ECG-6511型心電圖是目前國(guó)內(nèi)各級(jí)醫(yī)院使用量多的一款機(jī)，該機(jī)整機(jī)自動(dòng)控制程度高，電路復(fù)雜，而出廠時(shí)除隨機(jī)附帶一份使用說(shuō)明書外，再未配任何電原理圖和技術(shù)資料，給實(shí)際維修工作帶來(lái)了極大不便。該機(jī)走紙控制電路是易發(fā)生故障的部位之一，本文對(duì)其走紙控制電路原理的詳細(xì)分析希望對(duì)同行的維修工作能有所幫助。
1 電路分析\r
該機(jī)走紙控制電路由紙速轉(zhuǎn)換電路、馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制脈沖產(chǎn)生電路和鎖相環(huán)穩(wěn)速控制電路組成。
1.1 紙速轉(zhuǎn)換電路
走紙速度轉(zhuǎn)換電路由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SW213、SW214和RS觸發(fā)器IC208A、IC208B以及控制門IC205B、IC205D組成。當(dāng)整機(jī)通電后，初始化電路(R205、C210和IC203)送出一個(gè)正脈沖，首先加在IC208的輸入端第8腳上，將觸發(fā)器IC208A的輸出端第9腳觸發(fā)置零。此時(shí)IC205B或非門的第8腳也為低電平，使IC209第6腳(Q7)送來(lái)的脈沖信號(hào)能順利通過(guò)這個(gè)或非門，然后和IC209的4腳(Q6)送出的脈沖相與后，由IC205第11腳輸出作為紙速25mm／s的馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制脈沖，脈沖頻率為256Hz。
由于初始化電路將IC208第9腳置零，第6腳輸出必然為高電平，通過(guò)非門IC211e的反相，啟動(dòng)發(fā)光二級(jí)管LED224工作，使紙速顯示在25mm／s的狀態(tài)。
當(dāng)將50mm／s的紙速選擇開(kāi)關(guān)按下后，R、S觸發(fā)器被觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，IC208第9腳輸出高電平。此時(shí)將IC205B正或非門封閉，使其輸出端第10腳處于低電平。由于IC205D門的第12腳為低電平控制，由IC209第4腳(Q6)端送來(lái)的脈沖信號(hào)通過(guò)IC205D的反相，由第11腳輸出作為紙速50mm／s的基準(zhǔn)控制脈沖，脈沖頻率為512Hz。
IC208第6腳輸出的高電平還通過(guò)反向門IC21lA驅(qū)動(dòng)LED223點(diǎn)亮，使紙速顯示在50mm／s的狀態(tài)。
走紙馬達(dá)的走或停是由Q203基極電子決定的，故IC202在驅(qū)動(dòng)LED214(START)燈亮?xí)r，同時(shí)對(duì)Q203基極輸送一個(gè)高電平(負(fù)壓)使其截止，馬達(dá)即按設(shè)定的速度旋轉(zhuǎn)，反之則停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
Q203與R238和R239還起到了過(guò)流保護(hù)作用，防止因卡紙等各種負(fù)載過(guò)重因素造成的馬達(dá)損壞。在正常情況下，保護(hù)電路不起作用，只有負(fù)載過(guò)重使馬達(dá)電流過(guò)大時(shí)，在電阻R239上產(chǎn)生的壓降足以導(dǎo)致Q203的導(dǎo)通(此電壓通過(guò)R238加到Q203的基極上)，保護(hù)電路才起作用，走紙馬達(dá)因失去驅(qū)動(dòng)信號(hào)而停止工作。
1.2 馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制脈沖產(chǎn)生電路
ZD201、r233、X201、Q204和IC209等組成控制脈沖產(chǎn)生電路。晶振器X201產(chǎn)生上個(gè)頻率為32.768kHz的振蕩信號(hào)。由穩(wěn)壓二級(jí)管ZD20和R233組成的穩(wěn)壓電路，是為X201提供一個(gè)恒定的電壓，以穩(wěn)定振蕩頻率。這個(gè)振蕩信號(hào)經(jīng)Q204放大整形后送到分頻器IC209第10腳作128或64分頻后得到一個(gè)頻率為256Hz或512Hz的基準(zhǔn)頻率的方波脈沖，由IC209第6腳(Q7)輸出，作為走紙速度為25mm／s或50mm／s的控制脈沖。
1.3 鎖相環(huán)穩(wěn)速控制電路
由于臨床對(duì)心電圖診斷的特殊要求，
心電圖機(jī)在記錄心電信號(hào)時(shí)，要求走紙速度必須十分精確。這就要求心電圖機(jī)必須采取特殊的電路措施，以保證對(duì)走紙馬達(dá)的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行精確的控制。
該機(jī)記錄紙驅(qū)動(dòng)電機(jī)為永磁式直流電機(jī)，它體積小，但需復(fù)雜的穩(wěn)速控制電路，該機(jī)采用鎖相穩(wěn)速控制電路。其電路主要由脈沖反饋、相位比較、轉(zhuǎn)速設(shè)整電路組成。
在這個(gè)電路中，IC210為一鎖相器
集成電路，它在鎖相環(huán)路中起著送鍵的作用。在對(duì)電路進(jìn)行分析之前，先對(duì)IC210(MCl4046)的主要功能與工作原理作一簡(jiǎn)單分析。
MCl4046是一種多功能多用途的集成電路。其內(nèi)部電路包括：線性自舉電路，2個(gè)相位比較器(鑒相器)，一個(gè)壓控
振蕩器(VCO)，一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)源極跟隨器和穩(wěn)壓二級(jí)管，電路方框。
2個(gè)相位比較器(PCI和PC2)其用2個(gè)輸入端(第14和3腳)。第14腳，即PCAin端子的輸入端，內(nèi)設(shè)自舉電路，可外輸入的小電壓信號(hào)調(diào)節(jié)到內(nèi)電路的線性放大區(qū)。相位比較器是一個(gè)異或門比較器，它的PC1out輸出端(第2腳)輸出脈沖的相移范圍保持在900以內(nèi)。
第二相位比較器PC2，具有上升沿傳遞的邏輯特性。它有2個(gè)輸出端子：PC2out和PCPout。其中PC20ut(第13腳)的輸出特性是，當(dāng)PCAin比PCBin輸入的脈沖相位超前時(shí)，在超前的期間內(nèi)(上升沿的時(shí)間差)，PC2out輸出一個(gè)正脈沖，上升沿結(jié)束后的輸出電壓上升一個(gè)幅度。超前期越長(zhǎng)，輸出脈沖越寬，且上升沿結(jié)束后的輸出電壓越高。如果PCAin比PCBin輸入的脈沖相位滯后，則情況正好相反。在滯后期內(nèi)PC2out輸出一個(gè)負(fù)脈沖，滯后期過(guò)后輸出電壓降低，滯后期越長(zhǎng)，輸出的負(fù)脈沖越寬，滯后期之后輸出電壓降得越低，鎖相環(huán)穩(wěn)速控制電路正是利用了這一輸入輸出特性。
鎖相環(huán)路由IC210與馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路Q201、Q202以及轉(zhuǎn)速反饋回路(C212、c213、IC211等)組成。這是一種閉合的反饋環(huán)，它是通過(guò)輸入脈沖與反饋脈沖的相位比較來(lái)穩(wěn)定馬達(dá)轉(zhuǎn)速的。其基本工作過(guò)程如下：
當(dāng)256Hz的脈沖信號(hào)加到IC210的輸入端第14腳時(shí)，在開(kāi)始瞬間，其輸出端的第13腳輸出一個(gè)直流驅(qū)動(dòng)電壓。這個(gè)直流電壓給Q20l、Q202提供基極偏置電流使其導(dǎo)通，為馬達(dá)提供驅(qū)動(dòng)電流，馬達(dá)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)速傳感器把檢測(cè)到的馬達(dá)轉(zhuǎn)速感應(yīng)信號(hào)經(jīng)電容c212、c213耦合到轉(zhuǎn)速反饋回路中。經(jīng)IC211對(duì)反饋脈沖放大整形，再送回相位比較器的另一個(gè)輸入端第3腳與第14腳輸入的脈沖進(jìn)行相位比較，如果相位差為零，則IC210輸出的直流電壓不發(fā)生變化，如果輸入脈沖與反饋脈沖相位不一致，那么經(jīng)過(guò)相位比較后輸出的直流電壓產(chǎn)生的變化。例如，當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速減慢時(shí)，第14腳輸入的脈沖要比第3腳反饋的脈沖相位超前，其結(jié)果是使輸出直流電路升高，激勵(lì)Q20l、Q202為馬達(dá)提供更多的驅(qū)動(dòng)電流，使馬達(dá)轉(zhuǎn)速加快。如果馬達(dá)轉(zhuǎn)速太快，反饋到IC210第3腳的脈沖頻率就會(huì)升高即使輸入脈沖的相位比反饋脈沖的相位滯后，其結(jié)果使輸出直流電壓下降，使馬達(dá)轉(zhuǎn)速減慢。經(jīng)過(guò)相位比較，使輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定，馬達(dá)轉(zhuǎn)速趨于恒定狀態(tài)。
2 故障修理\r
2.1 故障一
故障現(xiàn)象：在走紙速度為25mm／s或50mm／s時(shí)，其速度不穩(wěn)定，所描記出的心電圖形也不規(guī)則。
故障修理：根據(jù)馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制電路原理分析，該故障一般發(fā)生在馬達(dá)轉(zhuǎn)速反饋回路中，IC210的14腳為PCA端，是基準(zhǔn)脈沖輸入端。由IC209送來(lái)的256Hz或512Hz的脈沖，分別對(duì)應(yīng)的走紙速度為25mm／s或50mm／s，IC210的3腳為PCB端，是工作脈沖輸入端，13腳是電壓輸出端，輸出電壓到馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)14腳的基準(zhǔn)脈沖與3腳的輸入脈沖相位不一致，會(huì)使13腳的輸出電壓發(fā)生相應(yīng)的變化，IC210的作用就是維持走紙馬達(dá)能夠恒速運(yùn)轉(zhuǎn)。IC211的作用是把速度傳感器檢測(cè)到的能夠反映馬達(dá)轉(zhuǎn)速的正弦信號(hào)放大整形成方波信號(hào)脈沖，輸入到IC210的3腳，該脈沖信號(hào)的相位隨馬達(dá)轉(zhuǎn)速的快慢而發(fā)生相對(duì)于IC210第14腳基準(zhǔn)脈沖相位的超前或滯后，經(jīng)過(guò)IC210相位比較器的相位比較，終使輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定，馬達(dá)轉(zhuǎn)速趨于恒定。
設(shè)定走紙速度為25mm／s，用示波器測(cè)定IC210相位比較器MCl4046的14腳輸入的基準(zhǔn)脈沖頻率及幅度，在記錄速度不恒定時(shí)，該脈沖信號(hào)也十分穩(wěn)定。但用示波器測(cè)量IC210的3腳步脈沖信號(hào)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其脈沖信號(hào)很微弱。用示波器進(jìn)一步測(cè)量速度傳感器的輸出脈沖頻率為256Hz，并有幅度為0.2Vp-p的變化，其工作是正常的，測(cè)量IC211和9腳、10腳均正常，但測(cè)7腳時(shí)只有微弱的信號(hào)，判斷R224損壞，焊下R224測(cè)量其阻值正確，后又重新焊上，用示波器測(cè)量IC211的7腳有正常信號(hào)，再測(cè)IC210的3腳信號(hào)也正常，走紙速度恢復(fù)正常，工作一段時(shí)后也再未出現(xiàn)上述故障。該故障是由于R224發(fā)生虛焊造成的。
2.2故障二
故障現(xiàn)象：在記錄心電圖時(shí)，走紙馬達(dá)時(shí)走時(shí)停，偶而按START鍵后也不走紙。
故障修理：開(kāi)始根據(jù)故障現(xiàn)象判斷像是由于馬達(dá)走紙控制部分電路元件接觸不良造成的，但經(jīng)仔細(xì)檢查未發(fā)現(xiàn)元器件接觸不良。用
數(shù)字萬(wàn)用表進(jìn)一步檢查、測(cè)量晶振器X201、分頻器IC209和相位比較器IC210等直流電壓均正常，用示波器觀察各點(diǎn)波形也正常，只是測(cè)量馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路Q20l和Q202輸出電壓時(shí)高時(shí)低，判斷可能是Q201、Q202
晶體管性能變差造成的，更換Q20l、Q202后故障依舊，進(jìn)一步檢查馬達(dá)本身也正常。后測(cè)量Q203基極電壓發(fā)現(xiàn)在馬達(dá)轉(zhuǎn)速變慢和停止?fàn)顟B(tài)時(shí)處于高電平(大于0.6V)，而在正常情況下，在馬達(dá)處于工作狀態(tài)時(shí)，Q203基極得到的是負(fù)電壓，Q203是處于截止?fàn)顟B(tài)的。進(jìn)一步檢查是由于R239阻值變大了幾十倍(正常為3.3Ω)，流過(guò)馬達(dá)的電流在R239上產(chǎn)生了很大的電壓，該電壓通過(guò)R238加到了Q203的基極，使Q203有時(shí)處于導(dǎo)速狀態(tài)，使馬達(dá)不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，更換R239后該機(jī)走紙恢復(fù)正常。
