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Elektronisches Zeit- und Temperatur-Meßsystem Die Erfindung betrifft
ein elektm nisches Thermometer-System, das eine Temperaturmeß-Betriebsweise und
eine Zeitmeß-Betriebsweise aufweist, insbesondere betrifft sie einen Zeitgeber und
Steuer-Schaltkreis zur Bestimmung der Perioden jeder Betriebsweise und den Übergang
zwischen ihnen sowie ein solches System, das einen Vorwegnahme-Schaltkreis Sür die
Einführung des Endwertes der Temperatur aufweist, bevor sie abgefuhlt wurde, Elektronische
Thermometer werden auf medizinischem Gebiet in zunehmendem Ausmaß benutzt. Diese
Thermometer haben verhältnismäßig kurze Ansprechzeiten in der Größenordnung von
Sekunden im Vergleich zu einer Minute oder mehr bei Quecksilberthermometern. Elektronische
Thermometersystemesind zunächst kostspieliger als Quecksilberthermometer, jedoch
sind ihre Kosten über ihre Lebensdauer betrachtet, insbesondere wenn sie mit wegwerfbaren
Fühlerabdeckungen benutzt werden, vergleichbar mit denen von Quecksilberthermometern,
wenn man die Bruchverluste und die Kosten der Routinesterilisierung berücksichtigt.
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Obwohl die zur Temperaturstabilisierung bei elektronischen Thermometer-Systemen
benötigte Zeit kurz ist, wird ausreichende Zeit benötigt und gewöhnlich durch Verwendung
einer Armbanduhr oder einer ähnlichen Einrichtung
gemessen, deren
Genauigkeit nicht gewährleistet ist.
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Die Inanspruchnahme durch die Zeitnahmeforderung hindert den Benutzer
an der Verwendung der Zeit für andere konstruktive Zwecke, wie der Messung der Herzschlagfrequenz
des Patienten o.dgl.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein elektronisches Thermometer-System
vorzusehen, das eine festgelegte Zeitdauer und eine Temperatur mißt und anzeigt.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, ein solches elektronisches
Thermometer-System vorzusehen, das die Verwendung derselben elektronischen Bauteile
sowohl für Zeit- als auch Temperatur-Messung und -Anzeige optimiert und zu einer
Ausbildung des Systems führt, die ebenso klein, leicht, kompakt und billig ist wie
die eines solchen, das nur die Temperatur mißt.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, ein solches elektronisches
Thermometer-System vorzusehen, das die Endtemperatur anzeigt, bevor sie tatsächlich
abgefühlt axrde.
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Die Erfindung besteht in einem elektronischen Thermometer-System mit
einem Temperatur-Abfühikreis zum Vorsehen eines die Temperaturveränderungen wiedergebenden
Analogsignals und einem Temperatur-IvIeßkreis zum Vorsehen eines die abgefühlte
Temperatur wiedergebenden Digitalsignals.
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Ein Zeitgeber- und Stauerkreis bestimmt einen Betriebszeitraum, der
eine Temperaturmeß-Periode und eine Zeitmeß-Periode einschließt. Der Zeitgeber-
und Steuerkreis erzeugt Impulse für die Messung einer vorbestimmten Zeitlänge in
der Zeitmeß-Periode und läßt an seinem Ausgang selektiv die Impulse erscheinen,
die die vorbestimmte Zeitlänge in der Zeitmeß-Periode messen, und das Digitalsignal,
das
die in der Temperaturmeß-Periode abgeSiihlte Temperatur wiedergibt. Der auf den
Ausgang ansprechende Anzeigekreis zeigt selektiv die gemessene Temperatur und Zeit
an.
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Bei speziellen Ausführungsformen kann der Zeitgeber-und Steuerkreis
umfassen: einen Zeitgeber, einen Zeitgeberkreis zur Festlegung des Zeitraums einschließlich
eines ersten Zeitgebers zur Bestimmung der Zeitmeß-Periode und eines zweiten Zeitgebers
zur Bestimmung der Temperaturmeß-Periode. Ein Torkreis spricht auf den ersten Zeitgeber
zum Durchlassen von Zeitmeß-Impulsen während der Zeitmeß-Periode und von Temperaturmeß-Impulsen
während der Temperaturmeß-Periode an. Ein Temperatur-Impulszähler-Begrenzungskreis
begrenzt die Zeitdauer, in der die Temperaturmeß-Impulse während der Temperaturmeß-Periode
angesammelt werden.
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Weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile gehen aus der anschließenden
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der Zeichnung hervor. In dieser
zeigen: Fig. 1 ein Blockdiagramm eines elektronischen Thermometersystemsgemäß der
Erfindung, das einen Zeitgeber- und Stauerkreis verwendet; Fig. 2 ein detaillierteres
Blockdiagramm, das eine Verwirklichung des Systems nach Fig. 1 veranschaulicht;
Fig. 3 ein detaillierteres Blockdiagramm der digitalen Steuerlogik nach Fig. 2;
Fig. 4 ein detailliertes, schematisches Diagramm des Torkreises nach Fig. 3;
Fig.
5 ein detailliertes, schematisches Diagramm des Zeitmeß-Zeitgeber-, des Temperaturmeß-Zeitgeber
und des Temperatur-Impulszähl-Begrenzungskreises nach Fig. 3; Fig. 6 ein schematisches
Diagramm des Vorwegnahme-ireises nach Fig. 2; Fig. 7 ein Diagramm, das die RC-Konstante
des Vorwegnahmekreises und die thermische Konstante veranschaulicht, die dem Fühler
nach Fig. 2 und 6 zukommt, und Fig. 8 ein schematisches Schaltbild einer Alternativausbildung
des Vorwegnahmekreises nach Fig. 2.
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In Fig. 1 ist ein elektronisches Thermometer-System 10 gemäß der Erfindung
dargestellt, das einen Temperaturabfühlkreis 12 umfaßt, der Temperaturveränderungen
abfühlt und ein sie wiedergebendes Signal dem Meßkreis 14 zuführt, der seinerseits
ein die abgefühlte Temperatur wiedergebendes Signal an den Zeitgeber- und Steuerkreis
16 weitergibt.
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Der Zeitgeber- und Steuerkreis 16 erstellt einen Betriebszeitraum,
der eine Zeitmess-Periode und eine Temperaturmeß-Periode einschließt, während der
die Zeit bzw. die Temperatur durch den Anzeigekreis 18 angezeigt werden.
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Der Zeitgeber- und Steuerkreis 16 erzeugt Impulse für die Messung
einer festgelegten Zeitperiode während der Zeitmeß-Periode und sieht an seinem Ausgang
selektiv entweder jene Impulse während der Zeitmeß-Periode oder das die abgefühlte
Temperatur messende Signal während der Temperaturmeß-Periode vor. Leistung wird
jedem der Schaltkreise 12, 14, 16 und 18 durch den Leistungskreis 17 zuges führt.
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Bei einer speziellen Ausfuhrungsform kann der Temperaturfühlerkreis
12 einen Fühler 20, Fig. 2, umfassen, der zum Abfühlen einer zu messenden Temperatur
und zum Erzeugen eines diese wiedergebenden Analogsignals dient, das über den inneren
Bezugsst;romkreis 22 an den Brückenkreis 24 gelegt wird. Der innere Bezz SMromkreis
22 verbindet selektiv anstatt des Eingangs von dem Fühler 20 einen Anpassungskreis
mit dem Brückenkreis 24, so daß die Genauigkeit und die Arbeitsweise des Systems
nachgeprüft werden können, Der Brückenkreis 24 sieht einen Bezugsausgang auf der
Leitung 26 vor und auf der Leitung 28 einen sich ändernden Ausgang als Furlstion
des Brückenungleichgewichts, der das Analogsignal darstellt, das eine Funktion der
von dem Fühler 20 abgefühlten Temperatur ist. Bei diesem System, das in erster Linie
zur Temperaturmessung an Menschen benutzt wird, geht der Meßbereich von 320 C bis
430 C. So stellt der Ausgang 26 des Brückenkreises 24 das Niveau von 320 C dar;
wenn der Ausgang 28 des Brückenkreises 24 gleich dem Bezugsausgang 26 ist, mißt
der Thepmometer-Fuhler 20 eine Temperatur von 32° C. Wenn der Ausgang 28 sich auf
einer vorbestimmten Abweichung von dem Niveau des Ausgangs 26 befindet, mißt der
Fühler 20 430 C. Der Ausgang 28 wird dem Vorwegnahmekreis 30 zugeführt, der die
iinderungsgeschwindigkeit der von dem Fühler 20 abgefühlten Temperatur abfühlt und
dem Signal an dem Ausgang 28 von dem Brückenkreis 24 zufügt, wodurch ein Spannungssignal
an dem Summierpunkt 32 dem Meßkreis 14 zugeführt wird, das den Endwert der abgefühlten
Temperatur vor dem tatsächlichen Abfühlen dieses Endwerts wiedergibt.
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In dem Meßkreis 14 wird das Signal an dem Summierpunkt 32 an den negativen
Eingang des Integratorkreises 34 gelegt, dessen positiver Eingang den Bezugsausgang
26 von dem Brückenkreis 24 erhält. Eine Differenz zwischen dem Summierpunkt 32 und
dem Bezugsausgang 26 an dem Eingang des
Integrators veranlaßt ihn,
eine positive Schrägrampe an seinem Ausgang für den Konstante-Impulsbreite-Impulsgenerator
36 vorzusehen, der einen negativ laufenden Impuls von unveränderlicher Breite vorsieht,
wenn die Rampe ein vorbestimmtes Spannungsniveau erreicht. Der Impuls unveränderlicher
Breite wird längs der Rückkopplungsleitung 38 an den Bezugsstromschalter 40 gegeben,
der einen positiv laufenden Impuls erzeugt, welcher unveränderliche Breite und unveränderliche
Amplitude aufweist, und ihn an den Summierpunkt 32 gibt, Das Vorhandensein dieses
Impulses stellt das Niveau am Summierpunkt 32 zurück auf das Niveau des Ausgang
26, was den Integratorkreis-Ausgang veranlaßt abzufallen und ein Sägezahn-Ausgangssignal
zu erzeugen. Der Konstant-Breiten-Impulsgenerator 36 gibt dann keine weiteren Impulse
an den Bezugsstromschalter 40. Deshalb werden keine Impulse an den Summierpunkt
32 gegeben, und das Niveau an diesem entfernt sich wieder von dem an dem Bezugsausgang
26. Dies wrsnlaßt den Integratorkreis 34, eine weitere positive Rampe vorzusehen,
uni den Zyklus wiederzubeginnen. Da die Impulse, die an den Summierpunkt 32 zurückgekoppelt
werden, unveränderliche Breite und unveränderliche Amplitude haben, ist es die Folgegeschwindigkeit
dieser Impulse, die sich zu dem relativen Ungleichgewicht zwischen Summierpunkt
32 und Bezugsausgang 26 einstellen muß. Je größer also die Differenz zwischen diesen
beiden Eingängen zu dem Integratorkreis 34 ist, umso höher wird die Wiederholungsgeschwindigkeit
der Impulse sein, die am Ausgang des Konstant-Breiten-Impulsgenerators 36 vorgesehen
werden, und diese Wiederholungsgeschwindigkeit ist proportional der von dem Fühler
20 abgefuhlten Temperatur. Die veranschaulichte Anordnung des Meßkreises 14 in Fig.
2, die den Summierpunkt 32, den Integratorkreis 34, den Konstant-Breiten-Impulsgenerator
36, die RüclSopplungsleitung 38 und den Bezugsstromschalter 40 umfaßt, ist nur ein
Beispiel eines Spannungs- und Meßgrößen-Umwandlers, der benutzt werden kann.
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Beispielsweise kann ein spannungsgesteuerter Oszillator oder eine
andere Einrichtung zum Erzeugen eines Ausgangs benutzt werden, dessen Frequenz sich
proportional zu einem Analoge ingang ss ignal ändert.
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Der Stauer- und Anzeigekreis 18 umfaßt einen Digitalzähl-und -Decodierkreis
42, der die Digitalimpulse zählt, welche am Ausgang des Konstant-Breiten-Impulsgenerators
36 vorgesehen werden, und diese Zählung decodiert, um die gemessene Temperatur auf
der Digitalanzeige 44 anzuzeigen.
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Die gesamte Leistung für das System aus der Leistungsquelle 46 wird
durch einen automatischen Ein-Aus-Schalter 48 gesteuert, der durch Betätigung des
Startschalters 58 eingeschaltet wird und unabhängig von einer weiteren Betätigung
des Schalters 58 eingeschaltet bleibt, bis der Betriebszeitraum, der die Zeitmeß-Periode
und Temperaturmeß-Periode umfaßt, beendet ist, und dann automatisch abschaltet0
Der Präzisionsspannungsregler 50 liefert eine regulierte Spannung PVR an den Brückenkreis
24, den Bezugsstromschalter 40, den Integratorkreis 34, den Konstant-Breiten-Impulsgenerator
36 und den Niedrige-Batteriespannungs-AbfUhlkreis 52. Der andere Eingang für den
Niedrige-Batteriespannungs-Abfühlkreis 52 ist die nicht regulierte, am Ausgang des
automatischen, elektronischen Ein-Aus-Schalters 48 gelieferte Leistung. Wenn die
unregulierte Leistungslieferungs-Spannung auf einen vorbestimmten Wert gegenüber
dem regulierten, von dem Spannungsregler 50 vorgesehenen Spannungsausgang abnimmt,
sieht der Niedrige-Batteriespannungs-Abfühlkreis 52 ein Signal ancden Digital-Zähl-
und Decodierkreis 42 vor, das diesen veranlaßt, das am wenigsten bedeutende Dir
der in der Digital-Anzeige 44 erscheindnden Temperatur zu löschen0 Das elektronische
Thermometer-System 10 arbeitet in azei
Betriebsweisen: eine Zeitmeß-Betriebsweise
und eine Temperaturmeß-Betriebsweise. Die Digital-Steuer-Logik 54 überwacht die
Systemfunktion in jeder dieser Betriebsweisen und steuert den Übergang zwischen
ihnen. Bei der Zeitmeß-Betriebsweise gibt die Digital-Steuerlogik 54 Zeitmeßimpulse
von dem Zeitgeber 56 an den Digital-Zähl-und Decodier-Kreis 42, während bei der
Temperaturmeß-Betriebsweise die Digital-Steuerlogik 54 Temperaturmeß-Impulse aus
dem Konstant-Breiten-Impulsgenerator 36 an den Digital-Zähl- und Decodierkreis 42
gibt. Das System wird durch Betätigung des Startschaltez 58 bedient.
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Im Betrieb wird nach der Betätigung des Startschalters 58 der automatische,
elektronische Ein-Aus-Schalter 48 eingeschaltet, um Leistung aus der Leistungsquelle
46 an das übrige System zu liefern, und die Digital-Steuerlogik 54 und der Digital-Zähl-
und Decodierkreis 42 werden zurückgestellt. Der Fühler 20 in Berübrung mit dem Patienten,
dessen Temperatur gemessen werden soll, beginnt die Temperatur abzufühlen. Die Spannung
E am Ausgang 28 des Brückenkreises 24 nimmt ab, indem sie den negativen Strom 1
am Summierpunkt 32 vergrößert. Die Niveaudifferenz zwischen Ausgang 26 und Summierpunkt
32 veranlaßt die Impulserzeugung am Ausgang des Konatant-Breiten-Impulsgenerators
36 mit einer Wiederholungsgeschwindigkeit, die erforderlich ist, um den Summierpunkt
32 auf das richtige Niveau zu bringen. Die Wiederholungsgeschwindigkeit der Impulse
am Ausgang des Konstant-Breiten-Impulsgenerators 36 stabilisiert sich in einem kurzen
Zeitabschnitt, um den Endwert der gerade abgefühlten Temperatur wiederzugeben. Dieser
Zeitraum läßt sich durch Verwendung des Vorwegnahmekreises 30 wie bereits erläutert
noch weiter verkürzen.
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Gleichzeitig mit dieser Wirkung schaltet sich nach der Betätigung
des Startschalters58 der automatische, elektronische
Ein- und
Ausschalter 48 ein, um für einen vorbestimmten Zeitabschnitt nach der Betätigung
des Startschalters 58 eingeschaltet zu bleiben. Bei dieser besonderen Ausführungsform
geht die Zeitmeß-Periode der Temperaturmeß-Periode voran, und ihre Dauer beträgt
typischerveise 20 bzw. 10 s . Ein Signal auf der Leitung 60 an den automatischen,
elektronischen Ein- und Ausschalter 48 bedeutet das Ende der Temperaturmeß-Periode
und des Arbeitszeitraums. Gleichzeitig mit der Betätigung des Startschalters 58
gibt die Digital-Steuerlogik 54 Zeitgeberimpulse aus dem Zeitgeber 56 an den Digital-Zähl-und
Decodierkreis 42. Diese Zeitgeberimpulse können eine Dauer von 100 ms haben, so
daß eine Zählung von zehn solcher Zeitgeberimpulse durch den Digftal-Zähl- und Decodierkreis
42 eine Sekunde anzeigt. Am Ende jeder so angesammelten Sekunde wird die Digitalanzeige
44 in den Stand gesetzt, die die Zeit darstellenden Zahlen 1 bis 19 anzuzeigen.
Am Ende der zwanzigsten Sekunde wandelt die Digital-Steuerlogik 54 das System in
die Temperaturmeß-Betriebsweise, indem sie für den Zeitraum eines Zeitgeberimpulses
den Durchgang der Impulse am Ausgang des Konstant-Breiten-Impulsgenerators 36 an
den Digital-Zähl- und Decodierkreis 42 gestattet, der die Zählung sammelt und decodiert
sowie die Temperaturanzeige beranlast.
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Bei einer speziellen Ausführungsform umfaßt die Digital-Steuerlogik
54 einen Torkreis 62, Fig. 3, der durch den Q - Ausgang der Leitung 64 aus dem Zeitperioden-Zeitgeber
66 durchgeschaltet wird, um auf die Leitung 63 entweder die Temperaturimpulse auf
der Leitung 68 oder die Zeitgeberimpulse Q auf der Leitung 70 auf den Zeitgeberdurchschalteingang
des Digital-Zähl und Decodierkreises 42 zu geben. Der Zeitperioden-Zeitgeber 66
bestimmt den Anfang der Zeitmeß-Periode mit der An1unft eines Startsignals
auf
der Leitung 72 aus dem Startschalter 58 und ihr Ende mit einem Zeitanzeigestop-Signal
auf der Leitung 74 aus dem Digital-Zähl- und Decodierkreis 42, das auftritt, wenn
der letztere die festgelegte Zeitdauer gemessen hat, die die Zeitmeß-Periode beinhaltet:
bei dieser speziellen Ausführungsform 20 s. Während der Zeitmeß-Periode ist der
Q-Ausgang des Zeitperioden-Zeitgebers 66 hoch und der a - Ausgang niedrig. Danach,
während der Temperaturmeß-Periale, ist der Q - Ausgang des Zeitperioden-Zeitgebers
66 niedrig, und das Q ist hoch.
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Die Digital-Steuerlogik 54 umfaßt auch einen Perioden-Zeitgeber 76,
der fortfährt, den automatischen, elektronischen Ein-Aus-Schalter 48 zu befähigen,
für den Rest des Arbeitszeitraums während der Temperaturmeß-Periode eingeschaltet
zu bleiben, nachdem die Zeitmeß-Periode geendet hat, wie dies durch das Umschalten
des Q-Ausgangs des Zeitperioden-Zeitgebers aus dem hohen in den niedrigen Zustand
gekennzeichnet wird.
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Der Temperatur-Zählungsbegrenzungskreis 78 wird durch den Q-Ausgang
des Zeitperioden-Zeitgebers 66 am Ende der Zeitmeß-Periode befähigt, den Zeitgebereingang
zu dem Digital-Zähl- und Decodierkreis 42 am Ende des ersten Zeitgeberimpulses nach
dem Beginn der Temperaturmeß-Periode unwirksam zu machen. Dies begrenzt das Zählen
der Temperatur-Impulse auf der Leitung 68 auf die während dieses Zeitgeberimpulses
auftretende Zahl.
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Im Betrieb veranlaßt ein Startsignal auf der Leitung 72 den Zeitperioden-Zeitgeber
66, einen hohen Q-Ausgang über den Temperaturmeß-Perioden-Zeitgeber 76 für den automatischen,
elektronischen Ein-Aus-Schalter 48 vorzusehen, um das System zu energisieren und
gleichzeitig einen hohen
Q-Ausgang über die Leitung 87 an den Zeitgebereingang
SO des Digital-ZEhl- und Decodierkreises42 vorzusehen.
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Gleichzeitig verhindert der Q-Ausgang des Zeitperioden Zeitgebers
66 die Betätigung des Temperatur-Zahlungsbegrenzungskreises 78 und sieht einen Durchschalteingang
auf der Leitung 64 vor, um dem Torkreis 62 zu gestatten, Zeitgeberimpulse auf der
Leitung 70 über die Zeitgeber-Durchschalt-Leitung 63 auf den Digital-Zähl und Decodierkreis
42, der diese Zeitgeberimpulse zählt, zu geben, um einen festgesetzten Zeitraum
zu messen. Wenn der festgesetzte Zeitraum am Ende der Zeitperiode gemessen worden
ist, wird ein Zeitanzeigestop-Signal auf der Leitung 74 zurückgekoppelt, um den
Zeitmeß-Perioden-Zeitgeber 66 so zu schalten daß sein Q-Ausgang niedrig und sein
Q hoch wird.
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Darauf ansprechend wirkt der Temperaturmeß-Perioden-Zeitgeber 76 dahingehend,
daß er den automatischen, elektronischen Ein-Aus-Schalter 48 im Ein-Zustand hält.
Der hohe »ausgang des Zeitmeß-Perioden-Zeitgebers 66 veranlaßt den Temperatur-Zählungsbegrenzungskre
is 78 fortzufahren, den Zeitgebereingang auf der Leitung 80 auf den Digital-Zahl-und
Decodierkreis 42 durchzuschalten. Der hohe Q-Eingang der Leitung 64 des Torkreises
62 veranlaßt nun den letzteren aufzuhören, Zeitgeber-Impulse Q auf den Eingang 70
durchzugeben, und anzufangen, Temperatur-Impulse, die auf der Leitung 68 erscheinen,
über die Zeitgeber-Durchschalt-Leitung 63 an den Digital-Zähl- und Decodierkreis
42 zu geben. Temperaturimpulse auf der Leitung 68 jedoch werden nur auf die Zeitgeber-Durchschalt-Leitung
gegeben, um durch den Digital-Zähl- und Decodierkreis 42 während der Dauer des nächsten
einzelnen Zeitgeberimpulses Q, der auf der Leitung 70 erscheint, gezählt zu werden.
Um dem zu folgen, wird mit dem Erscheinen des Zeitgeberimpulses Q auf der Leitung
84 der Temperatur-Zählungsbegrenzungskreis 78 befähigt, ein Signal auf der Leitung
80 vorzusehen, um den Zeitgebereingang unwirksam zu machen und das Zählen der Temperaturimpulse
aufhören zu lassen.
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Der Torkreis 62 umfaßt zwei NAND-Tore 90, 92, Fig. 4.
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Ein Eingang zu dem NAND-Tor 90 ist der Q-Ausgang auf der Leitung 64
aus dem Zeitmeß-Perioden-Zeitgeber 66; der andere Eingang auf der Leitung 94 ist
mit einem Spannungsteiler verbunden, der die Widerstande 96 und 98 umfaßt, die zwischen
unregulierte, auf der Leitung 100 gelieferte Leistung und Erde 102 zwischengeschaltet
ist. Negativ gehende Temperatur-Impulse 104 aus dem KonstmM»Breiten-Impulsgenerator
36 sind an die Leitung 94 des NAND-Tores 90 über den Wechselstrom-Kopplungskondensator
106 gekoppelt, der den Impuls 104 in die Form des Impulses 106 umfanni4 d. h. eines
scharf negativ verlauSenden Impulses, dem ein scharf positiv-verlaufender Impuls
folgt. Der von den Widerständen 96 und 98 vorgesehene Spannungsteiler hält eine
ruAlige Spannung auf der Leitung 94 aufrecht, die ausreichend positiv ist, um als
ein hoher Eingang zu dem NAND-Tor 90 angesehen zu werden. So steht also der Eingang
94 des NAiD-Tores 90 nur während des äußersten Endes des negativ verlaufenden Teiles
des Impulses 106 niedrig. Trotzdem hält das konstante niedrige Signal, das von dem
Q-Ausgang des Zeitmeß-Perioden-Zeitgebers 66 auf der Leitung 64 vorgesehen wird,
den Ausgang des NAND-Tors 90 für die ganze Zeitmeß-Periode hoch, so daß das NAND-Tor
92, das dieses Signal auf der Leitung 108 empfängt, befahigtwird, jeden Zeitgeberimpuls
Q, der auf der Leitung 70 während der Zeitmeß-Periode auftritt, durchzulassen, und
sie auf die Zeitgeber-Durchschaltleitung 63 an den Digital-Zähl- und Decodierkreis
42 zum Gezähltwerden abzugeben. Am Ende der Zeitmeß-Periode, wenn der Q-Ausgang
des Zeitmeß-Perioden-Zeitgebers 66 hoch wird, wird der Eingang auf der Leitung 64
an das NAND-Tor hoch. Bei demknt n hohen Ruhepunkt auf der Leitung 94 liefert das
NAND-Tor 90 einen niedrigen Ausgang mit Ausnahme des periodischen Auftretens des
negativ verlaufenden Teils des Impulses 106, was kurze, positiv
verlaufende
Impulse auf der Leitung 108 an das NAND-Tor 92 liefert. Der nächste auf der Leitung
70 auftretende Zeitgeber-Impuls Q veranlaßt diese Leitung hoch zu werden.
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So werden alle Temperatur-Impulse, die während der Periode des Zeitgeber-Impulses
Q auf der Leitung 70 auftreten, d.h. von 1 bis 2000, über die Zeitgeber-Durchschaltleitung
63 zur Zahlung durch den Digital-Zähl- und Decodierkreis 42 durchgegeben. Anschließend
an diese Zeitgeber-Impulse hindert der Temperatur-Zählungsbegrenzungskreis 78 den
Digital-Zähl- und Decodierkreis 42 am weiteren Zählen von Temperatur-Impulsen.
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Der Zeitmeß-Perioden-Zeitgeber 66 umfaßt ein Flip-Flop 120, Fig. 4,
und Dioden 122 und 124c Der Temperaturmeß-Perioden-Zeitgeber 76 umfaßt einen RC-Kreis,
der einen Widerstand 126 und einen Kondensator 128 einschließt.
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Der Temperatur-Zähluiigsbegrenzungskreis 78 umfaßt ein NAND-Tor 130,
eine Diode 132 und einen Kondensator 134.
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Ein Startsignal auf der Leitung 72 stellt das Flip-Flop 120 ein und
veranlaßt es, seinen hohen Q-Ausgang auf der Leitung 82 und seinen niedrigen Q-Ausgang
auf der Leitung 64 vorzusehen. Der hohe Q-Ausgang auf der Leitung 82 wird über die
Diode 122 auf der Leitung 80 dem Zeitgeber-Eingang des Digital-Zähl- und Decodierkreises
42 zugeführt und über die Diode 124 zum Laden des Kondensators 128 in dem Temperaturmeß-Perioden-Zeitgeber
76. Gleichzeitig ladet der hohe Q-Ausgang auf der Leitung 82 über die Diode 122
den Kondensator 134 auf. Der niedrige Q-Ausgang au9 der Leitung 64, der über die
gesamte Zeitmeß-Periode bleibt, hält den Ausgang des NAND-Tores 130 hoch und spannt
die Diode 132 niciärts vor (back biases), so daß der Kondensator 134 sich nicht
entladen kann. Am Ende der Zeitmeß-Periode stellt das Zeitanzeigestop-Signal
auf
der Leitung 74 das Flip-Flop 120 zurück und veranlaßt seinen Q-Ausgang auf der Leitung
82 niedrig zu werden und seinen -Ausgang auf der Leitung 64 hoch zu werden Es fließt
kein Strom mehr auf der Leitung 82 durch die Dioden 122 und 124. Jedoch sind diese
Dioden zurück vorgespannt, um eine Entladung des Kondensators 134 und des Kondensators
128 über den niedrigen Q-Ausgang zu verhindern. Während dessen, der ersten Zeitgeber-Periode,
sieht der Zeitgeber 56 den ersten Zeitgeberimpuls Q der Temperaturmeß-Periode vor;
umgekehrt ist der Zeitgeber-Impuls-Q-Eingang auf der Leitung 70 des NAND-Tors 130
niedrig und hält dadurch den Ausgang des NAND-Tors 130 hoch, obwohl sogar der andere
Eingang zu dem NAND-Tor 130 auf der Leitung 64 hoch ist. Der fortgesetzt hohe Ausgang
des NAND-Tors 130 hält die Diode 132 zurück vorgespannt, so daß der Kondensator
134 sich nicht entladen kann. Jedoch beginnt der Kondensator 128 sich sofort nach
dem Schalten des Flip-Flops 120 durch das Zeitanzeigestop-Signal auf der Leitung
74 über den Widerstand 126 zu entladen. Die RC-Zeitkonstante des Widerstands 126
und des Kondensators 128 bestimmt die Temperaturmeß-Periode und hält das Durchschalt-Signal
an den automatischen, elektronischen Ein-Aus-Schalter 48 für die Temperaturmeß-Periode
des Betreibszeitraums aufrecht. Sooft nach dem Ende des ersten Zeitgeber-Impulses
Q, während dessen Temperatur-Impulse gezählt werden, wird der Zeitgeber Impuls Q
auf der Leitung 70 hoch und veranlaßt den Ausgang des NAND-Tors 130 niedrig zu werden
und einen Entladungsweg für den Kondensator 134 über die Diode 132 vorzusehen. Dies
beseitidas Signal auf der Leitung 80 von dem Zeitgeber-Eingang an den Digital-Zähl-
und Decodierkreis 42 und hindert den letzteren am weiteren Zählen von Temperatur-Impulsen.
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Der Vorwegnahmekreis 30 umfaßt einen oder mehrere Kondensatoren 186,
Fig. 6, 188 oder 190, die eine RC-IMonstante vorsehen, die der thermischen Zeitkonstanten
des Fühlers 20 sehr nahe kommt. Der Widerstand 192 kann auch benutzt werden, um
die RC-Zeitkonstante einzustellen.
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Ein einstellbarer Widerstand 196, der einfachheitshalber als ein Teil
des Vorwegnahmekreises 30 dargestellt ist, wird in Verbindung mit dem Widerstand
194 zur Begrenzung des Stroms benutzt, der von dem Brückenkreis 24 zu dem SummierpunI
32 fließt, um dadurch die Impulswiederholungsgeschwindigkeit des Ausgangs des Konstant-Breiten-Impulsgenerators
36 für eine gegebene Brückenunbalance zu steuern. Der Widerstand 196 ist beispielsweise
typisch so eingestellt, daß eine Temperatur von 32° C eine Impulsfolgegeschwindigkeit
von Null, eine Temperatur von 48° C eine Impulsfolgegeschwindigkeit von 1000 Impulsen
je Sekunde und eine Temperatur von 430C eine Impulsfolgege schwindigkeit von 2000
Impulsen je Sekunde erzeugt. Der lriderstand 195 ist an dem Bezugsausgang 26 vorgesehen.
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Die Arbeitsweise des Vorwegnahmekreises 30 zum Vorsehen einer Vorweganzeige
des Endwertes der gemessenen Temperatur, bevor dieser Endwert tatsächlich gemessen
ist, läßt sich besser unter Bezugnahme auf Fig. 7 verstehen
wo
der Vorwegnahmekreis nicht mehr mit dem Summierpunkt 32 an dem negativen Eingang
zu dem Integratorkreis 34 verbunden, sondern wird gespeist durch den Bezugsausgang
26 an dem positiven Eingang des Integratorkreises 34. Die Kondensatoren 186, 188
und 190 sind mit der negativen Eingangsklemme des Verstärkers 254 verbunden. Die
anderen Pole
dieser Kondensatoren sind wie vorher mit dem variablen
Ausgang 28 verbunden, der wie vorher über den Widerstand 194 mit dem Summierpunkt
32 und dem negativen Eingang des Integratorkreises 34 verbunden ist.
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Der positive Eingang des Verstärkers 254 ist mit dem Bezugsausgang
26 verbunden, der auch wie vorher über den Widerstand 195 mit dem positiven Eingang
des Integratorkreises 34 verbunden ist; ein einstellbarer Rückkopplungswiderstand
256 ist zwischen den Eingang und den Ausgang des Verstärkers 254 geschaltet. Die
in Fig. 8 dargestellte Schaltung beseitigt die Verbindung des Vorwegnahmekreises
mit dem Summierpunkt 32, so daß die Impulse von dem Bezugsstromschalter 40 nicht
länger durch die Kondensatoren 186, 188 und 190 bewirkt werden. Die Schaltung nach
Fig. 8 veranschaulicht auch, daß die Vonvegnahmefunktion erreicht werden kann durch
Einstellen des Bezugsausgangs 26 anstatt der Verwendung des Ausgangs 28.
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PatentansPruche: