DE2518854A1

DE2518854A1 - Sparschaltung fuer myoelektrisch gesteuerte kunstglieder

Info

Publication number: DE2518854A1
Application number: DE19752518854
Authority: DE
Inventors: Norbert Goles
Original assignee: OPT GES fur ORTHOPAEDIETECHNI
Current assignee: OPT GES fur ORTHOPAEDIETECHNI
Priority date: 1974-05-27
Filing date: 1975-04-28
Publication date: 1975-12-18
Also published as: AT328072B; ATA436674A

Description

Beschreibung zu der Patentanmeldung Sparschaltung für myoelektrisch gesteuerte Kunstglieder Die Erfindung bezieht sich auf eine Sparschaltung für myoelektrisch gesteuerte und durch einen Antriebsmotor betätigte Kunstglieder, wobei der Antriebsmotor über eine Schaltereinheit an eine Stromquelle anlegbar ist, insbesondere für die Verwendung mit einer myoelektrischen Steuerschaltung für proportional gesteuerte Kunstglieder.
Elektromotorisch angetriebene Kunstglieder, die myoelektrisch gesteuert werden, besitzen entsprechende mechanische Einrichtungen, sogenannte Gesperre. Diese bewirken, daß der Bewegungsmechanismus des Kunstgliedes nur durch den Antriebsmotor betätigt werden kann. Ein Verstellen etwa der Greiffingar einer Kunsthand durch eine Kraft, die von außen direkt auf die Finger wirkt, ist nicht möglich.
Ein von den Greiffingern ergriffener Gegenstand wird festgehalten, auch wenn nach dem Erfassen kein weiteres Steuersignal zum Schließen der Finger gegeben wird. Der Gegenstand kann nur dadurch losgelassen werden, indem der gegenläufige Steuerbefehl zum Öffnen des Griffes gegeben wird, worauf der Antriebsmotor in der entgegengesetzten Richtung anläuft. Diese Wirkungsweise ist in zweifacher Weise vorteilhaft. Während eines lang andauernden Haltegriffes ermüdet der Versehrte nicht, weil er den Steuermuskel nicht anspannen muß. Dadurch bleibt der Antriebsmotor abgeschaltet. In der Praxis allerdings läßt es sich nicht vermeiden, daß der Versehrte den Steuerbefehl zum Schließen der Greif finger weit über den Zeitpunkt des Aufbaues der Greifkraft ausdehnt und ihn sogar während der Dauer des Haltens eines Gegenstandes aufrecht hält. Dadurch bleibt der Anker des Antriebsmotors auch nach Erreichen der gewünschten Stellung des Kunstgliedes an die Batterie angeschlossen, sodaß dieser ein Verluststrom entnorrjnen wird, welcher den Gesamtwirkungsgrad der Prothese wesentlich verschlechtert.
Aufgabe der Erfindung ist es,eine Sparschaltung zu schaffen, welche den Antriebsmotor von der Stromquelle abschaltet,nachdem der Antriebsmotor nach entsprechender Ansteuerung durch das Steuersignal die Bewegung des Kunstgliedes ausgeführt hat - sei es, daß der Bewegungsmechanismus bis zu einer Endlage bewegt wurde oder die Greiffinger einer Kunsthand einen Gegenstand ergriffen haben - und das Steuersignal weiterhin bestehen bleibt. Das Abschalten soll bei einer Proportionalsteuerung nicht erst bei Erreichen des maximalen Motorstromes (volle Durchsteuerung durch entsprechend großes Steuersignal) erfolgen, sondern bereits ab einem bestimmten Grad der Durchsteuerung.
Dies wird ausgehend von einer Sparschaltung der eingangs ausgeführten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Meßkreis vorgesehen ist, welcher ein von der Drehzahl des Motors abhängiges Signal, z.B. ein vom Verhältnis des Motorstromes zur Motorspannung abhängiges Signal liefert, durch welches bei Überschreiten eines einer niedrigen Drehzahl oder dem Stillstand des Antriebsmotors zugeordneten vorgegebenen Schwellwertes die Schaltereinheit im Sinne einer Trennung von Stromquelle und Antriebsmotor betätigbar ist. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß vom Motorstrom und von der Motorspannung abhängige Signale dem Eingang einer Vergleichsschaltung zugeführt sind und der Ausgang der Vergleichsschaltung über einem Schwellwertschalter, etwa einem Schmitt-Trigger, und vorzugsweise über ein Integrierglied an einen Eingang einer Flip-Flopschaltung gelegt ist, durch dessen Ausgangssignale die Schaltereinheit steuerbar ist. Zweckmäßigerweise ist bei Änderung des abgenommenen Myosignals einem zweiten Eingang der Flip-Flopschaltung ein Rückstellsignal zuführbar. Die Wiedereinschaltung beziehungsweise die Freigabe zur Wiedereinschaltung des Antriebsmotors erfolgt vorzugsweise bei Änderung eines Myosignals.
Die Erfindung wird nun näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in welcher ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sparschaltung zusammen mit einer Proportional-Steuerschaltung in einem Blockschaltbild dargestellt ist.
Bei der in der Zeichnung gezeigten Steuerschaltung wird die Myospannung mittels Tastelektroden 1 z.B. am Öffnungsmuskel der Hand am Armstumpf abgenommen und durch einen Verstärker 2 verstärkt. Die verstärkte Myospannung wird durch den Gleicrichtcr 3 gleichgerichtet und sodann durch das Integrierglied 4 integriert. Die integrierte Spannung wird der von einem Sägezahngenerator 20 erzeugten Sägezahnspannung überlagert. Die überlagerte Sägezahnspannung steuert einen Rechteckgenerator 5, etwa einen Schmitt-Trigger, an dessen Ausgang Rechtecksimpulse auftreten, deren Tastverhältnis proportional ist der Größe der von den Tastelektroden abgenommenen myoelektrischen Spannung. Die Rechtecksimpulse steuern die elektronischen Schalter 8, 9 einer Schaltereinheit 7, welche die Ankerwicklung des Antriebsmotors 10 während der Dauer der Impulse an eine Batterie B+ legen bzw. die Batterie B+ von der Ankerwicklung abtrennen. Ein zweiter gleich aufgebauter Steuerkanal, welchem Myospannungen etwa vom Schließmuskel der Hand zugeführt werden, steuert die Schalter 11, 12, durch welche der Ankerwicklung eine Spannung umgekehrter Polarität zugeführt wird.
Die beiden Steuerkanäle sind durch eine Sperre 18 gegenseitig verriegelt. Die Bauteile des zweiten Steuerkanales sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, doch mit dem Zusatz a versehen. Eine solche Steuerschaltung ist beispielsweise in der OE-PS No. 283 586 näher beschrieben.
Der mit einer strichpunktierten Linie umrandete Bereich stellt die erfindungsgemäße Sparschaltung 14 dar. Die Sparschaltung 14 enthält zwei Meßelemente 15, 16, welche eine vom Motorstrom Im und von der Motorspannung Um abhängige Spannung abnehmen. Die Ausgänge der Meßelemente 15, 16 sind an die Eingänge einer Vergleichsschaltung 17 angeschlossen.
Am Ausgang der Vergleichsschaltung 17 wird die Spannung erhalten und über ein Integrierglied 18 an den Eingang eines scnmitt-Triggers Ir getunrt. unterscnreitet aer effektive Motorwiderstand einen bestimmten Wert (durch Unterschreiten einer bestirz,ten Drehzahl), so schaltet nach Aufladung des Kondensators des Integriergliedes 18 bis zur Schaltschwelle der als Schaltstufe wirkende Schmitt-Trigger 19,durc dessen Ausgang an einem Eingang der nachgeschalteten Fllp-Plopschaltung 20 liegt, worauf die Flip-Flopschaltung 20 ebenfalls umschaltet. Das am Ausgang der Flip-Flopschaltung 20 erhaltene Signal dient dann zur Betätigung der Schaltereinheit 7 und damit zur Abschaltung des Motors 10.
Durch Wahl der Schaltschwelle des Schmitt-Triggers 19 und der Zeitkonstante des Integriergliedes 18 kann die Ansprechempfindlichkeit und die Verzögerung der Sromabschaltung eingestellt werden.
Die Freigabe zur Umschaltung der Schaltereinheit 7 und zur Wiedereinschaltung des Motors 10 erfolgt über den zweiten Eingang der Flip-Flopschaltung 20. Hiezu werden von den Ausgängen der Elektrodenverstärker, die verstärkten, gleichgerichteten und integrierten Myosignale eines jeden Steuerkanales über ein Differenzierglied 21, 21a an die Eingänge der Null-Detektoren 22, 22a geführt. Somit tritt bei wanderung eines Myosignales am Ausgang des an die Null-Detektoren 21, 21a ange#chlossenen NAND-Gatters ein Signal auf, das über den Rückstelleingang der Flip-Flopschaltung 20 dieses zurückstellt und damit die Motorstromabschfftung unwirksam werden läßt.

Claims

Patentansprüche:

Sparschaltung für myoelektrisch gesteuerte und durch einen Antriebsmotor betätigte Kunstglieder, wobei der Antriebsmotor über eine Schaltereinheit an eine Stromquelle anlegbar ist, insbesondere für die Verwendung mit einer myoelektrischen Steuerschaltung für proportional gesteuerte Kunstglieder, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßkreis (14) vorgesehen ist, welcher ein von der Drehzahl des Motors abhängiges Signal z.X. ein vom Verhältnis des Motorstromes 1 zur Motorspannung abhängiges Signal liefert, durch m welches bei überschreiten eines einer niedrigen Drehzahl oder dem Stillstand des Antriebsmotors (10) zugeordneten vorgegebenen Schwellwertes die Schaltereinheit (7) im Sinne einer Trennung von Stromquelle (B+) und Antriebsmotor (10) betätigbar ist.
2. Sparschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Motorstrom und von der Motorspannung abhängige Signale dem Eingang einer Vergleichsschaltung (17) zugeführt sind und der Ausgang der Vergleichsschaltung (17) über einem Schwellwertschalter, etwa einem Schmitt-Trigger (19), und vorzugsweise über ein Integrierglied (18) an einen Eingang einer Flip-Flopschaltung (20; gelegt ist, durch dessen Ausgangssignale die Schaltereinheit (7) steuerbar ist.
3. Sparschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Änderung des abgenommenen Myosignals einem zweiten Eingang der Flip-Flopschaltung (20) ein Rückstellsignal zuführbar ist.
4. Sparschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, für eine myoelektrische Steuerschaltung mit zwei Steuerkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkte, gleichgerichtete und integrierte Myospannung eines jeden Steuerkanals getrennt über je ein Differenzierglied (21, 21a) und einen Nulldetektor (22, 22a) an die beiden Eingänge einer NAND-Schaltung (23) geführt sind und der Ausgang der NAND-Schaltung (23) am zweiten Eingang der Flip-Flopschaltung (20) liegt.