MUX-100DJ移動DR故障分析及處理三例

喻志才，蔣元林

解放軍第903醫院 醫學工程科，浙江 杭州 310013

引言

MUX-100DJ 移動DR 是島津公司生產的一款質量穩定、成像清晰的移動X線機。它主要由主機、立柱、球管、準直器、高壓發生器、驅動電機和成像系統等組成。該機由于使用年限長，機械磨損、早期設計缺陷等因素引起的故障主要表現在立柱、馬達和燈絲電路，現就其日常使用中的幾例高頻率故障分析和處理做具體分析和總結。

1 MUX-100DJ移動DR基本工作原理

1.1 MUX-100DJ移動DR主機電路分析

該主機的內部結構主要包括主控板NEXSC-MUX、電路板MUX CHARGE-99、通信控制板X CONT-2008、逆變器板INVERTER UNIT-C1、電源板MUX POWER-99、馬達驅動板MUX DRIVER-07 等[1]。其中，各主要電路板的功能介紹如下：主控板NEXSC-MUX 板控制整機工作的主CPU 板；通信控制板XCONT-2008 主要功能是輸入/輸出電路，傳送數據給NEXSC-MUX 板，管電流和管電壓的測量和反饋，測量管電壓過載檢測，IGBT 驅動控制，燈絲加熱驅動控制，充電控制等；逆變器板INVERTER UNIT-C1包括IGBT 主電路和燈絲加熱電路及電流啟動等；充電檢測電路板MUX CHARGE-99 主要檢測電池電壓、電流、充電錯誤；電源板MUX POWER-99 功能包括電源的開/關、電源的控制、電池電壓的檢測；馬達驅動板MU DRIVER-07主要驅動控制馬達的前后運動及機械相關聯鎖[2]。

1.2 MUX-100DJ移動DR機械臂部分工作原理

該設備采用滑軌式立柱和可伸展式支撐臂結合實現球管的上下、前后、左右移動。當設備通電后按下“管球臂移動”按鈕，通信控制板XCONT-2008 接收解鎖信號，將12 V 電壓輸入立柱及支撐臂上的電磁鐵，進而實現解鎖定位[3]。觸發解鎖按鈕后，可實現立柱左右移動、球管臂上下移動。

2 常見故障案例與分析

2.1 故障1：管球橫臂行走速度故障

2.1.1 故障現象當按下“管球臂移動”按鈕時管球臂不能抬起，并且設備行走速度緩慢。

2.1.2 故障分析

當按下管球臂移動的按鈕后，管球臂的鎖定電磁閥應當立即釋放，此時管球臂不能抬起，可能是電磁閥沒有動作。

2.1.3 故障檢修過程

（1）觀察故障出現時的機器狀況。首先我們可以在按下“管球臂移動”按鈕時仔細聽電磁閥的聲音，本機未聽到管球臂鎖定釋放電磁閥的動作聲音。其次察看條件顯示設定面板，發現在管球鎖定狀態時面板正常顯示，縮光器前指示燈亮藍燈（正常狀態下管球臂鎖定時兩者應該處于無任何顯示的狀態）。

（2）根據機器顯示的狀態初步確定故障原因。通過結合以上兩項檢查可判斷故障是由于管球臂未插好。可實際管球臂的鎖定栓已完全插入到管臂連接部分的鎖定裝置內。打開管臂連接部分拆除遙控器接收部的外殼，就可以看到管球臂鎖定機構。里面有一個限位開關SW4（上面有一個小鐵片和它連接使SW4 處于常開狀態）和一個電磁鐵（有一個鉤子和它連接）。當球管臂的鎖定栓插入到管臂連接部分時會碰到SW4 的小鐵片，使SW4 變為常閉狀態，這時設備就認為管球臂已收好。而這臺故障設備的SW4 的小鐵片由于多次撞擊位置太靠下，所以當球管臂的鎖定栓插入到管臂連接裝置內時未使SW4 變為常閉。所以在按下“管球臂移動”按鈕時管球臂不能抬起（電磁閥的鉤子無法脫開）。

（3） 分析導致機器行走緩慢的原因。如果管臂沒被鎖定，設備會自動選擇緩慢移動模式，系統的移動速度將限制為大約正常速度的一半[4]。在這種情況下，驅動輔助的力量限制約為正常的一半。

（4）故障處理方法。處理此故障非常簡單，拆除遙控接收部分然后在SW4 的小鐵片纏繞一定厚度的絕緣膠帶或用扎帶固定，讓其保證橫臂鎖定時能使SW4 處于閉合狀態，機器可恢復正常。

2.2 故障2：機器開機或準備狀態下報故障代碼“F32”或“F33”

2.2.1 故障現象

MUX-100DJ 開機起初，在READY 時偶爾出現“F32”或“F33”，后來出現的頻率越來越高，現場偶爾能聞到輕微的焦味。該機器軟件每隔800 ms 檢測一次，在準備狀態下每隔400 ms 檢測一次燈絲電流，如果儀器測得的燈絲電流約為1 A 或更小時即比預設值低50%以上就會報“F32”或“F33”錯誤[5-6]。因此，可將故障定位在燈絲加熱電路或燈絲檢測電路兩大部分。

2.2.2 故障分析

通過查看島津的服務手冊了解到“F32”是指實際球管燈絲電流小于設定的50%，“F33”是指燈絲電流小于1 A。現場能聞到輕微焦味，故需要打開和球管燈絲電流相關的通信控制板XCONT-2008 和逆變器板INVERTER UNIT-C1進行確認。

2.2.3 故障檢修過程

觀察到INVERTER UNIT-C1 上的電阻R5、R8、R15和R25 這幾個電阻有燒毀的痕跡（圖1）。

圖1 燒壞的電路實物圖

分析周邊電路（圖2），可以計算R25（LF 1/4 82.5 F）的功率，應該不低于2 W。但是實際上這幾個電阻的阻值如圖中的標示為1/4 W，INVERTER UNIT-C1 板上的電阻R5、R8、R15 和R25 設計功率不足因此造成慢慢地燒毀。用幾個較大功率的電阻更換之后機器沒有再出現故障。

2.2.4 故障小結

這種故障頻率從低到高的現象很多情況可能是因為器件的老化引起[7]，有可能是使用的原件功率不夠引起的現象，可以分析工作原理后適當加大元件參數進行改善。

2.3 故障3：機器報“d1”錯誤代碼。

2.3.1 故障現象

MUX-100DJ 機器出現“d1”報錯，且機器推動行駛比較困難。

2.3.2 故障分析

MUX-100DJ 出現“d1”報錯，查故障代碼手冊知“d1”表示行駛馬達過流。機器檢測到過電流，可能有以下三種情況。

（1）在小于0.8 km/h 低速行駛條件下檢測到馬達電流超過6 A，時間上超過10 s。

（2）在超過0.8 km/h 高速行駛條件下檢測到電動機電流超過8 A，時間上超過10 s。

圖2 電路原理分析圖

（3）其中一個左右直流電機存在缺陷。

可以在馬達驅動板MU DRIVER-07PCB 上的CP5（左電機）和CP19（右電機）上檢查電機電流。當未驅動直流電機時，兩個檢查引腳OFFSET 電壓均為0，關系為0.2 V/1 A[8]。因此，當上述檢查引腳的電壓在低速驅動條件下超過約1.2 V 時，錯誤“d1”可能發生。上述檢查引腳的電壓由V/F 轉換器轉換為頻率。當該脈沖信號的積分值達到“6 A 或8 A 持續10 s”時，出現錯誤“d1”，可以通過檢測兩個檢查引腳的電壓，判斷哪個直流馬達有缺陷。如果兩個檢查引腳的電壓都正常，則馬達驅動板MU DRIVER-07 PCB 或通信控制板XCONT 2008 PCB 可能有缺陷[9-10]。但直流電機之一仍有可能出現故障。

此時，需要考慮與馬達運動相關的部件主要電源控制板MUX POWER-99、馬達驅動板MU DRIVER-07以及剎車、驅動電機[11]是否運行正常。

2.3.3 故障排除過程

打開左右側蓋，我們先測量MUX POWER-99 板+120 V和-120 V 是否有輸出，根據電路圖，找到MU DRIVER-07板CN15 接頭，當手握推車把手前后推拉機器時，CN15的1、2 和3、4 端子分別有±125 V 左右，由此確定MUX POWER-99 輸入到MU DRIVER-07 板電壓正常[12]。為了確定是MU DRIVER-07 板的問題還是驅動電機的問題，我們需要檢測MU DRIVER-07 板CN14 和CN16 輸出到驅動電機電壓和驅動電機線圈阻值。拔出CN14 和CN16 端子，測量后發現輸出電壓異常，而左右馬達線圈阻值也均在11.5 ? 左右且正常。但機器代碼明確指出馬達電機過流，因此，首先需要分析馬達問題。

MUX-100DJ 有左右各一個馬達，在用萬用表測量兩個馬達的線圈阻值都正常，且現場又沒有新馬達可以更換確認是否為馬達不良的情況下，考慮到一般兩個馬達不會同時損壞，我們可以用交換法處理，具體方法如下。

（1）用萬用表測量左右馬達的線圈是否良好，如果線圈開路，可以確定馬達故障；如果線圈良好，則需進行下一步檢查。我們假設右側馬達不良：① 操作機器前，先拔下左側馬達插頭CN14，出現“d1”，可能是右側馬達不良，隨后插入左側馬達插頭CN14，拔下右側馬達插頭CN16，操作機器，此時不會出現“d1”；② 拔下左側馬達插頭CN14 和右側馬達插頭CN16，把左側馬達插頭CN14 插入MU DRIVER-07 板的CN16，操作機器，此時可能不會出現“d1”，拔下左側馬達插頭CN14，把右側馬達插頭CN16 插入MU DRIVER 板的CN14，操作機器，如果此時出現“d1”，我們可以斷定右側馬達不良。

（2）如果左側馬達不良，情況與上面相反，可參照分析。（3）應急解決法。同時拔下左側馬達插頭CN14 和右側馬達插頭CN16，此時操作機器不會出現“d1”，在平坦的路面移動機器，沒有馬達助力的情況下推機器會覺得比較重。

（4）引起該故障的原因是該款設備使用的是有刷馬達。長期的使用使碳粉磨損，導致馬達線圈短路引起馬達過流，解決的辦法是對馬達進行清潔除碳。

3 討論與總結

島津MUX-100DJ 型移動式DR 是一款比較智能的成熟的機器，故障率比較低，它具有很強的自檢和故障自診斷功能。在維修該機時，首先，要查閱故障代碼，清楚各個代碼所對應的意義，實行精確的點對點處理[13]；其次，要結合故障現象運用觀察法、靜態測量法、在線測量法、替換法、原理分析法等，結合該機工作原理電路圖和機器構造，實現故障的粗略和精細查找相統一[14]；最后，當懷疑電路缺陷替換或更改電路元件時，必須通過電路運算，得到確切的參數才能更改，不能盲目替換或更換元器件，以免擴大故障或損壞機器。

以上三例故障主要由元器件老化、使用磨損、缺乏維護保養等因素引起的。醫療儀器故障出現后，在能夠精確快速解決的情況下，行業工作者更多的是需要結合周期性、預防性維修工作[15]，特別是在儀器故障發生前對中大型醫療儀器定制詳細的周期性、預防性維修計劃（該工作包含目前各大醫院推行的計量和質量控制檢測）。只有做到像每架飛機起飛前后都必須強制性檢測維護保養一樣的全壽命閉環質量控制，我們的現代化醫療設備的管理和維修工作才算真正做到了實處[16]。