一种微波设备的制作方法

1.本实用新型属于微波技术领域，尤其涉及一种微波设备。


背景技术：

2.皮肤廯菌是真菌感染最常见的原因，对全世界范围内的人的健康构成威胁，临床目前最常见是由酵母菌、红毛廯菌、犬小孢子菌、须廯毛廯菌等引起浅部皮肤真菌病。近年来，红毛廯菌、犬小孢子菌、须廯毛廯菌等诱发的疾病呈增加趋势，常伴随甲真菌。从临床角度来说，即往治疗真菌感染主要依赖药物，一方面长期用药会对宿主产生一定程度的毒性反应，主要表现为肝毒性和肾毒性，另一方面治病真菌耐药性日趋严重。通过口服用药、体外擦服、刮除病甲后使用抗真菌剂等治疗手段治疗效率较低，药物吸收率低，刮除病甲后均可造成一定创伤，耐受性差，给患者带来极大痛苦。由于皮肤兼有健康防护及美容等作用，治疗皮肤病时需兼顾祛病、避免损毁原有组织。因此，一些损毁性手段治疗由真菌感染引起的皮肤病如灰指甲存在很大弊端。
3.病毒性皮肤病是指由病毒感染引起的以皮肤黏膜病变为主的一类疾病，病毒对组织的亲嗜性不同，可分为新生物型、疱疹型和红斑发疹型。病毒性皮肤病通常是因为机体免疫力下降导致病毒入侵皮肤浅层发生病变，在临床上通过口服用药、体外擦服等治疗手段进行治疗后，面临着药物吸收率低、治疗效率低的情况。通过激光和液氮等物理手段切除后又存在复发率高和治疗过程病人极其痛苦的情况。


技术实现要素：

4.本实用新型就是针对上述问题，提供一种使用效果好的微波设备。
5.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括控制器、磁控管、磁控管驱动电路、测温部分、人机交互部分和电源部分，其特征在于控制器的信号传输端口分别与磁控管驱动电路的控制信号输入端口、测温部分的检测信号输出端口、人机交互部分的信号传输端口相连，磁控管驱动电路的控制信号输出端口与磁控管相连，电源部分的电能输出端口分别与控制器的电源端口、磁控管驱动电路的电源端口、测温部分的电源端口、人机交互部分的电源端口相连。
6.作为一种优选方案，本实用新型还包括报警部分，报警部分的控制信号输入端口与控制器的控制信号输出端口相连。
7.作为另一种优选方案，本实用新型还包括距离检测部分，距离检测部分的检测信号输出端口与控制器的检测信号输入端口相连。
8.作为另一种优选方案，本实用新型所述测温部分采用非接触的红外温度传感器，红外温度传感器设置在治疗探头上。
9.作为另一种优选方案，本实用新型所述距离检测部分采用设置在治疗探头上的两个红外检测头。
10.作为另一种优选方案，本实用新型所述人机交互部分采用触摸屏。
11.作为另一种优选方案，本实用新型所述控制器采用单片机。
12.作为另一种优选方案，本实用新型所述电源部分包括7805芯片u1、7812芯片u2、ams11173v3芯片u9，u1的1脚与第一全波整流电路的输出端相连，u1的3脚接5v；u2的1脚与第二全波整流电路的输出端相连，u2的3脚接12v；u9的3脚接5v，u9的2、4脚接3v3。
13.作为另一种优选方案，本实用新型所述单片机采用stm32f103rct6芯片u5，u5的5脚和6脚外接晶振y1，分别通过电容c19和c20连接到地；
14.u5的28脚和60脚的boot1和boot0与7脚nrst用作复位；
15.u5的42、43脚分别与txd0和rxd0对应相连，与触摸屏进行通信；
16.u5的8、11脚分别与buzzer、fan对应相连，控制蜂鸣器和风扇。
17.作为另一种优选方案，本实用新型所述磁控管的散热部分采用三极管驱动风扇。
18.作为另一种优选方案，本实用新型所述报警部分采用三极管开关驱动电路。
19.作为另一种优选方案，本实用新型所述触摸屏采用dc10600km101av_1111_0c型触摸屏a1，a1的3脚接lcdbusy, a1的4脚接rx232_0, a1的5脚和6脚接tx232_0；
20.rx232_0、tx232_0分别与sp3232e芯片u8的8、7脚对应相连，u8的9、10脚分别与rxd0、txd0对应相连。
21.其次，本实用新型所述红外温度传感器采用mlx90614
‑
esf
‑
bcf型传感器tem1，tem1的1脚接tc1015
‑
2.6v芯片u3的5脚，tem1的2、3脚分别与pb6、pb7对应相连，u3的1脚接3v3。
22.另外，本实用新型所述磁控管驱动电路包括tl494cn芯片u3和变压器t3，t3副边接二极管串联电路，t3的原边一端分别与电阻r1一端、电阻r2一端相连，r1另一端分别与整流桥输出端正极、irfp450lc管q5的d极相连，r2另一端接地，整流桥输入端接市电；
23.t3的原边另一端分别与irfp450lc管q5的s极、irfp450lc管q6的d极、电阻r5一端相连，r5另一端分别与q5的g极、变压器t2的7脚相连，t2的5脚分别与q6的g极、电阻r3一端相连，r3另一端分别与地、q6的s极相连；t2的1脚接t2_1，t2的3脚接t2_3；
24.u3的2、13、14脚接ref，u3的15接set，u3的16脚接vr，u3的11、12脚分别与12v、2sc1815管vt4、vt1的集电极相连，vt4的基极分别与u3的10脚、2sa1015管vt3基极相连，vt3集电极接地，vt4的发射极分别与t2_1、vt3的发射极相连；
25.u3的9脚分别与vt1的基极、2sa1015管vt2的基极相连，vt1的发射极分别与t2_3、vt2的发射极相连，vt2的集电极接地。
26.本实用新型有益效果。
27.本实用新型控制器接收测温部分反馈的测温信号，通过磁控管驱动电路控制磁控管，便于温度的精准控制。
28.本实用新型通过控制磁控管产生一定功率的微波作用于皮肤患处，进行非接触治疗，避免患处的二次感染或者患者间的交叉感染，且不会对人体造成创伤和生理上的痛苦。
附图说明
29.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。
30.图1为本发明系统整体框架图。
31.图2为本发明磁控管驱动电路结构示意框图。
32.图3、4、5、6是本实用新型具体电路原理图。
33.图7是本实用新型结构示意图。
具体实施方式
34.如图所示，本实用新型包括控制器、磁控管、磁控管驱动电路、测温部分、人机交互部分、电源部分，控制器的信号传输端口分别与磁控管驱动电路的控制信号输入端口、测温部分的检测信号输出端口、人机交互部分的信号传输端口相连，磁控管驱动电路的控制信号输出端口与磁控管相连，电源部分的电能输出端口分别与控制器的电源端口、磁控管驱动电路的电源端口、测温部分的电源端口、人机交互部分的电源端口相连。
35.还包括报警部分，报警部分的控制信号输入端口与控制器的控制信号输出端口相连。
36.所述测温部分采用非接触的红外温度传感器，红外温度传感器设置在治疗探头上。
37.所述人机交互部分采用触摸屏。
38.所述控制器采用单片机。
39.所述电源部分包括7805芯片u1、7812芯片u2、ams11173v3芯片u9，u1的1脚与第一全波整流电路的输出端相连，u1的3脚接5v；u2的1脚与第二全波整流电路的输出端相连，u2的3脚接12v；u9的3脚接5v，u9的2、4脚接3v3。d5、d6、d7、d8组成第一全波整流电路，d9、d10、d27、d28组成第二全波整流电路。
40.所述单片机采用stm32f103rct6芯片u5，u5的5脚和6脚外接8m晶振y1，分别通过电容c19和c20连接到地；
41.u5的28脚和60脚的boot1和boot0与7脚nrst用作复位；
42.u5的42、43脚分别与txd0和rxd0对应相连，与触摸屏进行通信；
43.u5的8、11脚分别与buzzer、fan对应相连，控制蜂鸣器和风扇。
44.所述磁控管的散热部分采用三极管驱动风扇。
45.所述报警部分采用三极管开关驱动电路。
46.所述触摸屏采用dc10600km101av_1111_0c型触摸屏a1，a1的3脚接lcdbusy, a1的4脚接rx232_0, a1的5脚和6脚接tx232_0；
47.rx232_0、tx232_0分别与sp3232e芯片u8的8、7脚对应相连，u8的9、10脚分别与rxd0、txd0对应相连。
48.所述红外温度传感器采用mlx90614
‑
esf
‑
bcf型传感器tem1，tem1的1脚接tc1015
‑
2.6v芯片u3的5脚，tem1的2、3脚分别与pb6、pb7对应相连，u3的1脚接3v3。
49.所述磁控管驱动电路包括tl494cn芯片u3和变压器t3，t3副边接二极管串联电路（即图4中d11～d26，图7中电路板7上设置该二极管串联电路）。
50.t3的原边一端分别与电阻r1一端、电阻r2一端相连，r1另一端分别与整流桥输出端正极、irfp450lc管q5的d极相连，r2另一端接地，整流桥输入端接市电；
51.t3的原边另一端分别与irfp450lc管q5的s极、irfp450lc管q6的d极、电阻r5一端相连，r5另一端分别与q5的g极、变压器t2的7脚相连，t2的5脚分别与q6的g极、电阻r3一端
相连，r3另一端分别与地、q6的s极相连；t2的1脚接t2_1，t2的3脚接t2_3；t2的1、2脚为原边，5、7脚为副边；
52.u3的2、13、14脚接ref，u3的15接set，u3的16脚接vr，u3的11、12脚分别与12v、2sc1815管vt4、vt1的集电极相连，vt4的基极分别与u3的10脚、2sa1015管vt3基极相连，vt3集电极接地，vt4的发射极分别与t2_1、vt3的发射极相连；
53.u3的9脚分别与vt1的基极、2sa1015管vt2的基极相连，vt1的发射极分别与t2_3、vt2的发射极相连，vt2的集电极接地。
54.磁控管驱动电路采用变压器t4（t4采用外接变压器，电路图中没有画出t4，图7中变压器6为t4）将输入220v交流信号变为输出3.5v交流信号，用于驱动磁控管的灯丝，接磁控管的灯丝端。
55.图4中jp5接口接磁控管的高压接口。
56.本实用新型通过单片机输出信号驱动磁控管产生微波，微波功率可调。通过测温电路作为反馈测试微波功率。显示屏可以调节等参数进行设置。
57.本实用新型通过一定功率的微波作用于人体表皮后，能够致使微波所携带能量穿入并作用与皮肤深度3～5cm人体真皮部位形成温度的累计效应。同时红外温度传感器实时监控皮肤温度。
58.本实用新型涉及的微波设备不会对人体造成创伤和生理上的痛苦，只需要通过微波作用与病患处，致使所带能量穿入并作用与皮肤深度3～5cm，局部作用一定时间后，温度可快速上升，它产生的热量具有效率高，穿透力强，可以穿透脂层到肌层，可使蛋白在几秒内凝固甚至破坏蛋白结构，即可达到想要的治疗目的。
59.温度传感器检测到的皮肤温度反馈给单片机，然后单片机根据反馈温度控制功率输出。
60.本实用新型使用时，可用治疗探头垂直对准病患处，当两个红外检测头聚集重合在一点时即为最佳治疗距离(5
‑
8mm)。在触摸屏设置治疗时间及治疗温度，启动开始按键；或选择自动程序，按系统内部设定程序治疗。
61.显示屏设置治疗温度和治疗时间通过串口发送给单片机，单片机根据接收到的治疗温度设定pwm的输出占空比，pwm信号驱动磁控管产生不同功率的微波，当温度超过设定温度时产生报警提示。
62.本实用新型可采用频率约为2450兆赫微波，与皮肤、脂肪、肌肉的产热相近。同时微波具有似光性、穿透性和非电离性等优良性能。微波作用于人体组织能够产生的生物学效应包括热效应和非热效应。本实用新型主要利用其作用与人体组织时的热效应及非热效应，微波穿透表皮引起组织细胞中的离子、水分子和偶极子的高频振荡，产生微波热效应，致使人体真皮温度升高，破坏蛋白质结构。同时对生物体体内的离子状态、生物电变化及细胞状态、酶活性、菌细胞形态及通透性产生影响，致使真菌感染部位的膜功能受损，达到抑制真菌活性、裂解真菌和彻底杀死真菌的目的。
63.本实用新型磁控管驱动电路结构示意框图如图2所示。控制磁控管驱动电路，包括整流电路，逆变电路，变压器输出整流滤波电路。工频电源220vac经过全桥整流变为380v直流信号，通过开关电源控制的pwm信号对380v直流信号进行斩波逆变，变为类似方波信号，信号经过高频变压器放大后进行滤波去除干扰信号，最后输出驱动磁控管。反馈信号反馈
给开关电源使其稳定输出。
64.本实用新型整流电路，采用4个1n5408二极管组成全桥电路，220vac交流信号正端输入接d1负极和d3的正极，交流信号的负端接d2负极和d4的正极。d1、d2的正极连接一端输出，d3、d4的负极连接另一端输出。输出为脉动的直流信号。输出信号两端串接电解电容c3和c4，用于滤波。在脉动直流电源的输出端接大电容进行滤波，降低峰值电压和平均电压之间的差值。一般高压大电容容量大，体积大，重量重，价格高。本设计中选用体积小，耐压值不高的铝电解电容串联以提高耐压。为防止串联时电容的漏电流不相等造成电容分压不均引起电容击穿，电容间并联电阻r1和r2。
65.本实用新型开关电源电路选用tl494。tl494的内部电路由基准电压产生电路、振荡电路、调整电路、两个误差放大器、脉宽调制比较器以及输出电路等组成。其中1、2脚是误差放大器i的同相和反相输入端；3脚为误差放大器的输出端；4脚死区时间控制；5、6脚分别用于外接振荡电阻和振荡电容；7脚为接地端；8、9脚和11、10脚分别为tl494内部两个末级输出三极管集电极和发射极；12脚为电源供电端；13脚为输出控制端，接高电平时，两个输出管交替导通，可以用于驱动桥式、推挽式电路的两个开关管；14脚为5v基准电压输出端，最大输出电流10ma；15、16脚是误差放大器ii的反相和同相输入端。这里采用交替导通控制输出pwm信号。1脚接地，2脚接vref，误差放大器i未使用。3脚接r13和c22组成的滤波网络，以提高稳定性。该引脚由单片机控制。同时该引脚与15脚串接电容c21，稳定误差放大器增益。4脚外接r12、c19设定死区时间，正常电压值为0.1v。5、6脚分别接电阻r14和振荡电容c23,其振荡频率为
66.f=1/（r14*c23）
67.13脚和14脚连接，控制内部两个三极管交替导通。16脚为反馈输入端。8脚、11脚为内部三极管的集电极，和12脚接供电电源12v。其中12脚接电容c24和c25接到地，起到电源滤波的作用。9脚为内部三极管1的发射级，接三极管vt1(2sc1815)和三极管vt2(2sa1015)的基极，10脚为内部三极管2的发射极接三极管vt1(2sc1815)和三极管vt2(2sa1015)的基极。
68.本实用新型开关电源电路，还包括pwm控制电路。外部三极管vt3和vt2的发射极接地，并且发射极与基极之间接入电阻r15和r16，用于快速放电。vt4和vt1的集电极接12v电源电压。vt3的集电极与vt4的发射极相连作为输出t2_1，vt2的集电极与vt14的发射极相连作为输出t2_3。vt1、vt2与vt3、vt4构成两组三极管开关电路。当tl494驱动内部三极管1（或者2）导通时，9脚（或10脚）输出高电平，驱动三极管vt1（vt4）不导通和vt2（vt3）导通，t2_3（t2_1）输出0v。当tl494驱动内部三极管1（或者2）不导通时，9脚（或10脚）输出低电平，三极管vt1（vt4）导通和vt2（vt3）不导通，t2_3（t2_1）输出12v。两组交替导通，使t2_3和t2_1输出端交替输出峰值12v的方波信号。
69.本实用新型逆变电路，工频电源整流滤波的信号通过tl494控制的方波信号斩波得到交流信号。采用半桥驱动电路。采用n沟道mos管irfp450。把t2_3和t2_1输出的12v方波信号通过变压器隔离，驱动mos管。隔离的目的防止后级的信号串接到前级控制电路中。t2_1接变压器t2的1脚，t2_3接变压器t2的3脚。变压器次级线圈5脚接mos管q6（irfp450）的栅极，变压器次级线圈7脚接mos管q5（irfp450）的栅极。q5的漏极d接二极管d3、d4的负极，q6的原极s接二极管d1、d2的正极，q5的源极s与q6的漏极d相连，作为输出端。q5和q6的g和s之
间接入电阻r5和r3用于快速放电。当pwm正向导通时，变压器t2的7脚输出高电平，q5导通；当pwm反向导通时，变压器t2的5脚输出高电平，q6导通。
70.本实用新型变压器电路，其特征在于逆变后的交流信号经过高频变压器进行升压整流。变压器t3的2脚与逆变电路c3的正极连接，5脚与逆变电路中q5的s极连接，t3的2脚与5脚间串接滤波电容c7。作用是将逆变信号经过高频变压器升压，将升压后的信号进行整流得到直流高压信号驱动磁控管。
71.本实用新型整流电路，采用rs2m快速恢复二极管组成全桥整流电路。每路采用4个二极管串联增大耐压值。rs2m的最高反向峰值电压为1000v。d11、d13、d15、d17串联，d12、d14、d16、d18串联，d23、d24、d25、d26串联，d19、d20、d21、d22串联。变压器t3的次级线圈8脚接d19、d20、d21、d22串联的负极和d12、d14、d16、d18串联的正极。变压器t3的次级线圈12脚接d23、d24、d25、d26串联的负极和d11、d13、d15、d17串联的正极。d23、d24、d25、d26串联的正极输出的负电压用于驱动磁控管。d12、d14、d16、d18串联的负极接入取样电阻r8，对信号进行取样，由于取样电压很小，需要对其进行放大，接入r9电阻放大取样电压，经过c9和c10滤波后反馈给tl494的16脚。16脚为误差放大器输入信号，反馈信号用于稳定pwm输出信号。
72.本实用新型磁控管驱动电路。磁控管由管芯和磁铁组成，管芯由阴极、灯丝、阳极、天线组成。外部接入变压器t4,输入220v，输出3.5v，用于驱动灯丝。接通电源后，高压变压器t4次级接入灯丝线圈两端产生3.5v的交流电给磁控管的灯丝供电。与此同时，高频变压器t3产生的2000v交流高压经过二极管rs2m整流后得到2000v的直流高压加至磁控管的阳极，形成加速电场，阳极接地，实际为负高压，使阴极发射的电子向阳极加速运动。在电子向阳极加速运动的过程中还要受到永久磁铁形成的垂直方向上的磁场作用，因此电子是边旋转边向阳极加速运动，旋转速度不断变快。阳极做成内齿轮状，形成偶数个空腔，为谐振腔。每个谐振腔就是一个微波谐振器，其谐振频率取决于谐振腔尺寸。电子通过扇形谐振腔会发生震荡，频率不断升高，到达2450mhz后型形成微波，由波导管口发射。进行加热治疗。
73.本实用新型通信显示电路，主要包括通信部分和显示部分。通信部分选用rs232。rs232的1脚和3脚分别接电容c25两端，4脚和5脚分别接电容c26两端，2脚接电容c27，6脚接电容c28，9脚和10脚分别接单片机的rxd0和txd0引脚，7脚和8脚分别接触摸屏的tx232_0和rx232_0。
74.本实用新型显示屏电路，选用dc10600km101av_1111_0c医用级触摸屏。是一款10.1寸分辨率为1024*600的m型医用级组态串口屏。屏幕运行速度更快，上电即可运行；支持全球任意国家语言，仅需1套美工ui，一键切换语言；支持lua脚本编程，屏内部运行逻辑和算法，减少通讯频率；通过临床医用所需的emi辐射、高低温、微波干扰、线圈干扰、群脉冲等多项严酷测试；功耗低。支持rs232/ttl(出厂默认232电平)，rs232波特率:1200～921600bps。触摸屏的1脚和2脚接电源5v。7脚和8脚接地。3脚接lcdbusy,用于显示屏信号检测。4脚接rx232_0,5脚和6脚tx232_0。通过串口发送与接收指令实现显示屏对单片机的控制。
75.本实用新型报警电路，采用s8050三极管驱动3.3v蜂鸣器。由单片机控制驱动。三极管s8050的集电极接蜂鸣器负端，三极管s8050的发射极接地，三极管s8050的基极接单片机进行控制，三极管的基极和发射极之间接入电阻用于泄放，蜂鸣器的正极接3.3v电源。三极管等效于开关，用单片机控制通断。当单片机输出高电平给三极管时，三极管导通，蜂鸣
器负端接地，蜂鸣器报警；当单片机输出低电平给三极管时，三极管不导通，蜂鸣器不报警。
76.本实用新型测温电路,包括温度传感器电源电路和测温电路。测温电路选用红外阵列温度传感器mlx90614。该传感器可以同时进行多点测温。温度传感器接口采用四角接插件tem1，tem1的1～4脚分别与2.6v、pb6、pb7、gnd对应相连。单片机pb6为scl引脚，用于控制测温时钟信号，单片机pb7为sda引脚，用于传感器与单片机指令和数据传输。
77.本实用新型电源电路，其特征在于2.6v稳压输出。红外整列传感器供电电压为2.6v，因此需外接2.6v稳压器。选用tc1015
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2.6v，1脚为供电电源，输入3.3v,外接电容c30为滤波作用,2脚为gnd引脚，接地。3脚为关断控制引脚，接3.3v为正常工作状态。4脚接旁路电容，起到滤波作用。5脚输出2.6v，给温度传感器供电。
78.本实用新型单片机控制电路，其特征在于接收显示屏指令从而控制微波输出功率，治疗时间以及温度测量，电路报警。单片机控制电路采用stm32f103rct6单片机， 5脚和6脚外接8m晶振y1，分别通过c19和c20的22pf电容连接到地。28脚和60脚的boot1和boot0与7脚nrst用作复位。11脚接风扇驱动电路，8脚接蜂鸣器驱动电路，41脚为pwm输出引脚用于控制磁控管。可通过改变pwm引脚的占空比来控制磁控管的导通时间，从而控制磁控管的输出功率的改变。
79.本实用新型可应用于治疗由真菌及病毒感染导致的皮肤疾病。
80.本实用新型磁控管8、磁控管的散热风机4、可设置在壳体内，壳体一侧设置液晶屏3，壳体一侧为前外壳2。图7中，13为治疗头，10为温度传感器，14、15为线缆，17为线缆套管，9为开关电源，5、6为变压器，16为上盖，7、18为电路板，1为电源接口，11、12为红外检测头。
81.磁控管8产生的微波通过线缆14经治疗头13发出（治疗头13中部向上支出的竖向端头为线缆14的端头）。
82.可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。