Файл: 1 Обзор существующих методов и аппаратов 4 2 Анализ технического задания 10.docx
Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 97
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Содержание
Введение 3
1 Обзор существующих методов и аппаратов 4
2 Анализ технического задания 10
3 Разработка структурной схемы 11
4 Разработка схемы электрической принципиальной 13
5 Моделирование работы схемы электрической 16
6 Разработка топологии и конструкции платы печатной 18
7 Разработка конструкции устройства 30
8 Разработка функционального алгоритма и программы работы микропроцессорного блока 32
Заключение 35
Список используемых источников 36
Введение
Физиотерапевтические процедуры оказывают многообразное воздействие на организм человека. В результате их применения исчезают или уменьшаются болевые синдромы, нормализуются секреторная и моторная функции органов, уменьшается активность воспалительных процессов, улучшается трофика органов и тканей, усиливаются репаративные процессы. В основе этих клинических эффектов лежит нормализующее влияние физиотерапевтических процедур на обмен веществ, окислительно-восстановительные процессы, нервно-гуморальную регуляцию функций внутренних органов, крово- и лимфообращения в них. В целом они способствуют мобилизации защитных сил организма.
Наиболее важное место среди комплекса физиотерапевтических процедур по лечению заболеваний нервной и мышечной системы занимает магнитотерапия.
В данной курсовой работе разработан аппарат магнитотерапевтический с низкочастотным переменным магнитным полем воздействия.
Актуальность выбранной темы раскрывается актуальностью объекта и предмета воздействия. Объектом воздействия магнитотерапевтического аппарата является человек и его болезни, предметом воздействия – терапевтические основы проведения процедуры магнитотерапии.
1 Обзор существующих методов и аппаратов
Низкочастотная магнитотерапия - лечебное применение магнитной составляющей переменного электромагнитного поля очень низкой и низкой частоты. Для лечебного воздействия используют различные виды низкочастотных магнитных полей: переменное (ПеМП), пульсирующее (ПуМП), вращающееся (ВрМП) и бегущее (БеМП). На рисунке 1 представлены основные виды магнитных полей, используемых для низкочастотной магнитотерапии.
Рисунок 1 - Основные виды магнитных полей, используемых для низкочастотной магнитотерапии:
ПеМП - переменное магнитное поле; ПуМП - пульсирующее магнитное поле; БеМП - бегущее магнитное поле; ВрМП - вращающееся магнитное поле. По оси абсцисс: время, t; расстояние, по оси ординат: магнитная индукция, В
По степени клинической эффективности воздействию низкочастотных магнитных полей в наибольшей степени подвержены нервная, сердечно-сосудистая и эндокринная системы. В таких полях увеличивается скорость проведения потенциалов действия по нервным проводникам, повышается их возбудимость, уменьшается периневральный отек.
В настоящее время в лечебных целях используют низкочастотные магнитные поля с частотами 0,125-1000 импульсов, магнитная индукция которых не превышает 100 мТл. В силу того что в физиотерапевтической практике успешно используют различные виды низкочастотного магнитного поля генерирующие их аппараты также разнообразны и многочисленны. Все они снабжены индукторами двух типов: электромагнитами и соленоидами. В ряде аппаратов имеются и полостные индукторы.
Магнитные поля очень низкой частоты (10-100 Гц) создают при помощи аппаратов Полюс-1 (в настоящее время не выпускается), Полюс-2, Полюс-2Д.. Градиент-1, АМТ-01 Магнитер, НЛМ- 1, МАГ-30 и МАГ-30-4. На индукторы первых четырех аппаратов в зависимости от избранного режима можно подавать как переменный, так и пульсирующий однополупериодный ток, т.е. формировать пульсирующее магнитное поле. Магнитная индукция, создаваемая этими аппаратами на поверхности индукторов, не превышает 50-75 мТл, а проникающая способность не превышает 6 см. Переменное магнитное поле низкой частоты (700, 1000 Гц) создает аппарат Полюс-101, магнитная индукция в центре соленоида которого составляет 1,5 мТл, а также аппараты Индуктор- 2У и 2Г, работающие на частоте 5000 Гц и формирующие магнитное поле с индукцией 3 мТл.
На рисунке 2 представлено осуществление воздействия низкочастотной магнитотерапией шейного отдела позвоночника.
Рисунок 2 - Осуществление воздействия низкочастотной магнитотерапией шейного отдела позвоночника
Для воздействия пульсирующим магнитным полем в частотном диапазоне 0,17-30 импульсов используют аппараты БИОС
, Каскад, Эрос, Биопотенцер. Магнитная индукция, создаваемая большинством из них, не превышает 30 мТл. Аппарат БИОС снабжен автоматической программой, позволяющей синхронизировать импульсное магнитное поле с частотой сердечных сокращений больного.
Универсальным аппаратом, позволяющим создавать постоянное, переменное, пульсирующее и импульсное магнитные поля, является ПДМТ, работающий на частотах 25, 50, 75, 100 и 150 импульсов. Создаваемые им магнитные поля имеют индукцию 150 мТл (постоянное) и 100 мТл (низкочастотное). В состав данного аппарата входят 27 индукторов-электромагнитов, а сам он имеет 16 ступеней регулировки магнитной индукции.
Бегущее магнитное поле создают путем подключения к многоканальному генератору системы из разнесенных в пространстве плоских магнитных катушек. Из-за попеременного переключения импульсов тока с одной катушки на другую формируемое магнитное поле "обегает" область тела больного, на которой расположены катушки. К аппаратам, излучающим бегущее магнитное поле, относятся Алимп-1, Атос и Аврора-МК-01. Первый из них содержит два вида излучателей, собранных в блоки по 3 и 5 соленоидов и образующих пирамиду и цилиндр. Частота следования импульсов генератора электромагнитного поля составляет 10 и 100 импульсов. Магнитная индукция на боковой поверхности индукторов-соленоидов достигает 10 мТл, а в центре - 3 мТл. В аппарате Атос она увеличивается до 33 мТл.
На рисунке 3 представлено воздействие бегущим магнитным полем на левую голень.
Рисунок 3 - Воздействие бегущим магнитным полем на левую голень
Вращающееся магнитное поле формируют при помощи аппаратов Полюс-3 и Полюс-4, генерирующих магнитное поле с частотой 12-25 импульсов. Индукция создаваемого ими магнитного поля составляет соответственно 30 и 15 мТл, а ее постоянное направление и специальная форма индукторов позволяет осуществить магнитофорез лекарственных веществ.
2 Анализ технического задания
Техническое задание содержит требования к устройству «Аппарат магнитотерапевтический с низкочастотным переменным магнитным полем воздействия». Основные исходные данные о назначении разработки представлены в соответствующем разделе.
С помощью электродов-индукторов осуществляется воздействие низкочастотным переменным магнитным полем на пациента согласно определенным схемам терапии. Конструктивно
аппарат выполнен в виде разомкнутого магнитопровода, на котором размещена обмотка из медного провода. Электрическая принципиальная схема аппарата состоит из конденсатора, выполняющего роль реактивного сопротивления, элементов сигнализации и резистора, предотвращающего воздействие электрическим током при касании штырей вилки сетевого шнура выключенного аппарата. Корпус и крышка аппарата выполнены из ударопрочного полимерного материала. Рабочей является нижняя поверхность аппарата.
Блок должен состоять из негерметичного корпуса размерами не более 200 × 100 × 100 мм и массой не более 1 кг. В корпусе будет размещена печатная плата и магнитопровод.
Для медицинских организаций, эксплуатирующих данный аппарат, имеет место выпуск аппарата в мелкосерийном и массовом производствах.
В конструкции устройства выбираем использование двусторонней печатной платы для обеспечения качественного монтажа. Элементы принципиальной схемы устройства будут иметь выводные корпуса. Радиокомпоненты будут размещены на верхней стороне платы, пайка будет осуществляться на нижней стороне платы согласно рисунку 1 ГОСТ 29137 -91 «Формовка выводов и установка изделий электронной техники на печатные платы. Общие требования и нормы конструирования».
Печатная плата с установленными компонентами должна крепится винтами в корпусе на специальные стойки. Габариты корпуса будут зависеть от размеров печатной платы..
3 Разработка структурной схемы
Структурная схема разрабатываемого аппарата приведена на рисунке 4.
Рисунок 4 – Структурная схема аппарата магнитотерапевтического
Согласно заданию в разрабатываемом приборе должно быть четыре независимых канала стимуляции. Они будут реализованы в использовании режимов низкочастотного переменного магнитного поля. Управление режимами осуществляет микроконтроллер.
При осуществлении магнитотерапевтического воздействия индукторы-соленоиды подключаются к электронному блоку. Генератор представляет собой источник переменного магнитного поля. К выходу генератора подключен усилитель мощности для увеличения мощности воздействия. В генераторе предусмотрена регулировка уровня магнитной индукции от 20 до 455 мТл, осуществляется регулировка диапазона частот выходных импульсов от 1 до 150 Гц. Генераторами осуществляется частота следования пачек импульсов 0,1-1 Гц.
Питание устройства осуществляется от перезаряжаемой батареи или сетевого питания.
4 Разработка схемы электрической принципиальной
На рисунке 5 изображена схема генератора, который построен на базе компаратора напряжения К554СА3А (DA2).
Рисунок 5 – Разрабатываемая схема электрическая принципиальная
Напряжение его питания 5 В стабилизировано интегральным стабилизатором L78L05ACU (DA1), поэтому внешнее напряжение питания может быть нестабилизированным и находиться в пределах от 9 до 12 В. Диод VD1 предназначен для защиты от переполюсовки питания. Частотозадающим элементом генератора служит колебательный контур, образованный ёмкостью датчика Cx и катушкой индуктивности L1. Компаратор охвачен положительной обратной связью через резистор R3. Рабочая точка компаратора задана делителем напряжения R1R2 и стабилизирована отрицательной обратной связью по цепи R4С4, не пропускающей переменную составляющую выходного напряжения компаратора.
Генерируемые импульсы поступают на усилитель мощности через буферный усилитель на транзисторе VT1. Резистор R8 ограничивает ток транзистора при замыкании в его коллекторной нагрузке.
В качестве индуктора, воздействующего на пациента, применена индуктивность 09P-103J-50 индуктивностью 10 мГн с сопротивлением постоянному току 35 Ом. Собственная резонансная частота катушки — 410 кГц. Это означает, что её собственная ёмкость — около 15 пФ. Добротность этой катушки, измеренная на частоте 79 кГц, не менее 70.
Основой измерителя служит микроконтроллер PIC16F628A-I/P [3], выполняющий управление процессом измерения, вычисление его результатов и отображение значения измеряемой величины на индикаторе.
Микроконтроллер DD1 воспринимает сигнал генератора по входу RA4, остальные линии его портов использованы для управления индикаторами HG1 — HG4 и приёма сигналов от кнопок управления SB1—SB3.
Напряжение питания 9.12В поступает от внешнего нестабилизированного источника. Потребляемый ток — до 200 мА. Прибор включают выключателем. Дроссели L2 и L3 предназначены для устранения паразитной связи между генератором и измерителем через источник питания. Стабилизированное напряжение +5 В для питания микроконтроллера и индикаторов обеспечивает интегральный стабилизатор DA1.