DD225842A3 - TIME CONTROL FOR ELECTRONICALLY CONTROLLED VENTILATION DEVICES - Google Patents

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DD225842A3
DD225842A3 DD82245762A DD24576282A DD225842A3 DD 225842 A3 DD225842 A3 DD 225842A3 DD 82245762 A DD82245762 A DD 82245762A DD 24576282 A DD24576282 A DD 24576282A DD 225842 A3 DD225842 A3 DD 225842A3
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Frank Stiegler
Hans J Horn
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Medizin Labortechnik Veb K
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zeitfolgesteuerung fuer elektronisch gesteuerte Beatmungsgeraete, wobei Atemfrequenz und Atemzeitverhaeltnis kalibriert eingestellt und unabhaengig voneinander variiert werden sollen. Sie besteht im wesentlichen aus zwei an sich bekannten Programmwahlschaltkreisen, die jeweils aus einer Zusammenschaltung von zwei 3-bit-Zaehlern und zwei Binaer/1 aus 8 Decodern gebildet sind. Die Takteingaenge C der 3-bit-Zaehler des ersten Programmwahlschaltkreises sind ueber einen Frequenzteiler mit einem Rechteckgenerator verbunden. Der Binaer/1 aus 8 Decoder des ersten Programmwahlschaltkreises ist mit einem 12poligen Schalter verbunden, der mit den Takteingaengen C der 3-bit-Zaehler des zweiten Programmwahlschaltkreises verknuepft ist, dessen Binaer/1 aus 8 Decoder mit einem zweiten 12poligen Schalter geschaltet ist. Der zweite 12polige Schalter wird mit einem Flip-Flop so geschaltet, dass es vom ersten Ausgangsimpuls gesetzt und von einem variablen Ausgangsimpuls rueckgesetzt wird. Der letzte Ausgangsimpuls setzt die 3-bit-Zaehler des zweiten Programmwahlschaltkreises zurueck, so dass ein Atemzeitverhaeltnis unabhaengig eingestellt werden kann.The invention relates to a time sequence control for electronically controlled ventilators, wherein respiratory rate and Atemzeitverhaeltnis calibrated set and should be varied independently of each other. It consists essentially of two per se known program selection circuits, which are each formed of an interconnection of two 3-bit Zaehlern and two Binaer / 1 of 8 decoders. The clock inputs C of the 3-bit counter of the first program selection circuit are connected via a frequency divider with a rectangular generator. The binary / 1 of 8 decoder of the first program selection circuit is connected to a 12-pole switch connected to the clock inputs C of the 3-bit counters of the second program selection circuit whose Binary / 1 of 8 decoders is connected to a second 12-pole switch. The second 12-pole switch is switched with a flip-flop so that it is set by the first output pulse and reset by a variable output pulse. The last output pulse resets the 3-bit counters of the second program selection circuit so that a breath time ratio can be set independently.

Description

In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein ODER-Gatter eingangsseitig einerseits mit einem Ausgang des zweiten Binär/1 aus 8 Decoders des zweiten Programmwahlschaltkreises, andererseits über ein Differenzierglied mit einem Schließglied eines P/E-Wandlers und ausgangsseitig mit einem Eingang des ersten 3-bit-Zählers des zweiten Programmwahlschaltkreises verbunden.In a preferred embodiment, an OR gate on the input side, on the one hand, with an output of the second binary / 1 of 8 decoder of the second program selection circuit, on the other hand via a differentiator with a closing element of a P / E converter and the output side with an input of the first 3-bit Counter of the second program selection circuit connected.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden, deren Schaltungsaufbau in der zugehörigen Zeichnung dargestellt ist.The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment whose circuit structure is shown in the accompanying drawings.

Die Zeitfolgesteuerung besteht im wesentlichen aus zwei an sich bekannten Programmwahlschaltkreisen, die durch die Zusammenschaltung von jeweils zwei 3-bit-Zählern 1, 2 und 3,4 und zwei Binär/1 aus 8 Decodern 5,6 und 7,8 gebildet werden.The time sequence control consists essentially of two per se known program selection circuits, which are formed by the interconnection of two 3-bit counters 1, 2 and 3.4 and two binary / 1 of 8 decoder 5.6 and 7.8.

Die Zusammenschaltung gestattet auch die serielle Durchsteuerung derart, daß der jeweils zweite Decoder 6, 8 erst nach dem ersten Decoder aktiviert wird. An den Takteingang C der3-bit-Zähler 1,2 werden Impulse umschaltbarer Taktfrequenzen fTl gelegt. Die Impulse werden in einem Rechteckgenerator 9 erzeugt und in einem folgenden Frequenzteiler 10 geeignet untersetzt.The interconnection also allows the serial control so that the second decoder 6, 8 is activated only after the first decoder. Pulses of switchable clock frequencies f Tl are applied to the clock input C of the 3-bit counter 1, 2. The pulses are generated in a square-wave generator 9 and suitably reduced in a following frequency divider 10.

Verschiedene Teilerstufen werden zusammen mit der ungeteilten Impulsfolge auf einen 4poligen Umschalter 11 geführt, der mitdenTakteingängen Cder3-bit-Zähler 1,2 verknüpft ist. Erreicht das Η-Signal einen durch den Schalter 12 belegten Ausgang der Binär/1 aus 8 Decoder 5 oder 6, wird ein Impuls an die Takteingänge C der 3-bit-Zähler 3, 4 gegeben. Mit dem gleichen Impuls werden über die Signalleitung 13der3-bit-Zähler 1 und über die Verknüpfung der3-bit-Zähler 2 rückgesetzt. Ein erneutes Durchtakten mit der Taktfrequenz fTl beginnt. Von der Stellung des 12poligen Schalters 12 sind die erzeugten Atemfrequenzen abhängig und steuern im Takte von fl2 die 3-bit-Zähler 3, 4 und die Binär/1 aus 8 Decoder 7, 8 durch.Different divider stages, along with the undivided pulse train, are routed to a 4-pole switch 11 linked to the clock inputs C3-bit counter 1,2. If the Η signal reaches an output of the binary / 1 of 8 decoder 5 or 6 occupied by the switch 12, a pulse is given to the clock inputs C of the 3-bit counters 3, 4. With the same pulse, the 3-bit counter 1 and the 3-bit counter 2 are reset via the signal line 13. A renewed clocking starts with the clock frequency f Tl . From the position of the 12-pin switch 12, the generated respiratory frequencies are dependent and control the clocks of f l2, the 3-bit counter 3, 4 and the binary / 1 of 8 decoder 7, 8 by.

Der Ausgang 0 des Binär/1 aus 8 Decoders 7 ist mit dem S-Eingang eines Flip-Flop 14 verbunden, während zwölf weitere Ausgänge der Binär/1 aus 8 Decoder 7, 8 mit einem 12poligen Schalter 15 verknüpft sind, der wiederum mit dem R-Eingang des Flip-Flop 14 verbunden ist. Mit dem Η-Signal am Ausgang 0 des Binär/1 aus 8 Decoders 7 gibt das Flip-Flop 14 ein H-Signal an ein nachfolgendes Stellorgan (nicht gezeichnet). Erreicht das Η-Signal einen belegten Ausgang, wird das Flip-Flop 14 rückgesetzt und gibt ein L-Signal ab.The output 0 of the binary / 1 of 8 decoder 7 is connected to the S input of a flip-flop 14, while twelve more outputs of the binary / 1 of 8 decoders 7, 8 are connected to a 12-pin switch 15, which in turn with the R input of the flip-flop 14 is connected. With the Η signal at the output 0 of the binary / 1 from 8 decoder 7, the flip-flop 14 is an H signal to a subsequent actuator (not shown). When the Η signal reaches an occupied output, the flip-flop 14 is reset and outputs an L signal.

Der Ausgang 7 des Binär/1 aus 8 Decoders 8 ist mit einem Eingang eines ODER-Gatters 16 verbunden. Der andere Eingang des ODER-Gatters 16 ist über ein Differenzierglied 17 mit einem Schließglied eines P/E-Wandlers 18 verknüpft. Der Ausgang des ODER-Gatters 14 ist mit dem Eingang 0 des 3-bit-Zählers 3 signalverknüpft.The output 7 of the binary / 1 of 8 decoder 8 is connected to an input of an OR gate 16. The other input of the OR gate 16 is linked via a differentiator 17 to a closing member of a P / E converter 18. The output of the OR gate 14 is signal-linked to the input 0 of the 3-bit counter 3.

Erreicht das Η-Signal im weiteren Durchtakten den Ausgang 7 des Binär/1 aus 8 Decoders 8, werden über das ODER-Gatter 16 der 3-bit-Zähler 3 und über die Verknüpfung der 3-bit-Zähler 4 rückgesetzt und beginnen mit dem nächsten Impuls fT2 einen neuen Zählgang.If the Η signal reaches the output 7 of the binary / 1 from 8 decoder 8 during further clocking, the 3-bit counter 3 is reset via the OR gate 16 and the 3-bit counter 4 is reset via the OR gate and starts with the next pulse f T2 a new count.

Die Anzahl der Takte fT2 vom Ausgang 0 des Binär/1 aus 8 Decoders 7 bis zu einem belegten Schalterausgang ergibt die Inspirationsdauer, die Schrittzahl vom belegten Schalterausgang bis zum letzten Ausgang vom Binär/1 aus 8 Decoder 8 die Exspirationsdauer.The number of clocks f T2 from the output 0 of the binary / 1 of 8 decoder 7 to an occupied switch output gives the inspiratory time, the number of steps from occupied switch output to the last output from the binary / 1 8 decoder 8 the expiration time.

Zur Realisierung einer assistierten Beatmung müssen die 3-bit-Zähler 3,4 des zweiten Programmwahlschaltkreises zu jedem beliebigen Zeitpunkt der Exspirationsphase rückgesetzt werden, wenn ein Assistorimpuls vom Patienten ausgelöst wird. Beim kurzzeitigen Schließen des Schließkontaktes des P/E-Wandlers 18 eines Assistorgebers (nicht gezeichnet) wird aus einer Gleichspannung über das Differenzierglied 17 ein Nadelimpuls gewonnen, der über das ODER-Gatter 16 die 3-bit-Zähler 3, 4.To realize assisted ventilation, the 3-bit counters 3,4 of the second program selection circuit must be reset at any point in the expiratory phase when an assistor pulse is triggered by the patient. When short-circuiting the closing contact of the P / E converter 18 of an assister (not shown) is obtained from a DC voltage across the differentiator 17, a needle pulse via the OR gate 16, the 3-bit counter 3, 4th

sofort rücksetzt.reset immediately.

Der Frequenzteiler 10 ist mit umschaltbaren Ausgängen sowohl mit stärkeren als auch mit geringeren Frequenzuntersetzungen versehen. Zur Realisierung von IMV-Beatmungsformen, bei denen extrem lange Exspirationsphasen benötigt werden, wird der Ausgang mit stärkerer Frequenzuntersetzung belegt. Zur Realisierung von HF-Beatmungsformen wird der Ausgang des Frequenzteilers 10 mit geringer untersetzten Impulsen beleg,t, die zusammen mit den nicht untersetzten Impulsen verschiedene Frequenzbänder im Bereich der HF-Beatmung ermöglicht.The frequency divider 10 is provided with switchable outputs with both higher and lower frequency reductions. In order to implement IMV ventilation modes that require extremely long expiratory phases, the output is assigned a higher frequency reduction. In order to realize HF respiration forms, the output of the frequency divider 10 is occupied by small squashed pulses, t, which, together with the non-squat pulses, enable different frequency bands in the area of RF ventilation.

Claims (2)

1. Zeitfolgesteuerung für elektronisch gesteuerte Beatmungsgeräte, bji denen die Atemfrequenz und das Atemzeitverhältnis kalibriert eingestellt und unabhängig voneinander variiert werden sollen, unter Verwendung von aus der Fernseh- und Rundfunktechnik bekannten Programmwahlschaltkreisen, bestehend aus je zwei parallelgeschalteten 3-bit-Zählern mit zwei Binär/1 aus 8 Decodern, gekennzeichnet dadurch, daß zwölf ausgewählte Ausgänge der Binär/1 aus 8 Decoder (5, 6) des ersten Programmwahlschaltkreises mit einem 12poligen Schalter (12) verbunden sind, der einmal mit den Takteingängen C der 3-bit-Zähler (3, 4) des zweiten Programmwahlschaltkreises und zum anderen über eine Signalleitung (13) mit dem Eingang 0 des 3-bit-Zählers (1) signalverknüpft ist, daß zwölf ausgewählte Ausgänge der Binär/1 aus 8 Decoder (7; 8) mit einem 12poligen Schalter (15) verbunden sind, der mit dem R-Eingang eines Flip-Flop (14) verknüpft ist, daß die Takteingänge C der 3-bit-Zähler (1,2) über einen Frequenzteiler (10) mit einem Rechteckgenerator (9) verbunden sind und daß der Ausgang 0 des Binär/1 aus 8 Decoders (7) mit dem S-Eingang des Flip-Flop (14) verbunden ist, der ein nachfolgendes Stellorgan schaltet.1. Time sequence control for electronically controlled ventilators, to which the respiratory rate and the respiratory time ratio are calibrated and which are to be varied independently, using program selection circuits known from television and radio technology, each consisting of two parallel binary 3-bit counters with two binary / 1 of 8 decoders, characterized in that twelve selected outputs of the binary / 1 of 8 decoders (5, 6) of the first program selection circuit are connected to a 12-pole switch (12) which is connected once to the clock inputs C of the 3-bit counters (12). 3, 4) of the second program selection circuit and on the other via a signal line (13) to the input 0 of the 3-bit counter (1) is signal-linked, that twelve selected outputs of the binary / 1 of 8 decoder (7, 8) with a 12-pole switch (15), which is linked to the R input of a flip-flop (14), that the clock inputs C of the 3-bit counter (1,2) connected via a frequency divider (10) with a square wave generator (9) and that the output 0 of the binary / 1 of 8 decoder (7) to the S input of the flip-flop (14) is connected, which switches a subsequent actuator. -1 - 245 762 7-1 - 245 762 7 Erfindungsansprüche:Invention claims: 2. Zeitfolgesteuerung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein ODER-Gatter (16) eingangsseitig einerseits mit einem Ausgang des Binär/1 aus 8 Decoders (8), andererseits über ein Differenzierglied (17) mit einem Schließkontakt eines P/E-Wandlers (18) und ausgangsseitig mit einem Eingang des 3-bit-Zählers (3) verbunden ist.2. Time sequence control according to item 1, characterized in that an OR gate (16) on the input side, on the one hand with an output of the binary / 1 of 8 decoder (8), on the other hand via a differentiating element (17) with a closing contact of a P / E converter (18) and the output side to an input of the 3-bit counter (3) is connected. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft eine Zeitfolgesteuerung für elektronisch gesteuerte Beatmungsgeräte unter Anwendung von integrierten Schaltkreisen der Sensortechnik. Die Zeitfolgesteuerung ist einsetzbar für Narkose- und Therapiebeatmungsgeräte sowie für Funktionsgeneratoren für Atemvolumeter, Druck- und Volumenmonitore, bei denen die Atemfrequenz und das Atemzeitverhältnis kalibriert eingestellt und unabhängig voneinander variiert werden sollen.The invention relates to a time sequence control for electronically controlled ventilators using integrated circuits of sensor technology. The time sequence control can be used for anesthesia and therapy ventilators as well as for function generators for respiratory volumeters, pressure and volume monitors in which the respiratory rate and the respiratory time ratio are set calibrated and varied independently of each other. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Nach dem DD-WP 211 221 ist eine Zeitfolgesteuerung für elektronisch gesteuerte Beatmungsgeräte bekannt, die aus vier unabhängig voneinander einstellbaren 4-bit-Schieberegistern besteht. Diese 4-bit-Schieberegister bestehen aus je einem 4-bit-Vor-/Rückwärtszähler und einem Binär/1 aus 16 Decoder und sind jeweils mit einem 16poligen Schalter verbunden. Die 16poligen Schalter sind einmal über zwei 4polige Schalter und zwei gleichartige 3-bit-Schieberegister mit drei Flip-Flops und diesen nachgeordneten Magnetventilen und zum anderen mit einem dritten gleichartigen 3-bit-Schieberegister signalverknüpft. Mit Inbetriebnahme des Beatmungsgerätes sowie anliegender Betriebsspannung liegen die Taktimpulse fT an den Takteingängen der 4-bit-Schieberegister an. Gleichzeitig führt das dritte 3-bit-Schieberegister automatisch Η-Pegel am Ausgang A1, wodurch das erste 4-bit-Schieberegister aktiviert wird. Der erste folgende Takt legt dessen Ausgang A1 auf H und setzt über den ersten 4poligen Schalter den ersten Flip-Flop und damit wird das diesem Flip-Flop nachgeschaltete Magnetventil eingeschaltet und die Inspirationszeit t, beginnt. Im Rhythmus der Taktfrequenz fT wird nun auf den nächsten Ausgang geschaltet. Erreicht das Ausgangssignal den durch den ersten 16poligen Schalter belegten Ausgang, wird sowohl der erste Flip-Flop zurückgesetzt als auch über das dritte 3-bit-Schieberegister das zweite 4-bit-Schieberegister aktiviert. Dieses hat zur Folge, daß das erste Magnetventil ausgeschaltet und über den zweiten Flip-Flop dessen nachfolgendes Magnetventil eingeschaltet wird. Damit ist die Inspirationzeit t, beendet und die Inspirationszeit t2 beginnt zu laufen. Der weitere Ablauf in den 4-bit-Schieberegistern ist analog. Mit der Aktivierung des vierten 4-bit-Schieberegisters wird über den zweiten 4poligen Schalter der dritte Flip-Flop gesetzt und dessen nachfolgendes Magnetventil eingeschaltet. Damit beginnt die Exspirationszeit t3 zu laufen, bis am Ende ihrer Laufzeit das Magnetventil wieder geschlossen wird. Während der Exspirationszeit t4 sind die drei Magnetventile geschlossen. Am Ende der Exspirationszeit t4 wird über das dritte 3-bit-Schieberegister wieder das erste 4-bit-Schieberegister gestartet.According to the DD-WP 211 221 a time sequence control for electronically controlled ventilators is known, which consists of four independently adjustable 4-bit shift registers. These 4-bit shift registers each consist of a 4-bit up / down counter and a binary / 1 of 16 decoder and are each connected to a 16-pin switch. The 16-pin switches are once signal-linked via two 4-pole switches and two similar 3-bit shift registers with three flip-flops and these downstream solenoid valves and the other with a third similar 3-bit shift register. When the ventilator is put into operation and the operating voltage applied, the clock pulses f T are applied to the clock inputs of the 4-bit shift registers. At the same time, the third 3-bit shift register automatically sets Η level at output A1, which activates the first 4-bit shift register. The first following clock sets its output A1 to H and sets via the first 4-pole switch the first flip-flop and thus the this flip-flop downstream solenoid valve is turned on and the inspiration time t begins. In the rhythm of the clock frequency f T is now switched to the next output. If the output signal reaches the output occupied by the first 16-pin switch, both the first flip-flop is reset and the second 4-bit shift register is activated via the third 3-bit shift register. This has the consequence that the first solenoid valve is turned off and the subsequent flip-flop whose subsequent solenoid valve is turned on. Thus, the inspiration time t is over and the inspiratory time t 2 starts to run. The further procedure in the 4-bit shift registers is analog. With the activation of the fourth 4-bit shift register, the third flip-flop is set via the second 4-pole switch and its subsequent solenoid valve is switched on. The expiration time t 3 begins to run until the solenoid valve is closed again at the end of its running time. During the expiration time t 4 , the three solenoid valves are closed. At the end of the expiration time t 4 , the first 4-bit shift register is started again via the third 3-bit shift register. Mit diesem Schaltungsaufbau ist es zwar möglich, die Funktionen der vielen Beatmungsarten in einer befriedigenden Qualität zu realisieren. Er ist jedoch insbesondere für Geräte mit einzelnen bestimmten Beatmungsarten zu aufwendig und kompliziert.With this circuit structure, it is possible to realize the functions of many types of ventilation in a satisfactory quality. However, it is too expensive and complicated especially for devices with individual types of ventilation. In der Fernseh- und Rundfunktechnik kommt zur Anwahl der Senderspeicher ein Programmwahlschaltkreis zum Einsatz, in dem zwei 3-bit-Zähler und zwei Binär/1 aus 8 Decoder zu einer 16-Kanal-Variante zusammengeschaltet sind. Durch den Einsatz dieser Schaltkreise anstelle von mechanischen Tastensätzen wird eine Erhöhung des Bedienkomforts und der Zuverlässigkeit erreicht sowie die Möglichkeit zur Fernbedienung geschaffen. Bei der 16-Kanal-Variante bleiben der Seriell- und Parallelbetrieb sowie die Vorzugslage beim Einschalten ohne Einschränkungen erhalten.In television and radio technology, a program selection circuit is used to select the station memory, in which two 3-bit counters and two binary / 1 out of 8 decoders are interconnected to form a 16-channel variant. By using these circuits instead of mechanical key sets, an increase in ease of use and reliability is achieved as well as the possibility for remote control is created. With the 16-channel version, the serial and parallel operation as well as the preferred position at power-up remain unchanged. Ziel der ErfindungObject of the invention Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Schaltungsanordnung der Zeitfolgesteuerung derart zu gestaltet, daß sie trotz großer Einsatzbreite und hoher Funktionssicherheit einfach und ökonomisch günstig in ihrem Aufbau ist.The object of the invention is to design the circuit arrangement of the time sequence control such that it is simple and economically favorable in its construction, despite its wide range of use and high reliability. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Aufgabe der Erfindung ist es, unter Verwendung von aus der Rundfunk- und Fernsehtechnik bekannten Programmwahlschaltkreisen, bestehend aus zwei parallelgeschalteten 3-bit-Zählern mit zwei Binär/1 aus 8 Decodern, eine Zeitfolgesteuerung mit kalibrierter Atemfrequenz- und Atemzeitverhältniseinstellung, die unabhängig voneinander variiert werden können, zu entwickeln, die eine größere Genauigkeit und bessere Reproduzierbarkeit gewährleistet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwölf ausgewählte Ausgänge der beiden Binär/1 aus 8 Decoder des ersten Programmwahlschaltkreises mit einem 12-poligen Schalter verbunden sind, der einmal mit den Takteingängen der 3-bit-Zähler des zweiten Programmwahlschaltkreises und zum anderen über eine Signalleitung mit dem Eingang 0 des ersten 3-bit-Zählers des ersten Programmwahlschaltkreises signalverknüpft ist, daß zwölf ausgewählte Ausgänge der Binär/1 aus 8 Decoder des zweiten Programmwahlschaltkreises mit einem zweiten 12poligen Schalter verbunden sind, der mit dem R-Eingang eines Flip-Flop verknüpft ist, daß die Takteingänge C der 3-bit-Zähler des ersten Programmwahlschaltkreises über einen Frequenzteiler mit einem Rechteckgenerator verbunden sind und daß der Ausgang 0 des ersten Binär/1 aus 8 Decoders des zweiten Programmwahlschaltkreises mit dem S-Eingang des Flip-Flop verbunden ist, der ein nachfolgendes StellorganThe object of the invention is, using known from broadcasting program selection circuits, consisting of two parallel 3-bit counters with two binary / 1 of 8 decoders, a time sequence control with calibrated Atemfrequenz- and Atemzeitverhältniseinstellung that are varied independently can develop, which ensures greater accuracy and better reproducibility. According to the invention the object is achieved in that twelve selected outputs of the two binary / 1 of 8 decoders of the first program selection circuit are connected to a 12-pole switch, once with the clock inputs of the 3-bit counter of the second program selection circuit and the other via a Signal line is connected to the input 0 of the first 3-bit counter of the first program selection circuit that twelve selected outputs of the binary / 1 of 8 decoders of the second program selection circuit are connected to a second 12-pin switch connected to the R input of a flip-flop linked, that the clock inputs C of the 3-bit counter of the first program selection circuit are connected via a frequency divider with a square wave generator and that the output 0 of the first binary / 1 of 8 decoder of the second program selection circuit connected to the S input of the flip-flop is, which is a subsequent actuator
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