Опубликованный ранее Светоакустический физиотерапевтический прибор очень хорошо себя зарекомендовал при лечении различных заболеваний, в частности- полиартрита, эндартериита, мышечных спазмов, простатита, корпорального синдрома (писчий спазм), сахарного диабета. Те два прибора, что были, ушли (всякий больной стремится иметь свой прибор), а корпусов для данного варианта прибора больше не было. Да к тому-же и габарито-массовые характеристики прибора вцелом, и импульсные характеристики излучающей головки оставляли желать лучшего. С другой стороны, скопилось много старого IBM-железа- блоки питания, платы, кабели. Думаю, не только у меня. Поэтому было принято решение о разработке нового варианта прибора с широким использованием вышеуказанного "железа". Были использованы наработки, применённые в моей предыдущей разработке- Светодиодный физиотерапевтический прибор. В результате модернизации:

1. Уменьшены габариты и масса прибора. Объём корпуса уменьшен в 1.7 раза.

2. Улучшены импульсные характеристики излучающей головки. Увеличено число светодиодов излучающей головки.

3. К импульсному режиму инфракрасных светодиодов головки добавлен импульсный режим с постоянной ИК-подсветкой, что выгодно отличает прибор от предыдущей модели- на начальной половине курса лечения используется режим с подсветкой, а на конечной- без подсветки. Особенности освещены на странице Светодиодный физиотерапевтический прибор.

4.Из схемы прибора исключено электромагнитное реле. При этом схема прибора по прежнему не содержит галетных переключателей.

5. В конструкции использованы широкодоступный корпус от блоков питания ПК Power-ATX(AT), разъёмы PLD-34 и ленточные кабели дисководов FDD IBM-ПК, что улучшило повторяемость прибора. Тем более, что блоки питания будут поступать в утиль и впредь, а FDD и старые ПК с ними вообще сходят со сцены и будут и далее поступать в распоряжение радиолюбителей.

Внешний вид прибора:

Прибор состоит из базового блока и излучающей головки. Идея и теория прибора изложены в статье Светоакустический физиотерапевтический прибор и здесь не рассматриваются.

Схема излучающей головки:

Вместо биполярного транзистора КТ972А применён быстродействующий ключ на полевом MOSFET-транзисторе IRLL3303 c малым сопротивлением канала в открытом состоянии (0.03 Ом). На вход CLOCK с базового блока поступают тактирующие импульсы частотой 12,5 или 50 Гц, либо попеременно обе частоты, в зависимости от положения тумблера B3 базового блока. Ждущий мультивибратор D1 вырабатывает на каждый фронт тактирующих импульсов короткие (2.5 мкС) положительные импульсы, открывающие транзистор VT1. Через низкоомные резисторы R1-R4 проходят импульсы тока через инфракрасные светодиоды VD1-VD4 примерно силой в 1А через каждый светодиод. Ток обеспечивается за счёт разряда конденсаторов С2,С4. Они должны быть танталовые. Оксидные конденсаторы имеют большую индуктивность и плохо работают на импульсную нагрузку. Заменять микросхему D1 КР1561АГ1 на К561АГ1 не желательно, это приведёт к затягиванию фронтов импульсов. Режим ИК-подсветки получается при подключении цепи CON к общему проводу GND через тумблер B5 базового блока. При этом ток ИК-подсветки (50 мА через каждый ИК-светодиод) проходит через резисторы R17-R20. Красные светодиоды VD5-VD12 питаются постоянно через резисторы R5-R12 током 25 мА через каждый светодиод. ВА1- звуковой пьезоэлемент от телефонного аппарата. Он представляет собой латунный диск диаметром 27 мм толщиной 0.2 мм с приклеенным к нему пьезокристаллом. Провода к пьезокристаллу припаиваются- один к латунному диску, другой- максимально ближе к краю пьезокристалла (ни в коем случае не посередине пьезокристалла!) с минимумом припоя на пайке. Если пьезоэлемент трёхвыводный, то центральный электрод соединяется с основным припайкой тонкой медной проволочки (0.1 мм) максимально к краю диска пьезокристалла и с минимумом припоя на пайке. Провода подключения пьезоэлемента к схеме не должны касаться поверхности пьезокристалла. Кабель, соединяющий излучающую головку с базовым блоком, должен состоять из многожильных проводов, таких, чтобы диаметр жил был как можно меньше, а их число- как можно больше. Лучше самому изготовить кабель, затянув 5 проводов МГТФ-0.35 в ПХВ- трубку диаметром 5 мм. У меня такой кабель проработал 4 года и цел до сих пор.

Схема головки собрана на двух односторонних печатных платах. Плата светодиодов (Block C):

Одинарными окружностями показаны красные светодиоды, двойными окружностями- инфракрасные. Аноды всех светодиодов припаяны к кольцевой дорожке, а катоды- к прямоугольным контактным площадкам:

На фотографии под платой светодиодов виден отполированный круг из тонкого алюминия, являющийся лицевой панелью излучающей головки. Кольцевая дорожка подключена к схеме двумя проводами, припаяными к противоположным сторонам окружности дорожки, что видно на принципиальной схеме. Это делается главным образом не для уменьшения омического сопротивления, а для снижения паразитной индуктивности монтажа, стремящейся завалить фронты импульсов инфракрасных светодиодов. Все остальные элементы излучающей головки собраны на односторонней плате формирователя импульсов, импульсного ключа и балластных резисторов светодиодов(Block B):

Плата собрана полностью на SMD-компонентах, кроме микросхемы D1 КР1561АГ1, которая имеет корпус DIP. Выводы D1 отогнуты параллельно дну корпуса и укорочены ножницами. То есть, из микросхемы DIP сделана планарная микросхема, некий MACROSOIC. Может возникнуть закономерный вопрос- а не проще ли было бы применить микросхему в корпусе SOIC, не изобретая велосипедов? Сразу отвечаю- не проще! У меня есть 4098 в корпусах SOIC, но их я не применяю по той простой причине, что сделать на них плату лучше, чем на DIP нельзя. Плата всегда получается хуже. Не верите- попробуйте сами! Некоторые начинающие и дилетанты наивно считают, что главным ограничителем миниатюризации самодельной аппаратуры являются ширина печатных дорожек и зазоров между ними. Всё не так. Главный ограничитель- не мелкость печати, а диаметр контактной площадки переходного отверстия! Чтобы применять мелкие планарные корпуса, нужно ставить их на плату близко друг к другу. Но тогда диаметр переходного отверстия должен быть малым, иначе огромные контактные площадки переходных отверстий заблокируют трассировку платы. Если же корпуса раздвинуть ради размещения контактных площадок переходных отверстий, то теряется смысл применения малых корпусов. Плата получается тех же размеров, но с гораздо бОльшим числом переходных отверстий! Вывод же DIP сам является одновременно и переходным отверстием! Уменьшить диаметр контактной площадки переходного отверстия нельзя- сверло при сверлении платы будет срывать контактную площадку, кроме того, она будет отваливаться при пайке, т.к. металлизация отверстия отсутствует! Также возникает проблема точного совмещения печати сторон платы при малых диаметрах контактных площадок. К тому-же свёрла диаметром менее 0.6 мм моментально ломаются, а стОят дорого! Чтобы получить выигрыш в размерах конкретно этой платы при применении D1 в корпусе SOIC, необходимо применять и дискретные компоненты обрамления D1 в корпусах меньших, чем SMD 1206, иначе плата будет только хуже, вот почему и стоит MACROSOIC! К тому-же, в данном случае уменьшения размеров платы и не требуется, а микросхемы в корпусе DIP для радиолюбителя более доступны.

Все печатные платы прибора изготовлены "лазерно-утюжным" способом, подробно описаном в моей статье Как сделать печатные платы?

Внешний вид излучающей головки спереди:

К текстолитовому основанию- ручке головки прикреплено текстолитовое кольцо, выше которого прикреплена печатная плата светодиодов, которая закрыта сверху лицевой панелью из отполированного тонкого алюминия. Выше лицевой панели прикреплён текстолитовый диск с приклеенным к нему эпоксидной смолой пьезоэлементом. В диске сделана полость для паек и монтажных проводов. Диск крепится к пакету винтами М2.5 с внутренней стороны платы светодиодов. Все детали изготовлены из листового текстолита толщиной: основание- 4-5 мм, кольцо- 5-6 мм, диск- 6-8 мм. Заготовки выпиливаются ножовкой, закругляются напильником и обтачиваются на токарном станке, после чего высверливается и обрабатывается напильником полость кольца. Все монтажные провода, выводы светодиодов и их пайки находятся в полости кольца. Постоянный магнит в данном варианте прибора исключён, т.к. он утяжеляет головку и делает конструкцию не технологичной, а есть ли от него польза- большой вопрос. Постоянными магнитами можно лечиться и безо всякой электроники! Желающие могут установить магнит, как в прежней модели. Тогда магнит приклеивается к основанию, а текстолитовое кольцо- к магниту эпоксидной смолой. Чертежи всех деталей излучающей головки и корпуса базового блока содержатся в архиве документации.

Внешний вид головки сзади:

Печатная плата формирователя прикпеплена прямо к основанию-ручке головки сквозными винтами М3 и втулками с резьбой М3. Монтаж межплатных соединений выполнен проводом МГТФ-0.35. Плата показана до выполнения общего монтажа.

Сверху плата формирователя закрыта кожухом, спаяном из лужёной жести и покрашеном той-же краской, что и передняя панель базового блока:

Базовый блок прибора размещён в корпусе от блока питания ПК IBM-PC POWER-ATX. Можно использовать и корпус POWER-AT. Вид базового блока спереди:

Вид базового блока сзади:

Вид базового блока снизу

В зависимости от конструкции корпуса, в днище сверлятся вентилляционные отверстия таким образом, чтобы воздух снизу вверх проходил через весь корпус по Z- образному пути. Если вентилляция сверху-справа, то внизу её надо делать снизу-слева. Если сверху-спереди, делать снизу-сзади и т.д. Чтобы не царапать корпус разметкой, для кернения центров отверстий надо использовать тетрадную бумагу в клетку, приклеивая её к корпусу обрезками ленты "Скотч". Кернение следует производить на подставке- упоре для предотвращения прогиба плоскости дна (кожуха) корпуса. Для этого удобно использовать большие ребристые алюминиевые радиаторы для транзисторов. Встречаются дурные корпуса, с одним отверстием в кожухе. В этом случае в кожухе сверлятся отверстия вентилляционной решётки так, чтобы это дурное отверстие стало одним из отверстий вентилляционной решётки.

Передняя панель базового блока:

HEAD- разъём излучающей головки. Розетка- РГ1Н-1-3, вилка- РШ2Н-1-17. Можно применить любой другой, подходящий по размерам, например DB9 от порта COM IBM-PC.

B3- двухсекционный трёхпозиционный тумблер с нейтральным положением. Им переключается частота импульсов инфракрасных светодиодов- либо 12 Гц, либо 50 Гц, либо попеременно обе частоты (режим IR AUTO). Режим индицируется светодиодами HL6,HL2,HL3.

B5- двухсекционный двухпозиционный тумблер МТ3, или аналогичный. Им включается/выключается ИК-подсветка (режим IR GROUND), который индицируется светодиодом HL5.

B2- двухсекционный двухпозиционный тумблер МТ3, или аналогичный. Им переключается режим генерации звука. В нижнем положении тумблера звук автоматически качается по частоте в диапазоне 10 Гц- 18 кГц. В верхнем положении включается режим ручного управления частотой звука потенциометром R1 (режим SOUN FREQ. HAND). Режим индицируется светодиодом HL1. Режим ручной регулировки частоты бывает нужен для создания низкочастотной вибрации при лечении суставов, поражённых полиартритом.

B4- двухсекционный двухпозиционный тумблер МТ3, или аналогичный. Им отключается/включается звук пьезоэлемента головки. Звук нужно отключать при лечении варикоза и тромбофлебита, а также при облучении области сердца. Лечение варикоза и тромбофлебита со свуком может привести к отрыву тромба и инсульту! Следует отметить, что ограничений применения данного прибора людям, имеющим электронный водитель ритма сердца, нет. Отключение звука индицируется светодиодом HL4. Он нужен для индикации режима для людей с плохим слухом и глухих.

Схема базового блока выполнена на двух печатных платах. Блок А перекочевал в новый прибор из старого без изменений:

A1,A2- генератор пилы. В отрицательной фазе пилы формируется пауза, в положительной фазе генерируется звук с изменяемой частотой порядка 10 Гц-18 кГц. А3- повторитель. На вход повторителя поступает, либо сигнал пилы, либо напряжение с потенциометра R1 (общая схема базового блока) ручной регулировки частоты через тумблер В2. Выход повторителя нагружен на эмиттерный повторительVТ1, к выходу которого подключены светодиоды резисторных оптронов OP1, OP2, которыми изменяется частота синусоидального генератора на А4,А5. Резистором R8 устанавливается начальный ток оптронов. Резистором R17 убираются искажения синусоиды. A6- выходной предусилитель. Резистором R19 устанавливается максимальный уровень сигнала выходного усилителя без ограничения синусоиды. Выходной усилитель VT2-VT8, по сути- мощный высоковольтный операционный усилитель (ОУ). Существуют и интегральные ОУ с подходящими параметрами, например на том же Аналоге Дэвайсе, но цены их таковы, что сразу вспоминаешь про дармовую советскую рассыпуху! На D1-D3 собран генератор тактирующих имульсов светодиодов. С вывода 7 D2 идёт сигнал 50 Гц, с вывода 4 D2- сигнал 12,5 Гц. Частоты устанавливаются подбором R30. В зависимости от положения тумблера В3 (общая схема базового блока) происходит пропускание на выход 11 D4, либо сигнала 12,5 Гц, либо сигнала 50 Гц, либо попеременно оба сигнала, что коммутируется сигналом с вывода 2 D2 через тумблер В3. Эмиттерный повторитель VT9 согласует выход D3 с кабелем излучающей головки.

Изменения коснулись печатной платы Блока А. Были заменены большие бумажные конденсаторы на SMD 1206 и плата уменьшена по размерам и перетрассирована:

В этой плате я также пытался заменить D1-D3 на микросхемы в корпусах SOIC, что закончилось полным провалом. Плата получается не только намного хуже, но и больше по размерам! Хотелось бы предостеречь начинающих от увлечения микросхемами сдвоенных и счетверённых операционных усилителей. Применение таких усилителей в схемах усиления и генерации сигналов чревато возникновениями паразитных связей с самовозбуждением схемы, либо модуляцией одних сигналов другими. Кроме того, применение таких микросхем резко увеличивает сложность трассировки печатной платы. Сдвоенные ОУ хорошо применять для стереоаудиосистем, а счетверённые- в таких схемах, где сигнал с выхода одного ОУ не поступает на вход другого ОУ в том же корпусе. Иначе образуются замкнутые взаимопересекающиеся контура путей сигналов, что приводит к снижению устойчивости схемы и резкому усложнению трассировки печатной платы.

Вторая плата-блок питания, полностью переделана. В данном варианте прибора блок питания является одновременно кросс-платой базового блока, через которую соединяются передняя панель, питание и плата Блока А:

Схема блока питания содержит компенсационный стабилизатор +6В на КР142ЕН5Б(Г),(или 7806) для питания цифровой части Блока А и излучающей головки и 4 параметрических стабилизатора на транзисторах и стабилитронах для питания канала звука. Кроме того, к блоку питания посредством разъёмов PLD-34 подключаются через ленточные кабели (от FDD IBM-ПК) Блок А и передняя панель прибора. На диодах VD6,VD7 и транзисторах VT5,VT6 собрана схема 2ИЛИ-НЕ для светодиода HL6. Она заменяет электромагнитное реле в прежней конструкции прибора. Стабилитрон VD1 защищает излучающую головку в случае пробоя микросхемы А1. Общая схема базового блока:

Печатная плата блока питания:

Размеры электролитических конденсаторов взяты с запасом и их ёмкость можно увеличивать. Транзисторы КТ829 и КТ853 можно заменить практически на любые составные или супер-бэта в корпусах ТО220, транзисторы КТ315- на любые маломощные npn. Выпрямительные мосты GBL02 можно заменить на любые другие подходящих размеров, либо напаять вертикально диоды, например КД209. Вместо разъёмов PLD-34 можно применять любые однорядные, тогда второй ряд отверстий останется не запаяным. Блок А можно подключить и на запаяный жгут проводов, но разъём XS3 обязательно должен быть, иначе прибор станет неразборным. Правда, если сделать жгут, соединяющий переднюю панель с блоком питания достаточно длинным и уложить его в корпусе зигзугом, то можно исключить и разъём XS3, т.к. передняя панель проходит в окно конструктива корпуса. Учитывая, что каждая цепь ленточного кабеля подключена через два провода и два контакта разъёма, нет необходимости отказываться от разъёмов из соображений надёжности.

Вид спереди на монтаж базового блока:

Вид сзади на монтаж базового блока:

Платы Блока А, Блока П, и силовой трансформатор Т1 размещены на горизонтальном дюралевом шасси, опирающемся на дюралевые уголки по углам корпуса. Для этого по углам шасси сделаны отверстия диаметром 3.5 мм, а в уголках, на которых лежит шасси сделаны отверстия с резьбой М3. Вид корпуса со снятой передней панелью и вынутым шасси:

Вид шасси сверху:

Сверху на шасси закреплён винтами М3 на втулках Блок А. Для крепления блока в шасси сделаны 4 отверстия с резьбой М3.

Вид шасси снизу:

Снизу на шасси закреплены Блок П и силовой трансформатор Т1. Блок П крепится 6 винтами М3 через втулки. В шасси для этого сделаны 6 отверстий с резьбой М3. В качестве втулок удобно использовать проходные изоляторы под винты М4-М5, приклеивая их к шасси клеем Момент. Силовой трансформатор Т1 крепится к дюралевой панели, закреплённой вертикально на шасси через дюралевый уголок. Для крепления в панели и шасси сделаны отверстия с резьбой М3. Микросхема стабилизатора А1 и транзисторы VT3,VT4 Блока П крепятся к шасси через теплопроводящие изоляционные прокладки и проходные изоляторы. Для этого в шасси сделаны отверстия с резьбой М3. Хотя металлический флянец микросхемы А1 соединён с выводом общего провода, она тоже должна быть изолирована от корпуса прибора. Общий провод схемы базового блока с корпусом не соединяется!Вообще во всех медицинских приборах общий провод с металлическим корпусом не соединяется. Это делается для увеличения электробезопасности прибора. Если же общий провод соединён с корпусом прибора, то прибор подлежит обязательному заземлению. Микросхема А1 и транзисторы VT3,VT4 припаиваются к плате Блока П, сначала со стороны деталей, только после их окончательного крепления на шасси, затем плата Блока П снимается с шасси и A1,VT3,VT4 припаиваются и со стороны пайки.

Разъёмы XS2 и XS3 готовятся так. Если разъём на материнской плате, то снимаем пластмассовую направляющую обойму, выпаиваем из материнской платы штыри разъёма по одному. Одеваем обойму на разъём кабеля FDD, вставляем в неё выпаянные из материнки штыри, тщательно их выравниваем, вставляем в плату Блока П и запаиваем, после чего вынимаем разъём FDD.
Если разъём на дисководе FDD, то разбираем дисковод, выпаиваем с платы все детали, кроме разъёма, включаем кухонную электроплиту на максимальный режим, нагреваем плиту докрасна, прижимаем пассатижами плату выводами разъёма к плите левой рукой, вторые пассатижи держим в правой руке. Как только разъём поднимется над платой, а плата полностью прижмётся к плите, тут-же правыми пассатижами вытаскиваем его из платы и окунаем в подготовленную тарелку с водой. Затем разгибаем выводы разъёма, откусываем выводы длинные до уровня коротких, тщательно облуживаем, не допуская лишнего припоя, отпиливаем ножовкой боковые опорные пластмассовые башмаки, вставляем разъём в плату Блока П, укорачиваем выводы до нужной для запайки длины, и запаиваем разъём. Разъём с платы FDD можно также выпаять паяльником 90-100 Вт с загнутым под 90 градусов жалом, зажав плату вертикально в тисках и, нагревая паяльником сначала один ряд выводов, затем другой, постепенно вытаскивая разъём из платы. Разъёмы PLD-34 на дисководах содержат не все штыри. Недостающие штыри необходимо выпаять из других плат и добавить в разъём. Точки припайки выводов силового трансформатора Т1 к плате блока питания X1-X8- такие же PLD-штыри, пропаяные на плате блока питания с обеих сторон.

Вид монтажа передней панели:

Светодиоды залиты на передней панели эпоксидной смолой. Добавочные резисторы светодиодов SMD 1206 установлены на односторонней печатной плате, приклееной к передней панели клеем Момент. Если требуется заменить неисправный светодиод, он выбивается из передней панели вместе со смолой ударом молотка спереди по светодиоду. Если смола крепления неисправного светодиода слита со смолой других светодиодов, то предварительно надо ножевидным надфилем отделить смолу неисправного светодиода от остального массива смолы. Монтаж передней панели выполнен одножильным проводом с диаметром медной жилы 0.5 мм, взятым из любого линейного телефонного кабеля.

Все компоненты входящие в схему прибора постоянно доступны в Интернет-магазине Промэлектроника

Все необходимые для изготовления прибора чертежи и рисунки печатных плат содержатся в архиве документации :1milta.rar(631Kb)
Файлы документации позволяют изготовить платы лазерно-утюжным способом и фотоспособом. Чертежи в масштабе 1:1 позволяют быстро изготовить детали корпуса прибора наложением чертежа на заготовку и кернением центров отверстий и углов.

Тем, кто уже сделал старую версию прибора, можно модернизировать его до уровня этого. Для этого необходимо:
1. Заменить двенадцативольтовое реле К1 в базовом блоке на шестивольтовое.
2. Заменить в схеме базового блока резисторы R2-R6 номиналом 620 Ом на резисторы номиналом 330 Ом.
3. Заменить в схеме блока питания стабилитрон VD9 Д814Д на стабилитрон КС175.
4. Добавить на переднюю панель прибора тумблер В5 и светодиод с добавочным резистором 330 ом для организации ИК-подсветки.
5. Разьединить выводы 4 и 8 разъёма головки в соответствии со схемой новой головки.
6. Изготовить новую излучающую головку. Для этого следует использовать архив документации на новый прибор.

Те, кто не хочет ставить дополнительный тумблер и светодиод для организации ИК-подсветки, могут изготовить упрощенный вариант новой излучающей головки, документация на которую содержится в архиве: 1milta_old.rar(117Kb)

Данный прибор и моя предыдущая разработка-Светодиодный физиотерапевтический прибор могут быть примерами использования в радиолюбительских конструкциях широкораспространённого, доступного корпусного конструктива- блока питания персонального компьютера при совершенно различной внутренней компоновке узлов и плат приборов. На базе этого конструктива можно создавать комплекты различной аппаратуры- измерительной, медицинской, охранной и т.д. в унифицированных одинаковых корпусах.:

На задних стенках корпусов можно устанавливать интерфейсные разъёмы, связывающие разные блоки в единый комплекс.

Автор: Исаев Александр Николаевич
г.Железногорск-Илимский. Иркутская обл.
2007г.

isaev51@bk.ru