Дипломный проект модернизации аппарата низкочастотной физиотерапии

Содержание

Введение

1 Обзор метода

1.1 Дозиметрия и техника проведения процедур

1.2 Лечебные методики

1.3 Показания

2 Технология изготовления печатных плат

2.1Основные технологии изготовления

2.2 Изготовление базовых отверстий

2.3 Ламинирование

2.4 Экспонирование

2.5 Химическая обработка

2.6 Прессование

2.7 Сверление отверстий

2.8 Метализация отверстий

2.9 Химическая обработка

2.10 Нанесение защитного покрытия

3 Аппарат низкочастотной физиотерапии

3.1 Назначение аппарата

3.2 Технические данные

3.3 Устройство и принцип работы

3.4 Блок индикации и управления

3.5 Расчетная часть

3.6 Расчет температуры в центре нагретой зоны

3.7 Конструкция аппарата

3.8 Указание мер безопасности

3.9 Подготовка аппарата к работе

4 Экономическое обоснование проекта

4.1 Резюме

4.2 Характеристика усовершенствованного аппарата

4.3 Исследование и анализ рынка

4.4 Маркетинговый план

4.5 Производственный план

4.6 Потенциальные риски

4.7 Финансовый план

5 Безопасность жизнедеятельности и экологичность проекта

5.1 Анализ опасных и вредных факторов при работе устройства

5.2 Микроклимат в физиотерапевтическом кабинете

5.3 Расчет защитного заземления

5.4 Расчет искусственного освещения

5.5 Меры противопожарной безопасности

Заключение

Список использованных источников

Введение

В дипломном проекте представлена техническая документация, разработанная для выполнения модернизации аппарата низкочастотной физиотерапии. В проекте выбрана концепция модернизации, разработаны чертеж общего вида аппарата, чертежи наиболее важных функциональных блоков и электрические схемы. В пояснительной записке составлены описания устройства и работы, указания по обслуживанию, а так же освещены вопросы экономического обоснования модернизированного аппарата и безопасности и экологичности проекта.

2.2 Изготовление базовых отверстий

На этом этапе в заготовке изготавливается набор базовых отверстий. Тип и размер этих отверстий зависит от выбранной системы базирования(см. раздел системы базирования). Обычно базовые отверстия круглой формы выполняются сверлением, а овальной вы-рубкой. Обеспечение максимальной точности изготовления базовых отверстий на этом этапе обеспечит нормальную совмещаемость слоев и отверстий на последующих этапах.

2.6 Прессование

На этом этапе плата собирается в пакет состоящий из внутреннего и внешних слоев, проложенных препрегом (материалом служащим в качестве клея). На границах пакета необходимо использование дополнительных слоев, служащих для защиты пластин пресса от попадания расплавленного препрега и простоты разборки пакета. Прессование производится в вакууме в несколько этапов, сперва при относительно небольших усилиях (при определенных температурах), затем при больших усилиях и больших температурах. Граничной точкой является точка гелеобразования препрега. Очень важным является правильное определение этой точки, т. к. если подать 2е усилие до точки гелеобразования заготовка будет содержать пустоты, а если после, то препрег перейдет в стеклообразное состояние и про-изойдет его выкрашивание.

2.8 Металлизация отверстий

Этот этап служит для покрытия отверстия тонким слоем металла . Проблема в том, что поверхность отверстия непроводящая. Для металлизации плата помещается в ванну, где плата полностью химически покрывается тонким слоем паладия. Сущность процесса химическая и в результате покрываются как диэлектрические, так и металлические поверхности.

2.10 Нанесение защитного покрытия

Для защиты поверхности платы, где в дальнейшем не потребуется пайка, наносится маска . Существует несколько типов масок и методов ее нанесения. Фоточувствительная маска наносится тем же способом, что и фоторезист и обеспечивает высокую точность процесса. Нанесение через трафарет не обладает такой точностью, но материал маски более пластичен, и стоимость процесса ниже.

2.11 Рельефные платы

Одна из задач, стоящих при изготовлении современных печатных плат, заключается в значительном повышении коммутационных (трассировочных) возможностей ПП. Основными направлениями выполнения этого требования явилось уменьшение шага трассировки (минимального расстояния между центрами проводников проводящих слоев) и увеличение числа проводящих и изоляционных слоев.

Уменьшение шага трассировки имеет следующие недостатки: усложнение и удорожание технологических процессов (повышается класс точности изготовления ПП); значительное уменьшение шага трассировки незначительно увеличивает трассировочные возможности. Это происходит потому, что переходы не могут быть существен-но уменьшены, а каждый из них обычно имеет на проводящих слоях контактные площадки большего размера, чем сами переходы.

Увеличение числа слоев обладает следующими недостатками: существенное усложнение, удорожание и увеличение цикла изготовления ПП; снижение процента выхода годных ПП; снижение надежности ПП. В результате поиска альтернативы, обеспечиваю-щей повышение коммутационных возможностей ПП была разработана конструкция рельефной платы (РП).

3.1. Назначение аппарата

3.1.1 Аппарат низкочастотной физиотерапии предназначен для лечебного воздействия модулированными синусоидальными токами звуковой частоты. Аппарат предназначен для применения в физиотерапевтических кабинетах медицинских учреждений.

3.1.2 Рабочие условия эксплуатации:

-температура окружающей среды от 10 до 35 °С;

-относительная влажность воздуха до 80 % при температуре 25 °С;

-атмосферное давление от 86 до 106 кПа (от 650 до 800 мм рт.ст.);

-напряжение питающей сети (220+22) В, 50Гц.

3.3.3. Описание электрической принципиальной схемы

3.3.3.1. Элементы всей электрической схемы аппарата размещены на отдельных печатных платах и внутри корпуса аппарата.

Принципиальная электрическая схема аппарата разделена на отдельные электрические схемы устройств, которые выполнены в виде печатных плат с разъемными соединениями.

В состав принципиальных электрических схем аппарата вхо-дят:

- принципиальная электрическая схема аппарата;

-принципиальная электрическая схема устройства индикации;

-принципиальная электрическая схема формирователя управляющих

кодов;

-принципиальная электрическая схема генератора;

-принципиальная электрическая схема таймера;

-принципиальная электрическая схема стабилизатора напряжения;

-принципиальная электрическая схема устройства соедини-тельного.

3.3.3.3. Таймер

На плате таймера расположены:

счетчик - делитель "I:60" (DI,2, D5.3, D5.4, D9, DII.I);

вычитающий счетчик (D4, DI7);

счетчик установки (DI.4, D2, DIO, DI9);

схема пуска и сброса (Dl.2, DI.3, D3; D5.I;D6.I);

формирователь звукового сигнала (D6.2, DI6, DII.2, DI8.2, VT3);

выключатель тока пациента DI5;

усилитель мощности (D8, DI2 DI4, VTI, VT2).

Счетчик-делитель "I:60" при включении питания устанавливается в"О"и находится в заторможенном состоянии. При нажатии на кнопку ПУСК на выводе 13 триггера D3.2 синхронно с фронтом сигнала I Гц появляется уровень "лог. I" с задержкой на один такт частоты I Гц. Уровень "лог. I" появляется на СЕ счетчика D9 и разрешает счет импульсов. Коэффициент деления первого счетчика D9 равен 15, второй счетчик производит дополнительное деление -на 4 частоты выходных импульсов дешифратора DII.I, в результате период следования выходных импульсов второго счетчика D9 равен одной минуте.

Вычитающий счетчик D 4 и DI7 в исходном состоянии работает в режиме параллельной записи, записывая выходной код счетчика установки D2 и DI0. При появлении сигнала ПУСК "лог. О" на выводе 12 триггера D3.2 ,счетчики D4 и DI7 по входу РЕ переводятся в режим вычитания, при этом производится вычитание из времени, установленного в счетчике установки D2 и DIO, по одной минуте на каждый тактовый импульс, приходящий на входы счетчика, и одновременно клапан D5.I пропускает сигнал индикации работы таймера. Вычитание происходит до тех пор, пока содержимое счетчика станет равным 0; при этом на выходе СО счетчика DI7 по-является импульс заема и производит установку в 0 триггеров D3.I, D3.2, D6.I схемы пуска, которая блокирует счетчик D9, переводит счетчик установки D2 и DI0 и вычитающий счетчик D4 и DI7 в режим параллельной записи, при которой на выходах вычитающего счетчика записываются нули.

Под действием вызванного импульсом заема счетчика DI7 перепада из 0 в I на выводе 2 триггера D6.I триггер D6.2. переходит в состояние "лог. I" и дает разрешение на прохождение звукового сигнала на транзистор VT3 через схему совпадения DII.2 и одно-временно снимает запрет со счетчика DI6, который после восьми периодов частоты I Гц возвращает триггер D6.2 в состояние "лог. О", тем самым, прекращая действие звукового сигнала.

Выключатель тока DI5 в момент возникновения звукового сигнала, т.е. по истечении установленного времени процедуры, вы-дает на выводе 12 DI5.2 уровень "лог. О", который, воздействуя на десятиразрядный счетчик в плате генератора, плавно выключает ток пациента.

Перепад триггера DI5.2 из I в 0 синхронизируется по входу С сигналом, определяющим начало паузы.

Усилитель мощности предназначен для усиления по мощности синусоидально-модулированных сигналов, сформированных цифровыми и аналоговыми устройствами аппарата, и изоляции цепи пациента с помощью выходного трансформатора от силовых и других цепей остальной части схемы аппарата.

Усилитель мощности выполнен по двухтактной трансформаторной схеме с отрицательной обратной связью. В каждом плече выходного каскада усилителя применены составные транзисторы одного типа проводимости, в коллекторные цепи которых включена симметричная первичная обмотка выходного трансформатора.

Один из составных транзисторов каждого плеча выходного каскада усилителя мощности (VTT и VT2) расположен в плате 4.254, а мощные транзисторы расположены на задней стенке аппарата. Транзисторы VTI и VT2 возбуждаются одинаковыми операционными усилителями DI2, DI4, но возбуждаются противофазно за счет того, что усилитель DI2 включен как инвертирующий, а усилитель DI4 - как неинвертирующий.

Каждый операционный усилитель DI2, DI4 охвачен отрицательной обратной связью по цепям RII, R18 и R13, RI9 соответственно. Смещение на выходные транзисторы VTI и VT2 подается через неинвертирующие входы операционных усилителей DI2, DI4 от стабилизатора смещения, источник тока которого выполнен на DI3 по схеме "токового зеркала". Собственно стабилизатор напряжения смещения расположен в непосредственной близости от мощных выходных транзисторов на задней стенке аппарата и имеет с ними тепловой контакт, в результате чего стабилизатор смещения выполняет и роль температурной стабилизации начального тока выходных транзисторов.

Входные цепи операционных усилителей DI2, DI4 попарно объединены, одна из них является собственно входом усилителя, вторая - входом отрицательной обратной связи, охватывающей весь усилитель.

Обратная связь подается с обмотки обратной связи выходного трансформатора.

3.4 Блок индикации и управления

В данном дипломном проекте принято решение усовершенствовать блок индикации, путем замены стандартных изделий платы на микроконтроллеры из серии PIC16. Это позволило смонтировать LCD монитор для отображения текущей информации о текущих процессах. Более удобный интерфейс позволил оптимизировать процессы лечения, повысил удобство использования, комфорт пациента и оператора. Электрическая принципиальная схема представлена на плакате 200402.160010.000 Э3

На плате расположены счетчик с дешифратором коммутатора рода работ D2, схема начальной установки (D I.I - Dl.3, RI, CI), выделитель родов работ "4" и "5" (DI.4 И D4.4), светодиодные индикаторы, индицирующие состояние коммутатора рода работ VD2 VD6, инвертирующие преобразователи уровня D3.2D3.6, кнопка sI.

В момент включения питания схема начальной установки вырабатывает импульс с уровнем "лог. I" и, воздействуя на вход R счетчика D2, устанавливает его в состояние "все 0", кроме вывода 2, на котором "лог. I", что соответствует роду работ "I", Одновременно на вход разрешения СЕ приходит запрещающий уровень "лог.1", а на счетный вход импульсы с частотой I Гц, но так как на входе СЕ "лог. I", счетчик не изменяет своего состояния.

При нажатии на кнопку sI в плате формирователя управляющих кодов формируется сигнал разрешения ("лог. 0"), через разъемное соединение XI (контакт 16) поступает на вход СЕ счетчика D2, И счетчик начинает изменять свои состояния до тех пор, пока не будет отпущена кнопка sI. При отпускании кнопки состояние счетчика будет зафиксировано.

Мультиплексор D6 и светоизлучающие диоды VD13 VD18 выполняют функции дешифрации и индикации состояний переключателя коэффициента модуляции, а мультиплексор D7 и диоды VD19 VD25 - функции дешифрации и индикации состояний переключателя частоты модуляции.

Логические схемы D4.I- D4.3 являются дешифратором состояний электронного переключателя длительности D5.4- D5.6 -преобразователи уровня, VD10 VD11 - индикаторы состояний переключателя длительности, D5.I- D5.3, VD7 VD8 - преобразователи уровня и индикаторы переключателя диапазонов тока.

Микросхемы D8, DI I, H3 служат для дешифрации и индикации десятков минут процедурного таймера, D10, DI2, H4 - единиц минут процедурного таймера.

H I, Н2, Н5 - знаковые индикаторы измерителя тока пациента.

Схемы.dwg

Преимущества у производителя
Преимущества у пациента
Преимущества у врача (лечебного учреждения)
В реальном исполнении
- снижение цены аппарата; - повышение конкурентоспособности за счет надежности и других качественных параметров; - увеличение объема продаж; - увеличение прибыли.
- отсутствие болевого эффекта; - безопасность при проведении процедуры; - чувство комфорта.
- снижение затрат на оборудование кабинетов; - снижение затрат на приобретение аппаратов НЧ терапии; - легкость и удобство эксплуатации; - безопасность при работе с аппаратом; - высокая надежность аппарата.
Аппарат для низкочастотной физиотерапии (усовершенствованый)
Улучшение интерфейсных параметров аппарата
повышение удобства работы с аппаратом.
Схема электрическая принципиальная генератора
ДГТУ Кафедра "Приборостроение
Схема электрическая принципиальная блока индикации и управления
Х0 Х1 Х2 Х3 Х4 Х5 Х6 Х7 1 2 4 S
к выводу 6 к выводу 7 DD1
Формы сигналов на выходе аппарата
(для всех родов работы)
Серии модулированных колебаний любой частоты и частоты 150 Гц
Серии модулированных и немодуллированных колебаний
Серии модулированных колебаний-пауза
Формы сигналов на выходе аппарата
Несущая частота 5000 Гц
аппарат низкочастотной терапии
Аппарат низкочастотной терапии Амплиимпульс-4. Чертеж обшего вида
Коммутатор коэффициента модуляции
Аналоговый перемножитель (модулятор)
Активный фильтр низких частот
Формирователь скорости нара- стания и спада
Коммутатор рода работы
Формирватель длительности
Дешифратор и индикация
Электронный переключатель (счетчик)
ЧАСТОТА МОДУЛЯЦИИ Hz
Счетчик- делитель 1:60
Формирователь звукового сигнала
Переключатель диапазонов тока
Счетчик с дешифратором
Измеритель тока пациента
Коммутатор каналов тока пациента
Регулятор тока пациента
Единичные светодиодные индикаторы
Кнопка управления и переключателей
Устройство управления и индикации Схема электрическая принципиальная
Аппарат низкочастотной физиотерапии Чертеж обшего вида
Схема электрическая принципиальная
Размеры для справок.
Блок индикации и управления Сборочный чертеж
Плата должна соответствовать схеме 200402.080010.000 ЭЗ
Паять припоем ПОС 61 ГОСТ 21931-76.
Плату покрыть флюсом ФПЭТ РМ11.029.001-74.
Установку элементов производить по ГОСТ 29137-91.
Плату изготовить комбинированным способом.
Шаг координатной сетки 1
Расстояние между проводниками и контактными площадками не менее 0.1мм.
Минимальная толщина проводников 0.21мм.
Печатные проводники лудить припоем ПОС 61 ГОСТ 21931-76.
Предельное отклонение шага координатной сетки 0.05мм.
низкочастотной физиотерапии
Устройство управления и индикации
низкочастотной физио
Генератор Перечень элементов
К10-17б-м1500-1000пФ±10%-В
К10-17б-М1500-1000 пФ±10%-В
К10-17б-М47-270 пФ±10%-В
К10-17б-М47-360 пФ±5%-В
К10-17б-М1500-2700 пФ±10%-В
К10-17б-М1500-330 пФ±10%-В
К10-17б-М750-75 пФ±10%-В
Вставка плавкая ВП1-2-1А
Реле РЭС55А РС4.569.600-00.01
К10-17б-М47-51 пФ±5%-В
К10-17б-М47-39 пФ±5%-В
Вставка плавкая ВП1-2-2А