符华垒 蔡钰太

基于555多谐振荡电路的牙科综合治疗机吸唾系统改进

符华垒①蔡钰太②

目的：为提高牙椅吸唾系统对气源的合理利用，改进牙椅吸唾系统的电路。方法：用占空比固定的脉冲555多谐振荡电路改进牙椅吸唾系统。结果：改进后的牙椅吸唾系统解决了由于牙椅数量多、牙椅吸唾系统所用气量过大所致气源供气不足而影响牙椅及其他系统的正常使用问题。结论：基于555多谐振荡电路的牙椅改进，提高了医护人员的工作质量和效率，值得在口腔科中推广应用。

牙椅；吸唾系统；多谐振荡电路；电路改进

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

牙科综合治疗机(简称牙椅)，是供口腔医生为患者进行诊查、预防、治疗及手术等使用的一种医院常用的医疗设备。牙椅必备的三要素为气、水、电。牙椅的工作原理主要是以气控制水、电工作。因此，保障气路系统的充足完好对牙椅正常使用至关重要。医院中牙椅用气量大，而空压机数量少，且牙椅吸唾系统所用气量过大而导致气源供气不足影响牙椅的正常使用，常出现一台牙椅进行吸唾用气时另一台牙椅不能工作的现象。为解决上述问题，本研究进行了基于555多谐振荡电路在牙椅吸唾系统的电路改进设计。

1 牙科综合治疗机工作原理

1.1 水气路系统

水气路系统由水路供给及压缩空气供给两部分组成，水路供水由自来水管供水；供气由空气压缩机提供气源。水路→水的回路由自来水管→经地箱→经气水分配器分成五路→其中四路分别直接进入三用喷枪、弱吸、水杯和痰盂所用，一路经主控阀再供给高低速手机所用。气路→气体回路由空压机将压缩空气送入地箱→由地箱上来的压缩空气经气水分配器分成六路→其中两路作为三用喷枪和高低速手机的工作气源，两路作为强吸及吸唾器的工作气源，一路到脚踏作为主控阀控制高速手机及低速手机的控制气，一路作为气控选择阀的控制气。水气控制阀采用气控机械阀，而吸唾的弱吸和强吸控制采用电磁阀(如图1所示)。

图1 牙科综合治疗机的水气示意图

1.2 吸唾系统

空压机将压缩空气送入地箱后其中有一路通过电磁阀进入吸唾器，在特定的管道中产生负压将唾液和污液吸入吸管中。吸唾器是用微动开关来控制电磁阀，打开微动开关，其电磁阀随即启开便可进行吸唾操作。当吸唾器插入支架时电磁阀立即关闭，无高速气流产生随即停止吸唾。气压须控制在3.5～5 kg/ cm2，不可过高或过低。

吸唾原理主要是根据伯努利方程：ρV2＋2P=2 ρ(c-gz)，设ρ、c、g、z为常量，则ρ(c-gz)为常量，得到V(流体速度)与P(流体压强)，其关系为管道内有一稳定流动的流体，在管道不同截面处的竖直开口细管内的液柱的高度不同，表明流体在稳定流动中流速大的地方压强小，流速小的地方压强大，这一现象称为“伯努利效应”。因此，吸唾器是由流体压缩空气在特定的管道中而产生的负压(如图2所示)。

图2 牙科综合治疗机吸唾系统示意图

1.3 控制吸唾系统电路原理

当合上电源总开关K1，并合上微动开关K2(把吸唾头从支架中拿开)，电磁阀的线圈L得电吸合，电磁阀控制气路的阀门开启，吸唾系统连续工作。因此如果让吸唾间隙工作，则需在K2与L之间增加一个控制K2与L之间通断的555多谐振荡电路的控制电路(如图3所示)。

图3 牙科综合治疗机控制吸唾系统电路原理图

2 基于555多谐振荡电路在牙椅吸唾系统的电路改进

2.1 555多谐振荡电路

555多谐振荡电路包括隔离变压器T1、整流桥D1、三端可调正稳压器LM7809CT、定时器LMC555CH、三极管9014、二极管、继电器J2、电阻及电容等，继电器J2的次级线圈串联接到控制吸唾系统电路原理图中的K2与L之间。

220 V交流电经过R0分压后到隔离变压器T1初级，T1次级经过C2滤波，再经过整流桥D1整流后经过C1、C3再次滤波；电源整流滤波后经过7809稳压器稳压后供给555多谐振荡电路和执行机构继电器J2所用。555多谐振荡电路在牙椅吸唾系统的电路改进思路是将受555多谐振荡电路和三极管Q1输出控制的执行机构—继电器J2的次级线圈连接到吸唾系统当中的K2与L之间，使得K1、RD、K2、J2的次级线圈和控制吸唾的电磁阀线圈L构成串联电路，从而让吸唾系统电路当中控制吸唾的电磁阀由原来按下微动开关K2后一直开启改变为间隔一定时间轮流开启与闭合，直到断开定时开关K2，控制吸唾的电磁阀关闭，停止工作，减少用气量，因而提高气源利用率。

2.2 改进方案

将牙椅的连续吸唾工作方式改进成为间隙吸唾的工作方式，即在控制牙椅吸唾系统的电路中增加555多谐振荡电路，控制电磁阀供电通断则能控制吸唾通断及时间长短，延迟电路效果非常明显，从而解决了因牙椅供气不足而影响牙椅正常使用的问题。

3 讨论

多谐振荡电路是555应用的基本电路，是指电路无稳定状态，只有两个暂时稳定状态，其功能是产生一定频率和幅度的矩形波信号，其输出状态不断在“1”和“0”之间循环转换，故称其为“无稳态”电路。基于555多谐振荡电路在牙椅吸唾系统的电路改进中其电路是占空比固定的脉冲多谐振荡电路。其中R1、R2和C6是定时元件，决定电路的充电、放电时间。其中，T1=0.693 R1×C6，T2=0.693 R2×C6，T=T1＋T2=0.693(R1＋R2)×C6，F=1.443/(R1＋R2)×C6 (参数中T1为uc充电到2/3 Vcc的时间，T2为uc放电1/3 Vcc的时间，T为振荡周期，F为占空比)。

接通电源后在加电状态下由于电容C6上电压不能突变，故555芯片处于置位状态，u0=1，555的3脚输出为高电平；Q1导通后发光二极管LED2发亮，继电器J2由于得电而吸合，J2次级线圈接通控制吸唾系统的电磁阀线圈L的回路，电磁阀开启后吸唾系统开始吸唾。此时，放电管TD截止(7脚与地断开)，充电终值Vcc通过R1、VD1对电容C6进行充电。当uc上升到2/3Vcc时u0=0，555的3脚输出为低电平，Q1截止，发光二极管LED2熄灭，继电器J2由于失电而断开，J2次级线圈断开控制吸唾系统的电磁阀线圈L的回路，电磁阀闭合，吸唾系统暂停吸唾。此时，TD导通，VD1截止，电容C6端电压通过VD2、R2和放电管TD对地进行放电，uc下降。当uc下降到1/3 Vcc时，u0又由0变为l，555的3脚输出变为高电平。如此循环往复上述过程，在输出端u0产生了连续的矩形脉冲(如图4所示)。

4 结论

基于555多谐振荡电路能满足牙椅吸唾系统的电路改进设计的要求，解决了由于牙椅吸唾系统所用气量过大而导致气源供气不足而影响牙椅其他系统的正常使用的问题。在实际应用中，明显提高了牙椅吸唾系统对气源的合理利用，节省了气源，提高了口腔科工作人员的工作质量和效率，因此基于555多谐振荡电路值得在医院口腔科的牙椅吸唾系统中推广使用。

图4 连续矩形脉冲示意图

[1]王全宇.555多谐振荡器在模拟声响电路中的应用[J].电子科技，2009，22(12)：6-8.

[2]刘久伟，荆世臻.牙科综合治疗机的原理和维修[J].医疗装备，2003，16(6)：55.

[3]茶敬波.普通牙科椅的常见问题简析[J].航空航天医药，2010，21(4)：23-24.

[4]任守华，尹艳春.基于STC89C51单片机的口腔综合治疗台恒温水控制系统[J].黑龙江八一农垦大学学报，2009，21(3)：91-94.

[5]高鹏.口腔综合治疗台常见故障及解决方法[J].中国医学装备，2011，8(6)：69-70.

[6]曾国辉.国外牙科综合治疗台的启动技术及其维护[J].牙病防治杂志，1993(1)：36-37.

[7]陈国胜.浅谈牙科综合治疗机的使用与故障检修[J].中国医疗设备，2008(10)：95-97.

[8]张志君.口腔设备学[M].成都：四川大学出版社，2008.

[9]王秀远，吴振庆，吴建军，等.口腔治疗机中心供气设备的研制及应用[J].医疗卫生装备，1994，6(4)：32-33.

[10]张爱军，张海峰，司扬.555多谐振荡器实验电路的两个改进[J].青海大学学报(自然科学版)，2013(3)：88.

[11]刘之义，王满顺.一种由555时基电路构成的多谐振荡电路[J].河北机电学院学报，1996(3)：34-39.

[12]王晓东，郭艳丽.口腔设备集中供气系统应用介绍[J].医疗设备信息，2007(4)：102-103.

[13]张文才，谢启东，郄雪谦.谈口腔综合治疗台的日常维护[J].医疗装备，2003，16(1)：46-47.

[14]王明刚，毛英军.加强医疗设备的维修工作[J].医疗设备信息，2002(8)：52-53.

[15]张强.电控式口腔综合治疗机原理与故障维修[J].中国医疗器械杂志，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广东药学院附属第一医院设备科 广东 广州 510080

②广州中医药大学第一附属医院设备处 广东 广州 510405

符华垒，男，(1987- )，本科学历，助理工程师。广东药学院附属第一医院设备科，从事医疗设备的维护维修和计量管理工作。