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Die vorliegende Erfindung betrifft ein verstellbares Bett nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Ein derartiges Bett ist aus der US-PS 36 44 945 bekannt. Das bekannte Bett besitzt drei verstellbare Betteile, die über drei getrennte Steuerkreise jeweils getrennt steuerbar sind. Hierbei ist somit eine relativ große Vielseitigkeit in bezug auf Einstellmöglichkeiten des Bettes gegeben; es ist jedoch keine koordinierte Bewegung der verschiedenen Betteile möglich. Nach der Betätigung des betreffenden Schalters bewegt sich jedes Betteil nur alleine.
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Weitere Betten der in Rede stehenden Art sind aus den US-PS 32 47 528 und 32 90 956 bekannt. Eine Verstellung der einzelnen Betteile ist hierbei über rein elektrische Schaltungen möglich. Entsprechende Gegebenheiten liegen bei dem aus der CH-PS 4 49 848 bekannten Bett vor.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verstellbares Bett der angegebenen Art zu schaffen, bei dem mit einfachen Mitteln eine besonders große Zahl von Betteinstellmöglichkeiten erreichbar ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem verstellbaren Bett der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Der Einbau von elektronischen Logik-Bausteinen in die Steuerschaltung eines verstellbaren Bettes ermöglicht eine Vielzahl von Einstellmöglichkeiten bei einer besonders einfachen Betriebsweise. Durch die vorgesehenen Logik-Bausteine werden des weiteren Einstellmöglichkeiten geschaffen, die der Stand der Technik nicht möglich macht.
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Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt:
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Fig. 1 ein Blockdiagramm der Steuerschaltung eines verstellbaren Bettes;
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Fig. 2 die verschiedenen Stromversorgungskomponenten des Bettes der Fig. 1;
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Fig. 3 einen ausführlichen Schaltplan der elektrischen bzw. elektronischen Bauteile des Bettes mit Ausnahme der Motoren und der Stromversorgung; und
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Fig. 4 eine Erdungsprüfeinrichtung für die in Fig. 3 gezeigten Bauteile.
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Verstellbare Betten besitzen zumindest zwei Betteile, die sich zwischen einer Reihe von Lagen bewegen. Tatsächlich hat das Bett häufig drei bewegliche Teile. Diese umfassen ein Kopfteil, ein Knieteil und ein Hebeteil. Das Hebeteil stellt den Mechanismus des Bettes dar, der es erlaubt, das Niveau der Matratze in bezug auf den Fußboden oder irgendeine andere Oberfläche, auf der das Bett steht, zu heben oder zu senken. In einem Drei-Motor-Bett bewegt ein getrennter Hebemotor diesen Mechanismus, um die erwünschte Matratzenhöhe zu erreichen.
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Das Kopfteil des Bettes schließt einen Mechanismus ein, der den Kopf der Federn und Matratze hebt und senkt. Tatsächlich veranlaßt der Mechanismus das Kopfteil der Matratze, sich um eine Achse zu drehen, die quer zur Längsachse des Bettes und parallel zum Boden verläuft. Diese Querachse liegt an einem Punkt, der sich zwischen dem Kopf und dem Fuß des Bettes befindet.
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Eine neue und bemerkenswerte Entwicklung in Krankenhausbetten bezieht sich auf die Gesamtbewegung eines Bettes nach der Erhöhung des Kopfteiles. Eine allgemeine Bewegung des gesamten Bettaufbaus kann die Erhöhung des Kopfteiles begleiten. Dies erlaubt dem Kopf des Patienten, dicht an der Wand und Zusatzausrüstung zu bleiben, und sorgt für größere Bequemlichkeit, Annehmlichkeit und Sicherheit ebenso wie für größere Bewegungsfläche im Krankenhauszimmer. Diese Entwicklung stellt natürlich eine äußerst erwünschte Seite dar, die mit dem Heben des Kopfteiles des Bettes verbunden ist.
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Das Knieteil führt seine Erhebung durch Drehen der Betteile um zwei querliegende Achsen aus. Die erste Achse liegt unmittelbar unter dem Kopfteil des Bettes. Eine Drehung des Betteiles um diese Achse führt zu einer Anhebung der unteren Teile des Körpers des Patienten. Die zweite Drehachse liegt natürlich in der Gegend des Knies des Patienten und erlaubt das übliche Beugen des Knies. Eine derartige Drehung um die zweite Achse beim Knie kann für den Fuß des Bettes ausbleiben, um auf der gleichen Höhe zu bleiben, die es vor der Hebung des Knies hatte. Die neuere Praxis zieht jedoch vor, das Fußende des Bettes und die Füße des Patienten etwas aus der Position, die sie vor dem Kniebeugen eingenommen haben, anzuheben. Wird eine geringere Drehung um das Knie bewirkt, ergibt sich natürlich die erwünschte Anhebung der Füße.
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Fig. 1 zeigt schematisch die drei Bettmotoren, nämlich den Hebemotor 11, den Kniemotor 12 und den Kopfmotor 13. Die verschiedenen Eingänge steuern letztlich die Wirkung dieser drei Motoren. Diese schließen zuerst manuell bedienbare Wähleinrichtungen 14 und 15 für den Patienten ein, die auf beiden Seiten des Bettes angeordnet sind. Natürlich würde eine Einrichtung für den Patienten ausreichen, doch schafft es größere Annehmlichkeit für den Patienten, wenn er zwei hat.
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Die positionsabhängigen Schalteinrichtungen 16 stellen eine andere Art von Eingang in den Steuerschaltkreis dar. Als eine ihrer verschiedenen Funktionen zeigen sie an, wenn ein Betteil die Grenze seiner Tätigkeit erreicht hat, um den entsprechenden Motor abzuschalten. Ferner zeigen sie die relativen Lagen verschiedener Betteile an, um eine aufeinander abgestimmte Betätigung ihrer Motoren und Bewegungen zu schaffen.
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Schließlich enthalten die meisten elektrisch verstellbaren Betten einen Hauptschalter 17. Dieser Hauptschalter schließt die Betätigung aller beweglichen Teile des Bettes aus, wenn es vom Krankenhaus- oder medizinischen Personal gewünscht wird.
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Die Eingänge führen entlang den Leitungen 19, 20, 21 und 22 in die Logik-Bausteine aufweisende Steuerschaltung. Die Logik steuert ihrerseits den Hebemotor 11, den Kniemotor 12 und den Kopfmotor 13 über die Doppelleitungen 23, 24 und 25. Die Doppelleitungen 23, 24 und 25 ergeben sich aus der Tatsache, daß jeder Motor in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung arbeiten kann; eine dieser Leitungen bezeichnet die Vorwärtsrichtung und die andere die Rückwärtsrichtung. Die Umsteuerbarkeit der Motoren erlaubt sowohl das Heben als auch das Senken des passenden Betteiles.
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Das Stromversorgungssystem von Fig. 2 stellt eines von vielen dar, die die verschiedenen Wechselstrom- und Gleichstromspannungen liefern können, die für den Betrieb der Schaltkreise des Bettes erforderlich sind. Der Strom für den Schaltkreis erscheint auf den Zuleitungen 31 und 32, wobei eine Sicherung 33 dazwischen geschaltet ist. Die Spannung erscheint dann parallel der Primärwicklung 34 des Transformators 35, der zur Sicherheit an Erde 36 angeschlossen ist. Typischerweise liegt die Spannung, die entlang der Zuleitungen 31 und 32 zugeführt wird, im Bereich von 115 bis 120 Volt Wechselstrom. Der Schaltkreis erlaubt es jedoch auch, mit Wechselstrom im Bereich von 90 bis 130 Volt einwandfrei zu arbeiten.
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Die Sekundärwicklungen 40 und 50 erhalten Strom vom Transformator 35. Strom aus der Sekundärwicklung 40 fließt in den Gleichrichter 41. Nach Filterung durch den Kondensator 42 erscheint die Spannung als -6-Volt-Gleichspannung V D an der Leitung 43. Diese Leitungen addieren -6 Volt auf die Hochspannungsseite 32 der ursprünglichen Wechselstromversorgung. Somit besitzt die bei V D erscheinende Spannung die übliche Gestalt von 120 Volt Wechselstrom, überlagert auf -6 Volt Gleichstrom.
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Die zweite Sekundärwicklung 50 liefert ihren Strom an einen Gleichrichter 51, dem eine Filterung durch einen Kondensator 52 folgt, der ein Gleichstrompotential V von 12 Volt entlang der Leitung 53 liefert. Die 12 Volt laufen auch durch den Widerstand 54 und den Regler 55, der mit der Unterstützung des Widerstands 56 geregelte 5 Volt entlang der Leitung 56 liefert. Die Stromversorgung in Fig. 2 ist ausreichend, um die Spannungen zu liefern, die erforderlich sind, um die Steuerschaltkreise der Fig. 3 zu betätigen.
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Das Diagramm von Fig. 3 zeigt die Eingänge der verschiedenen Wähl- und Schalteinrichtungen auf der linken Seite. Ganz rechts liegen die Zuleitungen für die Elektromotoren, die, wenn sie durch den Rest des Schaltkreises gesteuert werden, den Strom führen, um die geeigneten Motoren in der richtigen Richtung anzutreiben. In der Mitte erscheinen die Logik-Bausteine.
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Die verschiedenen Wähl- und Schalteinrichtungen sind bei 70 angedeutet. Diese fallen in zwei Kategorien von manuell betätigten Wähleinrichtungen und manuell nicht beeinflußbaren positionsabhängigen Schalteinrichtungen.
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Wenn betätigt, liefern die manuellen Wähleinrichtungen elektrische Signale, die Änderungen in der Bettgestalt einleiten. Wo ein verstellbares Betteil nur eine begrenzte und bestimmte Anzahl von Lagen hat, kann eine manuelle Wähleinrichtung eine getrennte Einstellung haben für jede der Lagen, in die das Betteil sich bewegt. Ein Drehschalter, der dieselbe Anzahl von Stellungen hat wie Bettlagen, würde in diesem Falle genügen. Das Bewegen des Schalters in die geeignete Einstellung würde das Betteil veranlassen, sich in die entsprechende Lage zu bewegen.
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Im allgemeinen jedoch besitzt das einstellbare Betteil einen fortlaufenden Bereich von Lagen. Eine manuelle Wähleinrichtung für diesen Zustand könnte einen Wählhebel enthalten, der sich über eine kreisförmige oder lineare Skala bewegt, und einen Bereich von Stellungen hat, der denen des Betteiles entspricht. Der Schalter selbst kann eine potentiometrische Einrichtung enthalten, und mit einem Servo-System verbunden sein, das das Betteil in die gewählte Lage bewegt.
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Vorzugsweise umfaßt das Bett einen Ein-Aus-Schalter oder einpoligen Hebelausschalter, um eine Bewegung des Betteiles in eine Richtung zu veranlassen, und einen zweiten Schalter, um eine Bewegung in der anderen Richtung hervorzurufen. Diese stellen die bei 70 gezeigten manuellen Wähleinrichtungen dar.
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Diese Einrichtungen schließen Hebe-Aufwärts-Schalter ein, bezeichnet als EU bei 71. Ein Drücken des EU-Schalters 71 veranlaßt den Hebemotor des Bettes, das Hebeteil des Bettes anzuheben. Der Heben-Abwärts-ED-Schalter 72 erfüllt eine ähnliche Funktion um das Hebeteil des Bettes zu senken. Für das Kopfteil führen der Kopf-Auf-HU-Schalter 73 und der Kopf-Abwärts-HD-Schalter bei 74 ähnliche Funktionen aus wie auch der Knie-Auf-KU-Schalter bei 75 und der Knie-Abwärts-KD-Schalter bei 76 für das Knieteil.
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Das Bett enthält fünf weitere manuelle Wähleinrichtungen. Der Bett- Flach-BF-Schalter bei 77 hat eine dreifache Funktion, die gleichzeitig vor sich gehen kann. Zunächst senkt er das Knieteil; zweitens senkt er das Kopfteil; und drittens hebt er das Hebeteil, so daß das Bett eine hohe und flache Gestalt annimmt. Der Bett-Flach-BF-Schalter 77 hat zwei wichtige Funktionen. Die erste besteht darin, eine besonders erwünschte Bettform zu schaffen, wenn der Arzt oder eine Krankenschwester den Patienten zu untersuchen wünscht. Die zweite bewirkt eine Bewegung des Bettes aus einer Trendelenburg-Lage oder einer umgekehrten Trendelenburg-Lage zurück.
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Der Trendelenburg-Schalter 78 bringt natürlich das Bett in die Trendelenburg- oder umgekehrte Trendelenburg-Lage.
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Die oben beschriebenen Schalter haben normalerweise die Form von federbelasteten Ein-Aus-Schaltern mit der Federbelastung in der Aus-Stellung. In diesem Schaltkreis, der bei niedrigen Spannungen arbeitet, sind Membran-Schalter am besten geeignet.
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Die verbleibenden drei manuellen Wähleinrichtungen sind nicht federbelastet. Diese umfassen einen Hebeverriegelungsschalter LOE bei 79, einen Kopfverriegelungsschalter LOH bei 80 und einen Knieverriegelungsschalter LOK bei 81. Diese erscheinen normalerweise zusammen mit dem Bett-Flach-BF-Schalter 71 und dem Trendelenburg-T-Schalter 78 auf einem getrennten Hauptschaltpult 17 in Fig. 1. Angeordnet außerhalb der normalen Reichweite des Patienten und häufig am Fuß des Bettes steuern diese Schalter Bewegungen des Bettes, die vom Krankenhauspersonal und nicht vom Patienten durchgeführt werden sollen. Die Verriegelungsschalter schließen einen Betrieb der Motoren aus, trotz der Betätigung anderer Schalter, die sonst zu einer Bewegung des Betteiles führen würde. Insbesondere legt der LOE-Schalter 79 den Hebemotor fest, der LOH-Schalter 80 den Kopfmotor und der LOK-Schalter 81 den Kniemotor.
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Die positionsabhängigen Schalteinrichtungen hingegen sehen keine manuelle Betätigung vor. Vielmehr zeigen sie dem Logik-Schaltkreis die Lagen, die durch verschiedene Teile des Bettes eingenommen werden. Genauer gesagt zeigen sie, welche aus einer Anzahl von möglichen Lagen das Bett einnimmt. Beispielsweise zeigt der Grenz-Kopf-Aufwärts-LOH-Schalter bei 90, daß das Kopfteil des Bettes seine obere Grenze erreicht hat. Der Grenz-Kopf-Abwärts-LHD-Schalter bei 91 zeigt, daß das Kopfteil des Bettes die untere Grenze einnimmt. Somit bringt jedes Ende eines fortlaufenden Bereiches von Lagen eine besondere Anzeige hervor. Wenn das Kopfteil eine Lage einnimmt, die zwischen diesen äußeren Grenzen liegt, ergibt sich keine besondere Anzeige von diesen Schaltern.
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Zwischen den höchsten und niedrigsten Lagen des Kopfteiles kommt der Grenz-Kopf-Umriß-LHC-Schalter 92 ins Spiel. Der LHC-Schalter 92 teilt den Bereich der Kopflagen in zwei Reihen. Die erste Reihe umfaßt alle Lagen bei und über einem gewissen Punkt, allgemein bei 30° Steigung, während die zweite Reihe die Lagen einschließt, die unterhalb dieses Punktes liegen. Wie unten erläutert, arbeitet der LHC-Schalter 92 auf Druck des Kopf-Abwärts-HD-Schalters 74, um das Knieteil des Bettes zu senken, aber nur dann, wenn das Kopfteil seinen unteren Bereich anhebt oder bei der zweiten Reihe von Lagen, die oben erwähnt sind.
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Ähnlich arbeitet der Grenz-Knie-Umriß-LKC-Schalter 93 durch gleichzeitiges Anheben des Knieteiles auf Druck des Kopf-Aufwärts-HU-Schalters 73. Der LKC-Schalter 93 stoppt das Heben des Knieteiles durch den Kopf-Aufwärts-HU-Schalter 73, wenn das Knieteil eine gewisse Höhe erreicht hat, allgemein bei 15° Steigung.
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Wie bei dem Kopfteil hat auch das Knieteil einen Grenz- Knie-Aufwärts-LKU-Schalter 94 und einen Grenz-Knie-Abwärts- LKD-Schalter 95. Das Bett umfaßt ebenfalls einen Grenz-Hebe-Aufwärts-LEU-Schalter 96 und einen Grenz- Hebe-Abwärts-LED-Schalter 97, ebenso wie einen Grenz-Trendelenburg- LT-Schalter 98 für den Fall, wenn das Bett seinen größten Neigungswinkel entweder in der Trendelenburg- oder in der umgekehrten Trendelenburg-Lage erreicht hat.
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Der Haken-H-Schalter 99 stellt die letzten positionsabhängige Schalteinrichtung der Fig. 3 dar. Sie schafft eine besondere Sicherheitsmaßnahme beim Betrieb des Trendelenburg-Mechanismus. Während sich das Bett in seiner höchsten Lage befindet, greift einer von zwei Haken, abhängig davon, welches Ende des Bettes sich neigt, in eine Sperrvorrichtung ein, um das andere Ende des Bettes in der angehobenen Lage zu halten. Wenn nicht sicher befestigt, könnte dieses Ende des Bettes möglicherweise rutschen und fallen, wenn das erste Ende abgesenkt wird. Dementsprechend zeigt der Haken-H-Schalter 99 das sichere Eingreifen des Hakens an, ehe sich eines der beiden Enden neigt.
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Eine positionsabhängige Schalteinrichtung braucht lediglich die relative mechanische Bewegung der beiden Betteile in elektrische Signale zu übersetzen. Dementsprechend kann sie an einem der Teile angebracht werden und gegen das andere stoßen, wenn das letztere einen vorbestimmten Punkt des Weges erreicht hat. Wechselweise kann er einer Nockenwelle folgen, die am zweiten Teil angebracht ist. Andere Anordnungen sind ebenfalls geeignet.
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Die meisten der Teile des Schaltkreises in der Fig. 3 können als gedruckte Schaltung ausgebildet sein. Die Schalter selbst stellen jedoch wegen ihrer Lage an verschiedenen Punkten des Bettes keinen Teil der Platine dar.
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Zur Sicherheit für den Bettinsassen arbeiten die Schalter, ebenso wie die meisten der Schaltkreisteile, bei Spannungen unter 25 Volt und allgemein im Bereich von 5 bis 12 Volt.
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Die Widerstände, allgemein gezeigt bei 130, übersetzen das Öffnen und Schließen der Einrichtungen 70 in elektrische Impulse, die geeignet sind zur weiteren Verarbeitung durch die Logik-Bausteine des Stromkreises. Im allgemeinen müssen zum Arbeiten der Logik-Bausteine die Signale zwischen zwei Spannungsniveaus wechseln, z. B. zwischen 0 Volt und 5 Volt.
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Der EU-Schalter 71, der besondere Widerstand 131 und die Verbindung zur Spannungsquelle V C legen die Spannungen fest, die sich aus dem Öffnen oder Schließen eines Schalters ergeben. Während der EU-Schalter 71 offen bleibt, ist der Verbindungspunkt 132 elektrisch nur mit dem Widerstand 131 verbunden und von dort mit der Spannungsquelle V C . Da wenig oder kein Strom durch den Widerstand 131 fließt, tritt kein Spannungsabfall parallel zu dem Widerstand 131 auf. Dementsprechend bleiben der Verbindungspunkt 132 und die mit ihm verbundene Zuführung &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KEU°k&udf53;lu&udf54; im wesentlichen auf dem Spannungsniveau V C , 5 Volt in diesem Beispiel. Andererseits ergibt das Schließen des Schalters 71, daß der Verbindungspunkt 132 direkt durch den Schalter 71 mit Erde 133 verbunden wird, die natürlich bei 0 Volt liegt. Somit ergibt das Schließen und Öffnen des Schalters, daß der Verbindungspunkt 132 und die Zuführung &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KEU°k&udf53;lu&udf54; zwischen 5 Volt und 0 Volt liegt.
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Wenn der EU-Schalter 71 schließt und somit seinen positiven Zustand erreicht, nimmt der Verbindungspunkt 132 und somit die Zuleitung &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KEU°k&udf53;lu&udf54; den negativen Zustand von 0 Volt an. Somit besitzt die Zuleitung &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KEU°k&udf53;lu&udf54; stets den negativen Wert des EU-Schalters 71.
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Ähnlich dem EU-Schalter 71 nehmen die meisten der manuell betätigten Wähleinrichtungen ihren positiven Zustand ein, wenn sie geschlossen sind, und ihren negativen Zustand, wenn sie offen sind. Zusätzlich zu dem EU-Schalter 71 schließen diese den ED-Schalter 72, HU 73, HD 74, KU 75, KD 76, BF 77 und T 78 ein. Die Verriegelungsschalter LOE 79, LOH 80 und LOK 81 arbeiten in der umgekehrten Weise. Um einen Motor zu verriegeln, öffnet sich der Schalter und nimmt seinen positiven Zustand an.
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Mit Ausnahme des Trendelenburg-Haken-H-Schalters 99, des Grenz-Kopf-Umriß-LHC-Schalters 92 und des Grenz-Knie-Umriß-LKC-Schalters 93 haben alle positionsabhängigen Schalteinrichtungen einen positiven Wert, wenn sie offen sind, und einen negativen Wert, wenn sie geschlossen sind. Somit öffnet beispielsweise der Grenz-Kopf- Aufwärts-LHU-Schalter 90, wenn das Kopfteil seine obere Grenze erreicht hat. Dies verursacht eine Stillegung des Kopfmotors. Außerdem stellt das Kopfteil an seiner oberen Grenze den positiven Zustand des entsprechenden Schalters dar. Wenn der LHU-Schalter 90 offen ist, erreicht der Verbindungspunkt 134 das höhere Niveau von 5 Volt und nimmt dementsprechend einen positiven Zustand ein, ebenso wie die Zuleitung LHU.
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Umgekehrt, wenn das Kopfteil nicht seine höchste Lage einnimmt, bleibt der LHU-Schalter 90 geschlossen. Dies stellt den negativen Zustand des Schalters 90 dar, ebenso wie die LHU-Zuleitung rechts des Verbindungspunktes 134.
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Der Trendelenburg-Haken-H-Schalter 39 hat die entgegengesetzte Funktion der anderen Schalteinrichtungen. Wenn der Haken tatsächlich eingreift, schließt der Schalter, um die Betätigung des Motors zu erlauben, um die richtige Trendelenburg-Neigung zu erzielen. Dies stellt den positiven Zustand dar, dann jedoch fällt ≙ zu seinem negativen Zustand ab und besitzt somit das umgekehrte Verhalten des Schalters 99.
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Der Verriegelungs-Hebe-LOE-Schalter 79, der Verriegelungskopf- LOH-Schalter 80, der Grenz-Kopf-Umriß-LHC-Schalter 92 und der Grenz-Knie-Umriß-LKC-Schalter 93 liefern keine Information an die Logik-Bausteine in der Darstellung. Die ersten beiden trennen den Hebe- und Kopf-Schalter von Erde und legen sie still. Die letzteren beiden trennen die Kopf- und Kniemotorzuleitungen, um die Bewegung von Kopf- und Knieteilen aufeinander abzustimmen.
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Wie oben erörtert, legt der Hebe-Aufwärts-EU-Schalter 71 die Verbindungsstelle 132 an Erde.
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Jedoch läuft die Verbindung zwischen Erde bei 133 und dem EU-Schalter 71 zuerst über den Verriegelungs-Hebe-LOE-Schalter 79. Das Drücken und somit Öffnen des LOE-Schalters 79 trennt den EU-Schalter 71 und die Verbindungsstelle 132 von Erde. Da er durch die Betätigung des LOE-Schalters 79 keine Verbindung mit Erde bekommt, wird der EU-Schalter somit stillgelegt. Aus dem gleichen Grunde kann der Hebe-Abwärts-ED-Schalter 72 nach Öffnen des LOE-Schalters 79 nicht arbeiten. Demgemäß macht der LOE-Schalter 79 sowohl den ED-Schalter 71 als auch den EU-Schalter 72 inaktiv, und das Bett wird sich nicht heben oder senken.
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Ähnlich werden sowohl der Kopf-Aufwärts-HU-Schalter 73 und der Kopf-Abwärts-HD-Schalter 74 durch den Kopf-Verriegelungs- LOH-Schalter 80 mit Erde verbunden. Betätigen und somit Öffnen des LOH-Schalters 80 verhindert das Heben oder Senken des Kopfteiles durch die HU- oder HD-Schalter 73 und 74.
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Die Bezeichnungen EU, ED, HU und HD in Fig. 3 bedeuten die tatsächlichen Funktionen der bestimmten Schalter. Die Stillegung dieser Schalter durch den LOE-Schalter 79 oder den LOH-Schalter 80 schließt sie von der Lieferung elektrischer Informationen aus, die charakteristisch sind für die EU-, ED, HU oder HD-Funktionen. Somit bedeutet diese Bezeichnung auf den Zuführungen in Fig. 3 und in der folgenden Erörterung, daß der EU-Schalter 71, der ED-Schalter 72, der HU-Schalter 73 und der HD-Schalter 74 nicht durch den LOE-Schalter 79 oder den LOH-Schalter 80 stillgelegt wurden.
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Die LHC- und LKC-Schalter 92 und 93 wirken ebenfalls durch andere Schalter. Insbesondere läuft nach gleichzeitigem Schließen des LKC-Schalters 93 und des Kopf-Aufwärts-HU-Schalters 73 das Erdpotential von 0 Volt durch den HU-Schalter 73 zum Verbindungspunkt 135, durch die Diode 136 und den KLC-Schalter 93 zurück zu dem Verbindungspunkt 137 und durch die Zuleitung zu dem Knie-Auswärts-KU-Schalter 75. Die Zuführung von etwa 0 Volt an diese Leitung bringt die gleiche Wirkung hervor wie das Schließen des Knie-Aufwärts-KU-Schalters 75, um das Knieteil des Bettes zu heben. Nach Betätigung des Kopf-Aufwärts-Schalters 73 erhält somit das Knieteil des Bettes auch ein Signal zum Heben, vorausgesetzt der Grenz-Knie- Umriß-LKC-Schalter 93 bleibt geschlossen. Der LKC-Schalter 93 öffnet nur, wenn das Knieteil des Bettes sich über ein vorgewähltes Niveau hebt, insbesondere 15°.
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Wenn sich das Knieteil über 15° erhebt, öffnet der LKC-Schalter 93 und schließt die Übertragung des Signals vom Schalter 73 an die Knie-Aufwärts-KU-Leitung bei 137 aus. Dies beendet das Anheben des Knieteiles als Reaktion auf das Drücken des Kopf-Aufwärts-HU-Schalters 73. Trotzdem erlaubt natürlich der Knie-Aufwärts-Schalter 75 eine weitere Erhöhung des Knieteiles, wenn dies gewünscht wird.
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Bei geöffnetem Kopf-Aufwärts-HU-Schalter 73 bleibt der Verbindungspunkt 135 auf dem positiven Potential von 5 Volt. Nach Schließen des KU-Schalters 75 geht jedoch die Verbindungsstelle 137 auf 0 Volt und bleibt unberührt von den 5 Volt am Punkt 135, dank der Sperrwirkung der Diode 136.
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In entsprechender Weise verbindet der Kopf-Abwärts-HD-Schalter 74 den Verbindungspunkt 138, die Diode 139, den Grenz-Kopf-Umriß- LKC-Schalter 92 und den Verbindungspunkt 140 auf der Knie-Abwärts-KD-Leitung. Diese Verbindung bewirkt ein Absinken des Knieteiles nach gleichzeitigem Schließen des Kopf-Abwärts- HD-Schalters 74 und des Grenz-Kopf-Umriß-LHC-Schalters 92. Der LHC-Schalter 92 schließt jedoch nur, wenn das Kopfteil unter eine vorher festgelegte Lage absinkt, typischerweise bei 30° Erhebung. Ein Absenken des Kopfteiles von einer Lage oberhalb 30° bewirkt kein Absenken des Knieteiles, bis das Kopfteil unter 30° sinkt. Die Diode 139 hindert den Knie-Abwärts-KD-Schalter 76 an einer Beeinträchtigung der Funktion des Kopfteiles des Bettes.
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Fig. 3 gibt nicht die Funktion des Knieteiles nach Drücken des Kopf-Aufwärts- oder Kopf-Abwärts-Schalters wieder. Somit bezeichnet HU ebenfalls die Funktion des Knie-Aufwärts-Motors, vorausgesetzt das Knieteil des Bettes bleibt unter 15°. Ähnlich schließt auch das Symbol HD die Tätigkeit des Knie-Abwärts-Motors ein, vorausgesetzt das Kopfteil des Bettes hat nicht mehr als 30° Erhebung.
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Somit bewirken die Dioden 136 und 139 Wechselwirkungen zwischen Knie- und Kopfteil des Bettes. Folglich arbeiten sie in diesem Schaltkreis als sehr einfache Logik-Bausteine.
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Der Schaltkreis in Fig. 3 erhält seine Stromzuführung und ist auch mit den Motoren über die Stromsammelschiene 150 auf der rechten Seite der Darstellung verbunden. Die Anschlüsse bei 151 und 152 stellen die ursprüngliche Quelle für Wechselstrom dar.
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Die Stromsammelschiene bei 150 schließt auch zwei Verbindungen zwischen dem Schaltkreis und jedem der drei Motoren des Bettes ein. Eine dieser beiden Verbindungen liefert Strom an die Wicklung des Motors, der zur Anhebung des entsprechenden Betteiles führt. Die andere Leitung führt Strom an eine Wicklung im Motor und bewirkt, daß der Motor in umgekehrter Richtung arbeitet und das Betteil absenkt. Zum Beispiel führt die Leitung 135 an die Wicklung des Hebemotors, der das Bett anhebt. Strom, der entlang der Leitung 154 fließt, geht an die Wicklung des Hebemotors, die das Bett senkt.
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Der Ausgang der Leitung 153 an die Hebe-Motor-Aufwärts-EMU-Wicklung wird als positiv definiert, wenn tatsächlich Strom durch diese Leitung an die Wicklung fließt. Wenn nicht, bleibt sie im negativen Zustand. Dies trifft auch zu für die anderen Leitungen, eingeschlossen die Hebe-Motor-Abwärts-EMD-Leitungen 154, und diejenigen für die Kopf-Motor-Aufwärts-HMU, Kopf-Motor-Abwärts-HMD, Knie-Motor-Aufwärts -KMU und Knie-Motor-Abwärts -KMD.
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Der Strom zur Kopf-Motor-Aufwärts-EMU-Verbindung 153 fließt vom 120-Volt-Wechselstrom-Anschluß 151 zur Verbindungsstelle 155 und durch den elektronisch gesteuerten Triac-Schalter 156. Somit steuert der Triac 156 die Stromzufuhr durch die EMU-Leitung 153 und folglich zur Wicklung des Hebe-Motors, der das Bett anhebt.
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Der Triac-Schalter 156 erhält seinerseits seine Steuerspannung von dem Widerstand 157 und dann von der Relais-Einheit 158. Durch das Schließen des Zungenschalters 159 innerhalb des Relais 158 wird Spannung V D von der Abzweigung 160 über den Schalter 159 an den Widerstand 157 gelegt.
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V D kommt von einer getrennten Wicklung 40 des Transformators 35 in Fig. 2 und liefert eine Gleichspannung von -6 Volt auf der üblichen Wechselspannung von etwa 120 Volt. Wird die V D -Spannung an den Triac 156 angelegt, kann Strom von 120 Volt von 151 zu der Hebe-Motor-Aufwärts-EMU-Leitung 153 zu fließen. Bei offenem Zungenschalter 159 öffnet der Schalter 156 ebenfalls, und kein Strom fließt in die EMU-Leitung 153.
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Der Schaltkreis umfaßt drei Grundtypen von Logik-Bausteinen, einen Negator, ein NAND-Gatter und ein NOR-Gatter. Jeder dieser Bausteine arbeitet mit Eingängen, die nur einen von zwei Werten annehmen, wie die, die von den Eingängen 70 in Fig. 3 geliefert werden. Ferner nimmt der Ausgang jedes Teils nur einen von zwei Werten an; der höhere Spannungswert entspricht dem positiven Zustand und der niedrigere Wert von 0 Volt dem negativen Zustand.
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Der Negator stellt eine der einfacheren Logik-Bausteine dar. Er verwandelt lediglich einen positiven Eingang in einen negativen Ausgang und umgekehrt. Wo eine 5-Volt-Spannung am Negator anliegt, wird somit eine 0-Volt-Spannung abgegeben.
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Entsprechend der oben beschriebenen Wirkungsweise hat ein Negator die folgende Werttabelle: Tabelle 1 Werttabelle für einen Negator &udf53;ta13,6:20,6:25,6&udf54;&udf53;tz5,5&udf54; &udf53;tw,4&udf54;&udf53;sg8&udf54;\Eingang\ Ausgang&udf53;tz5,10&udf54; &udf53;tw,4&udf54;&udf53;sg9&udf54;\POS.\ NEG.&udf53;tz&udf54; \NEG.\ POS.&udf53;tz&udf54; &udf53;te&udf54;&udf53;sb37,6&udf54;&udf53;el1,6&udf54;&udf53;vu10&udf54;
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Ein Beispiel eines Negators erscheint bei 181 in Fig. 3. Er wandelt die Eingangswerte, gezeigt als &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KHD°k&udf53;lu&udf54;, in ihre Negativwerte um, die die Bezeichnung &udf53;lu,4,,110,5,1&udf54;&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KHD°k&udf53;lu&udf54;H@&udf53;lu&udf54; bzw. HD aufweisen.
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Das NOR-Gatter stellt einen weiteren Typ eines Logik-Bausteins dar, der in Fig. 3 benutzt wird. Ein Beispiel eines NOR-Gatters ist schematisch bei 182 gezeigt. Das NOR-Gatter vereint ein OR-Gatter und einen Negator; der kleine Kreis rechts vom NOR-Gatter 182 stellt die invertierende Arbeitsweise dar, ebenso wie bei dem Negator. Die nachfolgende stufenweise Betrachtung vereinfacht die Erläuterung des NOR-Gatters.
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Das OR-Gatter liefert einen positiven Ausgang, wenn es zumindest einen Eingang im positiven Zustand hat. Nur wenn alle Eingänge negativ sind, wird der Ausgang des OR-Gatters negativ. Folglich hat es die folgende Werttabelle: Tabelle 2 Werttabelle für ein OR-Gatter &udf53;ta10,6:17,6:24,6:28,6&udf54;&udf53;tz5,5&udf54; &udf53;tw,4&udf54;&udf53;sg8&udf54;H\Eing¿nge\ \ Ausgang&udf53;tz5,10&udf54; &udf53;tw,4&udf54;&udf53;sg9&udf54;H\POS.\ POS.\ POS.&udf53;tz&udf54; H\POS.\ NEG.\ POS.&udf53;tz&udf54; H\NEG.\ POS.\ POS.&udf53;tz&udf54; H\NEG.\ NEG.\ NEG.&udf53;tz&udf54; &udf53;te&udf54;&udf53;sb37,6&udf54;&udf53;el1,6&udf54;H&udf53;vu10&udf54;H
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Das NOR-Gatter hat fast die gleiche Wirkung mit der Ausnahme, daß es dann den Ausgang seines OR-Gatterteiles umwandelt. Dementsprechend hat das NOR-Gatter die folgende Werttabelle, die auch die OR-Funktion beinhaltet. Tabelle 3 Werttabelle für ein NOR-Gatter &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz8&udf54; &udf53;vu10&udf54;
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Das NOR-Gatter 182 erläutert die Arbeitsweise der Einheit im Schaltkreis. Es hat den Wert HD als einen Eingang. Wie man aus der Figur ersieht, hat der andere Eingang den Wert T&sub1;+BF. Das Teil T&sub1; stellt die erste Stufe der Trendelenburg-Operation dar, in der Kopf und Knie abfallen und das Bett angehoben wird. Wäre das Gatter 182 nur ein OR-Gatter, würde es den Ausgang von HD+T&sub1;+BF haben; als NOR-Gatter jedoch hat es den Ausgang von &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KHD°k+°KT°kÉ+°KBF°k&udf53;lu&udf54;. Wenn somit HD, T&sub1; oder BF oder irgendeine Kombination davon positiv ist, hat das NOR-Gatter 182 einen negativen Ausgang. Wo HD, T&sub1; und BF alle negativ bleiben, hat das NOR-Gatter 182 einen positiven Ausgang.
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Das NAND-Gatter stellt einen weiteren Typ einer Einheit dar, die in Fig. 3 benutzt wird, und ist schematisch bei 183 dargestellt. Das NAND-Gatter kombiniert wiederum die stufenweise Anwendung zweier getrennter Einheiten, eines AND-Gatters und eines Negators. Das AND-Gatter liefert einen negativen Ausgang, falls nicht beide Eingänge einen positiven Zustand haben. Dementsprechend hat das AND-Gatter die folgende Werttabelle: Tabelle 4 Werttabelle für ein AND-Gatter &udf53;ta10,6:17,6:24,6:28,6&udf54;&udf53;tz5,5&udf54; &udf53;tw,4&udf54;&udf53;sg8&udf54;H\Eing¿nge\ \ Ausgang&udf53;tz5,10&udf54; &udf53;tw,4&udf54;&udf53;sg9&udf54;H\POS.\ POS.\ POS.&udf53;tz&udf54; H\POS.\ NEG.\ NEG.&udf53;tz&udf54; H\NEG.\ POS.\ NEG.&udf53;tz&udf54; H\NEG.\ NEG.\ NEG.&udf53;tz&udf54; &udf53;te&udf54;&udf53;sb37,6&udf54;&udf53;el1,6&udf54;H&udf53;vu10&udf54;H
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Um die Ergebnisse eines NAND-Gatters zu erreichen, ist die Umwandlung des Ausganges einen AND-Gatters erforderlich. Dementsprechend zeigt Tabelle 5 die Ergebnisse für ein NAND-Gatter und schließt ebenfalls ein AND-Gatter ein, das die gleichen Eingänge hat. Tabelle 5 Werttabelle für ein NAND-Gatter &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz8&udf54; &udf53;vu10&udf54;
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Das NOR-Gatter 184 erhält einen Eingang von dem NOR-Gatter 182, das von oben den Ausgang &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KHD°k+°KT°kÉ+°KBF°k&udf53;lu&udf54; hat. LHD stellt den anderen Eingang des NOR-Gatters 184 dar. Dementsprechend hat das NOR-Gatter 184 als Ausgang
&udf53;lu,4,,110,5,1&udf54;&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°K(HD°k+°KT°kÉ+°KBF)°k&udf53;lu&udf54;&udf53;lu&udf54;&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;+°KLHD°k&udf53;lu&udf54;¤bzw.¤°K(HD°k-+°KT°kÉ+°KBF)°k¤´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KLHD°k&udf53;lu&udf54;.
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Der Ausdruck innerhalb der Klammer ist positiv, wenn HD, T&sub1; oder BF oder eine Kombination von ihnen positiv wird. Dies geschieht, wenn der HD-Schalter 74 oder der BF-Schalter 77 gedrückt wird oder das Bett die erste Phase der Trendelenburg-Operation durchläuft. Somit wird das NOR-Gatter 184 nur positiv, wenn das Kopfteil die Grenz-Kopf-Abwärts-Stellung nicht erreicht hat und die Kopf-Abwärts-, Bett-Flach- oder erste Phase der Trendelenburg-Operation gewählt wurde.
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Der Ausgang des NOR-Gatters wird zu einem der Eingänge des NAND-Gatters 183. Das NAND-Gatter 183 verhindert unklare Signale an die &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KHMD°k&udf53;lu&udf54;-Leitung, die an die Kopf-Motor-Abwärts-Wicklung führt. Mit &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KHU°k&udf53;lu&udf54;als anderem Eingang in das NAND-Gatter 183 wird sein Ausgang
&udf53;lu,4,,110,5,1&udf54;°K(HD°k+°KT°kÉ+°KBF)°k¤´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KLHD°k&udf53;lu&udf54;&udf53;lu&udf54;&udf53;lu,4,,110,5,1&udf54;¤´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;-°KHU°k&udf53;lu&udf54;&udf53;lu&udf54;¤=¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KHMD°k&udf53;lu&udf54;. (3)
bzw.
°KHMD¤=¤°K(HD°k+°KT°kÉ+°KBF)°k¤´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KLHD°k&udf53;lu&udf54;¤´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KHU°k&udf53;lu&udf54;. -(4)
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Dementsprechend arbeitet der Kopfmotor, um das Kopfteil zu senken, wenn:
- 1. der Kopf-Auswärts-HU-Schalter 73 nicht gedrückt ist;
- 2. das Kopfteil nicht seine Grenze oder Abwärtsbewegung erreicht hat; und
- 3. der Kopf-Abwärts-Vorgang, der Bett-Flach-Vorgang oder Phase eins des Trendelenburg-Vorganges, die alle die Wirkung haben, das Kopfteil zu senken, gewählt ist.
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Somit schließt die Logik undeutliche Befehle an den Kopf-Motor aus, indem sie jeden Stromfluß in die Kopf-Motor-Abwärts-Wicklung nach Drücken des Kopf-Aufwärts- HU-Schalters 73 verhindert. Sie veranlaßt ferner ein Stoppen der Kopf- Motor-Abwärts-Funktion nach Betätigung des Grenz-Kopf-Abwärts-LHD-Schalters 91. Schließlich erlaubt sie den tatsächlichen Betrieb der Kopf-Motor-Abwärts-Funktion nach Betätigung einer der drei Schalter, die den Kopf senken; diese schließen ein den Kopf-Abwärts-Schalter 74, den Bett-Flach-Schalter 77 oder den Trendelenburg-T-Schalter 78, während das Bett in der ersten Phase des Trendelenburg-Vorganges bleibt.
Die Arbeitsweise des Kopf-Motor-Auf-HMU folgt dem Ausdruck:
°KHMU°k¤=¤°KHU°k¤´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KLHU°k&udf53;lu&udf54;¤´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°K(HD°k+°KT°kÉ+°KBF)°k&udf53;lu&udf54;. -(5)
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Gleichung (5) läßt sich ebenfalls leicht interpretieren. Zuerst erfordert der Betrieb der Kopf-Motor-Aufwärts-Funktion natürlich die Betätigung des Kopf-Aufwärts-HU-Schalters 73. Ferner darf entsprechend dem zweiten Glied das Kopfteil nicht seine obere Grenze erreicht haben, da sonst die Kopf-Motor-Aufwärts-Funktion außer Betrieb gesetzt wird.
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Die Ausdrücke (4) und (5) legen die Arbeitsweise des Kopfmotors nicht vollständig fest. Wie oben erläutert, wird der Verriegelungs-Kopf-LOH-Schalter 80, wenn offen, den Betrieb des Kopfmotors durch entweder den Kopf-Aufwärts-HU-Schalter 73 oder den Kopf-Abwärts-Schalter 74 verhindern. Dies erlaubt natürlich dem Krankenhauspersonal den Betrieb des Kopf-Motors auszuschließen, wenn es für einen besonderen Patienten erforderlich ist.
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Derselbe Gedankengang, angewendet auf den Negator 191, die NOR-Gatter 192 bis 196 und die NAND-Gatter 197 und 198 führt zu dem folgenden Ausdruck für die Arbeitsweise des Knie-Motor-Abwärts-KMD und Knie-Motor-Aufwärts-KMU:
°KKMD°k¤=¤°KÄ(KD°k¤´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KLOK&udf53;lu&udf54;)°k+°KT°kÉ+BFÀ°k¤´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KLKD°k&udf53;lu&udf54;¤´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;-°K(KU°k¤´¤&udf53;lu&udf54;&udf53;lu,4,,110,5,1&udf54;&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KLOK&udf53;lu&udf54;&udf53;lu&udf54;)°k (6)
°KKMU°k¤=¤°K(KU°k¤´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KLKU°k&udf53;lu&udf54;¤´¤&udf53;lu,4,,110,5,1&udf54;°KÄ(KD°k¤´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KLOK)°k-&udf53;lu&udf54;&udf53;lu&udf54;&udf53;lu,4,,110,5,1&udf54;+°KT°kÉ+°KBFÀ°k&udf53;lu&udf54; (7)
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Diese Gleichungen ähneln einander und haben im Grunde die gleiche Bedeutung. Sie sagen aus, daß der Knie-Motor entweder in der Aufwärts- oder Abwärts-Richtung arbeiten wird, vorausgesetzt, daß erstens der Verriegelungs-Knie-LOK-Schalter 81 geöffnet ist; zweitens, daß die Grenze der Bewegung in der gewünschten Richtung nicht erreicht worden ist; drittens, daß ein Schalter, der die Richtung des Kniemotors entgegengesetzt von der gewünschten auswählt, nicht gedrückt worden ist; und viertens, daß ein manueller Schalter, der den Kniemotor veranlassen würde, in der gewünschten Richtung zu arbeiten, tatsächlich geschlossen ist. Im Hinblick auf diese Bedingungen kann nur der Knie-HU-Aufwärts-Schalter 75 den Knie-Motor veranlassen, das Knie zu heben, während entweder der Knie-Abwärts-KD-Schalter 76, der Bett-Flach-BF-Schalter 77 oder T&sub1; des Trendelenburg-Vorganges, betätigt durch den T-Schalter 78, das Knieteil veranlassen würden, sich nach unten zu bewegen. Demgemäß dürfen die letzten drei nicht geschlossen sein, während der Knie-Aufwärts-KU-Schalter 75 versucht, das Knie zu heben. Analoge Bemerkungen beziehen sich auch auf den Knie-Motor-Abwärts-KMD. Somit verhindern die Logik-Bausteine, daß ein Strom zweideutig durch beide Wicklungen des Knie-Motors fließt. Darüber hinaus schließt die Logik auch die Verriegelungsfunktion ein, ebenso wie das Abschalten des Motors, wenn das Knieteil die Grenze seiner Bewegung in der gewünschten Richtung erreicht hat.
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Hinsichtlich des Knie-Motors bewirken schließlich der Kopf-Aufwärts-HU-Schalter 73 und der Kopf-Abwärts-HD-Schalter 74 die Knie-Aufwärts- und Knie-Abwärts-Bewegungen, vorausgesetzt, daß das Knieteil unterhalb 15° bleibt und das Kopfteil unter 30° fällt. Durch Drücken des Kopf-Aufwärts-HU-Schalters 73, z. B. mit dem Knieteil unterhalb 15°, werden die Knie-Aufwärts-KU-Leitungen erregt, genauso als ob der Knie-Aufwärts-KU-Schalter 75 geschlossen hätte. Dies erfüllt die KU-Bedingung der Gleichungen 6 und 7 ebenso vollständig wie das tatsächliche Schließen des KU-Schalters 75.
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NAND- und NOR-Gatter können sich ferner zu verschiedenen Gruppierungen mit unterschiedlichen Verhaltenscharakteristiken vereinen. Die beiden NOR-Gatter 201 und 202 stellen eine solche Gruppierung dar, genannt NOR-Gatter-Flip-Flop. In dem NOR-Gatter-Flip-Flop stellt der Ausgang jedes NOR-Gatters einen der Eingänge in das andere NOR-Gatter dar. Die Zwischenverbindungen zwischen den NOR-Gattern 201 und 202 erfüllen dieses Merkmal.
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Mit einem Eingang bereits besetzt, hat jedes NOR-Gatter einen verbleibenden verfügbaren Eingang. Diese Beziehung zwischen den Ausgängen der NOR-Gatter, die den Flip-Flop bilden, findet ebenfalls Ausdruck in einer Werttabelle, wie die folgende: Tabelle 6 Werttabelle für einen NOR-Gatter-Flip-Flop &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz9&udf54; &udf53;vu10&udf54;
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Zu dem Flip-Flop der NOR-Gatter 201 und 202 führend, wandelt der Negator 203&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KED°k&udf53;lu&udf54; in ED um und liefert dieses Signal als Eingang an das NOR-Gatter 201. Der Eingang des NOR-Gatters 202, der von dem NOR-Gatter 204 und dem NAND-Gatter 205 kommt, hat den Wert EU+H+T&sub1;+BF. Der Schaltkreis verwendet nur den Ausgang des NOR-Gatters 202, der die Bezeichnung MED trägt. Entsprechend Tabelle 6 oben, hat der Ausgang MED den Wert, der durch die folgende Tabelle angegeben wird: Tabelle 7 &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz10&udf54; &udf53;vu10&udf54;
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Die letzten beiden Zeilen von Tabelle 7 verdienen besondere Aufmerksamkeit. In beiden Zeilen haben die Eingänge einen negativen Wert. Jedoch weichen die Ausgänge der beiden Zeilen voneinander ab und hängen nicht nur von den gegenwärtigen Werten der Eingänge ab, sondern von ihrer vorausgehenden Verarbeitung. Wesentlich hängt der Wert des Ausganges in dem Beispiel, in dem beide Eingänge negativ bleiben, davon ab, welcher der beiden Eingänge zuletzt einen positiven Wert hatte. Somit arbeitet der Flip-Flop als Speicher, der sichert, welcher der beiden Eingänge zuletzt einen positiven Wert hatte. Die Zeilen 2 und 5 der Tabelle 7 zeigen, daß der erreichte Hebe-Abwärts-MED-Wert unter zwei Umständen positiv wird. Diese beiden erfordern einen negativen Eingang von EU+H+T&sub1;+BF am NOR-Gatter 202. EU, T&sub1; und BF stellen Funktionen dar, die das Bett heben würden und somit der Hebe-Abwärts-ED-Funktion entgegenlaufen. Der Haken H wird positiv während eines Trendelenburg-Vorganges. Jeder dieser vier würde die erhaltene Hebe-Abwärts-MED-Funktion außer Betrieb setzen.
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Was den ED-Eingang an das NOR-Gatter 201 anbetrifft, so wird MED positiv, wenn der Hebe-Abwärts-ED-Ausgang des NOR-Gatters 202 zum erstenmal positiv wird; letzteres geschieht durch Drücken des ED-Schalters 72. Jedoch wird nach Freigeben des ED-Schalters 72 ED negativ. Diese Tatsache erlaubt es dem MED-Wert, positiv zu bleiben, selbst wenn der Hebe- Abwärts-ED-Schalter 72 zu seinem negativen Wert zurückgekehrt ist.
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Somit erlaubt der Flip-Flop der NOR-Gatter 201 und 202 durch Drücken des ED-Schalters 72 dem Bett, sich nach unten zu bewegen und selbst nach Freigeben des ED-Schalters sich weiter abwärts zu bewegen. Durch Drücken des Hebe-Aufwärts-EU-Schalters 71, des Trendelenburg-T-Schalters 78 oder des Bett-Flach-BF-Schalters 77 wird die Abwärtsbewegung des Bettes angehalten.
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Durch die obige Beschreibung von MED lassen sich dann die Ausdrücke des Hebe-Motor-Aufwärts-EMU und des Hebe-Motor-Abwärts-EMD in Begriffen des Einganges 70, MED und T&sub3;, schreiben, wobei T&sub3; die dritte und sich neigende Phase des Trendelenburg-Vorganges darstellt. Den verschiedenen Eingängen durch den Negator 206, die NOR-Gatter 207 bis 213 und die NAND-Gatter 214 und 215 folgend, werden EMU und EMD zu:
°KEMD°k¤=¤°KÄMED°k+°KÄT°kˤ´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KLT&udf53;lu&udf54;)À°k¤´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KLED°k&udf53;lu&udf54;¤´¤&udf53;lu,4,,110,5,1&udf54;-°KÄ(EU°k¤´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KH&udf53;lu&udf54;&udf53;lu&udf54;)°k&udf53;lu,4,,110,5,1&udf54;+°KT°kÉ+°KBFÀ°k&udf53;lu&udf54; (8)
°KEMU°k¤=¤°KÄ(EU°k¤´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KH&udf53;lu&udf54;)°k+°KT°kÉ+°KBFÀ°k¤´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KLEU°k&udf53;lu&udf54;¤´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;-°KED°k&udf53;lu&udf54;¤´¤&udf53;lu,4,,110,5,1&udf54;°KMED°k+°K(T°kˤ´¤°KLT)À°k¤´¤&udf53;lu&udf54;&udf53;lu,4,,110,5,1&udf54;&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KLED°k-&udf53;lu&udf54;&udf53;lu&udf54;. (9)
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Der Kondensator 220 verbindet die Spannungsquelle V C mit dem NOR-Gatter 201, während der Widerstand 221 zwischen V C und dem Ausgang des NOR-Gatters 201 liegt. Bei Anlegen einer Spannung an den Schaltkreis verzögert der Kondensator 220 das Ansteigen der Spannung am NOR-Gatter 201, und der Widerstand 221 zwingt seinen Ausgang in den positiven Zustand. Als Ergebnis steuert das NOR-Gatter 202 anfänglich den Flip-Flop, der keinen positiven MED-Zustand annehmen kann. Folglich wird sich das Bett nicht von sich aus abwärts bewegen.
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Die Widerstand-Kondensator-Kombinationen von 223 bis 224 und 225 und 226 verzögern anfänglich die Stromzuführung an die getrennten Wicklungen des Hebe-Motors. Diese Verzögerung erlaubt dem Motor kurzfristig anzuhalten, bevor er seine Richtung umkehrt. Das Drücken eines Schalters, der den Motor veranlassen würde, das Bett zu heben, zieht den Motor auch von seinem MED-Zustand zurück.
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Um die Flip-Flop-Wirkung der NOR-Gatter 201 und 202 zu entfernen, zeigt die Fig. auch gestrichelt eine Verbindung vom Eingang des NOR-Gatters 201 an Erde bei 227 anstatt zum Ausgang des NOR-Gatters 202. Diese Veränderung in der Schaltung wandelt das NOR-Gatter 201 in einen Negator um und liefert als Ausgang für das NOR-Gatter 202 den Wert
°KED°k¤´¤&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KEU°k+°KH°k+°KT°kÉ+°KBF)°k&udf53;lu&udf54;.
Als Ergebnis arbeitet der Hebe-Motor-Abwärts-EMD nur während der Zeit des tatsächlichen Drückens des Hebe-Abwärts-Schalters-ED 72.
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Wie oben angedeutet wurde, hat der Trendelenburg-Vorgang drei Phasen, symbolisiert durch T&sub1;, T&sub2; und T&sub3;. Die Beziehung zwischen diesen Phasen leitet sich aus einer anderen Art von Flip-Flop ab, zusammengesetzt aus den NAND-Gattern 241 und 242 nahe dem unteren Ende von Fig. 3. Wie bei dem NOR-Gatter Flip-Flop, stellt der Ausgang des ersten NAND-Gatters 241, bezeichnet mit Q, einen Eingang für das zweite NAND-Gatter 242 dar. Ähnlich stellt der Ausgang des zweiten NAND-Gatters 242, bezeichnet mit Q&spplus;, einen Eingang für das erste NAND-Gatter 241 dar. Der typische NAND-Gatter-Flip-Flop hat die folgende Werttabelle: Tabelle 8 Werttabelle für einen NAND-Gatter-Flip-Flop &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz9&udf54; &udf53;vu10&udf54;
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Der Eingang des NAND-Gatters 241 leitet sich aus den Wechselrichtern 243 und 244, dem NOR-Gatter 245 und dem NAND-Gatter 246 und 247 ab. Dementsprechend hat der Eingang den Wert &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KLHD°k&udf53;lu&udf54;+&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KLKD°k&udf53;lu&udf54;+&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KLEU°k&udf53;lu&udf54;+&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;-°KH°k&udf53;lu&udf54;. Der Eingang des NAND-Gatters 242 hat den Wert von &udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KBF°k&udf53;lu&udf54;+&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;°KLEU°k&udf53;lu&udf54;, abgeleitet aus dem Negator 250 und dem NAND-Gatter 251.
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Der Ausgang des Flip-Flops der NAND-Gatter 241 und 242 erscheint in der folgenden Tabelle: Tabelle 9 Werttabelle für die Werte von Q, ≙, Q&spplus; und ≙&spplus; &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz10&udf54; &udf53;vu10&udf54;
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Das NOR-Gatter 260 hat den Ausgang von T · ≙. Dies bestimmt T&sub1; als den Vorgang des Schließens des Trendelenburg-T-Schalters 78 gleichzeitig mit dem Flip-Flop, der einen positiven Wert für ≙ liefert. Die erste und vierte Zeile der Tabelle 9 zeigen, daß ≙ nur dann einen positiven Wert hat, wenn eine der Bedingungen Grenz-Kopf-Abwärts-LHD, Grenz-Knie-Abwärts-LKD, Grenz-Hebe-Aufwärts-LEU oder das Eingreifen des Hakens-H nicht erfüllt wird. Tatsächlich hat T&sub1; den Zweck, dem Kopf- und dem Knieteil zu erlauben, ihre unteren Grenzen zu erreichen, dem Bett seine höchste Ebene zu erreichen und das Eingreifen des Hakens zu ermöglichen.
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Nach demFlip-Flop, kombiniert das NOR-Gatter 261 T&sub1; mit dem Bett-Flach-BF. Der Negator 262 liefert den Ausgang T&sub1;+BF. Dieses besitzt einen positiven Wert während der ersten Phase des Trendelenburg-Vorganges oder des Bett-Flach-Vorganges.
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Das NOR-Gatter 263, dessen Ausgang definitionsgemäß T&sub3; liefert, zeigt, daß die dritte Phase auftritt, wenn ≙&spplus; einen negativen Wert hat und gleichzeitig der Trendelenburg-T-Schalter 78 geschlossen bleibt. Wie in der zweiten Zeile der Tabelle gezeigt, erreicht somit ≙&spplus; nur dann einen positiven Wert, um T&sub3; zu beginnen, nachdem die erste Phase die vier Ziele von LHD, LKD, LEU und H erreicht hat. Diese kurze Zeitspanne, die zwischen dem Erreichen der Ziele von T&sub1; und dem Negativwerden von ≙&spplus; liegt, stellt T&sub2; dar.
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Die letzte Zeile von Tabelle 9 zeigt, daß nach dem Erfüllen der vier Bedingungen von T&sub1; das Bett in T&sub3; bleibt, selbst wenn eine oder mehrere Bedingungen nicht länger erfüllt bleiben. Dies geschieht aus zwei Gründen. Erstens senkt und neigt sich das Bett in T&sub3;, wobei ausgeschlossen wird, daß es in seiner Grenzhöhe-Aufwärts-LEU-Lage bleibt. Zweitens können in jeder der Trendelenburg-Lagen Kopf- oder Knieteile durch Wahl des geeigneten Schalters angehoben werden.
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Während der Haken H in Eingriff bleibt, werden der Hebe-Aufwärts- EU-Schalter 71 und der Hebe-Abwärts-ED-Schalter 72 unwirksam. Dies wird sofort sichtbar aus dem ≙-Glied in Gleichung 9 für EMU und der Tabelle 7 für MED. Somit erfordert das Anheben des Bettes aus einer Trendelenburg-Lage die Betätigung des Bett-Flach-Schalters-BF 77. Wenn das Bett die Grenzhöhe-Aufwärts-LEU durch Drücken des Bett-Flach-Schalters erreicht, bleibt es nicht mehr in T&sub3;.
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Das Schaffen einer Anzeige für eine richtige Erdung ist besonders wichtig im Falle einer von Patienten belegten Einrichtung. Bei diesem Bett leuchtet die Birne 270 in Fig. 3, wenn das Bett und sein Stromkreis Kontakt mit Erde verloren haben. Sie leuchtet ebenfalls, wenn die Verdrahtung des gemeinsamen Anschlußes und der 120-Volt-Spannnung kurzgeschlossen sind. Schließlich zeigt sie an, wenn die Spannung des gemeinsamen Anschlusses, die nahe Erde sein sollte, in nicht annehmbarer Weise über diesen Wert gestiegen ist. Die Widerstände 271 bis 274 einerseits und 275 andererseits schaffen einen Spannungsteiler, um die normale Eingangsspannung in das Gatter des Feld-Effekt-Transistors 276 zu kontrollieren. Der Ausgang dieses Transistors steuert den Zustand der Leitfähigkeit des üblicheren P-N-P-Transistors 277. In Abwesenheit einer richtigen Erdverbindung oder der geeigneten Verdrahtung sinkt die Spannung am Gatter des FETs 276 und erlaubt ihm, leitend zu werden. Dies senkt die Spannung an seinem Ausgang und somit an der Basis des Transistors 277, der ebenfalls leitend wird und das Aufleuchten der Birne 270 erlaubt. Die Dioden 278 und 279, ebenso wie die Widerstände 280 und 281, unterstützen die Ansteuerung des Transistors 277. Der Schalter 282 prüft verschiedene Teile des Meßkreises. Durch Anheben des Gitters des Feld-Effekt-Transistors 276 auf einen Wert von V E =12 Volt schaltet das Schließen des Schalters 282 die Birne 270 ein, vorausgesetzt die Transistoren 276 und 277 ebenso wie die Birne 270 sind nicht unwirksam geworden.
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Eine Erdungsprüfvorrichtung ist in Fig. 4 gezeigt. Diese Einheit könnte mit dem Schaltkreis von Fig. 3 durch Dazwischenschalten der Diode 300 zwischen die Spannungsversorgung V D und die Verbindung 160, die zum Schalterteil 159 des Relais 158 führt, verbunden werden.
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Wie oben erörtert, muß zu jeder Zeit, zu der ein Motor arbeitet, ein Strom von V D durch die Verbindung 160 und über einen der Schalter fließen. Als Ergebnis wird in Fig. 4 jeder Wählvorgang, der einen Motor betreibt, einen Stromzufluß parallel zur Diode 300 hervorrufen.
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Der Widerstand der Diode 300 erzeugt einen Spannungsabfall parallel zu sich selbst und ebenso zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors 301 und schaltet ihn an. In dem Augenblick, in dem der Transistor 301 eingeschaltet wird, trägt der Kondensator 302 keine Ladung, da er vorher durch den Widerstand 303 entladen wurde.
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Da er keine Ladung trägt, bleibt der Kondensator 302 im negativen Zustand, der, nachdem er durch den Widerstand 304 gelaufen ist, den Eingang für das NOR-Gatter 305 bildet. Da seine beiden Eingänge verbunden sind, wie in Tabelle 3 für das NOR-Gatter dargestellt, wirkt das NOR-Gatter 305 als Negator und liefert einen positiven Ausgang für das NOR-Gatter 306.
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Somit stellt, mit jedem seiner Eingänge positiv, das NOR-Gatter 306 einen negativen Ausgang für das NOR-Gatter 307 zur Verfügung, das einen Teil des Flip-Flops bildet. Tabelle 6 für den NOR-Gatter-Flip-Flop zeigt, daß dieser negative Eingang in das NOR-Gatter 307 den Zustand des Flip-Flops nicht beeinflussen kann, wie er anfänglich gesetzt wurde durch die Widerstände 309 und 310 und die Kondensatoren 311 und 312, um einen negativen Eingang an die Basis des Transistors 313 zu liefern. Dieser negative Eingang in den Transistor 313 erlaubt dem Strom nicht, ihn oder die Glühbirne 314 zu durchlaufen, die dementsprechend ausgeschaltet bleibt.
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Wenn der Transistor 301 eingeschaltet wird, beginnt sich der Kondensator 302 aufzuladen, indem er Strom durch die Spule 305 eines Relais zieht. Der Strom fließt durch die Spule 305 und schließt das Schalterteil 306 des Relais.
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Wenn der Schalter 306 mit richtiger Erdverbindung schließt, besteht ein Spannungsabfall von 120 Volt Wechselstrom parallel zu den Widerständen 320 bis 323. Der Teil der Spannung, der parallel zu dem Widerstand 320 erscheint, läuft durch die Diode 324, um den Kondensator 325 aufzuladen. Dieses Laden des Kondensators 325 hebt den unteren Eingang des NOR-Gatters 309 vom negativen in den positiven Zustand, und dementsprechend bleibt der Ausgang des NOR-Gatters 306 im negativen Zustand.
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Ebenso wie der Kondensator 302 werden auch die Kondensatoren 326 und 327 aufgeladen. Die richtige Auswahl dieser Kondensatoren, ebenso wie des Widerstandes 304, bewirkt, daß sich die Kondensatoren langsamer aufladen als der Kondensator 325. Nach dem Aufladen heben sie den Eingang des NOR-Gatters 305 von negativ auf positiv und veranlassen das NOR-Gatter 305, einen negativen Eingang dem NOR-Gatter 306 zuzuführen. Jedoch veranlaßt der negative Eingang in das NOR-Gatter 306 von dem NOR-Gatter 305 nicht einen positiven Ausgang des ersteren; der Kondensator 325 wurde vorher ausreichend aufgeladen, um das NOR-Gatter 306 mit wenigstens einem positiven Eingang zu versorgen. Der Ausgang des NOR-Gatters 307 bleibt positiv, und der Transistor 313 und die Birne 314 bleiben ausgeschaltet.
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Wenn der Kondensator 302 die Grenze seiner Aufladung erreicht, nimmt der Strom in der Spule 305 ab und öffnet den Schalter 306. Jedoch steht der Kondensator 325 wegen der Diode 324 fast isoliert im Schaltkreis an diesem Punkt. Dementsprechend hält er seine Ladung, während sich die Kondensatoren 325 und 326 durch den Widerstand 304 entladen, nachdem der Transistor 301 ausgeschaltet wurde. Demgemäß wird der Eingang in das NOR-Gatter 305 negativ und sein Ausgang positiv und veranlaßt den Ausgang des NOR-Gatters 306, im negativen Zustand zu bleiben, so daß die Birne 314 nicht leuchtet.
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Wenn der Schaltkreis keinen Erdanschluß hat, wird durch das Schließen des Schalters 306 natürlich kein Spannungsabfall parallel zum Widerstand 320 erzeugt. Sollte die Verdrahtung in der 120-Volt-Versorgungsleitung umgekehrt werden, dann wird der obere Anschluß 330 des Widerstands 320 nicht länger mit der 120-Volt-Leitung in Verbindung stehen. Vielmehr wird sie mit der üblichen Leitung der Stromversorgung verbunden und eine Spannung nahe Erde haben. Somit, ohne Erdung oder mit umgekehrter Polarität in der Wechselstromversorgung, entwickelt sich keine Spannung parallel zu dem Widerstand 320, und der Kondensator 325 kann nicht aufgeladen werden. Folglich bleibt der niedrige Eingang des NOR-Gatters 306 negativ.
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Nichtsdestoweniger lädt der Kondensator 302, wenn der Transistor 301 leitet. Dadurch können sich die Kondensatoren 326 und 327 aufladen und einen positiven Eingang für das NOR-Gatter 305 zur Verfügung stellen, das folglich einen negativen Eingang an das NOR-Gatter 306 liefert. An diesem Punkt, entweder mit fehlender Erde oder umgekehrter Polarität, hat das NOR-Gatter 306 zwei negative Eingänge und liefert einen positiven Ausgang an den Flip-Flop, der aus den NOR-Gattern 307 und 308 besteht. Wie in Tabelle 6 gezeigt wird, setzt dies den Flip-Flop zurück, so daß das NOR-Gatter 307, das vorher einen positiven Ausgang hatte, jetzt einen positiven Ausgang an die Basis des Transistors 313 liefert. Dadurch wird der Transistor 313 eingeschaltet, so daß ein Strom durch ihn und durch die Birne 314 fließen kann. Diese leuchtende Birne zeigt an, daß irgendein Problem in der Verdrahtung vorliegt.
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Darüber hinaus bleibt die Birne 314 erleuchtet, nachdem der Schaltkreis die Prüfung beendet hat. Die Lieferung eines positiven Eingangs an den Transistor 313 stellt den einzigen Weg dar, um die Birne 314 abzuschalten. Dies erfordert, daß der Flip-Flop einen positiven Ausgang von dem NOR-Gatter 307 hervorruft. Nur ein positiver Eingang in das NOR-Gatter 308 wird den Flip-Flop richtig wie erfordert zurücksetzen. Jedoch bleibt dieser Eingang dauernd verbunden mit der negativen gemeinsamen Leitung und kann dementsprechend den Flip-Flop nicht zurücksetzen, um die Birne 314 abzuschalten.
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Somit kann nach Behebung irgendeines Problems, das die Birne veranlaßt hat, zu leuchten, diese nur durch Herausziehen des Steckers und Wiederverbinden des gesamten Schaltkreises mit der Stromversorgung ausgeschaltet werden. Wenn mit der Stromversorgung verbunden, ziehen der Widerstand 309 und der Kondensator 311 den Ausgang des NOR-Gatters 307, der von der Spannung V D geliefert wird, in den positiven Zustand. Gleichzeitig ziehen der Widerstand 310 und der Kondensator 312 den Ausgang des NOR-Gatters 308 in den negativen Zustand. Angesichts der Zwischenverbindungen zwischen den beiden NOR-Gattern, setzen diese beiden Zustände den Flip-Flop richtig, um den Transistor 313 abzuschalten.
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Wenn der Transistor 301 nicht-leitend wird, behält die Spule 305 einen nennenswerten Betrag gespeicherter Energie. Die Diode 330 verteilt diese Energie, indem sie erlaubt, daß ein Strom in die umgekehrte Richtung als die, die er während des Aufladens des Kondensators 302 hat, fließt.
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Der Schalter 306 bleibt nur dann geschlossen, wenn ein nennenswerter Strom durch die Spule 305 fließt. Ferner lädt sich der Kondensator 302 einmal für jeden Arbeitsgang eines Bettmotors auf, und zwar nur für einen kleinen Bruchteil einer Sekunde. Demgemäß laufen nur kleine unterbrochene Stromimpulse in das Erdungssystem. Dies ist günstig im Vergleich zu den meisten Erdungsprüfvorrichtungen, die häufig einen konstanten Milliamperestrom in das Erdungssystem legen. In einem Krankenhaus, das mehrere Hundert Betten hat, stellt dies eine potentiell gefährliche Elektrizitätsmenge in einer vermeintlich sicheren Leitung dar.
Tabelle 10: In den Figuren benutzte Teile &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz38&udf54; &udf53;vu10&udf54;