GE OEC-8800 C型臂X線機PS3電路原理分析與故障檢修

劉長水，張鳳祥

北京京煤集團總醫院 醫學工程部，北京 102300

GE OEC-8800 C型臂X線機PS3電路原理分析與故障檢修

劉長水，張鳳祥

北京京煤集團總醫院 醫學工程部，北京 102300

本文詳細分析了GE OEC-8800 C型臂X線機立柱升降系統供電裝置PS3的電路工作原理和故障檢修方法。

C型臂；X線機；PS3電路；立柱升降系統；醫療設備維修

0 前言

OEC-8800 C型臂X線機是美國通用電氣（GE）公司專門為醫院骨科開展手術設計生產的移動式X射線診斷裝置。其C型臂的旋轉和X射線球管可上下升降移動，對于骨科開展各種方位的手術提供了極大的方便。

1 故障現象

通電工作中，機器透視、拍片及機架上升程序正常，唯有不能下降，按動下降按鈕機器沒有反應。

2 故障原因分析

OEC-8800 X線機C型臂以及X射線球管的垂直升降運動，主要是利用機器底座安裝的24V直流電機的正反向運轉，帶動機架立柱的垂直升降來實現。

2.1 立柱升降裝置系統的組成

立柱升降裝置系統由立柱升降控制按鈕（Lift Up Switch和 Lift Down Switch）、電源/電機控制電路板（Power/Motor Relay PCB）、立柱升降系統供電控制裝置PS3（Column Power Supply PS3）、立柱升降執行機構（Column Lift ASM）等部件組成。參照機器隨機提供的技術資料，其控制電路示意圖如圖1所示。

圖1 立柱升降裝置控制電路示意圖

2.2 機架立柱升降裝置的工作原理

手術中需要對立柱進行升降調節時，可分別按下升降按鈕使其接點閉合，PS3輸出的+36V電壓，經Lift Up Switch或 Lift Down Switch，通過PS3的控制信號插座（CONTROL）的point 8 或point 7進入PS3，經內部電路轉換，輸出正極性或負極性的24V直流電壓，以控制和改變直流電機的正反向運轉，從而達到控制立柱垂直升降運動的目的。

2.3 原因分析

鑒于目前機器通電后透視、拍片及機架上升等工作程序正常，唯有機架立柱不能下降，按動下降按鈕機器沒有反應。立柱升降裝置控制電路示意圖所示的控制流程表明控制立柱升降的控制電壓是同一個電壓，即從PS3控制信號插座的point 9端子輸出的+36V控制電壓。由此可以得出如下判斷：① 立柱升降控制裝置的+36VDC電源供給正常；② 機器產生的故障存在于立柱下降控制電路之中。

由圖1所示的立柱升降控制示意圖中可以看出，控制立柱下降的工作流程是：

PS3產生+36VDC電壓→控制信號插座（CONTROL）的point 9→Power/Motor Relay PCB的P3接口point 2、P13接 口 的point 2-1→Power/Motor Relay PCB→ Power/Motor Relay PCB 的P4接口point25→J2 point4 →P2 point 4→Lift Down Switch→P2 point1→J2 point1→P4 point 23 →Power/Motor Relay PCB→P3 point 4→CONTROL point 7→PS3。

通過對控制立柱下降的工作流程分析，引起立柱下降運動失靈的因素主要有以下幾點：① 下降按鈕（Lift Down Switch）損壞或觸點接觸不良；② P2/J2、P4、P3、CONTROL等接插件接觸不良；③ Power/Motor Relay PCB電路板內部連線存在斷路；④ PS3裝置內部損壞；⑤ 所有電路連接線中存在某條線路斷路。

3 故障檢修

打開立柱底座球管側的機器罩蓋板，根據以上對控制立柱下降的工作流程以及引起立柱下降運動失靈因素的分析，對照圖1所示控制電路示意圖，循著立柱下降控制電路的流程，重點對可能引起立柱下降失靈的部位及元器件和線路進行了逐點的檢查測量。檢查結果各部件及線路連接均完好，按動下降按鈕時，Power/Motor Relay PCB P3接口的 point 4 測量+36VDC正常，說明在PS3之前的電路控制部分工作完好，至此將故障范圍局限在PS3和之后的部分。

PS3裝置為GE OEC-8800的外協加工部件，由瑞士制造生產。PS3裝置在出廠時作為一個整體部件安裝在機器底部，整個內部裝置被壓縮在一個整體的塑料機箱內，外部無可拆卸之處。PS3裝置外部只有三個連接插座：

（1）電源輸入插座（POWER），連接從Power/Motor Relay PCB上過來的115V交流電壓。

我們知道了能量和營養素的功能和需要量，怎么來實現能量和營養素的攝入呢？食物！食物是營養素的載體，所有的營養素是通過攝入食物來滿足人體需求的。因此中國營養學會婦幼分會制定了膳食寶塔來指導孕婦孕期營養：

（2）直流電機電源輸出插座，給直流電機提供正負極性的24V直流電壓，以驅動立柱的垂直上升和下降。

（3）控 制 信 號 插 座（CONTROL）， 從 point 9輸 出+36VDC控制電壓，從point 7 和point 8接收立柱升降按鈕發來的升降控制電壓信號。升降按鈕（Lift Up Switch和 Lift Down Switch）連接PS3輸出的36V直流電壓，作為LIFT_UP_SW或LIFT_DN_SW的選擇連線連接到PS3裝置。

OEC-8800 C型臂X線機隨機技術資料中未提供PS3內部供電裝置的電路原理圖，GE公司也不做維修服務，一旦發生故障，只是采取更換PS3裝置整個部件的辦法，且價格不菲，還要等待一定的訂貨周期。為了不影響骨科手術的需要，并進一步了解分析其內部工作原理，筆者小心地對PS3裝置外殼進行了剖解，根據內部實物繪制了其電路原理圖，如圖2所示。

圖2 PS3裝置內部控制電路圖

根據圖2所示的PS3裝置內部控制電路圖，分析其三個連接插座的作用和內部工作原理如下：

（1）電源輸入插座（POWER）。從Power/Motor Relay PCB上過來的115V交流電壓，通過電源輸入插座（POWER）進入PS3后，分為兩路：一路通過變壓器T1降壓、VD1-4整流和濾波，形成+24VDC直流電壓，連接到繼電器K2和K3的常開接點上。另一路則通過變壓器T2降壓、VD5-8整流和濾波，形成+36VDC直流電壓，給繼電器K1供電，同時經VD9送到控制信號插座(CONTROL)的 point 9輸出，為控制立柱升降按鈕提供控制電壓。

（2）直流電機電源輸出插座。直流電機電源輸出插座的兩條連接線連接到繼電器K2和K3的動接點上，工作時給直流電機輸出+24VDC直流電壓。

（3）控制信號插座（CONTROL）。控制信號插座（CONTROL）的point 7和 point 8接收立柱升降控制按鈕發來的升降控制電壓信號，分別控制繼電器K2和K3的吸合，以控制立柱升降直流電機的運轉，達到控制立柱升降的作用。

（4）PS3裝置工作原理。當機器不進行升降操作時，PS3裝置內部的繼電器K1、K2、K3均處于斷開（未吸合）狀態，三極管VT1、VT2以及可控硅VS也處于截止狀態。輸入的115V交流電壓只有一路經變壓器T2降壓、整流和濾波后，形成+36VDC直流電壓，經VD9送到控制信號插座（CONTROL）的 point 9輸出。當機器需要立柱進行上升操作時，按下上升按鈕（Lift Up Switch），立柱上升控制電壓信號（LIFT_UP_SW約27VDC）經控制信號插座（CONTROL）的 point 8 進入PS3后，同時觸發三路電路工作：① 經VD12使三極管VT2和可控硅VS導通；② 三極管VT2導通使繼電器K1吸合，其接點K1-1閉合，115VAC經變壓器T1降壓、整流和濾波后，生成+24VDC直流電壓；③ 可控硅VS導通使繼電器K3吸合，其轉換接點K3-1常閉接點斷開，轉為常開接點閉合。

由于以上三路電路的同時觸發工作，就使得+24VDC電機電壓經K3-1的常開接點（已閉合）輸出，其24VDC輸出電流回路為：VD1-4的正極 → K3-1的常開接點（已閉合）→ 直流電機（上正下負）→ 繼電器K2-1常閉接點→ 可控硅VS(已導通) → VD1-4的負極，電機正向運轉，機架的立柱上升。

當機器需要進行立柱下降操作時，按下下降按鈕（Lift Down Switch），立柱下降控制電壓信號（LIFT_dn_SW約27VDC）經控制信號插座（CONTROL）的 point 7 進入PS3裝置后，工作過程與上述（1）、（2）基本相同，只是可控硅VS導通使繼電器K2吸合，+24VDC電機電壓經K2-1的常開接點（已閉合）輸出，其24VDC輸出電流回路為：VD1-4的正極 →K2-1的常開接點（已閉合）→ 直流電機（下正上負）→繼電器K3-1常閉接點→可控硅VS(已導通)→VD1-4的負極，電機反向運轉，機架的立柱下降。

圖2中三極管VT1與周圍元件構成電機保護電路。當電機運轉使立柱到達升降極限位置后，如仍然按住升降按鈕不釋放，或因按鈕故障造成接點不能斷開，或因升降位置限位開關失靈時，電機會因長期通電運轉引起設備的損壞。因此在PS3裝置的內部電路中，設計有防止誤操作電機保護電路。平時正常操作時，VT1處于截止狀態，其集電極為高電位，可控硅VS導通。一旦任何原因引起升降控制信號電壓長時間進入PS3裝置時，連接VT1基極的電容電位就會逐漸升高，當基極電位升高到使其導通電位時，VT1導通，集電極變為低電位，VS立即截止，繼電器K2、K3均失電釋放，其轉換接點全部復位成常閉狀態，電機停止運轉，保護設備免受損壞。

對照圖2所示電路圖進行仔細檢查，最終發現故障原因是由于繼電器K2在吸合狀態時，其轉換接點K2-1的動接點與常開接點接觸不良，造成24VDC電壓無法通過其接點輸出給電機所致。

按照損壞的繼電器規格（原型號為OMRON GSLE-1VD，24VDC/10A250VAC）,更換一只相同規格的繼電器后，C臂X線機一切工作轉為正常。

4 小結

進口設備結構較為復雜，許多部件都是整合在一起的,不可拆卸，而且大部分的廠商都不提供維修手冊和技術資料，即使有些廠商提供技術資料也是有限的，只是一些日常維護保養的說明。一旦設備發生故障，廠商通常對發生故障的部件都不給予維修，而是簡單地進行更換，動輒就要求支付上萬元的費用，還要等待較長時間的備件定貨周期，嚴重影響臨床的使用，且有故障的部件還要收回，這對醫院來講是一筆不小的開支。因此筆者建議，對具有一定能力的醫學工程技術人員，要進一步發揮主觀能動性，掌握扎實的理論基礎，提高疑難故障判斷能力，最大限度地利用掌握的技術知識，盡量利用設備提供的邏輯框圖資料，理解和分析其工作原理，把故障會聚到最小范圍內，找出故障原因，以便于故障的排除。

[1]姜遠海,彭明辰.臨床醫學工程技術[M].北京:科學出版社,2002.

[2]李青,等.電路與電子技術教程[M].北京:中國計量出版社,2001.

[3]《無線電》編輯部.無線電元器件精匯[M].北京:人民郵電出版社,2000.

[4]吳友華.GE OEC9800 C型臂X光機故障檢修實例[J].中國醫療設備,2010,(1):113-114.

[5]戴清利.東芝DGW-20A X光機常見故障的判斷與維修[J].科技傳播,2010,(9):111.

Circuit Principle Analysis and Troubleshooting to PS3 of GE OEC-8800 Mobile C-Arm

LIU Chang-shui, ZHANG Feng-xiang
Medical Engineering Department, Beijing Jingmei Group General Hospital, Beijing 102300, China

TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.03.039

1674-1633(2011)03-0105-03

2010-08-02

作者郵箱：liuchangshui@sina.com