低壓電源在口腔技工桌中的應用研究

邰昌國，張華坤，毛 靜，歐祥林

（貴州省黔東南民族職業技術學院 臨床系，貴州 凱里556000）

1 引言

各種導線常被電蠟刀燙壞，普通電蠟刀在使用過程中常會發生短路，酒精燈長時間連續使用有爆炸的危險，技工打磨機的主機由于過負荷而燒壞等，這些是口腔修復實訓室常遇到的安全問題。因此，將口腔修復修復技工桌設計為24V低壓的供電系統，減少口腔技工桌上的電源線的數量，避免220V的電源線存在，以保證口腔修復實訓用電安全，同時可以直接使用清潔的太陽能及風能，達到節能、環保、安全的目的。

2 口腔技工桌上常使用的電器參數分析

2.1 技工打磨機

牙科技工打磨機由主機及手柄組成，手柄是0～32V的，主機具有供電及控制的功能，供電系統是將220V的生活用電變為30V的低壓電，滿足打磨機手柄的需要，控制系統由調速、調極及過流保護裝置組成。

2.2 電蠟刀

電蠟刀是電能及熱能轉換器，目前普通的電蠟刀由電烙鐵改造而成，一般不可調溫；專用電蠟刀可調溫，使用220V的電源，有降壓供電裝置，及調溫裝置，輸出電源為5.0～12.0V，功率為1.5～6.0W，但價格較高。

2.3 臺燈

使用220V的節能燈管照明，一般在30W左右。

2.4 吸塵器

使用220V的電機，功率一般數百瓦。

2.5 總功率

總功率為800～2000W。

3 口腔技工桌供電的改進思路

現在的技工使用的是220V電源供電，配有220V吸塵器及220V的節能燈，留有220V的電源接口供220V的電器（打磨機、蠟刀等）使用。但是口腔技工使用的電器基本上使用低壓直流輸出電源，吸塵器及照明也可以改用低壓產品，尤其是照明可以使用LED燈，是直流電源驅動，驅動電壓低，功率小，耗電量少，節能省電，同時LED燈照明具有無閃爍，無紫外線，熱輻射極低，對人眼無危害等優點［1］。由于成本的原因，現在常用的普通電蠟刀多由電烙鐵改裝而成，一般為15W以上，由于電烙鐵是設計用來焊接金屬的，須達到金屬焊料的溫度，常用焊錫的熔點一般在180～300℃之間［2］；而常用的牙用蠟的熔點在42～95℃［3］，遠低于焊錫的熔點，將電烙鐵當做蠟刀使用，則非常浪費能源，而且由于溫度過高會使蠟氣化產生有毒氣體，而專用電蠟刀使用的是直流小功率的發熱元件，不僅節能省電，而且調溫方便。

打磨機、LED燈及低壓電蠟刀都有變壓裝置所以可以將這些電器的變壓裝置進行合并，使用同一變壓裝置供電，減少口腔技工桌上的電源線的數量，避免220V的電源線存在，保證口腔修復實訓用電安全。吸塵器也可以采用12V或24V直流吸塵器電機，這樣可以使修復技工桌直接使用太陽能及風能電源供電，無需逆變器，達到安全、節能、環保、健康的用電目的（圖1）。

圖1 口腔技工桌低壓供電設計示意

4 口腔技工桌采用低壓供電后各種電器參數設計

一臺技工桌設計為：5V、5WLED節能燈，0～30V、65W技工打磨機手柄（用24V供電能夠滿足一般打磨需要，同時可避免初學者在使用拋光輪時忘記調速導致拋光輪破裂殘片飛出導致人身傷害。使用30V的參數，主要是使手柄與其他打磨機能通用），12V、100W 吸塵器，12V、6W 電烙鐵，預留5V、500mA（2.5W）的 USB接口，可供手機等充電用，共計總功率小于200W。

由一個220V轉換為24V的直流電源適配器供電，技工桌內的電路分為DC－DC降壓模塊、LED燈控制模塊、打磨機控制模塊、低壓電蠟刀調溫模塊及吸塵器控制模塊組成，DC－DC降壓模塊將24V直流電源轉換為12V及5V的直流電源，LED燈及USB接口由5V電源供電，打磨機直接用24V直流電源供電，低壓蠟刀及吸塵器由12V直流電源供電。

控制面板上有電源指示燈、LED燈開關、打磨機手動開關、打磨機調速開關、打磨機正反轉開關、吸塵器手動開關，在技工桌下方設有打磨機腳控開關接口及吸塵器膝控開關。

由于采用24V直流供電，故很容易與光風互補發電系統匹配，無需逆變器。一臺技工桌可以由一臺300W風力發電機及100W光伏組件配上相應的控制器給兩個100Ah、12V蓄電池充電，即可滿足需要。多臺技工桌，可以使用一個較大功率的電源適配器供電、或使用大功率的光風互補發電系統供電。

5 討論分析

根據《安全電壓JB 3805－83》標準規定，安全電壓的定義為防止觸電事故而采用的由特定電源供電的電壓系列。安全電壓額定值的等級為42V、36V、24V、12V、6V。通常說的安全電壓，是指36V以下的電壓。本設計采用的是24V直流電供電，相對220V生活用電來說更安全，但是當出汗的手或濕潤的手接觸24V電還是有危險的，另外口腔技工打磨金屬等產生的金屬粉塵導電也會增加觸電的危險，所以24V不是絕對安全電壓，故在電路中必須采取防直接接觸帶電體的保護措施［4］。

控制模塊與降壓模塊放在一起，由于降壓模塊產熱大，影響控制模塊的工作。將降壓模塊與控制模塊分開，保證控制模塊正常工作。

由于使用統一的電源適配器，故在口腔技工桌上減少電源線的的數量，尤其是220V的電源線存在，保證了口腔修復實訓用電安全，同時可以直接使用清潔的太陽能及風能，達到節能、環保、安全的目的。由于減少了打磨機主機及其電源線、調溫電蠟刀的主機及其電源線，可以使技工桌桌面更簡潔。

由于節能電器的使用，使得總功率可以控制在200W以下，遠低于一般技工桌800～2000W的總功率。

6 結語

將口腔技工桌220V的交流電源供電改為24V直流電源供電，減少了口腔技工桌上的電源線的數量，尤其是避免220V的電源線存在，避免引發人身觸電事故，保證了口腔修復實訓用電安全，使技工桌桌面更簡潔，使技工桌的總功率大幅度降低，同時可以直接使用清潔的太陽能及風能，最終達到節能、環保、安全、健康的目的。

［1］ 宋冬靈.LED燈應用及展望［J］.科技之窗，2011（9）：123～124.

［2］ 李德濤.量具修理［M］.沈陽：遼寧人民出版社，1963.

［3］ 張 敏，陳治清.口腔材料學［M］.3版.北京：人民衛生出版社，2003.

［4］ 周曉鳴.電工電子手冊［M］.武漢：湖北科學技術出版社，2006.