一種智能微波治療儀及其控制系統設計
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4.1 控制系統硬件設計
硬件主要分為以下幾個部分。電源為控制系統提供電源；鍵盤和 LCD 顯示電路完成人機對話功能；磁控管的控制電路根據程序指令的要求達到對病人不同疾病的治療效果；硬件保護電路對控制系統出現的故障提供了可靠的保護；功率傳感器和AD 轉換器對微波管的輸出進行監控；輸出驅動則由繼電器和可控硅同時完成；通訊電路完成控制器和上位機的信息交換；蜂鳴器驅動電路結合發光二極管共同對預熱結束、治療結束和故障進行報警工作。
4.1.1 電源和人機交互電路
為了防止干擾從電源竄入，電源由開關電源和濾波電路組成，抗干擾性能較好。為了方便操作，設置了治療理療轉換鍵，工作暫停鍵，功率調節鍵，時間調節鍵和復位鍵；顯示采用液晶屏幕加LED 指示燈，用來顯示當前功率、時間和治療狀態等信息。
4.1.2 磁控管的控制和驅動電路
磁控管是微波的發射源，由陽極、諧振腔、陰極和磁場組成，當給磁控管燈絲加上3.3V直流燈絲電壓，使陰極加熱，同時陽極和陰極之間加2000V 左右的直流高壓，陰極所發射的電子在強磁場作用下飛向陽極，陽極上有多個小的諧振腔，當電子打到陽極之前在這些諧振腔內發生振蕩,諧振頻率約為 2450MHz。在治療開始之后，閉合繼電器，可控硅在過零點之后觸發，控制微波的強度。同時功率傳感器開始工作，監測微波強度。當可控硅擊穿或者出現其它故障，系統不能控制磁控管的輸出時，功率傳感器采集到的值大于安全功率的上限，當斷開可控硅無效的情況下，硬件保護電路動作，關閉繼電器，斷開高壓電源，同時報警，提醒操作人員儀器出現故障。
4.1.3 報警和通訊電路
報警電路主要由發光二極管和蜂鳴器組成。當治療結束或者是出現故障時，報警電路動作，將目前狀態以聲光方式通知操作人員。通訊電路主要負責本儀器與上位機之間的數據通訊，在治療完畢之后，將此次治療的相關信息上傳至上位機。
4.2 控制系統軟件設計
本系統軟件包括上位機和儀器軟件兩部分。上位機軟件使用VB 編寫，主要記錄治療的信息，以便復診和對治療效果的統計分析。微控制器部分采用 MicroC/OS-II 嵌入式操作系統，使整個控制系統穩定性和抗干擾性能大大增強，同時加快了設計速度并且代碼易于維護。
在治療狀態下，首先閉合繼電器，然后檢測電壓的過零點，在過零點之后延時觸發可控硅，延時時間由輸出驅動電路和功率傳感器組成PID 閉環系統控制。由于微波管的輸出不是成線性變化的，所以將傳感器的輸入用不同的校正系數進行分段校正、擬合后，再用于PID調節。提高了控制系統的可靠性和快速響應能力，并且使輸出更加平穩。
5 結語
本文作者創新點：該微波功率的控制方案從根本上解決了微波輸出功率的失調問題。硬件上增加的保護電路使儀器的安全性能有了很大的提高，控制策略采用了分段擬合加PID控制融合的方法，既有線性化好的特點，又有PID 控制精度高、穩定性好的優點，克服了微波功率控制中非線性，滯后，時變等帶來的困難。 本文引用地址：http://www.104case.com/article/199786.htm
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