王 婉，刘 敏，刘振洗 （我国电子科技集团公司 第四十一研究所，安徽 蚌埠 233010）
摘 要：本文首要介绍了红外偏振光医治仪光源操控模块的硬件规划方案，首要包含光源操控模块的组成及实 现办法。然后讲解了光源操控各子模块的软件规划，具体描述了数字电位器改动光功率巨细的操控进程； 间 断形式医治时经过改动MCU的I/O口电平完成光源的接通、断开处理，运用MCU的计时器功用对光源的通、 断状况进行计时；低温环境时，在光源两头生成阶梯状上升的电压，处理电路中冲击电流过大的问题；医治仪 温度过高时，温控开关对设备的维护处理进程。最终，对红外偏振光医治仪光源操控的研发效果进行总结。
关键词：红外偏振光医治仪；光源操控；光功率；冲击电流；过温维护
0 导言
红外偏振光医治仪是一种将偏振光与近红外光谱 有用整合，效果于人体相应的痛苦部位和穴道，完成 临床痛苦医治的仪器。选用最新光电技能[1]，在波长为 (0.6~1.6) µm的规模内，输出光波功率高达2.2 W，对人 体安排的有用透射深度达5 cm以上，在医治上完成深浅 组合，点面组合，可对人体炎症、神经性、创伤性疾患 进行有用的无创医治。
红外偏振光医治仪是由日本东京医研株式会社研发 的新式光疗仪器[2]，因为该设备的高效治好性及广泛的 应用性而倍受青睐，在日本医学各范畴，获得了很高的 点评。红外偏振光技能在我国仍是归于一种较新的技 术，现在商场上只要几家医用红外偏振光医治仪产品， 家用商场尚属空白。本文研发的新式家用红外偏振光治 疗仪，是适应当时医疗工业发展趋势的新式家用光疗 仪器。
1 硬件规划
红外偏振光医治仪的关键技能便是光源操控，如图 1所示为光源操控模块的硬件原理图。光源操控模块由 医疗型适配器、主控电源、温控开关、光控电源、数字 电位器和外围电路组成。适配器完成220 V AC—12 V DC的转化，为整个体系供电。光控电源的ON/OFF端通 过MCU的I/O口进行关断、接通操控，完成光源的接连 形式输出；光控电源的输出电压由MCU操控的数字电 位器进行分档调理，然后完成光功率的操控。温控开关 完成超温维护功用，当机壳内部温度超限时堵截光控电 源供电，避免意外事故。光控电源的输出电流过大时， 保险丝会堵截，对光源起到维护效果。
2 软件规划
红外偏振光医治仪体系软件是依据 STM32 渠道开 发的，本体系需求完成光源的光功率巨细操控、通断控 制、预热处理和过温维护等功用。经过MCU操控数字 电位器的输出电阻，改动光控电源的输出电压，完成光 功率巨细操控；经过改动MCU的I/O口电平操控光控电 源的ON/OFF端口，完成光源输出的敞开和封闭；经过 操控光源两头的输出电压呈阶梯状上升完成光源预热处 理；经过选用外部中止对温控开关进行状况监测完成过 温维护功用。
2.1 光功率调理
经过MCU操控AD5243数字电位器的输出电阻， 改动光控电源MQ7250的输出电压，完成光功率巨细 操控。
AD5243数字电位器兼容I2C通讯接口，能够完成与 机械电位计或可变电阻器相同的电子调理功用。本文使 用MCU上2个通用I/O端口模仿I2C总线接口，完成对数 字电位器的读、写数据以及操控操作。
I2C[3]总线是一种具有总线判决和 高低速器材同步功用的高性能串行总 线。它只要两根双向信号线，即数据 线SDA和时钟线SCL。I2C总线接口数 据通讯协议部分的条件状况首要包含 I2C总线接口的开始条件、中止条件、 应对、无应对、等候应对等。
向AD5243写数据：首要主机通 过发送开始信号来发动数据传输，即 当SCL为高电平时，SDA从高电平变 为低电平。然后发送7位从地址，并 等候承认信号。接着发送通道编码， 挑选经过1或通道2，等候承认信号。 最终经过串行总线传输1个字节的数 据，该总线具有9个时钟脉冲的序列 （8个数据位，然后是承认位）。
从AD5243读数据：与写数据不同 的是数据字节紧跟在从机地址字节的 承认信号之后。
当读取或写入一切数据位后，由主机树立中止条 件，即当SCL为高电平时，SDA从低电平变为高电平。 具体通讯进程如图2所示。
2.2 光源通断处理
为了添加医治效果，避免长期照耀人体安排易产 生适应性的缺陷，家用型红外偏振光医治仪规划两种治 疗形式，分别是接连形式和周期形式。关于不同的医治 形式，光源的输出方法有所不同。
1）接连形式
接连形式照耀时按设置参数一向输出，半途不接连 照耀。输出功率强度分高、中、低三档，医治时刻分 5、10、15 min。
2）接连形式
接连形式按照耀时刻、接连时刻距离运转。输 出功率强度分高、中、低三档，医治时刻分5、10、 15 min，固定照耀时刻为5 s，接连时刻为2 s。医治时， 输出功率能够改动。
针对接连形式，经过改动MCU的I/O口电平操控光控电源的ON/OFF端口，完成光源输出的敞开和封闭。 选用定时器[4]，对光源点亮阶段和平息阶段进行计时， 并在计时结束时，处理光源开关和操控参数的改动，具 体如图3所示。
2.3 光源预热处理
红外偏振光医治仪输出的光功率在两种医治形式下 分三档可调，经过改动光源两头的输出电压完成光功 率的调理。实践测验发现光源在冷态时实践电阻很低， 假如开机瞬间直接在光源两头加上方针电压，电路会产 生很高的冲击电流，使电源模块产生过流维护而关断供 电，光源无法点亮。测验成果如图4所示，其间绿线表 示电流，黄线表明电压。因而考虑对光源两头加上一系 列阶梯形上升的电压，每个阶梯电压坚持固定时刻，光 源经过预热电阻逐步提高。这样使光源从较低的安全电 压发动，逐级提高到方针电压，在每一级电压有满足的 时刻使冲击电流下降，起到限流的效果，然后下降冲击 电流对电路的影响而且延长了光源的运用寿命。测验结 果如图5所示，经过逐级增压方法，电流逐级下降，最 后坚持平稳。
2.4 过温维护
红外偏振光医治仪宣布的光波透射到人体安排内被 吸收，可是人体对外界的知道影响都是有感知的，会有 耐热规模，医治时不能超越人体所能接受的最高温度。 选用温控开关安放在高分子碘光源邻近，及时感知设备 内部温度，温度一旦超越了规范中规则的限值，温度过 载维护装置就应发动，然后堵截光源供电，宣布警报， 对患者起到安全维护效果。
选用外部中止对温控开关[5]进行状况监测， GPIO用 作外部中止(EXTI)源的输入端，经过GPIO检测输入脉 冲，引起中止事情，打断本来的代码履行流程，进入到 中止服务函数中进行处理，处理完后再返回到中止之前 的代码中履行。
EXTI中止向量的服务函数处理进程如图6所示。治 疗进程中，若设备内部温度超越限值，温控开关断开， 光源部分供电中止，当即中止医治，进入毛病状况，显 示视觉报警信息。若检测到温控开关吸合，温度传感器 测得的温度小于门限值，且当时未处于医治状况，消除 报警信息，设备显现设置参数，若当时测得的温度小于电扇中止的温度阈值，则中止电扇。
3 定论
本文依据家用型红外偏振光医治仪的规划要求对光 源操控模块进行了具体规划，完成了光功率调理、光源 的通断办理，针对直接在光源两头进行加压供电形成电 源进入维护状况的现象，选用了逐级增压方法对光源进 行预热处理，然后下降冲击电流对电路的影响并延长了 光源的运用寿命，别的经过软件检测温控开关状况避免 温度过高对患者形成损伤。
参考文献：
[1] 苏志深.HA-2200LE1型超激光痛苦医治仪常见毛病扫除[J]. 医疗卫生配备,2016:163.
[2] 张琼晖,彭子明.直线偏振光近红外线医治仪[J].我国医疗器械, 2002:307.
[3] 刘波文,孙岩,等.嵌入式实时操作体系µC/OS-II经典实例 ——依据STM32处理器[M].北京:北京航空航天大学出书社,2014:403-435.
[4] 刘火良,杨森.STM32库开发实战攻略[M].北京:机械工业出书 社,2015:150-167. [5] 张春峰.中央空调终端风机智能温控开关[J].电 子国际,2002:38-39.
