К курсовой работе на тему: аппарат низкочастотной магнитотерапии «Полюс-1» ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «Тюменский Государственный Нефтегазовый Университет» Институт нефти и газа Кафедра: «Автоматизация и управление» ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовой работе на тему: аппарат низкочастотной магнитотерапии «Полюс-1» Выполнил: студент гр. МБП-06 Конышев В. В. Проверил: к.т.н., доц. Мусихин С.А. Тюмень, 2009 Пояснительная записка: восемнадцать страниц, тринадцать рисунков, три источника, одно приложение. Ключевые слова: магнитотерапия, магнитное поле, «Полюс-1», принцип работы, функциональная схема, принципиальная электрическая схема. посвящена анализу работы аппарата низкочастотной магнитотерапии «Полюс-1». Данный метод лечения имеет широкий диапазон применения, используется при борьбе со многими заболеваниями. Кроме того, он довольно прост в эксплуатации, и поэтому может применяться даже в домашних условиях. В пояснительной записке приведены показания к применению, инструкция по его использованию. Подробно и доступно разобран принцип действия прибора. Приведена принципиальная схема, и описано назначение каждого элемента. Содержание Введение …………………………………………………………………………..4 1 Технологическая часть………………………………………………………….6 2 Функциональная схема прибора……………………………………………….9 3 Принципиальная схема прибора……………………………………………...11 4 Назначение элементов схемы…………………………………………………12 Список используемой литературы……………………………………………...14 Приложение………………………………………………………………………16 Введение Магнитотерапия – метод лечения переменным низкочастотным и постоянным магнитным полем. Показания к использованию магнитотерапии, способы применения продолжают и до настоящего времени расширяться и углубляться. Известно, что магнитные поля влияют на процессы тканевого дыхания. Отмечается высокая чувствительность центральной нервной системы к их действию в виде усиления процессов торможения. Магнитные поля устраняют хроническую боль, способствует ускорениюкровотока, оказывает сосудорасширяющее действие, влияют на свертывающую систему крови. У пациентов, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, применение магнитотерапии улучшает общее состояние, положительно влияя на показатели гемодинамики, в частности у больных гипертонической болезнью снижаются показатели артериального давления. Положительные результаты лечения магнитными полями отмечаются у больных, страдающих облитерирующим эндартериитом I-II стадии, атеросклерозом сосудов нижних конечностей и выражаются в виде улучшения общего состояния, увеличения общего кровотока. В результате применения магнитотерапии в комплексном лечении больных тромбофлебитом, варикозном расширении вен ног, осложненными язвами, происходит уменьшение чувства тяжести в ногах, боли, отечности. Ускорение заживления язв, улучшение местного кровообращения, нормализация функции противосвертывающей системы крови. Исследованиями в результате эксперимента установлен гипосенсибилизирующий эффект магнитных полей, которые способствуют ослаблению аллергический реакций кожи. Клинические результаты свидетельствуют о положительном влиянии магнитотерапии в комплексном лечении экземы, нейродермита, псориаза. При бронхиальной астме легкой и средней тяжести под влиянием магнитных полей отмечается урежение или прекращение приступов удушья. Имеются данные о благоприятном влиянии магнитотерапии на результаты лечения язвенной болезни желудка, двенадцатиперстной кишки, поджелудочной железы. Противовоспалительное, противоотечное, нейротрофическое действие магнитных полей, улучшающее кровообращение, снимающее боль, успешно применяется при заболеваниях опорно-двигательного аппарата. При лечении переломов магнитотерапия ускоряет процессы консолидации костной ткани. Положительные результаты комплексного лечения с применением магнитных полей наблюдается у больных, страдающих ревматоидным артритом, дефомизирующим остеохондрозом, асептическим некрозом головки бедренной кости, псориатическим полиартритом, контрактурой Дюпюитрена. Следует отметить, что магнитные поля оказывают положительное влияние в лечении ряда гинекологических, отоларинголоческих, глазных болезней. Широкий диапазон лечебного действия магнитных полей позволяет использовать данный метод лечения как в лечебно-профилактических, так и в домашних условиях с помощью аппарата «Полюс-1». 1 Технологическая часть «Полюс-1» - передвижной аппарат, являющийся источником переменного (синусоидального) и пульсирующего магнитных полей с частотой 50 Гц, которые можно использовать в непрерывном и прерывистом режимах. При последнем длительность посылки и паузы составляет по 2 с. В комплект аппарата «Полюс-1» входят два цилиндрических индуктора с диаметром рабочей поверхности 110 мм (с П-образным сердечником), два прямоугольных индуктора разме­ром 160x55x47 мм с пятью рабочими поверхностями (с прямым сердечником), полостной индуктор размером 0 25x165 мм и ремень с фиксатором. Величина интенсивности воздействия регулируется 4 ступенями переключения и зависят от используемого индуктора. На панели управления аппарата «Полюс-1» (рис. 1) размещены: 1 - клавиша «Сеть»; 2 - световой индикатор сети; 3 - клавиша «Форма тока»; 4 - клавиша «Режим»; 5 - процедурные часы; 6 - ручка «Интенсивность»; 7 - два индикатора магнитного поля. Рисунок 1.1 - Схема панели управления аппарата «Полюс-1» Включение аппарата : 1) перевести клавишу «Сеть» (1) в по­ложение «Вкл.». При этом включается световой индикатор сети (2); 2) перевести клавишу «Форма тока» (3) в положение для получения переменного или пульсирующего магнитного поля; 3) Перевести клавишу «Режим» (4) в положение непрерывного или прерывистого режима магнитного поля; 4) ручку процедурных часов повернуть по часовой стрелке до упора, а затем обратным поворотом установить заданное время процедуры; 5) поворотом ручки «Интенсивность» (6) вправо от нулевого положения установить указанную в назначе­нии врача интенсивность воздействия. При этом включаются свето­вые индикаторы магнитного поля (7, 8), причем каждый индикатор соответствует одному из индукторов. Лампы индикаторов должны светиться непрерывно или с перерывами в зависимости от положе­ния клавиши «Режим» (4). По истечении времени процедуры подача магнитного поля на пациента автоматически отключается и подается звуковой сигнал. После окончания процедуры необходимо повернуть ручку «Интен­сивность» (6) в положение «О» и перевести клавишу «Сеть» (1) в положение «Откл.». При этом гаснет индикатор сети. После окон­чания работы штепсельную вилку аппарата извлечь из сетевой ро­зетки. При проведении процедуры цилиндрический и прямоугольный индикаторы фиксируются у тела больного посредством индуктодержателей, укрепленных на корпусе аппарата с помощью ремня. Допускается использование с этой целью и эластичного бинта, а по­лостной индуктор крепится только с помощью ремня. На тыльной (нерабочей) поверхности цилиндрического и прямоугольного индук­торов обозначены полюса: северный (N) и южный (S) и стрелка, по­казывающая при пульсирующем поле направление магнитных сило­вых линий индукции между полюсами. При переменном магнитном поле эти обозначения условны, так как направление магнитных силовых линий в каждый полупериод меняется на обратное. Стрел­ка отражает только общую направленность силовых линий индук­ции относительно оси тела или конечности пациента. Магнитотерапию с помощью аппарата «Полюс-1» можно прово­дить посредством одного или двух одновременно работающих ин­дукторов. Максимальная магнитная индукция при применении пе­ременного магнитного поля с использованием цилиндрического индуктора с П-образным сердечником составляет не менее 35 мТл, с использованием прямоугольного индуктора с прямым сердечни­ком - не менее 25 мТл, полостного - не менее 30 мТл. О распре­делении силовых линий магнитной индукции и глубине проникно­вения переменного магнитного поля можно судить по картине этого поля для каждого из индукторов (рис. 2, 3, 4). На приведен­ных рисунках для примера показана схема картины магнитного поля, создаваемого индукторами аппарата «Полюс-1». Аналогичные кар­тины существуют и для индукторов других аппаратов. Амплитудное значение магнитной индукции аппарата «Полюс-1» на рисунках определено при переменной форме тока питания индукторов в положении «4» ручки «Интенсивность». В других поло­жениях ручки «Интенсивность» и клавиши «Форма тока» магнитную индукцию следует умножать на определенный коэффициент. Эти коэффициенты составляют для переменного магнитного поля: на 1-й ступени - 0,35; на 2-й - 0,5; на 3-й - 0,75 от указанного максимального значения индукции на 4-й ступени (принятого за 1), а для пульсирующего магнитного поля соответственно по ступеням: 0,45; 0,70; 1,00 и 1,25. При одновременном использовании двух индукторов с расстоя­нием между ними 5-6 см и расположением друг к другу разноимен­ными полюсами ткани организма, расположенные между ними, будут подвергаться воздействию магнитного поля за счет распростране­ния его с двух индукторов (суммирование). При расположении же одноименными полюсами друг к другу воздействие магнитного поля на эти ткани несколько уменьшается. Входным сигналом является переменный ток напряжением 220В и частотой 50Гц. Выходным сигналом является синусоидальное или пульсирующее магнитное поле с частотой 50Гц. Рисунок 1.2 - Схема магнитного поля цилиндрического (а) и прямоугольного (б) индукторов Рисунок 1.3 - Картина магнитного поля прямоугольного индуктора электромагнитного аппарата «Полюс-1» в виде линий магнитной индукции Рисунок 1.4 - Картина магнитного поля полостного индуктора аппарата «Полюс-1» Включение/ выключение прибора Источник питания 2 Функциональная схема Рисунок 2.1 - Функциональная схема прибора От источника питания посредством четырехобмоточного трансформатора с ферромагнитным сердечником сигнал подается на три направления. Первое направление – это световой индикатор сети, начинающий гореть при включении прибора. Второе направление – это последовательность из нескольких функциональных блоков. Сигнал с трансформатора передается на процедурные часы, которые после истечения установленного времени автоматически прекращают подачу сигнала на индукторы. Далее процедурные часы соединяются с выпрямительным однофазным мостом на основе выпрямительного диода, задача которого преобразовать переменный ток в постоянный. Затем выпрямительный мост соединяется со стабилизатором постоянного напряжения, основанного на двух стабилитронах. Далее сигнал подается на переключатель режима магнитного поля и уже в зависимости от выбранного режима сигнал поступает либо на мультивибратор (прерывистый режим), либо непосредственно на электромагнитное реле (непрерывный режим). Задача мультивибратора - генерировать импульсы, форма которых близка к прямоугольной. За счет этих импульсов и создается прерывистый режим. Так как выходная мощность мультивибратора невелика, то для усиления напряжения используется усилительный каскад на двух транзисторах. Электромагнитное реле предназначено для воздействия магнитным полем на ключ, который замыкает или размыкает какой-либо контур. Третье направление подачи напряжения от трансформатора – это тоже последовательность функциональных блоков. К обмотке трансформатора подсоединен общий переключатель интенсивности. Каждое положение общего переключателя интенсивности определяет разное количество витков обмотки и, следовательно, различное напряжение. Далее сигнал поступает на переключатель интенсивности для первого индуктора и на световой индикатор работы. Затем сигнал передается на устройство индикации, где в зависимости от выбранного положения переключателя ток будет протекать по определенному сопротивлению, что и определит необходимую интенсивность. От первого устройства индикации отходит ответвление ко второму, которое работает по такому же принципу, что и первое. От устройства индикации сигнал подается на ключ, который управляется реле. При непрерывном режиме ключ всегда замкнут, и сигнал проходит без изменения. При прерывистом режиме ключ разомкнут, и сигнал проходит через разделительную емкость, которая не пропускает постоянную составляющую. От обмотки трансформатора есть ответвление, ведущее на переключатель формы тока. Если ключ замкнут, то ток будет проходить без изменения и иметь форму синусоиды. Если же ключ разомкнут, то ток пройдет через обратно включенный диод, который устранит нижнюю полуволну синусоиды. Сигнал, поступающий от переключателя формы тока, соединяется с сигналом, идущим от ключа, управляемого реле. После этого сигнал доходит до индукторов, где превращается в магнитное поле низкой частоты, которое воздействует на биообъект. 3 Принципиальная схема устройства Рисунок 3.1 -Электрическая принципиальная схема прибора 4 Назначение элементов схемы Тр - трансформатор с четырьмя обмотками предназначен для передачи энергии от внешней сети на функциональные блоки прибора. Р2 – электромагнитное реле, входящее в состав процедурных часов. По истечении указанного времени оно автоматически размыкает цепь, и подача сигнала на индукторы прекращается. Д1 - выпрямительный однофазный диодный мост преобразует гармонический сигнал в постоянный. Т1 П217А – транзистор компенсационного типа. Если подаваемое напряжение выйдет за допустимые границы, сопротивление транзистора изменится, что скорректирует сигнал. Д3 Д814Д, Д3 Д814Д – стабилитроны, входящие в состав параметрического стабилизатора. R 2 – сопротивление нагрузки стабилизатора. С1, С2 – разделительные емкости, не пропускающие постоянную составляющую сигнала. R 3, R 4, R 5, R 6, R 7, R 8, R 9, R 10 – сопротивления мультивибратора. С3, С4 – емкости мультивибратора. Д5 Д9Ж, Д6 Д9Ж – выпрямительные диоды мультивибратора. Т2 МП40А, Т3 МП40А – транзисторы мультивибратора. Транзисторы автоколебательного мультивибратора находятся попеременно в квазиустойчивом состоянии определенное время. Это время зависит от соотношения сопротивлений RК , RБ (на семе это сопротивления R3, R5, R6 для транзистора Т2 и R10, R7, R8 для транзистора Т3) и величины С в ПОС каждого активного элемента. При условии RК2 = RК3 , RБ2 = RБ3 и С3 = С4 на выходе мультивибратора (UКЭ2 , UКЭ3 ) устанавливаются устойчивые колебания со скважностью равной 2. При включении питания транзисторы через некоторое время установятся во взаимно противоположное состояние, которого приведено на диаграмме (рисунок 3.2) для момента t1(T2- открыт, T3 - закрыт). С этого момента начинают одновременно протекать два процесса, связанные с перезарядкой емкостей С3 и С4 . К моменту t1 емкость C4 разряжена, но после насыщения T2 начинается ее заряд по цепи RК – эмиттерный переход T2. Напряжение на емкости С4 определяет (через малое сопротивление эмиттерного перехода T2) вид выходного напряжения UКЭ3 (емкость шунтирует коллектор-эмиттер T3). Длительность зарядки может быть рассчитана: t2 – t1 =2,3 *Rk3 * C4 Наличие в базе T2 тока от двух элементов (RБ2 и заряда С3 ) заводит этот транзистор в глубокое насыщение на время заряда емкости. По мере зарядки емкости ток (напряжение UБЭ2 ) базы T2 падает до значения, определяемое RБ2 . Второй процесс связан с разрядом емкости С3 по цепи «открытый транзистор T2 - RБ3 – источник питания». Разряд заканчивается полным разрядом емкости. Время разряда может быть определено: t3 – t1 = 0,7*RБ3 * С3 В момент t3, когда напряжение на С3 будет равно 0 произойдет опрокидывание мультивибратора. Транзистор T2 начнет лавинообразно закрываться, T3 – открываться и весь выше представленный процесс повторится. Рисунок 4.1 Временные диаграммы работы мультивибратора Т4 МП265, Т5 МП265 – транзисторы, усиливающие выходное напряжение мультивибратора, так как оно невелико. Р1 – электромагнитное реле, которые замыкают или размыкают ключи, тем самым меняя сигнал. В2-1 - общий переключатель интенсивности. Л1 – световой индикатор сети, начинающий работать при включении прибора. R 1 – сопротивление, понижающее ток. Д2 Д2465 – выпрямительный диод, который убирает нижнюю полуволну гармонического сигнала. Л2, Л3 – световые индикаторы работы. В2-2, В2-3 – переключатели интенсивности. R 11, R 12, R 13, R 14, R 15, R 16 – сопротивления. В зависимости от положения переключателя интенсивности сигнал пойдет по какому-либо сопротивлению. Д7 – Д20 Д226Г – выпрямительные диоды. С5, С6 – разделительные емкости, не пропускающие постоянную составляющие сигнала R 17, R 18 – сопротивления, понижающие ток. L 1, L 2 – индукторы, преобразующие электрический ток в магнитное поле. Оказывают лечебное воздействие на биообъект. Список использованных источников 1. Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника .- Ростов-на-Дону.; Феникс., 2004 . - 565с., ил. 2. http://www.shemki.ru 3. http://www.provisor.com.ua/archive/1998/N24/magnit Приложение Осциллограммы напряжений с выходов отдельных узлов Рисунок А.1 – Осциллограмма выходного напряжения однофазного мостового выпрямителя напряжение время Рисунок А.2 – Осциллограмма выходного напряжения мультивибратора Рисунок А.3 – Осциллограмма напряжения, подаваемого на индукторы, при прерывистом режиме и синусоидальной форме тока Рисунок А.4 - Осциллограмма напряжения, подаваемого на индукторы, при непрерывном режиме и синусоидальной форме тока Рисунок А.5 – Осциллограмма напряжения, подаваемого на индукторы, при прерывистом режиме и пульсирующей форме тока Рисунок А.6 – Осциллограмма напряжения, подаваемого на индукторы, при непрерывном режиме и пульсирующей форме тока