GE OEC-8800 C型臂X线机PS3电路原理分析与故障检修

刘长水，张凤祥

北京京煤集团总医院 医学工程部，北京 102300

GE OEC-8800 C型臂X线机PS3电路原理分析与故障检修

刘长水，张凤祥

北京京煤集团总医院 医学工程部，北京 102300

本文详细分析了GE OEC-8800 C型臂X线机立柱升降系统供电装置PS3的电路工作原理和故障检修方法。

C型臂；X线机；PS3电路；立柱升降系统；医疗设备维修

0 前言

OEC-8800 C型臂X线机是美国通用电气（GE）公司专门为医院骨科开展手术设计生产的移动式X射线诊断装置。其C型臂的旋转和X射线球管可上下升降移动，对于骨科开展各种方位的手术提供了极大的方便。

1 故障现象

通电工作中，机器透视、拍片及机架上升程序正常，唯有不能下降，按动下降按钮机器没有反应。

2 故障原因分析

OEC-8800 X线机C型臂以及X射线球管的垂直升降运动，主要是利用机器底座安装的24V直流电机的正反向运转，带动机架立柱的垂直升降来实现。

2.1 立柱升降装置系统的组成

立柱升降装置系统由立柱升降控制按钮（Lift Up Switch和 Lift Down Switch）、电源/电机控制电路板（Power/Motor Relay PCB）、立柱升降系统供电控制装置PS3（Column Power Supply PS3）、立柱升降执行机构（Column Lift ASM）等部件组成。参照机器随机提供的技术资料，其控制电路示意图如图1所示。

图1 立柱升降装置控制电路示意图

2.2 机架立柱升降装置的工作原理

手术中需要对立柱进行升降调节时，可分别按下升降按钮使其接点闭合，PS3输出的+36V电压，经Lift Up Switch或 Lift Down Switch，通过PS3的控制信号插座（CONTROL）的point 8 或point 7进入PS3，经内部电路转换，输出正极性或负极性的24V直流电压，以控制和改变直流电机的正反向运转，从而达到控制立柱垂直升降运动的目的。

2.3 原因分析

鉴于目前机器通电后透视、拍片及机架上升等工作程序正常，唯有机架立柱不能下降，按动下降按钮机器没有反应。立柱升降装置控制电路示意图所示的控制流程表明控制立柱升降的控制电压是同一个电压，即从PS3控制信号插座的point 9端子输出的+36V控制电压。由此可以得出如下判断：① 立柱升降控制装置的+36VDC电源供给正常；② 机器产生的故障存在于立柱下降控制电路之中。

由图1所示的立柱升降控制示意图中可以看出，控制立柱下降的工作流程是：

PS3产生+36VDC电压→控制信号插座（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。

通过对控制立柱下降的工作流程分析，引起立柱下降运动失灵的因素主要有以下几点：① 下降按钮（Lift Down Switch）损坏或触点接触不良；② P2/J2、P4、P3、CONTROL等接插件接触不良；③ Power/Motor Relay PCB电路板内部连线存在断路；④ PS3装置内部损坏；⑤ 所有电路连接线中存在某条线路断路。

3 故障检修

打开立柱底座球管侧的机器罩盖板，根据以上对控制立柱下降的工作流程以及引起立柱下降运动失灵因素的分析，对照图1所示控制电路示意图，循着立柱下降控制电路的流程，重点对可能引起立柱下降失灵的部位及元器件和线路进行了逐点的检查测量。检查结果各部件及线路连接均完好，按动下降按钮时，Power/Motor Relay PCB P3接口的 point 4 测量+36VDC正常，说明在PS3之前的电路控制部分工作完好，至此将故障范围局限在PS3和之后的部分。

PS3装置为GE OEC-8800的外协加工部件，由瑞士制造生产。PS3装置在出厂时作为一个整体部件安装在机器底部，整个内部装置被压缩在一个整体的塑料机箱内，外部无可拆卸之处。PS3装置外部只有三个连接插座：

（1）电源输入插座（POWER），连接从Power/Motor Relay PCB上过来的115V交流电压。

我们知道了能量和营养素的功能和需要量，怎么来实现能量和营养素的摄入呢？食物！食物是营养素的载体，所有的营养素是通过摄入食物来满足人体需求的。因此中国营养学会妇幼分会制定了膳食宝塔来指导孕妇孕期营养：

（2）直流电机电源输出插座，给直流电机提供正负极性的24V直流电压，以驱动立柱的垂直上升和下降。

（3）控 制 信 号 插 座（CONTROL）， 从 point 9输 出+36VDC控制电压，从point 7 和point 8接收立柱升降按钮发来的升降控制电压信号。升降按钮（Lift Up Switch和 Lift Down Switch）连接PS3输出的36V直流电压，作为LIFT_UP_SW或LIFT_DN_SW的选择连线连接到PS3装置。

OEC-8800 C型臂X线机随机技术资料中未提供PS3内部供电装置的电路原理图，GE公司也不做维修服务，一旦发生故障，只是采取更换PS3装置整个部件的办法，且价格不菲，还要等待一定的订货周期。为了不影响骨科手术的需要，并进一步了解分析其内部工作原理，笔者小心地对PS3装置外壳进行了剖解，根据内部实物绘制了其电路原理图，如图2所示。

图2 PS3装置内部控制电路图

根据图2所示的PS3装置内部控制电路图，分析其三个连接插座的作用和内部工作原理如下：

（1）电源输入插座（POWER）。从Power/Motor Relay PCB上过来的115V交流电压，通过电源输入插座（POWER）进入PS3后，分为两路：一路通过变压器T1降压、VD1-4整流和滤波，形成+24VDC直流电压，连接到继电器K2和K3的常开接点上。另一路则通过变压器T2降压、VD5-8整流和滤波，形成+36VDC直流电压，给继电器K1供电，同时经VD9送到控制信号插座(CONTROL)的 point 9输出，为控制立柱升降按钮提供控制电压。

（2）直流电机电源输出插座。直流电机电源输出插座的两条连接线连接到继电器K2和K3的动接点上，工作时给直流电机输出+24VDC直流电压。

（3）控制信号插座（CONTROL）。控制信号插座（CONTROL）的point 7和 point 8接收立柱升降控制按钮发来的升降控制电压信号，分别控制继电器K2和K3的吸合，以控制立柱升降直流电机的运转，达到控制立柱升降的作用。

（4）PS3装置工作原理。当机器不进行升降操作时，PS3装置内部的继电器K1、K2、K3均处于断开（未吸合）状态，三极管VT1、VT2以及可控硅VS也处于截止状态。输入的115V交流电压只有一路经变压器T2降压、整流和滤波后，形成+36VDC直流电压，经VD9送到控制信号插座（CONTROL）的 point 9输出。当机器需要立柱进行上升操作时，按下上升按钮（Lift Up Switch），立柱上升控制电压信号（LIFT_UP_SW约27VDC）经控制信号插座（CONTROL）的 point 8 进入PS3后，同时触发三路电路工作：① 经VD12使三极管VT2和可控硅VS导通；② 三极管VT2导通使继电器K1吸合，其接点K1-1闭合，115VAC经变压器T1降压、整流和滤波后，生成+24VDC直流电压；③ 可控硅VS导通使继电器K3吸合，其转换接点K3-1常闭接点断开，转为常开接点闭合。

由于以上三路电路的同时触发工作，就使得+24VDC电机电压经K3-1的常开接点（已闭合）输出，其24VDC输出电流回路为：VD1-4的正极 → K3-1的常开接点（已闭合）→ 直流电机（上正下负）→ 继电器K2-1常闭接点→ 可控硅VS(已导通) → VD1-4的负极，电机正向运转，机架的立柱上升。

当机器需要进行立柱下降操作时，按下下降按钮（Lift Down Switch），立柱下降控制电压信号（LIFT_dn_SW约27VDC）经控制信号插座（CONTROL）的 point 7 进入PS3装置后，工作过程与上述（1）、（2）基本相同，只是可控硅VS导通使继电器K2吸合，+24VDC电机电压经K2-1的常开接点（已闭合）输出，其24VDC输出电流回路为：VD1-4的正极 →K2-1的常开接点（已闭合）→ 直流电机（下正上负）→继电器K3-1常闭接点→可控硅VS(已导通)→VD1-4的负极，电机反向运转，机架的立柱下降。

图2中三极管VT1与周围元件构成电机保护电路。当电机运转使立柱到达升降极限位置后，如仍然按住升降按钮不释放，或因按钮故障造成接点不能断开，或因升降位置限位开关失灵时，电机会因长期通电运转引起设备的损坏。因此在PS3装置的内部电路中，设计有防止误操作电机保护电路。平时正常操作时，VT1处于截止状态，其集电极为高电位，可控硅VS导通。一旦任何原因引起升降控制信号电压长时间进入PS3装置时，连接VT1基极的电容电位就会逐渐升高，当基极电位升高到使其导通电位时，VT1导通，集电极变为低电位，VS立即截止，继电器K2、K3均失电释放，其转换接点全部复位成常闭状态，电机停止运转，保护设备免受损坏。

对照图2所示电路图进行仔细检查，最终发现故障原因是由于继电器K2在吸合状态时，其转换接点K2-1的动接点与常开接点接触不良，造成24VDC电压无法通过其接点输出给电机所致。

按照损坏的继电器规格（原型号为OMRON GSLE-1VD，24VDC/10A250VAC）,更换一只相同规格的继电器后，C臂X线机一切工作转为正常。

4 小结

进口设备结构较为复杂，许多部件都是整合在一起的,不可拆卸，而且大部分的厂商都不提供维修手册和技术资料，即使有些厂商提供技术资料也是有限的，只是一些日常维护保养的说明。一旦设备发生故障，厂商通常对发生故障的部件都不给予维修，而是简单地进行更换，动辄就要求支付上万元的费用，还要等待较长时间的备件定货周期，严重影响临床的使用，且有故障的部件还要收回，这对医院来讲是一笔不小的开支。因此笔者建议，对具有一定能力的医学工程技术人员，要进一步发挥主观能动性，掌握扎实的理论基础，提高疑难故障判断能力，最大限度地利用掌握的技术知识，尽量利用设备提供的逻辑框图资料，理解和分析其工作原理，把故障会聚到最小范围内，找出故障原因，以便于故障的排除。

[1]姜远海,彭明辰.临床医学工程技术[M].北京:科学出版社,2002.

[2]李青,等.电路与电子技术教程[M].北京:中国计量出版社,2001.

[3]《无线电》编辑部.无线电元器件精汇[M].北京:人民邮电出版社,2000.

[4]吴友华.GE OEC9800 C型臂X光机故障检修实例[J].中国医疗设备,2010,(1):113-114.

[5]戴清利.东芝DGW-20A X光机常见故障的判断与维修[J].科技传播,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

作者邮箱：liuchangshui@sina.com