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Schaltanordnung zur Erzeugung einer Reizspannung für medizinische
Zwecke Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erzeugung einer Reizspannung, d.
h. einer Folge von Gleichstromimpulsen, deren Impulsfolge nach einem vorgegebenen
Programm verändert wird, vorzugsweise für medizinische Zwecke.
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Für gewisse therapeutische oder diagnostische Zwecke benötigt man,
um die sonst bei der Behandlung auftretenden Gewöhnungserscheinungen zu vermeiden,
Reizströme veränderbarer Impulsdauer und Impulsfolge. Es sind bereits Geräte bekannt,
die derartige Reizströme erzeugen. Die bekannten Geräte sind jedoch in ihrer Schaltung
und in ihrem Aufbau sehr kompliziert, so daß sie bereits beim Auftreten kleinster
Abweichungen in ihren Schaltelementen nicht mehr einwandfrei arbeiten. Diese Geräte
sind daher sehr störanfällig und in ihrer Herstellung sehr teuer.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromedizinisches
Gerät zu schaffen, das einfach ist, einen niedrigen Herstellungspreis hat, eine
große Ausgangsleistung aufweist, leicht transportabel ist und zur Inbetriebnahme
nur an eine normale Netzsteckdose angeschlossen zu werden braucht. Einem solchen
Gerät liegt eine Schaltanordnung zugrunde, die gemäß der Erfindung eine Kombination
von Einzelmerkmalen umfaßt. Die erfindungsgemäße Schaltanordnung zur Erzeugung einer
Reizspannung für medizinische Zwecke ist gekennzeichnet durch eine, die sinusförmige
Wechselspannung gleichrichtende Doppelweg-Gleichrichterschaltung, deren Gleichstromkreis
einer und/oder der anderen Halbwelle wahlweise einschaltbar ist und eine die Ein-bzw.
Ausschaltung des jeweiligen Gleich stromkreises bewirkende, nockenscheibengesteuerte
Schalteinrichtung, die die Gitterspannung einer Elektronenröhre steuert, welche
in den Gleichstromkreisen, vorzugsweise in dem gemeinsamen Teil beider Gleichstromkreise,
angeordnet ist.
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Mit dieser Schaltanordnung können Impulsströme mit in weiten Grenzen,
ja beinahe beliebig, veränderbarer Charakteristik erzeugt werden. Dabei kann die
Steuerung der Schalteinrichtung, d. h. einer als Schalter wirkenden Elektronenröhre,
durch eine Nockenscheibe erfolgen, deren Umfang zur Vermeidung von Gewöhnungserscheinungen
nach einem weiteren Merkmal der Erfindung mit einer Vielzahl von unterschiedlich
breiten und in unterschiedlichen Abständen angeordneten Nocken versehen ist. Die
Steuerung kann jedoch auch durch mehrere Nockenscheiben erfolgen, die mit unterschiedlichen
Drehzahlen umlaufen.
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Als besonders günstig zeigte es sich jedoch, daß nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung, die Anoden-Kathoden-Strecke der Elektronenröhre der Schalteinrichtung
in den zu unterbrechenden Stromkreis eingeschaltet ist und deren Steuergitter-Kathoden-Strecke
an einen Kondensator angeschlossen ist, der über Lade- und Entladewiderstände mit
vorgegebenen Zeitkonstanten von der Nockenscheibe gesteuert, abwechselnd auf eine
vorgegebene Gleichspannung aufgeladen bzw. entladen wird.
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Nachstehend wird die Erfindung in einigen Ausführungsbeispielen an
Hand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt Fig. 1 ein Prinzipschema der erfindungsgemäßen
Schaltanordnung, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Nockenscheibensteuerung
für einen Unterbrecherkontakt, Fig. 3 und 4 weitere Ausführungsbeispiele von Schaltungen,
in denen die Unterbrecherstrecken durch Trioden gebildet sind.
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Gemäß Fig. 1 umfaßt die Schaltanordnung einen Transformator 1 mit
einer Primärwicklung, die an ein Wechselstromnetz od. dgl. angeschlossen werden
kann, und zwei Sekundärwicklungen mit Mittelanzapfung, die einmal den Heizstrom
für eine Gleich-
richterröhre 2 und zum anderen den durch diese
Röhre gleichzurichtenden hochgespannten Strom liefern.
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Durch jede der beiden Zuleitungen 3 und 4 vom Transformator fließt
der Strom einer Halbwelle, d. h. ein mit der Frequenz des Netzes, beispielsweise
50 Hz, pulsierender Strom. Durch die Zuleitung 5 vom Mittelabgriff der Sekundärwicklung
fließen die Ströme beider Halbwellen, also ein mit der doppelten Frequenz des Netzes,
in dem genannten Beispiel also mit 100 Hz pulsierender Gesamtstrom.
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In jede der Zuleitungen 3 und 5 kann ein Unterbrecherkontakt 6 (Fig.
2) eingeschaltet werden, der durch eine Scheibe 7 gesteuert wird. Diese Scheibe
läuft vorzugsweise mit konstanter Drehzahl um und besitzt an ihrem Umfang ein nockenförmiges
Profil.
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Der Unterbrecher 6 kann wahlweise zwischen den Punkten, und Bs oder
zwischen den Punkten A2 und BS eingeschaltet werden, und zwar entweder mit seinen
Kontakten C und D1 oder C und D2, je nachdem, ob man wünscht, daß die Vorsprünge
der Nockenscheibe den Strom einschalten oder diesen unterbrechen sollen.
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Wenn der Unterbrecher zwischen die Punktes, und Bt eingeschaltet
ist, bewirkt er eine Sperrung oder einen Durchlaß der einen Halbwelle. Die Frequenz
des gelieferten Stromes durchläuft also nacheinander die Werte 50 und 100 Hz.
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Weiterhin ist in die Leitung 4, die den Strom der nicht durch den
Unterbrecher 6 gesteuerten Halbwelle führt, vorzugsweise ein von Hand steuerbarer
Schalter 8 eingeschaltet. Beim Öffnen des Schalters 8 wird die eine der beiden Halbwellen
eliminiert, und der selbsttätig gesteuerte Unterbrecher 6 läßt die Frequenz des
erzeugten Stromes die Werte 50 Hz und Null durchlaufen.
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Wird der Unterbrecher 6 zwischen die Punktes2 und B2 der Leitung
5 eingeschaltet, so durchläuft die Frequenz des erzeugten Stromes nacheinander die
Werte 100 Hz und Null.
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Um die Modulation des Stromes in ganz allgemeiner Weise und nach
einem komplizierteren Gesetz vorzunehmen, als diese sich durch das Schaltprofil
einer Nockenscheibe verwirklichen läßt, und um nacheinander und in beliebiger Rëihenfolge
die Impulsfolgefrequenzen 100 Hz, 50 Hz und Null zu erzeugen, ist es vorteilhaft,
einen oder mehrere Unterbrecher 6 in eine oder mehrere der Leitungen3, 4 und 5 einzuschalten.
Die verschiedenen Unterbrecher können durch mehrere Nockenscheiben mit verschiedenen
Schaltprofilen und/oder verschiedenen Drehzahlen gesteuert werden.
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Zur wahlweisen Abschaltung kann ferner ein Schalter vorgesehen sein,
der einen oder mehrere Unterbrecher 6 je nach der gewünschten Stromform einschaltet
oder kurzschließt. Bei einfachen Ausführungen, die nur einen Unterbrecher 6 umfassen,
ist dieser Schalter so ausgebildet, daß er den Unterbrecher wahlweise in die eine
oder die andere Leitung 3 und 5 einschalten läßt.
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Um schließlich den Impulsen besondere Formen zu geben, können zusätzliche
Schaltelemente verwendet werden, deren Wirkung von anderen Zwecken dienenden Schaltungen
her bekannt ist. So kann z. B. ein Kondensator 9 parallel zu den Ausgangsklemmen
der Schaltanordnung gelegt werden, oder es können zur Gleichrichtung Trioden oder
auch gasgefüllte Röhren verwendet werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 erfolgt die Modulation in
der den gesamten gleichgerichteten Strom führenden Leitung. Der Transformatorl ist
hier direkt an einen Gleichrichter 2 angeschlossen, der in bekannter Weise aus einer
Doppeldiode, einer Doppeltriode, zwei Dioden oder zwei Trioden bestehen kann. In
der von dem gleichgerichteten Strom durchflossenen Leitung liegen ein Widerstand
10, der mit einem verstellbaren Abgriff zum Anschluß der Ausgangsklemmen 11 versehen
ist, und eine Elektronenröhrel2 in Reihe, deren Anoden-Kathoden-Strecke die Aufgabe
des Unterbrechers 6 der Ausführung nach Fig. 1 übernimmt. Die Gitter-Kathoden-Strecke
dieser Röhre 12 ist durch einen Kondensator 13 überbrückt. Dieser Kondensator wird
nacheinander durch einen Schalter 14 über einen Ladestromkreis mit einem Widerstand
15, einem Potentiometer 16 und einer Spannungsquelle 17 und einen Entladestromkreis
mit einem Widerstand 18 geladen und entladen. Die Widerstände 15 und 18 sind vorzugsweise
veränderbar, um den zeitlichen Verlauf der Ladung und der Entladung des Kondensators
beeinflussen zu können, während das Potentiometer 16 eine Einstellung der Speisegleichspannung
des Kondensators gestattet.
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Der Schalter 14 wird, wie der Unterbrecher 6 der Ausführung nach
Fig. 1, durch eine Nockenscheibe gesteuert. Der Konsator wird also nacheinander
in dem vom Schaltprofll der Nockenscheibe gegebenen und sich jeweils nach einer
Umdrehung derselben wiederholenden Rhythmus aufgeladen und entladen.
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Da die Spannung des Kondensators an der Gitter-Kathoden-Strecke der
Rohre 12 anliegt, wird dieser Rhythmus auch dem abgenommenen Strom aufgeprägt. Die
aufeinanderfolgenden Ladungen und Entladungen des Kondensators lassen die Röhre
12 nämlich nacheinander leitend und wieder nichtleitend werden. Die Röhre 12 spielt
also die Rolle eines Unterbrechers, wobei aber das Ein- und Ausschalten des Stromes
allmählich erfolgt, entsprechend der Lade- und Entladegeschwindigkeit des Kondensators.
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Die gesamte Schaltanordnung nach Fig. 3 wird noch durch einen Schalter
8 vervollständigt, der die Ausscheidung einer der beiden Halbwellen gestattet.
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Dieser Schalter kann auch durch den Antrieb der Nockenscheibe selbsttätig
gesteuert werden, z. B. bei jeder Umdrehung derselben, um den Rhythmus der Strommodulation
zu verlangsamen. Zu demselben Zweck kann der Antrieb auch auf die Einstellung der
Widerstände 15 und 18 oder des Potentiometers 16 wirken oder die Umschaltung auf
eine oder mehrere andere Nockenscheiben zur Steuerung des Schalters 14 bewirken.
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Die vorstehend beschriebene Schaltgruppe, bestehend aus der Röhre
12, dem Kondensator 13 und dessen Entlade- und Ladestromkreisen, kann in jede Leitung,
die dem Gleichrichter 2 den Strom einer Halbwelle zuführt, oder nur in eine dieser
Leitungen eingeschaltet werden, um jede Halbwelle oder nur eine der beiden unabhängig
voneinander zu modulieren. Die Einstellbarkeit der Speisegleichspannung jedes Kondensators
durch sein Potentiometer 16 gestattet es, der Amplitude jeder Halbwelle einen anderen
Wert zu geben.
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Wenn die Gleichrichtung durch zwei Trioden bzw. eine Doppeltriode
erfolgt, kann die Aufgabe der Röhre 12 durch die Gleichrichterröhre bzw. -röhren
mit übernommen werden. Der Kondensator wird
dann zwischen das Gitter
und die Kathode eines Gleichrichtersysterus geschaltet. Eine Schaltanordnung dieser
Art ist in Fig. 4 wiedergegeben. Dabei ist der Kondensatorl3 an die eine Triode
2 a angeschaltet. In der Gitterzuleitung kann noch ein Umschalter 19 vorgesehen
sein, der es erlaubt, dem Gitter dieser Röhre 2a ein einstellbares, aber zeitlich
konstantes Potential zu erteilen und dadurch die Modulation der entsprechenden Halbwelle
abzuschalten und statt dessen lediglich ihre Amplitude einzustellen.
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Eine ähnliche Schaltgruppe, wie die vorstehend an Hand der Fig. 4
für die Gittersteuerung der Röhre 2 a beschriebene, kann auch für die andere Röhre
2 b vorgesehen sein, um die andere Halbwelle ebenfalls und unabhängig von der ersteren
zu modulieren.
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In der vereinfachten Ausführung nach Fig. 4 ist die Gitter-Kathoden-Strecke
der Röhre 2 b über ein Potentiometer 20 an eine Vorspannungsquelle 21 angeschlossen.
Mit diesem Potentiometer 20 kann die Amplitude der entsprechenden Halbwelle in jeder
gewünschten Weise eingestellt werden. Das Potentiometer 20 und der Schalter 8 können
gegebenenfalls ebenfalls durch den Antrieb des Schalters 14 selbsttätig derart gesteuert
werden, wie es vorstehend an Hand der Fig. 3 für das Potentiometer 16 beschrieben
ist.