一种医用水机控制系统的设计

谢辉冯定

1 广西桂林市人民医院器械科 （广西 桂林 541002）2 水城县人民医院设备科 （贵州 六盘水 553000）

一种医用水机控制系统的设计

谢辉1冯定2

1 广西桂林市人民医院器械科 （广西 桂林 541002）2 水城县人民医院设备科 （贵州 六盘水 553000）

一款低成低廉，性能稳定，可靠性高的医用水机控制系统的设计。与传统水机控制系统相比，该设计简单实用，稳定性高，安全实用，故障率低，耗电量少，体积小，成本低，符合临床使用规定，易于维修和管理。

医用水机 控制系统 设计

Abstract: To design of a low cost, stable performance, high reliability control system for the medical water device. Compared with the traditional control system of the medical water device, the design is simple and practical, safe and practical, high stability, low failure rate, low power consumption, small volume, low cost,easy to meet the clinical requirements, maintenance and management.

Key words: medical water device, control system, design

医用水机是检验科、放射科、消毒供应中心、五官科、血透中心等常用的纯水供应设备。常规医用水机的设计结构主要包含进水控制、预处理、物理过滤、活性炭吸附、超滤、反渗膜、去离子、纯水存储等框架。医用水机的核心部件是水位的检测与控制电路，而传统的医用水机水位检测与控制电路基本是利用继电器的触点开闭联动来控制水位的，不但成本高、可靠性差、结构复杂，控制电路采用的220V交流无隔离市电也存在安全隐患。为此，设计了一款基于成本低、性价比高、低压控制、安全可靠的医用水机控制系统[1]。该设计无需进行复杂的调试，只要焊接无误即可一次制作成功，非常简单，基本上能够满足当前临床工作的需要[2]。

图1. 控制电路设计原理图

1.控制系统设计方法与实现

1.1 电路组成

控制系统设计电路见图1，采用一款高性价比的常用555时基电路为核心，由常规元器件电阻、二接管、电磁继电器、电容等元器件进行设计。设计电路简洁、安全、实用。

1.2 电路结构与元器件的选择

设计电路原理中，电源Vcc推荐使用常规5V直流电源。S1、S2分别为常开型浮子开关，其中S1为低水位探头，S2为高水位探头，用于检测水位的检测探头，S3为应急制水开关。U1为555时基电路，是电路的核心，可以选择LM555、UA555、NE555等芯片，推荐使用DIP-8封装的LM555元器件。KP是电磁性继电器，根据水机的大小选择合适电流大小的继电器，用于接通高压泵电源使电机工作。D1是二极管，避免继电器断电时产生的反峰电压对时基电路的冲击，可以选择1N4148或1N400系列二极管。电容C1的作用是增加电路抗干扰能力，在该设计中可以省略。R1、R2电阻取值为20kΩ。

1.3 电路原理分析

当储水箱中的水位处于低水位以下时，低水位探头S1检测到水位处于低水位时，浮子开关S1断开，555时基电路U1的2脚和6脚输入低于1/3Vcc的低电平，导致时基电路3脚输出端输出高电平。此时，继电器KP得电吸合，接通进水系统，使进水电机工作进水，同时，继电器KP得电吸合，也使得高压泵电源得电工作，为反渗膜提供足够的水压，保证反渗膜能够正常工作。

水机不断工作，储水箱水位逐步上升。当水箱中水位高于低水位时，浮子开关S1闭合，时基电路555的2脚和6脚电位上升到1/2Vcc，根据时基电路555的工作原理，只有当期6脚电位高于2/3Vcc时，电路3脚才能够跳变到低电平。所以，此时555时基电路U1的输出端3脚保持高电平输出，继电器保持吸合状态，制水持续进行。当储水箱中水位上升到高水位时，浮子开关S2闭合，短路了R1，555时基电路U1的6脚便得到高于2/3Vcc的高电平输入，其输出端3脚立即跳变为低电平，致使继电器断电停止吸合，进水电机和高压泵断电停止工作，水机制水停止。

如果临床用水，将使储水箱中水位开始下降，当水位低于高水位时，浮子开关S2断开，此时，S1仍然处于闭合状态。将使555时基电路的2脚和6脚电位为1/2Vcc，介于1/3Vcc和2/3Vcc之间。根据555时基电路的工作原理，只有当其2脚输入低于1/3Vcc的低电平时，555时基电路的3脚才能跳变为高电平。因此555时基电路U1的3脚输出端依然保持低电平输。当储水箱中的水位下降到小于低水位时，浮子开关S1断开，将使555时基电路U1的2脚输入小于1/3Vcc的低电平，导致U1电路的3脚立即跳变为高电平输出，继电器得电工作，开始下一轮制水。1.4应急制水设计

为考虑临床需要，满足人工应急制水的需求，电路设计中增加了一个常闭型按钮开关S3。如需紧急制水，按下按钮开关S3，则S3断开，无论此时浮子开关S1、S2状态如何，555时基电路U1的2脚将立即输入低电平，其输出端3脚立即跳变为高电平输出，继电器得电吸合，接通其他电源进行制水。松开开关S3则S3将恢复常闭状态，水机工作进入自动控制模式工作。

2.实验效果

按照设计电路，对某医用水机进行了改造实验，结果表明，该设计性能稳定、运行成本低、易于维护以及便于管理，使用效果良好，精度准确，耗电量低，安全可靠，箱内水位恒定，能正常供应纯水，取得了圆满成功[3]。是一款值得推广使用，可向知识产权局申请实用性新型专利的装置。

3.设计的不足与改进

医疗纯水供应的主要问题是箱内水位应保持在一定范围，避免出现“空箱”、“溢水”等现象发生。为了达到对纯水供应链路进行职能控制的目的，可在该设计基础上增加“溢水”报警功能和液晶屏显示水位的功能[4]。

[1] 孔正林.用555时基电路制作简易水位控制器[J].职业,2014,21(2):149.

[2] 陈桂涛.一种医用自动计时血沉架的设计[J].医疗卫生装备,2011,32(2):32-33.

[3] 吴正煜,王萍,张立新,等.一种多用途医疗纯水供给系统的设计与应用[J].中国医学装备,2015,12(5):42-45.

[4] 张盛,姜振兵.基于AT89C51单片机的水箱水位检测控制系统设计[J].科技广场,2010,23(9):122-124.

Design of a Control System for Medical Water Device

XIE Hui1FENG Ding2
1 Department of Medical Equipment Management, The Peopleʼs Hospital of Guilin (Guangxi Guilin 541002)2 Department of Medical Equipment Management, The Peopleʼs Hospital of Shuicheng (Guizhou Liupanshui 553000)

1006-6586(2017)15-0013-02

R197.39

A

2017-06-06