброзащиты используются амортизаторы.

Прибор предполагается использовать не только в лечебно-профилактических учреждениях, но и в домашних условиях. Поэтому при разработке прибора должна быть обеспечена электробезопасность. На корпусе необходимо установить сетевой выключатель и обязательно индикацию включения питающего напряжения.

Устройство должно быть просто в обращении. Поэтому на корпусе будут установлены переключатели: выключатель режима работы и переключатель диапазонов, регулировка частоты и времени воздействия на пациента.

Конструкция преобразователя электрических сигналов в механические колебания должна обеспечивать преобразование необходимого диапазона частот. Для этого будет использован пьезоэлектрический преобразователь.

Прибор должен быть надежен в эксплуатации и иметь время наработки на отказ не менее 10000 часов, время восстановления - 1,2 часа, коэффициент готовности - 0,95.

Необходимо, чтобы прибор был технологичен в изготовлении в условиях мелкосерийного производства с программой выпуска до 1000шт/год. Комплексный показатель технологичности должен быть не менее 0,65. Для достижения нормативных данных по технологичности необходимо выполнить ряд мероприятий конструктивного и технологического направления. Во-первых, применить большее число унифицированных сборочных единиц, деталей и элементов, во-вторых, широко использовать микросхемы, применить полу- и автоматическое оборудование для сборки и монтажа прибора.

3. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА

3.1 Разработка структурной схемы

Исходя из анализа современных устройств для лечебного и терапевтического воздействия была разработана структурная схема устройства, которая включает в себя следующие блоки: задающий генератор, электронный таймер реального времени, электронный ключ, дешифратор, формирователь импульсов, генератор управляемый напряжением (ГУН), усилитель мощности (УМ), счетчик, модулятор, блок индикации режима работы, излучатель, совместная работа которых должна обеспечивать технические данные в соответствии с техническим заданием (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1-Стуктурная схема физиотерапевтического устройства

Задающий генератор собран на двух логических элементах “ИЛИ-НЕ” микросхемы К561ЛЕ5. Ее реализация обеспечивается последовательным соединением МДП-транзисторов с каналом р-типа и параллельным соединением МДП-транзисторов с каналом n-типа. С его выхода сигнал в форме меандра (рисунок 3.2,а) поступает через электронный ключ на счетчик К561Е16. Сброс счетчика в нуль осуществляется импульсом положительной полярности длительностью не менее 500 нс по входу R. Содержимое счетчика увеличивается по отрицательному перепаду импульса по входу С. Максимальная частота входных импульсов при U_пит=12 В достигает 66 кГц.

Рисунок 3.2 – Эпюры рабочих сигналов устройства

После счетчика сигнал меньшей частоты (рисунок 3.2,б) поступает на формирователь импульсов, который из меандра формирует треугольные импульсы такой же частоты (рисунок 3.2, в). Изменяющееся напряжение с формирователя управляет частотой ГУНа (рисунок 3.2,г), выполненного на микросхеме CD4046. Усилитель мощности, собранный по двухтактной схеме с параллельным включением транзисторов КТ815Г передает сигнал с качающейся частотой в выходной контур и далее - на нагрузку. Время качания частоты задается длительностью импульса, поступающего со счетчика. Данный режим работы применяется обычно в медицинских физиотерапевтических устройствах и при построении исследовательских комплексов, в которых необходимо изменять частоту генерации во всем диапазоне с различной скоростью.

При втором режиме работы сигнал в форме меандра поступает через электронный ключ на усилитель мощности, а затем на излучатель. Электронный таймер КР1006ВИ1 (времязадающая схема) формирует импульсы напряжения длительностью от нескольких микросекунд до десятков минут. Он предназначен для использования в стабильных датчиках времени, генераторах импульсов, преобразователях напряжения и т.д. Таймер в данной схеме служит для дозирования ультразвуковой энергии по времени, а блок индикации - для визуального контроля частоты и интенсивности колебаний.

Конструкция преобразователя электрических сигналов в механические колебания должна обеспечивать преобразование необходимого диапазона частот. Для этого будет использован пьезоэлектрический преобразователь.

Блок питания состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя, сглаживающих фильтров и стабилизатора напряжения. Микросхема КР142ЕН8А представляет собой стабилизатор напряжения с фиксированным выходным напряжением и защитой от перегрузок по току.

Похожие работы

Лазеры и их применение в медицине

Скачать

84833

1

2

... объему активной среды и максимальной мощности (энергии) источника внешнего возбуждения (накачки). Основными особенностями лазерного излучения, делающими его перспективным для применения в различных областях медицины, являются высокие направленность, монохроматичность и энергоемкость. Высокая направленность лазерного излучения характеризуется тем, что угловое расхождение его пучка в свободном ...

История отечественного приборостроения

76024

0

0

... и теплоизмерительных приборах и регуляторах в основном удовлетворялась, то в металлургии, химической, пищевой и других отраслях дело обстояло несколько хуже. Отставание развития отечественного приборостроения от быстро растущей потребности народного хозяйства в приборах и средствах автоматизации вызвало необходимость создания и развития отраслевого приборостроения. В химической промышленности ...

Ультразвук и инфразвук

Скачать

31383

1

0

... . Это очень высокая слуховая чувствительность. С другой стороны, самые громкие звуки интенсивнее порога слышимости в 100 триллионов раз! В природе существуют звуки с частотой менее 16 Гц (инфразвуки) и более 20 Гц (ультразвуки). Человеческий голос - главное, на что ориентировано ухо,- имеет частоты в диапазоне 500-3000 Гц, и, следовательно, наш слух обеспечивает восприятие речи с большим запасом. ...

Организационная основа использования физической культуры на детском курорте и общем курорте

Скачать

145056

0

0

... поэтому тренировки могут проводиться 5-6 раз в неделю. Однако, например, ежедневный бег с использованием малых нагрузок менее эффективен, поскольку вызывает значительно меньшие функциональные сдвиги в организме. Характеристика основных форм оздоровительной физической культуры на общем и детском курорте По степени влияния на организм все виды оздоровительной физической культуры (в зависимости ...