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Meßkreis eines Kardiotachometers Die Erfindung betrifft einen Me#kreis
eines die Durchschnittsfrequenz von Herzschlägen in einem bestimmten Zeitintervall
auswertenden Kardiotachometers, bzw. eines anderen Zählers von Niederfrequenzen.
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Die bisherigen Kardiotachometertypen sind gewöhnlich mit einem einfachen
oder mit einem zusammengesetzten RC Filter ausestattet, dessen Eingang die den einzelnen
Herzschlägen entsprechenden Impulse von genau definierter Größe und Zeitdauer zugeführt
werden An den Ausgang eines solchen Eardiotachometers ist ein Meßgerät geschaltet.
Durch das Meßgerät flie#t dann nur die Gleichstromkomponente des EingangssignalF,
die
der Herzfrequenz proportional ist, zusammen mit dem durch die Restwelligkeit gewellten
Strom. Die Resturelligkeit des Ausgangssignals, welche durch die unvollständige
Filtrierung des Impulssignals entsteht, verursacht, daß der Meßgerätzeiger im Beharrungszustand
Ausschläge uni den Nennwert im Rhytmus der Herzfrequenz aufweist. Diese Ausschläge
beeinflussen die Genauigkeit der abzulesenden Angabe ungünstig. Durch die Erhöhung
von Zeitkonstanten des 6tC Filters, was eine Erhöhung der Zeitspanne, in welcher
die Durchschnittsfrequenz ausgewertet wird, bedeutet, können die Zeigerausschläge
bis auf einen beliebig kleinen lehrt herabgesetzt werden. Dies hat aber zur Folge,
daß auch langsame Zeitveränderungen der gemessenen Gleichstromkomponente, welche
den Zeitveränderungen der Herzfrequenz des Patienten entsprechen, in erhöhtem Maß
filtriert werden. Die Meßgerätangaben verfolgen dann nicht getreu die schnellen
Veränderungen der Herzfrequenz. Diese Erscheinung macht sich besonders am Anfang
der Messung ungünstig bemerkbar, wenn der Zeiger sehr langsam aus der Nullage in
die Nennlage zu laufen beginnt. Infolgedessen ist eine einmalige Messung der Herzfrequenz
mit Hilfe einer solchen Einrichtung sehr zeitraubend. Die Welligkeitsgröße hängt
auch von der zu messenden Frequenz ab, und zwar derart, daß mit sinkender Frequenz
die Welligkeit steigt. Es wird gewöhnlich ein Kompromiß zwischen der gewünschten
Genauigkeit der Angabeablesung, d.h. zwischen der Ausschlagsgröße und der erwünschten
Geschwindigkeit der Beruhigung des Meßzeigers in der Nennlage beim Messen gewählt.
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Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt.
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Das wiesen der Erfindung besteht darin, daß ein einen Tiefpass bildenaer
Filter mit seiner Ausgangsklemme an eine Klemme des Me#gerätes und mit seiner zweiten
Klemme über die Last des Verstärkers mit einer von der Signalgröße abhängigen Verstärkung
an die zweite Klemme des Meßgerätes geschaltet ict, wobei die Eingangsklemme des
Verstärkers über ein Kopplungsglied mit der Ausgangsklemme des Filters und die Ausgangsklemme
des Verstärkers mit der zweiten Ausgangsklemme des Filters verbunden sind und die
Eingangssignalquelle zwischen die Eingangsklemmen des Filters und das Meßgerät geschaltet
ist Daa Kopplungsglied besteht aus einer parallelen Kombination eines Widerstandes
und eines Kondensators und aer den Tiefpass bildende Filter aus einem Widerstand
und aus einem Kondensator.
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Das Wesen der Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch
als Schaltbild dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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An den Ausgang einer Eingangssignalquelle 11, zum Beispiel eines monostabilen
Multivibrators, ist ein Meßgerät 10 über einen einen Tiefpass bildenden Filter 1
angeschaltet. Der Filter 1 mit Eingangsklemmen 2 und 3 ist mit seiner Ausgangsklemme
4 an eine Klemme des Meßgerätes 10 und mit seiner Klemme 3 über die Last 12 des
Verstärkers 5 an die andere Klemme des Me#gerätes 10 angeschaltet. Die Eingangsklemme
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des Verstärkers 5 ist über das Kopplungsglied 9 mit der Ausgangsklemme
4 des Filters 1 und die Klemme 7 des Verstärkers 5 mit der Klemme 3 des Filters
1 verbunden.
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Die Eingangssignalquelle 11, zum Beispiel der monostabile Multivibrator,
ist zwischen die Klemme 2 des Filters 1 und die Klemme 8 des Meßgerätes 10 geschaltet.
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Das Kopplungsglied 9 besteht aus einer parallelen Kombination eines
Widerstandes 14 und eines Kondensators 13 und der den Tiefpass bildende Filter 1
aus einem Widerstand 15 und aus einem Kondensator 16.
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Die Eingangssignalquelle ii, zum Beispiel der monostabile (einseitig
stabile) Multivibrator wandelt die Impulse der zu messenden Frequenz in rechtwinklige
Impulse einer genau definierten Größe und Zeitdauer um. Der Mittelwert dieses Verlaufes
ist der zu messenden Frequenz proportional und wird durch denkt erfindungsgemäßen
Meßkreis ausgewertet. Im Falle, daß der Arbeitspunkt des Transistors des Verstärkers
5 ausserhalb des Arbeitsbereiches liegt, d. h. daß der Transistor nicht verstärkt
kommt allein die Filtrierwirkung des Filters 1 zur Geltung. Die Zeitkonstanten dieses
Filters 1 werden derart gewählt, daß die Filterwirkung des ;-eigentlichen Filters
klein ist, so daß sich die der gemessenen Frequenz entsprechende Angabe des Meßgerätes
10 sehr schnell ruhig einstellt. Die das Schwingen des Zeigers verursachende Restwelligkeit
wäre aber sehr groß. Der Arbeitspunkt des Transistor des Verstärkers 5 wird aber
in Wirklichkeit durch das lusgangssignal des Filters 1, vor allem durch eine Gleichstromkomponente
über
das Kopplungsglied 9 gesteuert, und zwar derart, daß der Transistor in dem ganzen
Bereich der zu messenden Frequenz verstärkt. Die verstärkte Welligkeit wird dann
in der Gegenphase zum Ausgangssignal des Filters 1 zuaddiert, was als eine Erhöhung
seiner Filtrierwirkung angesehen werden kann, d.h. als äquivalente Erhöhung von
Zeitkonstanten. Wird im Verstärker 5 ein Transistor mit einer beträchtlichen Abhängigkeit
des Stromverstärkungsfaktors von dem Arbeitspunkte verwendet, so ist die äquivalente
\WirLung des Filtriersystems Filter 1 - Verstärker 5 von der Gleichstromkomponente
des gemessenen Signals abhängig, d'h. von der gemessenen Frequenz, und zwar derart,
daß mit sinkender Frequenz die Filtrierwirkung steigt.
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Das System kann als Tiefpassfilter mit einer automatisch gesteuerten
Filtriervirkung angesehen werden. Durch die geeignete Wahl von Elementen R und C
des Kopplungsgliedes 9 kann eine vollständige Frequenzunabhängigkeit der Restwelligkeitsgrö#e
der Gleichspannung im Meßgerät 10 in dem ganzen gemessenen Frequenzbereich erzielt
werden. Bei plötzlichen Veränderungen der zu messenden Frequenz, zum Beispiel am
Anfang der Messung, wenn die Angabe des Meßgerätes 10 der Nullfrequenz entspricht,
wird durch die beispielsweise Ausführung des Kopplungsgliedes 9 in der Zeichnung
eine sprunghafte Veränderung der Spannung durch die Kapazität 13 des Kopplungsgliedes
9 direkt an die Basis des Transistors des Verstärkers 5 übertragen, so daß bei einer
genügend großen Veränderung der Transistor leitet, bzw. nicht leitet. Wie oben angeführt
wurde, erfolgt in dies Fall nur eine geringe Filterwirkung des eigentlichen Filters
1, so daß der Zeiger des Leßgerätes 10 sich dem Beharrungszustand sehr schnell nähert,
bis in unmittelbarer Nähe des Nennwertes sich der Speioestrom des Transistors des
Verstärkers
-5 beruhigt, der Transistor verstärkt und die Größe
seiner Welligkeit dem erwünschten Wert entspricht.
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Die Einschaltung eines Transistors in den Me#kreis verschlechtert
nicht die Genauigkeit der LIessung hinsichtlich der Wärme- oder Zeitabhängigkeit
des verwendeten Transistors, denn die Veränderung der Gleichkomponente des Kollektorstromes
hat keinen Einfluß auf die Angabe des Meßgerätes 10.
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Der erfindungsgemäße Meßkreis ist vor allem für den Kardiotachometer
bestimmt, er kann aber auch für jeden Impulszähler von Niederimpulsfrequenzen verwendet
t werden.