23-控制裝置課件

第三節(jié)控制裝置控制臺(tái)接觸器與繼電器常用控制開關(guān)常用儀表教學(xué)內(nèi)容掌握接觸器、繼電器、控制開關(guān)的工作特點(diǎn)和用途。教學(xué)目標(biāo)控制裝置

主要任務(wù)：調(diào)節(jié)和控制管電壓、管電流、曝光時(shí)間控制裝置主要由各種低壓部件組成。對(duì)于常規(guī)X線機(jī)，這些低壓部件包括自耦變壓器、諧振式磁飽和穩(wěn)壓器、空間電荷抵償器、接觸器與繼電器、控制開關(guān)和常用儀表等。而逆變X線機(jī)，由于采用了直流逆變技術(shù)，控制裝置大多采用微電子電路和大規(guī)模集成電路，電路機(jī)構(gòu)復(fù)雜，但自動(dòng)化程度高。一、控制臺(tái)X線機(jī)控制裝置的主要部件集中布局在控制箱內(nèi)，通常稱為控制臺(tái)。不同型號(hào)的X線機(jī)，其結(jié)構(gòu)、體積、功能不一，控制臺(tái)的結(jié)構(gòu)差異很大，但大致可分為臺(tái)面結(jié)構(gòu)和臺(tái)內(nèi)結(jié)構(gòu)兩部分。

（一）臺(tái)面結(jié)構(gòu)臺(tái)面上設(shè)有各種控制開關(guān)、按鍵、調(diào)節(jié)旋鈕和指示儀表。分別用來完成開關(guān)機(jī)控制、曝光條件選擇與調(diào)節(jié)、曝光條件的預(yù)示與指示、曝光控制等功能。按照曝光條件調(diào)節(jié)與檢查方式的選擇形式不同，控制臺(tái)臺(tái)面分為傳統(tǒng)式和輕觸式。早期的常規(guī)X線機(jī)采用傳統(tǒng)式臺(tái)面，而程控或逆變X線機(jī)大多采用輕觸式。

（二）臺(tái)內(nèi)結(jié)構(gòu)大多數(shù)X線機(jī)的低壓部件、控制元件均按照一定的方式布局在控制臺(tái)內(nèi)。

X線機(jī)控制器內(nèi)部元器件的布局一般分為三層。一般體積大、重量重的部件如自耦變壓器、穩(wěn)壓器和空間電荷抵償器等排布在控制器的底層；中上層排布接觸器、繼電器、延時(shí)器、大功率電阻及電路板等；在控制器的背面下方一般設(shè)置有接線板或接插件，與控制器外部連接。

（三）控制方式

1、三鈕制：管電壓、管電流、曝光時(shí)間三個(gè)曝光參數(shù)由各自的旋鈕來調(diào)節(jié)或選擇。攝影條件搭配靈活、造價(jià)低廉等。

2、二鈕制：將管電流與曝光時(shí)間的乘積作為一個(gè)曝光參量來控制，X線機(jī)的控制系統(tǒng)出現(xiàn)了只有管電壓和曝光量（mAs）的二鈕制調(diào)節(jié)控制方式。攝影時(shí)只需選定管電壓和代表X線輻射量的mAs值，即可完成攝影條件的選擇。3、單鈕制：所謂單紐制是指在攝影時(shí)，操作人員只需要調(diào)節(jié)管電壓值，即可在X線管允許的最大功率范圍內(nèi)，通過自動(dòng)降落負(fù)載曝光控制系統(tǒng)控制曝光時(shí)間和管電流，充分發(fā)揮X線管效率。

4、零鈕制：按人體的部位和厚薄分類設(shè)置部位按鈕，攝影時(shí)只需要按下相應(yīng)的部位按鈕，X線機(jī)即可自動(dòng)針對(duì)該部位確定一個(gè)合適的曝光參量。一般采用自動(dòng)降落負(fù)載曝光控制系統(tǒng)。二、接觸器與繼電器

作用：接通或切斷電路

結(jié)構(gòu)：鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)工作原理：利用線圈通電產(chǎn)生電磁吸力來帶動(dòng)觸點(diǎn)閉合或斷開，控制電路的工作狀態(tài)。

區(qū)別：接觸器一般應(yīng)用于大功率電路中，觸點(diǎn)通過電流大，一般在5A以上；繼電器工作在小功率電路中，觸點(diǎn)通過電流小，一般在5A以下，結(jié)構(gòu)略有不同。

（一）交流接觸器

1、原理：線圈通電鐵芯磁化吸引銜鐵觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換線圈斷電銜鐵復(fù)位電磁學(xué)知識(shí)，鐵芯產(chǎn)生磁力大小取決于磁通強(qiáng)弱，而磁通又取決于線圈的匝數(shù)和通過電流的乘積，即安匝數(shù)。電磁感應(yīng)復(fù)位彈簧2、結(jié)構(gòu)：電磁鐵、觸點(diǎn)、滅弧裝置（1）電磁鐵：鐵芯、線圈、銜鐵電磁鐵的外形主要取決于鐵芯形狀，鐵芯采用硅鋼片疊制而成，以限制交變磁場在鐵芯中產(chǎn)生渦流而發(fā)熱。

鐵芯上裝有短路環(huán)，又稱罩極線圈，主要用來減少交流接觸器吸合不穩(wěn)而產(chǎn)生噪聲的現(xiàn)象。

（2）觸點(diǎn)：作用是接通或斷開所控電路。常用銅或合金材料制成，為了避免觸點(diǎn)氧化和減小接觸電阻，常在觸點(diǎn)表面鍍銀或鎢鉑合金來提高觸點(diǎn)表面的熔點(diǎn)機(jī)導(dǎo)電性能，延長使用壽命。①按動(dòng)作劃分，分為靜觸點(diǎn)和動(dòng)觸點(diǎn)。靜觸點(diǎn)：保持原位不動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)：受電磁鐵帶動(dòng)發(fā)生位置的移動(dòng)，與靜觸點(diǎn)接觸或斷開，從而控制電路的通、斷。

②實(shí)際電路分析中，分為常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。常開觸點(diǎn)：線圈不得電時(shí)處于斷開狀態(tài)，線圈得電、銜鐵吸合時(shí)閉合的觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)：線圈不得電時(shí)處于閉合狀態(tài)，線圈得電、銜鐵吸合時(shí)斷開的觸點(diǎn)KMKM常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)左開右閉上開下閉線圈KM

③按結(jié)構(gòu)形式，分為橋式觸點(diǎn)和指式觸點(diǎn)。橋式觸點(diǎn)的斷弧能力較指式觸點(diǎn)強(qiáng)。④以通過電流，分主觸點(diǎn)和副觸點(diǎn)。主觸點(diǎn)：面積較大，允許通過的電流大，一般用來接通或斷開主電路等電流較大的電路；副觸點(diǎn)：面積小，一般允許通過的電流在5A左右，主要用于X線機(jī)控制電路中完成各種控制要求。多數(shù)接觸器都設(shè)有3對(duì)主觸點(diǎn)、4對(duì)副觸點(diǎn)（兩對(duì)常開、兩對(duì)常閉）。

（3）滅弧裝置：因接觸器用于大電流、大功率電路，其觸點(diǎn)在接通或斷開瞬間容易形成很大的電弧，燒壞觸點(diǎn)和使電路的斷開時(shí)間延長，所以主觸點(diǎn)額定電流20A以上的接觸器都設(shè)置有滅弧柵裝置。滅弧柵有若干個(gè)排列成柵狀的導(dǎo)磁薄片組成，裝在石棉水泥壓制的滅弧罩內(nèi)，將滅弧罩置于接點(diǎn)周圍。當(dāng)接點(diǎn)間產(chǎn)生電弧時(shí)，電弧的周圍形成磁場，該磁場的磁通從密度大的電弧處向密度小的薄片方向移動(dòng)，從而將電弧推出觸點(diǎn)間，進(jìn)入滅弧柵而熄滅，以熱量的形式迅速散去，達(dá)到滅弧的目的。

在X線機(jī)使用中，接觸器觸點(diǎn)間的電弧除采用上述的滅弧柵滅弧外，還有另外兩種方法。①在高壓初級(jí)電路的主觸點(diǎn)中串入“防突波電阻”，一方面阻止高壓次級(jí)產(chǎn)生瞬間過電壓，另一方面減少觸點(diǎn)間的電弧。

②可控硅零點(diǎn)觸發(fā)接通電路：將接觸器觸點(diǎn)電路中串入大功率可控硅元件，工作時(shí)接觸器線圈先得電，其觸點(diǎn)先接通電路，但此時(shí)該電路還五電流通過，因可控硅還處于截至狀態(tài)，待電源波形過零點(diǎn)時(shí)可控硅觸發(fā)導(dǎo)通接通電路，以此避免觸點(diǎn)間電弧的產(chǎn)生。

3、使用交流接觸器主要用于X線機(jī)的大電流電路中，如電源電路、高壓初級(jí)電路、控制電路等。其型號(hào)常有CJ0、CJ10系列。交流接觸器在線圈剛接通電源的瞬間銜鐵未完全吸合，鐵芯與銜鐵之間存在較大的空氣間隙，磁路的磁阻大，線圈的阻抗小，因而線圈中流過的電流很大，該電流稱為線圈的啟動(dòng)電流。起動(dòng)電流可達(dá)正常工作電流的數(shù)倍，最高達(dá)15倍。因此使用中應(yīng)禁止銜鐵在不吸合的情況下長時(shí)間給線圈通電，一面燒毀線圈。繼電器

繼電器是控制裝置中用來傳遞、轉(zhuǎn)換信號(hào)的主要控制元件。它根據(jù)電流、電壓、溫度、磁力等某一物理量的變化，自動(dòng)接通或斷開觸點(diǎn)，進(jìn)而接通或斷開控制電路。根據(jù)不同的用途，繼電器可分為電磁式繼電器、中間繼電器、熱繼電器和干簧管式繼電器等，但其工作原理基本相同。

1、電磁式繼電器

電磁繼電器根據(jù)線圈的工作環(huán)境分為電壓繼電器和電流繼電器。電壓繼電器線圈匝數(shù)多，線徑細(xì)，阻抗大。電路連接中，繼電器線圈關(guān)聯(lián)在電源電路上，繼電器的工作受線圈兩端的電壓高低控制。電流繼電器線圈匝數(shù)少，線徑粗，阻抗小。電路連接中，繼電器線圈串聯(lián)在負(fù)載電路中，繼電器的工作受線圈中流過的電流大小控制。2、中間繼電器屬于電磁繼電器，結(jié)構(gòu)尺寸小，觸點(diǎn)多，能夠?qū)崿F(xiàn)多路控制，即用一路輸入信號(hào)去控制多路輸出信號(hào)。中間繼電器的電磁鐵位于底部中央，觸點(diǎn)為橋式雙斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)，分上下兩層排列于繼電器頂部，每層各裝4對(duì)觸點(diǎn)，上層制成常閉觸點(diǎn)，下層制成常開觸點(diǎn)。工作原理：當(dāng)線圈帶電時(shí)，動(dòng)鐵芯被靜鐵芯吸引而下降，帶動(dòng)連動(dòng)機(jī)構(gòu)使常閉觸點(diǎn)打開。當(dāng)線圈斷電時(shí)，各觸點(diǎn)在復(fù)位彈簧作用下復(fù)位。3、時(shí)間繼電器當(dāng)線圈通電或失電后，其觸點(diǎn)延時(shí)一定時(shí)間后才動(dòng)作的繼電器。有通電延時(shí)和斷電延時(shí)兩種。時(shí)間繼電器有空氣阻尼式、電容充放電式、擒縱輪式、短路環(huán)式等多種類型。目前晶體管式和集成電路式應(yīng)用比較普遍。主要用于控制電路、旋轉(zhuǎn)陽極電路及電動(dòng)診視床電路等。

4、高靈敏度繼電器一般為直流繼電器，線圈線徑細(xì)、匝數(shù)多、電阻大。一般用于電子管屏極電路或晶體管集電極電路中，在線圈中通以數(shù)毫安到數(shù)十毫安的電流即可工作，故又名為高靈敏度繼電器。工作過程：當(dāng)晶體管集電極電流流過繼電器線圈并達(dá)到繼電器的工作電流時(shí)，其銜鐵被吸合，銜鐵帶動(dòng)觸點(diǎn)閉合或斷開，以控制被控電路。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩個(gè)以上獨(dú)立線圈繞在同一鐵芯上，2個(gè)靜觸點(diǎn)，1個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)，1塊永久磁鐵5、極化繼電器工作原理：線圈I通電，動(dòng)觸點(diǎn)b與靜觸點(diǎn)a接觸，與靜觸點(diǎn)c斷開；當(dāng)線圈I失電，銜鐵不返回，依靠永久磁鐵的作用，動(dòng)觸點(diǎn)b仍與靜觸點(diǎn)a保持接觸。只有當(dāng)線圈II得電時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)b才與靜觸點(diǎn)a脫離，而與靜觸點(diǎn)c接觸；當(dāng)線圈II失電時(shí)，同樣依靠永久磁鐵的作用，動(dòng)觸點(diǎn)b仍與靜觸點(diǎn)c保持接觸。因此它具有狀態(tài)記憶功能，能記憶上次得電的線圈狀態(tài)，故名極化繼電器。

6、干黃管式繼電器簡稱干簧管，動(dòng)作速度快、工作穩(wěn)定、壽命長、體積小，可做X線機(jī)的保護(hù)繼電器、行程開關(guān)等。干簧管：由兩片或數(shù)片具有彈簧作用的鐵鎳合金導(dǎo)磁片封裝在充有惰性氣體（如氖、氦等）的玻璃管中組成的開關(guān)元件。導(dǎo)磁簧片兼作接觸片，等同于繼電器的觸點(diǎn)。簧片既能導(dǎo)磁又能導(dǎo)電，起著磁路和開關(guān)電路的雙重功能。

工作原理：給干簧管外加磁場（由通電線圈產(chǎn)生或永久磁鐵提供），管內(nèi)兩簧片分別被磁化，在兩簧片的近短，因極性相反而互相吸引，使黃片接觸，接通電路。去除外加磁場，簧片依靠自身彈力復(fù)位，兩簧片脫開，切斷電路。常用控制開關(guān)

在X線機(jī)電路中需要有不同形式、類別、結(jié)構(gòu)的開關(guān)來接通和切斷電路，因此開關(guān)的種類較多，選用開關(guān)時(shí)，主要是根據(jù)電路的最高工作電壓和允許通過的最大電流值，下面介紹幾種X線機(jī)常用的開關(guān)。（一）按鈕開關(guān)分為動(dòng)合按鈕(通按鈕)、動(dòng)斷按鈕(斷按鈕)、組合按鈕(通斷按鈕)。X線機(jī)中主要用于電源的通斷、電動(dòng)診視床的直立與水平運(yùn)轉(zhuǎn)、透視熒光屏架上的點(diǎn)片裝置的移動(dòng)等。（二）手開關(guān)習(xí)慣上稱為手閘，為外殼由硬質(zhì)塑料或橡膠壓鑄而成的手持開關(guān)，用于攝影曝光的啟動(dòng)按鈕。

根據(jù)X線機(jī)曝光形式不同，分單層開關(guān)和雙層開關(guān)，前者在按下時(shí)為預(yù)備，松開后曝光；后者是按下第一層為預(yù)備，按下第二層為曝光。（三）腳開關(guān)習(xí)慣上稱為腳閘，為X線透視時(shí)操作方便而設(shè)計(jì)的腳踏開關(guān)，用來控制X線的發(fā)生和停止。（四）微動(dòng)開關(guān)由推桿、彎形片狀彈簧、接點(diǎn)和復(fù)位彈簧組成。由于簧片具有杠桿的作用，因而推桿只需很小的位移，就可使接點(diǎn)動(dòng)作，故稱微動(dòng)開關(guān)。轉(zhuǎn)換開關(guān)外形結(jié)構(gòu)圖刷形開關(guān)外形結(jié)構(gòu)圖（五）轉(zhuǎn)換開關(guān)或刷形開關(guān)開關(guān)

下圖為轉(zhuǎn)換開關(guān)的電路符號(hào)圖。如圖示，當(dāng)旋動(dòng)轉(zhuǎn)軸時(shí)，每層接點(diǎn)“1”同時(shí)切斷。接點(diǎn)“2”同時(shí)接通，再旋動(dòng)轉(zhuǎn)軸接點(diǎn)“2”切斷、接點(diǎn)“3”接通，依次循環(huán)。

（六）琴鍵開關(guān)主要用于開關(guān)機(jī)控制、管電流選擇、檢查方式選擇等。分單鍵式和多鍵互鎖式。（七）輕觸式開關(guān)輕觸式開關(guān)應(yīng)用十分廣泛，如計(jì)算機(jī)鍵盤、鼠標(biāo)按鍵、電視機(jī)機(jī)身上的電源鍵、音量調(diào)節(jié)按鍵等。

X線設(shè)備中，用于程控、逆變X線機(jī)控制臺(tái)面上的各種操作控制。操作開關(guān)時(shí)所需壓力小，開關(guān)壽命長，提高了操作的安全性，開關(guān)性能比其他復(fù)雜的機(jī)械開關(guān)更可靠。（八）薄膜開關(guān)一種有彈性的絕緣材料組成的多層結(jié)構(gòu)按鍵開關(guān)，具有外形美觀、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。主要由面膜、面膜背膠、上線路層、隔離層、下線路層和背膠層組成，其中，面膜層、上線路層、下線路層由PC、PET、PVC等材料制成的透明薄膜，面膜被膠、隔離層和背膠層為雙面膠材料。工作原理：未按下面膜層時(shí)，隔離層對(duì)上下線路層起隔離作用，線路斷開；按下面膜層時(shí)，上線路與下線路重合，線路接通，從而對(duì)線路外接元器件起到開關(guān)作用。（九）遙控器為減少X線對(duì)操作者的輻射，某些現(xiàn)代床邊X線機(jī)或其他移動(dòng)式X線機(jī)設(shè)計(jì)有遠(yuǎn)距離無線遙控曝光裝置。裝置由遙控發(fā)射器和遙控接收器組成，遙控接收器安裝在X線機(jī)控制臺(tái)內(nèi)；遙控發(fā)射器如同一般家用電器的遙控器，遙控發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)能在有效距離內(nèi)被安裝在X線機(jī)內(nèi)的遙控接收器接收，控制X線的發(fā)生與停止。常用儀表

常規(guī)X線機(jī)通常采用指針式儀表來指示或檢測機(jī)器的主要參數(shù)，如電源電壓、管電壓、管電流和毫安秒等。而程控、逆變X線機(jī)則多采用數(shù)碼管以數(shù)字形式顯示。（一）電源電壓表用來顯示X線機(jī)電源電壓的儀表，接在X線機(jī)自耦變壓器的輸出端線上，用來顯示X線機(jī)輸入電源電壓的波動(dòng)范圍。

X線機(jī)開機(jī)后，首先應(yīng)將電源電壓調(diào)至電源電壓表的“▽”標(biāo)記處，否則應(yīng)該調(diào)節(jié)控制臺(tái)臺(tái)面上的電源電壓調(diào)節(jié)旋鈕，通過改變自耦變壓器輸入端的匝數(shù)，從而改變電源電壓。磁變式電壓表表頭連接整流器（二）千伏表也稱kV表，主要用來預(yù)示管電壓。千伏表并聯(lián)在高壓初級(jí)電路中，測量的是高壓初級(jí)的電壓，但是刻度盤上所標(biāo)數(shù)值，是按照高壓變壓器的變壓比，將初級(jí)電壓換算成次級(jí)電壓的kV值，故稱千伏表。 如：某X線機(jī)高壓變壓器初級(jí)最高輸入電壓為250V時(shí)，次級(jí)最高輸出電壓是100kV，其變壓比為2.5V/1kV，則：250V/100kV、200V/80kV。

千伏表顯示的管電壓值是一個(gè)預(yù)示值，而不是直接加載X線管兩端的真實(shí)管電壓。（三）毫安表毫安表（mA表）是用來測量流過X線管管電流大小的儀表，將毫安表串連在高壓變壓器次級(jí)中心接地端的電路中，測量高壓次級(jí)回路電流（X線管電流）。毫安表多用磁電式直流表，需加交流裝置。通常將表盤讀數(shù)設(shè)計(jì)為小量程和大量程兩檔，分別用來進(jìn)行透視和攝影管電流指示。 某200mAX線機(jī)毫安表刻度X線發(fā)生裝置基本電路（四）毫安秒表毫安表大多是指針表，因存在機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，其讀數(shù)的準(zhǔn)確度與電流作用時(shí)間和表的讀數(shù)建立時(shí)間有關(guān)，若該表的讀數(shù)建立時(shí)間為0.5s，當(dāng)電流作用時(shí)間低于0.5s時(shí)，毫安表指針的讀數(shù)無法穩(wěn)定下來造成讀數(shù)不準(zhǔn)。中、大型X線機(jī)，特別是目前大功率的X線機(jī)其曝光時(shí)間極短，此時(shí)就需要設(shè)計(jì)毫安秒表（mAs表），它測量的是X線管的毫安值與曝光時(shí)間的乘積，即X線的“量”。

mAs表有沖擊式和電子式兩種。（五）數(shù)碼顯示表簡稱豎數(shù)顯表，其顯示原理是：將連續(xù)變化的物理量經(jīng)傳感變送后轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)