DE2717747C3 - Herzfrequenzmesser - Google Patents
HerzfrequenzmesserInfo
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- DE2717747C3 DE2717747C3 DE2717747A DE2717747A DE2717747C3 DE 2717747 C3 DE2717747 C3 DE 2717747C3 DE 2717747 A DE2717747 A DE 2717747A DE 2717747 A DE2717747 A DE 2717747A DE 2717747 C3 DE2717747 C3 DE 2717747C3
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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Description
Der Herzfrequenzmesser oder Herz-Kardiotachometer nach der DE OS 23 09 467 weist einen in einem
Gehäuse untergebrachten Analogrechner auf, der an zwei am Brustkorb des Patienten befestigten Elektroden
angeschlossen ist, die Herzfrequenz in Herzschlägen pro Minute berechnet und den errechneten Wert
auf einem Tachoinstrument mit einer Skala zur Anzeige bringt. Das dort beschriebene Gerät ist aber noch mit
einer Reihe von Nachteilen behaftet. Einerseits ist der an eine 9 Volt Batteriespannung angeschlossene
Rechner ein Analogrechner, der im allgemeinen eine recht hohe Leistungsaufnahme besitzt, so daß die
verwendeten Batterien häufig ausgetauscht werden müssen, andererseits hat das dort angegebene Gerät ein
beträchtliches Gewicht, das den jeweiligen Benutzer behindert, da das Gerät zweckmäßigerweise ständig
getragen werden muß. Ein weiterer gravierender Nachteil ist in der Größe des dort angegebenen Gerätes
zu sehen, das etwa so lang wie eine Hand ist und die Bewegungsfreiheit des Benutzers beeinträchtigt. Insbesondere
wirkt aber das dort angegebene Gerät aufgrund seiner Größe in der exponierten Stellung am
Handgelenk als Blickfang, der in unerwünschter Weise die Neugier von Dritten erregt. Ein derartiger Effekt ist
insbesondere deswegen unerwünscht, da die Benutzer in den meisten Fällen herzkranke Patienten und Rekonvaleszenten
sind, die ihre Herztätigkeit ständig kontrollieren müssen und die keinerlei psychologischer Belastung
ausgesetzt sein sollen. ί
Ferner ist bereits eine Vorrichtung zur Herzfrequenzmessung mit einem in einem kastenförmigen Gehäuse
untergebrachten batteriebetriebenen Verstärker, mit drei über einzelne Kabel an den Verstärker angeschlossene
KJebeelektrnden zur Aufnahme eines Elektrokar- Hi
diograrnms und mit einer über drei Kabel an das Verstärkergehäuse angeschlossenen Armbanduhr zur
Anzeige der gemessenen Herzfrequenz durch eine entsprechende Zeigerstellung bekannt. Eine derartige
Vorrichtung weist aber ebenfalls eine Reihe von r>
Nachteilen auf, da sie eine unerwünscht große Anzahl von Einzelteilen aufweist, die an verschiedenen Orten
am Körper bzw. in der Kleidung untergebracht und mit jeweils drei Kabeln miteinander verbunden sein müssen.
Ferner läuft der batteriebetriebene Verstärker mit einer
Batteriefüllung nur 72 Stunden lang und die federbetriebene Uhr muß alle 24 Stunden aufgezogen werden.
Während der die Stromversorgung und den Vp -stärker enthaltende Kasten mit dem Rechner und dem
Impulsgeber in der Tasche zu tragen ist, wird die Uhr, -'r>
die lediglich zur Anzeige der gemessenen Herzfrequenz dient, am Arm getragen und weist keinerlei Sicherheitseinrichtung
auf, die eine besonders niedrige oder eine besonders hohe Herzfrequenz signalisiert. Es kommt
hinzu, daß die Vielzahl von Einzelteilen sehr lästig ist in
und daß die über Kabel mit dem in der Tasche zu tragenden Verstärker verbundenen Elektroden die
Neigung haben, sich zu lösen, da die Kabel durch die Kleidungsstücke hindurch zum Verstärker geführt sind.
Digitalschaltungen gehören nach den deutschen » Offenlegungsschriften 2142 095 und 23 58 544 bei
Pulsfrequenz- bzw. Pulsüberwachungsgeräten bereits zum Stande der Technik. Aus diesen Literaturstellen
läßt sich aber nicht die Anwendung von miniaturisierten Digitalschaltungen für den Fall von Herzfrequenzmeß- ·*ο
geräten entnehmen, die mit am Körper getragenen, die Herzaktionsspannungen abnehmenden Meßelektroden
arbeiten.
Uhrartige Geräte zur Bestimmung des Pulses sind aus der DE-OS 18 01 888 bekanntgeworden. Diese Geräte «
arbeiten aber rein mechanisch, d. h. sie nehmen die Druckschwankungen des Pulses über einen Sensor auf.
Diese Abnahme der Pulsfrequenzen ist jedoch außerordentlich ungenau, da sie voraussetzt, daß der Sensor
exakt auf der Pulsader zu sitzen kommt. >o
Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung ist es, eine konstruktive Ausbildung eines Herzfrequenzmessers
mit einem am Arm tu tragenden Frequenzmeßgerät anzugeben, der sämtliche Meß- und Überwachungseinrichtungen
aufweist und keine unechten « Impulse zur Anzeigt bringt.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der im Gehäuse einer Armbanduhr untergebrachte erfindungsgemäße Herzfrequenzmesser ist an einen M
integrierten Batteriesatz mit einer Lebensdauer von etwa sechs Monaten bei Dauereinsatz des Gerätes
engeschlossen und zeigt den augenblicklichen Herzfre^ quenzwert mit Ziffern an, wobei zusätzlich zur
Beruhigung des Benutzers eine Anzeige im Herzrhythmus aufblinkt und damit selbst bei unveränderter
Herzfrequenz die Funktionsfähigkeit des Gerätes anzeigt.
Zur Aufnahme des Elektrokardiogramms (EKG) ist der Eingangsverstärker der Digitalschaltung kapazitiv
an die Eingangselektroden gekoppelt, so daß aufgrund der galvanischen Trennung kein statischer Strom über
die Elektroden fließt. Die Digitalschaltung ist zweckmäßigerweise aus C-MOS oder Cosmos-Schaltkreisen
aufgebaut, bei denen die durch die Digitalisierung entstehende Fehlerrate gering gehalten ist Da der
erfindungsgemäße Herzfrequenzmesser durch den direkten Kontakt mit dem menschlichen Körper keinen
großen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist und die Stromversorgung durch die zweckmäßigerweise
verwendeten Qiiecksilberzellen relativ spannungskonstant
ist, beträgt der Gesamtfehler ± 1% bis zu 120 Pulsen/Minute und steigt linear auf einen Wert von
± 2,5% bei 240 Pulsen/Minute.
Sämtliche Bauelemente des erfindungsgemäßen Herzfrequenzmessers sind im Hinblick auf einen
geringen Energieverbrauch und einen möglichst langen Dauereinsatz bei hoher Sicherheit des erfindungsgemäßen
Herzfrequenzmessers ausgelegt; für die Anzeige der gemessenen Herzfrequenz werdt.« Flüssigkeitskristalle
in sogenannter LCD-Technik verwendet, während Mikroleistungs-Operationsverstärker den Eingangsverstärker
bilden, der den von den beiden externen Elektroden aufgenommenen analogen 1 Millivolt
QRS-Ko.-.iplex des Elektrokardiogramms in ein Rechtecksignal
mit Logikpegel umwandelt.
Der in einem Uhrengehäuse üblicher Größe untergebrachte erfindungsgemäße Herzfrequenzmesser ist
aufgrund seiner Gestalt und Größe völlig unauffällig, auch wenn der Benutzer bei sommerlichen Temperaturen
keine Jacke od. dgl. trägt.
Der erfindungsgemäße Herzfrequenzmesser soll im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und
anhand der Zeicnnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen in
F i g. 1 eine schematische Draufsicht des erfindungsgemäßen Herzfrequenzmessers;
Fig. 2 einen Schnitt durch den erfindungsgemaßen Herzfrequenzmesser längs der Linie II —11 der Fig. 1;
F i g. 3 einen Stromlauf des Eingangskreises der Digiialschaltung des erfindungsgemäßen Herzfrequenzmessers;
F i g. 4 einen Stromlauf des Speicher- und Anzeigeschaltkreises der Digitalschaltung des erfindungsgemaßen
Herzfrequenzmessers;
F i g. 5 einen Schaltkreis der Spannungsversorgung für die Schaltkreise nach F i g. 3 und 4; und in
F i g. 6 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Wirkungsweise der in den F i g. 3 bis 5 wiedergegebenen
Digitalschaltung des erfindungsgemäßen Herzfrequenzmessers.
In den F i g. 1 und 2 ist die räumliche Anordnung eines HfTzf, eqjenzmessers 10 schematisch wiedergegeben.
Die gesamte Digitalschaltung ist in einem Uhrengehäuse 11 untergebracht, das im allgemeinen aus einem
üblicherweise verwendeten Metall, wie z. B. Edelstahl besteht und mit einem üblichen Uhrenarmband 12, das
vorzugsweise aus Metall besteht, am Arm getragen wird. Dabei können entweder das Gehäuse 11 oder das
Armband 12 oder beide als neutrale Elektrode VM zur Aufnahme des EKG dienen. Wie in Fig. 1 angedeutet,
weist das Gehäuse 11 eine Durchführung 15 für ein Patientenkabel auf, mit dem zwei an der Brustwand des
Patienten befestigbar? Klebeelektrode Ei und E2 (vgl.
Fig.3) an die Digitalschaltung des Herzfrequenzmessers
anschließbar sind. Selbstverständlich kann die
Durchführung 15 für das Patientenkabel aueh an der rechten Seite des Gehäuses angeordnet sein, wenn das
Gerät am rechten Arm getragen werden soli oder muß.
An der Oberseite des Gehäuses 11 ist unter einem Abdeckglas 16 eine optische digitale Ziffernanzeige 13
angeordnet, die eine dreistellige Anzeige der Herzfrequenz in Pulsen/Minute ermöglicht. Zweckmäßigerweise
ist zwischen der Hunderter- und der Zehnerstelle der Ziffernanzeige ein Doppelpunkt 14 angeordnet, der bei
angeschlossenem Herzfrequenzmesser im Systolenrhythmus der Herzfrequenz aufblinkt und damit zur
Beruhigung des Patienten ein einwandfreies Funktionieren des Gerätes signalisiert, auch wenn der gemessene
und angezeigte Herzfrequenzwert über längere Zeil konstant bleibt. Die Ziffernanzeige 13 besteht aus in
LCD-Technik hergestellten Flüssigkeitskristallen, die einen geringen elektrischen Energieverbrauch aufweisen.
Die optische Anzeige ist direkt unter dem Abdeckglas 16 in einem Raum 17 untergebracht und
über einem größeren Raum 18 angeordnet, der in mehreren Elektronikebenen die Schaltkreise des Herzfrequenzmessers
aufnimmt. Unterhalb des Raumes 18 sind in einer Kammer 19 eine Spannungsversorgung für
die Schaltkreise, Schallkontakte zum Einstellen der oberen und der unteren Grenzfrequenz, ein Lautsprecher
sowie Anschlüsse für die externen Elektroden des Patienten angeordnet und an eine zwischen der
Kammer 19 und dem Raum 18 liegende Kontaktierungsebene 20 angeschlossen.
Die Schaltkontakte zum Einstellen der oberen und der unteren Grenzfrequenz können bei einer ersten
bevorzugten Ausführungsform als Reed-Kontakt ausgebildet sein, die mit externen Magneten zum Einstellen
der unteren und der oberen Grenzfrequenz geschlossen werden können; derartige externe Magneten lassen sich
in geeigneter Weise am Armband 12 befestigen. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden
statt der Reed-Kontakte spezielle Mikrotastschalter verwendet, die sich mit einem speziellen Bügel od. dgl.
durch Herunterdrücken der Mikrotastschalter betätigen lassen, wobei der Betätigungsbügel ebenfalls in geeigneter
Weise am Armband 12 befestigt und getragen it'Ai-H^n bann Auf HipCA W^icp tct rlpr RAniil-ipi* i*»ripi"7pit
■■■ '" .... . . . j . .
in der Lage, die Grenzfrequenzen neu einzustellen und
zu verstellen, was beispielsweise dann von Wichtigkeit ist. wenn Hochleistungssportler einen derartigen Herzfrequenzmesser
zur Überwachung ihrer Trainingstätigkeit verwenden.
Im Gerät ist ein interner Speicher für die obere und die untere Grenzfrequenz sowie eine Alarmeinrichtung
eingebaut, die bei Nichterreichen der unteren Grenzfrequenz bzw. Sei Überschreiten der oberen Grenzfrequenz
jeweils ungefähr nach zehn Herzschlägen ein 03 Sekunden langes akustisches Warnsignal abgibt. Dieses
Warnsignal wird solange wiederholt, bis der Herzfrequenzmesser eine zwischen der oberen und der unteren
Grenzfrequenz liegende Frequenz mißt.
Die Einstellung der oberen und der unteren Grenzfrequenz erfolgt bei dem in den Zeichnungen
wiedergegebenen Ausführungsbeispiel durch zwei extern an das Gerät herangeführte Magneten, mit denen
jeweils einer der als Reedmax bzw. Reedmin bezeichneten
Schaltkontakte im Inneren des Gehäuses betätigt wird. Beim Schließen des Schaltkontaktes für die obere
Grenzfrequenz wird die Anzeige auf 000 normiert, anschließend zählt die von der Digitalschaltung
angesteuerte Anzeige im 0.5 Sekunden Takt hoch, wobei
jeder auf der Anzeige erscheinende Wert in den Speicher für die obere Grenzfrequenz übernommen
wird.
Ist auch der unabhängig vom Schaltkontakt für die obere Grenzfrequenz schließbare Schaltkontakt Reed*
ί min für die untere Grenzfrequenz geschlossen, so wird
der Anzeigewert auch in den Speicher für die untere Grenzfrequenz; übernommen. Sind die Schaltkontakte
als Mikrotastschalter ausgebildet, so wird die Einstellung der unteren und der oberen Grenzfrequenz durch
ίο Betätigen bzw. Herunterdrücken der Tastschalter mit
dem dafür vorgesehenen Bügel vorgenommen; in analoger Weise werden zur Einstellung der unteren
Grenzfrequenz beide Mikrotastschalter und zur Einstellung der oberen Grenzfrequenz nur der als Reedmax
r> bezeichnete Schalter betätigt.
Bei dem in den Zeichnungen wiedergegebenen und im folgenden näher beschriebenen Ausführungsbeispiel
sind beide Speicher jeweils für ganze Zahlen zwischen 0 Und 255 ausgelegt, wobei insbesondere für die untere
Grenzfrequenz auch der Wert ö selbst gespeichert und
damit die untere Grenzfrequenz praktisch ausgeschaltet werden kann. Der gewählte Bereich ist normalerweise
auch für Hochleistungssportler ausreichend, kann aber selbstverständlich durch entsprechende Erweiterung
2r· der Digitalschaltung vergrößert werden.
Zur Messung der Herzfrequenz wird ein EKG-Signal mit einer Amplitude von ungefähr 1 Millivolt über zwei
Klebeelektroden an der Herzspitze abgenommen und über .;inen kapazitiv angekoppelten Isolations-Diffe-
J() renzverstärker OPl auf einen Wert von ungefähr 100
Millivolt verstärkt; anschließend wird das Signal einem Resonanzverstärker OP2 zugeführt, der aus dem EKG
den sogenannten QRS-Komplex auf einen Wert von ungefähr 1 Volt verstärkt. Ein dem Resonanzverstärker
ΐϊ OPl nachgeschalteter Triggerverstärker OPZ formt
das Analogsignal des QRS-Komplexes zu einem Rechtecksignal mit Logikpegel um, das in der daran
anschließenden Cosmos-Logikschaltung weilerverarbeitet wird.
•ι» Der Herzfrequenzmesser zeigt die jeweils gemessene
Herzfrequenz in gewohnter Form, d.h. in Herzschlägen/Minute an. wobei die Zeit zwischen zwei QRS-Knmnlexen
aU Maß für die jeweilige Herzfrequenz dient. Die Berechnung des Anzeigewertes erfolgt nach
■»» der Formel
Anzeigewert = 60 000/ Jn.
wobei der Anzeigewert in Herzschlägen/Minute und Id
als Zeitdifferenz in Millisekunden zwischen zwei
w QRS-Komplexen genommen sind.
Aus Genauigkeitsgründen wird beim Ausführungsbeispiel vorzugsweise mit der Zeit zwischen j\* drei
QRS-Komplexen gearbeitet, die Zeit ίο in Blöcke zu je
8 ms zerlegt und aufsummierL Die Formel zur Berechnung des Anzeigewertes erhält dann die Form
Anzeigewert = 15 000/hf
mit tM—2 χ /c/8 in Millisekunden.
Die Aufsynchronisierung der Schaltung erfolgt mit
μ Hilfe zweier an den Triggerverstärker OP3 angeschlossenen,
hintereinander geschalteten monostabilen Multivibratoren oder Monoflops M\ und M2. Der erste
Monoflop Mt laut über ein Zeitintervall von 40 Millisekunden, um eine Doppelauslösung durch einen
hi übergroßen QRS-Komplex zu verhindern. Der zweite
Monoflop MI wird durch das Setzen des 40 Miiiisekunden-iniervaiis getriggert, läuft über ca. 5 us
und löscht über den Impuls PA 1 den Zeitmeßzähler ZM
auf 0 ein.
Nach der Aufsynchronisierung der Zeitmeßschaltung auf einen ersten QRS-Komplex wird der Zeitmeßzähler
ZM mit einer Frequenz von 125 Hz entsprechend 8 Millisekunden hochgezähll und mit einem zweiten >
darauf folgenden QRS-Komplex gestoppt. Der gezählte Frequenzwert wird abgespeichert und dem Divisions-Counter
DiCo zugeführt.
Dit Berechnung des Frequenzwertes aus den mit den
Elektroden El und £2 abgenommenen Impulsen erfolgt mit der obigen Formel nach dem dritten
QRS-Komplex mit einer Arbeitsfrequenz von 30 kHz im Divisions-Counter DiCo und dauert 0,5 Sekunden
entsprechend 15 000 Impulsen. Das Divisionsergebnis wird im Anzeigeregister AZR aufgebaut und nach H
Beendigung der Division über die Anzeigetreiber AT digital zur Anzeige gebracht. Unabhängig von der
Berechnung und der Anzeige des Herzfrequenzwertes werden die zwischen der Hunderter- und der Zehnersieiie
der Ziffernanzeige angeordneten Doppelpunkt i4 angesteuert und zeigen durch ihr Aufblinken im
Herzrhythmus die Erkennung des QRS-Komplexes an.
Die Überwachung der Unterschreitung bzw. Überschreitung
der jeweils eingestellten unteren bzw. oberen Grenzfrequenz erfolgt parallel zum Aufbau des
Divisionsergebnisses im BCD-Code im Anzeigeregister AZR durch gleichzeitiges Aufsummieren in einem im
Binär-Code arbeitenden Vergleichszähler GVR.
Die Stellung des Vergleichszählers CVR wird über
einen 8-Bit-Vergleicher VG auf Gleichheit mit der im
Speicher Smin gespeicherten unteren Herzfrequenz verglichen. Bei Erreichen dieses Wertes wird auf die im
Speicher Smax gespeicherte obere Herzfrequenz umgeschaltet und der Vergleichszähler auf Werte hin
untersucht, die größer als der gespeicherte obere Grenzfrequenzwert sind. Wenn der Frequenzwert, der
zur Anzeige kommt, außerhalb der jeweils eingestellten oberen und unteren Grenzfrequenzv/erte liegt, so wird
dieser Wert in einem Alarmzähler AC gespeichert. Werden die Grenzwerte dreimal hintereinander unter-
bzw. überschritten, so wird über den Lautsprecher LSP ein akustisches Warnsignal von ungefähr 0.5 Sekunden
Länee abgegeben.
Die Zeitmeßschaltung ZM. die die Zeit zwischen jeweils drei zusammengehörigen QRS-Komplexen
registriert, wird nach Fertigstellung und Anzeige des Divisionsergebnisses bzw. nach Beendigung des Alarms
zur Aufsynchronisierung für den nächsten QRS-Komplex freigegeben, so daß ein neuer Zeitmeß-Rechenzyklus
beginnt.
Wenn in der Digitalschaltung nach Beendigung eines Rechenzyklus nach etwa 16 Sekunden keine neue
Aufsynchronisierung erfolgt ist bzw. zwischen drei QRS-Komplexen die Länge dieses Zeitintervalls überschritten
wird, so schaltet die Digitalschaltung auf Stand-by-Betrieb um. wobei die Digitalanzeige ausgeschaltet
und die Versorgungsstromstärke der Schaltung auf etwa 50% der Betriebsstromstärke reduziert wird.
Die Einstellung der unteren und der oberen
Grenzfrequenz erfolgt zweckmäßigerweise im Standby-Betrieb. d. h. bei abgelegten Eingangselektroden El
und EX In Abhängigkeit von der Art der obenerwähnten Schaltkontakte wird die Einstellung der Grenzfrequenzen
durch Schließen des Schaltkontaktes Reedmax entweder mit einem extern angelegten Magneten oder
mit einem entsprechenden Bügel eingeleitet. Das Schließen des Schaitkontaktes Reedmax bewirkt ein
Starten des Taktgenerators TG. ein Einlöschen des Wertes 0 in das Anzeigeregister AZR, den Anzeigespeichef
A T1 den Vergleichszähler G VR und in den Speicher
Smax für die obere Grenzfrequenz.
Es beginnt ein kontinuierliches Hochzählen der Anzeige im 0,5 Sekunden Rhythmus, wobei jeder in den
Anzeigespeicher Arübernommene Frequenzwert auch
in den Speicher Smax gelangt. Ist der Schaltkontakt Reedmin ebenfalls geschlossen, so wird der jeweilige
Frequenzwert auch in den Speicher Smin für die untere Grenzfrequenz übernommen. Während der Einstellung
der Grefizfrequenzen ist die Alarmeinrichlung abgeschaltet
und eine Alarmauslosung nicht möglich.
Die Einstellung der Grenzfrequenzen wird in vier Schritten vorgenommen: Schließen der Schaltkontakte
mit einem Magneten oder Bügel an den entsprechend gekennzeichneten Stellen am Gehäuse des Herzfrequenzmessers,
Beobachten des Hochzählens auf der Ziffernanzeige, Entfernen des Magneten bzw. des
Bügels für die Einstellung der unteren Grenzfrequenz
zu uiiiiiiitcii/ai navi
55
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quenzwertes und Entfernen des Magneten bzw. des Bügels zur Einstellung der oberen Grenzfrequenz
unmittelbar nach Erreichen des oberen Grenzfrequenzwertes.
Im folgenden soll der Aufbau der Schaltungsanordnung mit ihren verschiedenen Bauelementen anhand der
in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellten Stromläufe näher
erläutert werden.
Beschreibung der wesentlichen in der Schaltung
verwendeten Bauelemente
verwendeten Bauelemente
Der Eingangskreis besteht im wesentlichen aus drei identischen und kapazitiv miteinander gekoppelten
Mikroleistungs-Operationsverstärkern OPl, OP2 und OP3. jeweils vom Typ CA3078, die unterschiedlich
beschaltet sind und bei denen der Operationsverstärker OP1 als Eingangsverstärker Eingeschaltet ist und die
als Resonanzverstärker bzw. selektiver Triggerverstärker geschalteten Verstärkereinheiten OP2 und OPZ
zusammen die Resonanzverstärkersiufe R Kbilden. Das
in dem aus Eingangsverstärker EV und Resonanzverstärkerstufe R V bestehenden Eingangskreis erzeugte,
rechteckförmige Signal wird der daran anschließenden Logikschaltung über einen Inverter G 16 vom Typ 4049
zugeführt.
Die Logikschaltung besteht aus mehreren Komplexen, deren einzelne Bauelemente lediglich kurz erläutert
werden sollen, während ihre genaue Beschallung der Detailbeschreibung vorbehalten bleiben soll. Die Logikschaltung
besteht aus mehreren zusammenhängenden Komplexen, im wesentlichen aus dem Systolenmono
SM. der Steuerlogik STL dem Frequenzteilzähler FTZ.
oer Taktgebereinheit TGE, dem Zeitmeßzähler ZM, dem Divisions-Counter DiCo, der Normierungseinheil
JVE der Vergleichereinheit VGE dem Grenzwertspeicher
GWSP, dem Grenzfrequenz-Vergleichsregister GVR, dem Grenzwerteinsteller GWE, dem Anzeigeregister
AZR, dem Anzeigetreiber A T, der Alarmcountereinheit
ACEsowie dem Alarmtreiber ALT.
Die in und zwischen den einzelnen Komplexen verwendeten Gatter sind übliche Inverter, Nand-Gatter,
Nor-Gatter und Exklusiv-Oder-Gatter, die vorzugsweise in komplementärer MOS-Technik aufgebaut sind.
Die einzelnen Gatter sind mit GO bis G 18 und Ti bis
7"3 bezeichnet; dabei sind die Gatter G1, G 3, G 6. G 8,
G11, G 14, G15 und G 18 jeweils Nand-Gatter mit zwei
Eingängen (2-input Nand-Gaies) vorn Typ 4011, die
Gatter GZ G 5. G12 und G17 jeweils Nor-Gatter mit
zwei Eingängen (2-input Nof-Gates) vom Typ 4001, die
Gatter CT, C10, G 16, 7*1, T2und T3 jeweils inverter
(Buffers) vom Typ 4049 und die Gatter G 0, G 4, G 9 und C 13 jeweils Exkiusiv-Oder-Gatter mit zwei Eingängen
(Exclusive Or-Gates) vom Typ 4507.
Das Systoienmono SM besteht im wesentlichen aus dem Inverter G 16 und dem Monoflop M1, während die
Steuerlogik STL die Monoflops M2 und M3 sowie die
Flip-Flops FFl, FF2 und FF3 sowie die Gatter CO,
G 2, GlO, G 17 und (718 aufweist. Zum Frequenzteilzähler
FTZ gehören die fünf Frequenzteilzählereinheiten FTZ1. FTZ2, FTZZ, FTZ4 und FTZ5. während die
Taktgebereinheit T1GE im wesentlichen aus dem
Monoflop TG als Taktgenerator und dem Gatter G 1 besteht. Zum Zeitmeßzähler ZM gehören die drei
Zeitmeßzählereinheiten ZMi. ZM2 und ZMl, der
Divisions-Counter DiCo weist ebenfalls drei Divisions-Counter-Einheiten DiCoX, DiCo2 und DiCo3 auf,
während zur Normierungseinheit NE im wesentlichen beiden Eingänge A und B bezeichnet, während jeweils
zwei voneinander getrennte Ausgänge Q und Q vorgesehen sind, die aber nicht notwendigerweise
angeschlossen zu sein brauchen, z. B. ist der O-Ausgang
des Monoflops M 1 nicht angeschlossen. Sämtliche vier Monoflops /V/l, M2, Λ-/3 und TG können sowohl mit
der Vorder- als auch mit der Rückflanke eines Eingangsimpulses getriggerl Werden und erzeugen
einen genauen Ausgangsimpuls in einem breiten
ίο Impulslängenbereich, wobei die Dauer der Ausgangsimpulse
von der jeweiligen ßC-Beschaltung an den jeweiligen Tl- und T2-Eingängen abhängt, d.h. von
Λ 20 und C13 beim Taktgenerator TG, von R 19 und
C12 beim Monoflop M3. von R 18 und CIl beim
Ii Monoflop M 1 sowie von R 22 und C15 beim Monoflop
M 2.
Die Frequenzteilzählereinheiten FTZl, FTZ3 und FTZ4 des Frequenzteilzählers FTZ sowie die Anzeigeregistereinheiten
AZRX bis AZR 3 des Anzeigeregi-
jjjj pjj_ p|q~
" 6 —
als
Vergleicher VG besteht aus den beiden Vergleichereinheiten VGl und VG 2, dem Flip-Flop FF4 und dem
Gatter G 5, der Grenzwertspeicher G VVSP ist aus den vier Speichereinheiten Smini, Smin2, SmaxX und
Smax2 aufgebaut und die beiden Grenzfrequenz-Vergleichsregistereinheiten
GVRi und GVR2 bilden das
Grenzfrequenz-Vergleichsregister GVR Der Grenzwerteinsteller GWE besteht im wesentlichen aus dem
■us den beiden Gattern G 14 und G 15 aufgebauten Flip-Flop FF6, dem Gatter G12 und den beiden
Reed-Kontakten Reedmax und Reedmin, das Anzeigeregister
AZR besteht aus den drei identischen Anzeigeregistereinheiten AZRl, AZR 2 und AZR 3,
während die drei identischen Anzeigetreibereinheiten ATX, AT2 und AT3 den Anzeigetreiber /tTbilden. Die
Alarmcountereinheit /4CFbesteht aus dem Alarmcounter
ΛC und den Gattern G 6 und G 7, während der Alarmtreiber ALTIw den Lautsprecher LSP aus den
Gattern GS, TX, T2 und Γ3 sowie dem Kondensator C17 besteht.
Die Flip-Flops FFl, FF2 und FF3 der Steuerlogik STL, das Flip-Flop FF4 des Vergleichers VG, das
Flip-Flop FF5 der Norn*v;rungseinheit NE und der
Frequenzteilzähler F7Z5 sind vorzugsweise jeweils /-/w-FIip-Flops in komplementärer MOS-Technik, jeweils
vom Typ 4027, bei denen die /- und /v-Eingänge, der CP-Clock-Eingang sowie die Setz- und Rücksetzeingänge
R und S jeweils unabhängig voneinander sind. Die beiden jeweiligen Ausgänge der Flip-Flops FFl bis
FF5 und FTZS sind grundsätzlich mit C? bzw. Q bezeichnet, wobei aber nicht bei sämtlichen verwendeten
Flip-Flops beide Ausgänge angeschlossen sein müssen, so sind z. B. der (^-Ausgang von FF3 sowie die
jeweiligen Q-Ausgänge von FFl bis FF5 nicht angeschlossen. Die Flip-Flops FFl bis FF5 und FTZ5
arbeiten jeweils bis zu einer typischen Kippfrequenz von 8 MHz bei minimaler elektrischer Leistungsaufnahme
von ungefähr 50 nW.
Der Monoflop M1 des Systolenmonos SM, die beiden
Monoflops M 2 und M3 der Steuerlogik STL und der
Taktgenerator TG der Taktgebereinheit TGE sind vorzugsweise jeweils triggerbare monostabile Multivibratoren
(retriggerable, resettable monostable multivibrator), jeweils vom Typ 4528. Die Beschallung der
Eingänge 7*1 und T2 mit Kondensator und Widerstand bestimmt die Impulslänge des Monofiops. Die jeweiligen
Ciock-Eingänge der Monoflops Mt bis M3 und des
Taktgenerators TG sind mit CD und die jeweiligen BCD-Zähler oder Dekadenzähler (4-stage-BCD up
counter) jeweils vom Typ 4518 in komplementärer MOS-Technik ausgebildet und jeweils mit unabhängigen
aber miteinander vertauschbaren C-Clock-Eingängen und E-Enable-Eingängen versehen, so daß der
jeweilige Zähler wahlweise mit einer positiven oder einer negativen Impulsflanke hochgezählt werden kann.
Jeder dieser Zähler FTZ1, FTZ3, FTZ4 und AZR 1 bis
AZR 3 kann durch Anlegen eines Signals mit positivem
jo Logikpegel am Λ-Rücksetzeingang gelöscht werden;
die jeweiligen vier Ausgänge sind mit QX bis Q 4
bezeichnet, von denen selbstverständlich nicht alle vier Ausgänge angeschlossen zu sein brauchen, beispielsweise
ist bei den Frequenzteilzählereinheiten FTZX, FTZ3 und FTZ4 jeweils nur der Q 4-Ausgang angeschlossen.
Mit der gewählten Beschallung der Frequenzteilzählereinheiten FTZ1, F7Z3 und FTZ4 unter Verwendung
der jeweiligen Q 4-Ausgänge wird erreicht, daß diese Zähler jeweils durch den Wert 10 teilen. Der
•to Frequenzteilzähler FTZl ist dabei auf Teilen durch 10,
der Frequenzteilzähler FTZ3 ebenfalls auf Teilen durch 10 und der Frequenzteilzähler FTZ4 auf Teilervdurch 10
eingestellt.
Die jeweiligen Q1- bis Q 4-Ausgänge der Anzeigeregistereinheiten
AZR 1 bis AZR 3 sind mit den jeweiligen A- bis £>-Eingängen der Anzeigetreibereinheiten ΛΤ1
bis AT3 verbunden, wobei ferner der Q4-Ausgang des
Anzeigeregisters AZR 1 mit dem E-Enable-Eingangdes
Anzeigeregisters AZR 2 und der Q 4-Ausgang des Anzeigeregisters AZR 2 mit dem E-Enable-Eingang des
Anzeigeregisters AZR 3 verbunden ist. Mit der gewählten Beschattung der Anzeigeregister AZR 1 bis AZR 3
und deren Verbindung untereinander wird eine Kaskadierung der Zählregister erreicht.
Die Frequenzteilzählereinheit FTZ2 des Frequenzteilzählers FTZ sowie die drei Divisions-Counter-Einheiten
DiCo 1 DiCo 2 und DiCo 3 des Divisions-Counters
DiCo sind jeweils als programmierbare Binärzähler (4 Bit-programable Divide-by-N-counters) jeweils vom
Typ 4526 in komplementärer MOS-Technik ausgebildet und weisen jeweils vier Eingänge DP 1 bis DP4 und vier
Ausgänge Ql bis Q 4 auf. Diese Zähler sind kaskadenartig schaltbare Zähler zum Herunterzählen
mit jeweils einem decodierten »0«-Ausgang für Vorgänge, bei denen durch N geteilt wird. Der
CF-Kaskadenrückkopplungseingang ermöglicht kaskadenartige
Vorgänge, ohne daß zusätzliche Gatter erforderlich sind. Diese Zähler sind ferner jeweils mit
Il
einem PU-Presetenable-Eingang sowie einem MR-Masterreset-Eingang
versehen, wcbei letzterer einen synchronen Beginn der Divisionszyklen ermöglicht.
Ferner sind lüese Zähler jeweils mit einem C-Clock-Eingang
und einem /πΛ-Clockinhibit-Eingang versehen, ■>
wobei letzterer ein Abschalten der Pulszählfuv.ktion ermöglicht.
Liegt ein Signal mit positivem Pegel am jeweiligen /ri/i-Clockinhibil-Eingang des Divisions-Counters
DiCo 1 bzw.des Frequenzteilzählers FTZ2 an, so ist der in
jeweilige Zähler gesperrt und kann nicht herunterzählen. Diese für die Divisions-Counter DiCo 1 bis DiCo 3
und den Frequenzteilzähler FTZ2 verwendeten Zähler können erst wieder herunterzählen, wenn der Inh-Eingang
auf logisch 0 geht. Γι
Bei der gewählten Beschallung des Frequenzteilzählers FTZ2 teilt dieser durch_12 oder 15, und zwar in
Abhängigkeit von dem vom Q-Ausgang des Flip-Flops
FF2 kommenden Signal, so daß der Frequenzteilzähler FTZ2 in Verbindung mit dem Frequenzteilzähler FTZ5 m
in einem Falle ein 200 Hz-Signal an seinem »O«-Ausgang und im anderen Falle 125 Hz zur Zeitmessung
abgibt. Die 200 Hz werden benötigt, um die 0,5 Sekunden für den Rechenzyklus zu erhalten. Bei einem
Alarmzyklus gibt der Frequenzteilzähler FTZ2 an η
seinem Q 2-Ausgang ein Signal mit etwa 800 Hz ab.
Die Leistungsaufnahme dieser Zähler DiCo 1 bis DiCo 3 und FTZ2, die mit einer Zählfrequenz von 5
MHz arbeiten, liegt bei 1 μW. Auch bei diesen Zählern
brauchen nicht sämtliche fünf Ausgänge »0« und Q 1 bis jo
Q4 angeschlossen zu sein, vielmehr genügt der
Anschluß der jeweils benötigten Ausgänge.
Die Zeitmeßzähler ZMi, ZM2 und ZM3, die
Grenzfrequenz-Vergleichsregister CWl und GVR2
sowie der Alarmcounter ACsind jeweils als vierstufige )·5 Binärzähler (4-Stage binary up counter) jeweils vom
Typ 4520 in komplementärer MOS-Technik ausgebildet und mit jeweils voneinander getrennten, aber miteinander
austauschbaren C-Clock-Eingängen und E-Enable-Eingängen
versehen, so daß diese Zähler wahlweise mit -ίο
positiven oder negativen Impulsflanken angesteuert werden können. Jeder dieser Zähler kann durch
Anlegen eines Impulses mit positivem Pegel am K-kucksetzeingang geloscnt werden, herner weist jeder
dieser Binärzähler vier Ausgänge Ql bis Q 4 auf, von «
denen, ähnlich wie bei den anderen bisher erläuterten Zählern, nur die benötigten Ausgänge verschaltet zu
werden brauchen. Die Leistungsaufnahme dieser bis zu einer Frequenz von 6 MHz arbeitenden Zähler liegt für
6 MHz bei 1 μ W. die aber hier nicht erreicht werden. so
Die Zeitmeßzähler ZMi bis ZM 3 sowie die
Grenzfrequenz-Vergleichsregister GVRX und GVR2
sind als übliche Zähler geschaltet. Der Alarmcounter AC arbeitet ebenfalls als Zähler, wobei aber nur die
Ausgänge Q i und Q 2 verschaltet sind. Der Alarmcoun-
«er ACist über die mit LA bezeichnete Leitung, über die
das Rechenergebnis in den Anzeigetreiber Λ Γ übernommen wird, an das Monoflop Af 3 angeschlossen und
gibt, wenn er bei der üblichen Taktfolge dreimal hintereinander nicht auf Null gesetzt wird, an seinen 6"
beiden Q 1- und Q 2-Ausgängen jeweils ein positives Signal ab, mit dem im vorliegenden Falle über die
Gatter G 6 und G 7 das Signal »Alarm« ausgelöst wird.
Für die Speichereinheit Smin 1, Smin 2, Smax 1 und
Smax2 des Grenzwertspeichers GWSP werden vorlugsweise
4-Bit-Latches mit 3-State-Ausgang jeweils »orn Typ 4508 verwendet, deren vier Eingänge jeweils
mit D 0 bis Z?3 und deren vier Ausgänge jeweils mit Q 0
bis Q 3 bezeichnet sind. Jede dieser 4-Bit-Latch-Eirtheiien
ist mit einem ST-Strobe-Eingang und einem
M/?-Masterreset-Eingang sowie einem D/'s-Disable-Eingang
versehen, die als Steuereingänge Verwendung finden.
Diese für die Speicher Smini, Smin 2, Smaxi und
Smax 2 verwendeten Speichereinheiten nehmen jeweils nur dann die am Eingang liegenden Daten in den
Speicher auf, wenn an den jeweiligen .S'T-Strobe-Steüereingängen
der jeweiligen Speicher ein Steuersignal mit positivem Pegel anliegt.
Die beiden Vergleicher KGl und VG 2 der
Vergleichereinheit VGE sind jeweils als 4-Bit-K.omparator
(4-Bit-Magnitude Comparator) vom Typ 4585 in komplementärer MOS-Technik ausgebildet und weisen
jeweils acht Vergleichseingänge A 0 bis A 3 und BO bis
B 3, drei Kaskadeneingänge »A<B,„«, »A = B,„« und
»A > B,„« sowie drei Ausgänge »A < B„u,«, »A = Boul«
und »A > Box»« auf. Diese Komparatoren vergleichen
jeweils zwei aus jeweils 4 Bit Λ 0 bis A 3 und ß0 bis S3
bestehende »Worte« A und B miteinander und bestimmen, ob ;ie kleiner, gleich oder größer sind, und
versorgen nach -liesem Vergleich den entsprechend bezeichneten Ausgang mit einem Signal mit positivem
Pegel. Sollen »Worte« mit mehr als 4 Bit miteinander verglichen werden, so können derartige Komparatoreinheiten
kaskadenartig hintereinander geschaltet werden, indem die mit »A<B«, »A — B« und »A>
B« bezeichneten Ausgänge des ersten [Comparators mit den entsprechend bezeichneten Eingängen des zweiten
{Comparators verbunden werden; die mit »A> B« und »A < B« bezeichneten Eingänge des ersten [Comparators
werden dann an den unteren Pegel, das Massepotential der Versorgungsspannung, angeschlossen,
während der χA = Β«- Eingang des ersten !Comparators
an den oberen Pegel der Versorgungsspannung angeschlossen wird. Die Vergleicher VGi und VG 2
haben ebenfalls eine sehr geringe Leistungsaufnahme, die ungefähr 25 nW beträgt.
Die drei Anzeigetreiberelemente ATi, AT2 und AT3 des Anzeigetreibers ATsind jeweils als BCD/7-Segment
Latch-Decodierer-Treiberstufen für Flüssigkeitskristall-Anzeigesysteme
(BCD-to-7-segment Latch-Uecoder-Unver tor iiquid crystals) jeweils vom
Typ 4543 in komplementärer MOS-Technik ausgebildet, wobei diese Anzeigetreiber jeweils die Funktionen eines
4-Bit-Speicher-Latch und eines BDC/7-Segment Decodierer und Treibers ausüben. Die vier jeweiligen mit A
bis D bezeichneten Eingänge sind zweckmäßigerweise an die entsprechenden Ausgänge eines Registers
angeschlossen, während die jeweiligen sieben Ausgänge a bis g jeweils mit den entsprechenden sieben
Segmenten einer Flüssigkristall- oder LCD-Anzeige verbunden sind.
Ferner sind die Treiberelemente ATi bis AT3 mit einem ΡΛ-Phaseneingang zum Umsetzen der Wahrheitstabellenphase,
einem 5/-BIanking-Eingang zum Löschen der Anzeige und einem Ld-Load-Eingang zum
Speichern eines BCD-Codes versehen. Für FlüssigkeitskristalI-(LCD-)Anzeigen wird ein rechteckförmiges
Wechselspannungssignal an den PA-Phaseneingang des jeweiligen Anzeigetreibers und an die elektrisch
gemeinsame Rückseite (Common Backplate) der Anzeigeelemente angelegt; im vorliegenden Falle wird das
Signal »Com« mit einer Frequenz von 125 Hz bzw. 100 Hz verwendet
Die jeweiligen sieben Ausgänge a bis g der Anzeigetreiber A Π bis ΑΓ3 sind direkt mit den sieben
97 1 7 1 Al
Segmenten der LCD-Anzeige verbunden, welche beispielsweise in Form einer aus sieben Strichen
bestehenden, stilisierten »8« mit zwei übereinander angeordneten Quadraten mit einer gemeinsamen Seite
angeordnet sind. Durch Ansteuerung der jeweiligen Segmente der sieben »Striche« lassen sich die Ziffern 0
bis 9 direkt zur Anzeige bringen. Die Anzeigetreiber ATX bis AT3 können aber auch zusammen mit anderen
Anzeigeeinheiten verwendet werden, z. B. mit lichtemittierenden
Dioden in LED-Technik, mit Glühanzeigen, in Gasentladungsanzeigen oder Fluoreszenzanzeigen od.
dgU wobei dann spezielle, entsprechend anzuschließende Anzeigetreiberelemente verwendet werden müssen.
Aufbau der Schaltungsanordnung ,.
Der Eingangskreis der Schaltungsanordnung besteht im wesentlichen aus einem dreistufigen Verstärker mit
drei hintereinander geschalteten Operationsverstärkern OPl. OP 2 und OP 3. die einen Eingangsverstärker EV
und einen daran anschließenden Resonanzverstärker :n
f? V bilden. Die mit 1 bis 8 bezeichneten Anschlüsse der
drei Operationsverstärker OPl. OP2 und OP3 sind die
üblichen acht Anschlüsse, wobei der invertiere ide und
der nicht invertierende Eingang mit 2 bzw. 3. die Eingänge zur Frequenzkompensation mit 1 und 8. die .'"·
positive Versorgung mit 7, die negative Versorgung mn 4, der Vorspannungseingang mit 5 und der Ausgang mit
6 bezeichnet sind.
Die in den Schaltungen verwendeten verschiedenen Versorgungsspannungen und Potentiale sind in F i g. 5 «>
wiedergegeben, in der drei gleiche Quecksilberzellen HCZ1. HCZ2 und HGZ3 hintereinander geschaltet
sind. Bei einer ersten Ausführungsform liefern diese Quecksilberzellen jeweils eine Spannung von 1.2 V, so
daß die neutrale Elektrode VM eine Potentialdifferenz )">
von \2 V gegenüber dem Null- oder Massepotential hat, während die Versorgungsspannungen VDD und VCC
eine Potentialdifferer.z von 2.4 V bzw. i.b V gegenüber
dem Massepotential haben.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform "■
liefern die Quecksilberzellen WGZl bis HGZi jeweils
eine Spannung von 1,35 V. so daß die neutrale Elektrode
VM eine Potentlaidifferenz von 1.35 V gegenüber dem Massepotential hat. während die Versorgungsspannun
gen VDDund VCCindem Falle eine Potentlaidifferenz 4'·
von 2.7 V bzw. 4.05 V gegenüber dem Massepotential haben. In beiden Fällen wird in der Schaltungsanord
nung die Versorgungsspannung VDD vorzugsweise tür die drei Operationsverstärker OPi. OP2 und OPi
verwendet, während die anderen in der Schaltungsan
>" Ordnung verwendeten Bauelemente, die eine Versor
gungsspannung benötigen, mit der Versorgungsspan
nung VCCarbeiten.
Ein über zwei Klebeelektroden FA und F 2 an der
Brustwand abgenommenes EKG-Signal von ca 1 mV '·> wird über zwei gleich große Koppelkondensatoren Cl
und C2 kapazitiv in den Eingangskreis des Operationsverstärkers OPl eingekoppelt. Zwei antiparallel /wischen
Cl und C 2 und die Eingänge 2 und Ϊ des
Operationsverstärkers OPl geschaltete, gleiche Di- wl
oden Dl und Dl verhindern eine Zerstörung der
Differenzeingänge 2 und 3 des Operationsverstärkers OP 1 durch hohe statische Spannungen, da sie bei einer
Spannung von 0,7 V leitend werden und somit die Spannung nicht weiter ansteigen lassen. Der Wider- h'<
stand R 1 parallel zu den Dioden D 1 und D 2 zwischen den beiden Kondensatoren Cl und C2 bildet den
Abschluß innerhalb des Eingangsstromkreises. Der Widerstand R 4 zwischen dem Kondensator CI und
dem Widerstand /?3 vor dem Eingang des OPl einerseits und der neutralen Elektrode VM andererseits
bewirkt, daß der Eingangskreis gegenüber den beiden Eingängen 2 und 3 des Operationsverstärkers OPl
jederzeit ein definiertes Nullpotential behält Der Widerstand R 2. zwischen dem Kondensator Cl und
dem Eingang 2 rW OPI. und der Widerstand RS,
zwischen dem Eingang 2 und dem Ausgang 6 des Operationsverstärkers OPl, bewirken eine definierte
Verstärkung des Eingangssignals um einen Faktor 150.
Der parallel zum Widerstand RS geschaltete Kondensator C3 verhindert als kapazitive Gegenkopplung,
daß über den Eingangskreis in den Verstärkungskreis gelangende, schnelle Frequenzen nicht verstärkt
werden.
Der Widerstand Λ 3 zwischen dem Kondensator C 2 und dem Eingang 3 des OP1 hat aus Symmetriegründen
den gleichen Wert wie der Widerstand RX Die Versorgungsspannung VDD liegt direkt am positiven
Versorgungseingang 7 und über den Widerstand R 6 am Vorspannungseingang 5 des OPl, wobei der Wert des
Widerstandes /?6 den Ruhestrom des OPl und die maximale Anstiegsgeschwindigkeit des Ausgangssignals
beeinflußt. Der Widerstand R 6 ist so gewählt, daß der geringst mögliche Versorgungsstrom für den
Operationsverstärker OPl benötigt wird und trotzdem in jedem Fall die notwendige Anstiegszeit für den
QRS-Komplex Jes EKG-Signals mit 16 Hz gewährleistet
ist. Zwischen die Kompensationseingänge 1 und 8 des OPI ist ein Kondensator C4 zur externen
Frequenzkompensation geschaltet, während der negative
Versorgungseingang 4 des OPl auf Massepotential liegt.
Der aus den beiden Operationsverstärkern OP2 und
OP3 bestehende Resonanzverstärker ist über einen Kondensator C5 an den Ausgang 6 des OPl
angekoppelt, der das vollständige und unverzerrte EKG-Signal in den Resonanzverstärker OP2 einkoppelt,
welches über den Widerstand R 7 am invertierenden Eingang 2 und über den parallel zu R 7 geschalteten,
aus Symmetriegründen gleich großen Widerstand /?8 am nicht invertierenden Eingang 3 des Operationsverstärkers
OP2 liegt. Der Eingang 3 des OP2 ist ferner direkt mit der neutralen Elektrode VM verbunden. Die
Versorgungsspannung VDD liegt direkt am positiven Versorgungseingang 7 und über einen Widerstand R 10
am Vorspannungseingang 5 des OP2, während zwischen die Kompensationseingänge 1 und 8 des OP2
ein Kondensator C7 /ur externen Frequenzkompensa· tion geschaltet ist: der negative Versorgun^seingang 4
liegt auf Massepotential.
/wischen den invertierenden Eingang 2 und den Ausgang 6 des OP2 ist ein Widerstand /?9 und parallel
zu diesem ein Kondensator ( 6 geschaltet. Bei diesem
als passivem Hochpaß für Frequenzen ab ca 16 H/
geschalteten Resonan/verstärker OP2 begrenzen der
Kondensator C5 und der Widerstand RS den
Frequenzbereich nach unten, während der Kondensator Ce und der Widerstand R 7 den Frequenzbereich nai h
oben begrenz.cn. Die Widerstände Rl und H9
bestimmen die Verstärkung des Operationsverstärkers 0P2, während der Gegerikoppelkondettsalor C6
wiederum zur Unterdrückung von eventuell zu diesem Verstärker durchgekommenen schnellen Impulsen
dient. Der Widerstand R 10 des OP2 bestimmt ähnlich wie der Widerstand R 6 des OPl den Ruhestrom und
die Spannungsansliegsgeschwindigkeit des Operations-
Verstärkers. Die Beschallung des Operationsverstärkers OPT. ist se gewählt, daß durch die Festlegung der
unteren Grenzfrequenz auf etwa 16 Hz Impulse von langsamen Bewegungen, wie z. B. die sogenannte
T-WeIIe der Finalschwankung des EKG oder Bewegungsartefakte, den als Hochpaß geschalteten Verstär
ker OP2 allenfalls geschwächt passieren können.
Das am Ausgang S des OP 2 Hegende Ausgangssignal
wird über einen Kondensator C8 in einen als selektiven Triggerverstärker geschalteten Operationsverstärker
OPZ eingekoppelt und liegt über den Widerstand R 12 am invertierenden Eingang 2 und die parallel zu R 12
geschalteten Widerstände RM und R13 am nicht
invertierenden Eingang 3 des OPX Ferner ist der nicht invertierende Eingang 3 des OP 3 über den Widerstand
R13 mit der neutralen Elektrode VM verbunden.
Zwischen die Frequenzkompensationseingänge 1 und 8 des OP 3 ist ein Kondensator ClO zur externen
Frequenzkompensation geschaltet, während der negative
Versorgungseingang 4 des OP3 auf Massepotential la liegt. Die Versorgungsspannung VDD liegt direkt am
positiven Versorgungseingang 7 und über den Widerstand R16 am Vorspannungseingang 5 des OPZ.
Zwischen den Eingang 2 und den Ausgang 6 des OPI ist ein Widerstand R15 und parallel zu diesem ein
Widerstand R 14 und in Serie zu R 14 ein Kondensator C9 geschaltet, während der Eingang 3 des OPZ über
einen Widerstand /?17 mit dem Ausgang 6 des OPZ verbunden ist.
Der Koppelkondensator CS und der Widerstand R11 bilden wiederum einen passiven Hochpaß für
Frequenzen ab etwa 16 Hz. so daß von Bewegungsartefakten, Muskelartefakten od. dgl. stammende, langsame
Freqt.inzen wiederum geschwächt werden. Die Widerstände
R 12 und R 15 bestimmen die Verstärkung des Triggerverstärkers OPZ, während schnelle Impulse
über den Widerstand R 14 und den Kondensator C9 im Verstärkerkreis unterdrückt werden. Der Wert des
Widerstandes R 16 bestimmt den Ruhestrom und die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit des OPZ. bei dem ίο
ein etwas höherer Ruhestrom gegenübei den Verstärkern OPl und OP2 in Kauf genommen werden muß.
um ein möglichst gutes rechteckförmiges Ausgangssignal zu erhalten. Erreicht der Ausgang 6 des
Operationsverstärkers OPZ den durch die Widerstände R 13 und R 17 bestimmten Triggerpegel, so wird über
den positiven F.ingang 3 des OP 3 eine Mitkopplung erzielt, die dafür sorgt, daß der am Ausgang 6 des
Triggerverstärkers OP 3 liegende Ausgangsimpuls zum Rechteck wird.
Das am Ausgang 5 des Triggerverstärkers OPZ liegende Rechteck Ausgangssignal ist das Ausgangssi
gnal des gesamten Eingangskreises, das über einen
Inverlor {"/16 über den ß-F.ingangdes Monoflops /Wl in
das Systolenmon« SM eingekoppelt wird. Das Monoflop M\ ist ebenso wie die Monoflops M 2 und Mi
sowie der Taktgeber TCt ein triggerbarer, rückset/barer
monostabiler Multivibrator. Die Versorgiingsspannung
VCC des Monoflops Λ-/ 1 liegt iiber einen Widcrsland
R 18 am Hingang Tl und über einen m Reihe mit dem M>
Widerstand /?18 geschalteten Kondensator C 11 am
Eingang TX. In ähnlicher Weise liegt die Versorgungsspannung VCC beim Monoflop M2 über einen
Widerstand R 22 am Eingang Tl und über einen in Reihe mit dem Widersland R22 geschalteten Konden- M
sator C15 am Eingang 7"1 des Monoflops M2, so daß
die Eingänge Ti und T2 jeweils kapazitiv getrennt sind und die an die Ti- und 7"2-Eingänge angeschlossenen
ßC-Kombinationen die Impulslänge der Monoflops
bestimmen.
Der O-Ausgang des Monoflops Mi liegt sowohl an
seinem eigenen Λ-Eingang, um ein Retriggern zu verhindern, als auch am Α-Eingang des Monoflops M2
und auch über die mit Syst bezeichnete Leitung an einem Eingang des Exklusiv-Oder-Gatters G13, was die
Blinkanzeige des Doppelpunktes ermöglicht. Wird das Monoflop /VfI gestartet, so gartet gleichzeitig das
Monoflop M2, das mit seinem Q-Ausgang an den einen Eingang des Nand-Gatters G1 angeschlossen ist und
über das Gatter G 1 den Taktgeber TG über dessen ß-Eingang startet. Der andere Eingang des Nand-Gatters
Gi ist über einen Kondensator C14 an die Versorgungsspannung VCC angeschlossen und parallel
zum Kondensator C14 über einen Widerstand R 21 mit
dem ζί-Ausgang des Taktgebers TG verbunden. Der
Taktgeber TG ist ein monostabiler Multivibrator vom gleichen Typ wie die Monoflops Mi. M2 und MZ, der
mit seinem Eingang T2 über einen regelbaren Widerstand R 20 an die Versorgungsspannung VCCund
mit seinem Eingang Π über den Kondensator C13 und den in Reihe liegenden Widerstand /?20 an die
Versorgungsspannung VCC angeschlossen ist, wobei die RC-Kombination an den Eingängen Ti und 7~2 die
Impulslänge des Taktgebers TG bestimmt. Der /4-Eingang
des Taktgenerators TG liegt auf Massepotential.
Der Q-Ausgang des Monoflops M2 ist ferner mit dem
Clock-Eingang Cp des /-K-Flip-Flops FFi verbunden,
so daß beim Starten des Monoflops M? das setzbare und rücksetzbare Flip-Flop FFl gesetzt wird. Der
/-Eingang des Flip-Flops FFl ist direkt an die Versorgungsspannung VCC angeschlossen, während
der K-Eingang des Flip-Flops FFl mit dem Triggereingang
CD des Monoflops M 2, mit den /?-Triggereingängen
der Frequenzteilzähler FTZ3 und FTZ4. mit dem O-Ausgang des /-K-Flip-Flops FFZ und mit dem
FEnable-Eingang des Zeitmeßzählers ZMl verbunden
ist. Der 5-Setzeingang des Flip-Flops FFl ist über die mit FProg bezeichnete Leitung an den O-Ausgang des
aus den Nand-Gattern G14 und G15 bestehenden
Flip-Flops FF6 sowie an jeweils einen Eingang der beiden auf diese Weise miteinander verbundenen
Exklusiv-Oder-Gatter G 4 und G 9 angeschlossen,
während der /?-Rücksetzeingang des Flip-Flops FFl auf Massepotential liegt.J)er Q-Ausgang des Flip-Flops
FFl ist ebenso wie der Q- Ausgang des Monoflops M 1
nicht angeschlossen. Der Q-Ausgang des Flip-Flops FFl liegt am einen Hingang des Nand-Galters G 18.
dessen anderer Eingang am Q-Ausgang !es Monoflops Ml liegt. Der Ausgang des Nand-Gatters G 18 liegt
jewei's an einem F.ingang der Nor-Gatier G 17 und G 2
und des F.xklus" Oder-Gatters GO sowie am CP
Chlock Eingang des /-K-Flip-Flops FF2. Der /Hingang
und der Α,'-Eingang des setz- und rückset/baren
Füp-Flops FF2 liegen beide direkt an der Versorgungsspannung VCC sein S-Setzeingang liegt auf Massepo
tential und sein R Rücksetzeingang ist mit dem
/?-Rückset/eingang des /-^'-Flip-Flops FF3 sowie über
die mit MCbe/eichnele Leitung mit dem 5-Set/eingang
des J-K-VWp-Flops FF5 verbunden und an den Ausgang
des Nand-Galters GlI angeschlossen, das somit den
S-Eingang von FF5 und die «'Eingänge von FF2 bzw.
FFZ ansteuern kann.
Der Q-Ausgang des Flip-Flops FF2 liegt am zweiten Eingang des Nor-Gatters G 17 und ist ferner über die
mit Count bezeichnete Leitung mit den jeweiligen /?-Rücksetzcingängen der Anzeigeregister AZR 1 bis
AZR 3 sowie den jeweiligen /?-Rücksetzeingängen der
Grenzfrequenz-Vergleichsregister GVT? 1 und GVR2
verbunden. Der Q-Ausgang des Flip-Flops FFT. liegt am
zweiten Eingang der Nor-Gatter G 2 sowie an den beiden Eingängen DP l^ind DP 2 des Frequenzteilzählers
FTZ2. Das an den Q-Ausgang des Flip-Flops FF2 sowie den Ausgang des Gatters G18 angeschlossene
Nor-Gatter G Yl liegt mit seinem Ausgang an den jeweiligen /S-Rücksetzeingängen der ZeitmeBzähler
ZMl bis ZM 3, am Rücksetzeingang des Frequenzteilzählers
FTZ5 sowie über die mit PA 1 bezeichnete Leitung am 5-Setzeingang des /-K-Flip-FIops FF4.
Das am Q-Ausgang des Flip-Flops FF2 und am
Ausgang des Nand-Gatters G 18 liegende Nor-Gatter G 2 liegt mit seinem Ausgang am S-Setzeingang des
/-K-Flip-Flops FFZ und kann dieses setzen. Das
Exklusiv-Oder-Gatter GO ist mit seinem einen Eingang
an den Ausgang des Nand-Gatters G 18 und mit seinem zweiten Eingang an die Versorgungsspannung VCC
angeschlossen, während sein Ausgang mit dem MR-Masterreset-Eingang
des Frequenzteilzählers FTZ 2 und dem /i-Rücksetzeingang des Frequenzteüzählers FTZl
verbunden ist. Die Frequenzteilzähler FTZl, FTZ3 und
F7Z4 sind jeweils vierstufige BCD-Zähler (BCD-Up-Counter),
der Frequenzteilzähler FTZ2 ist ein programmierbarer binärer 4-Bit-Zähler (Programmable Divideby-N-4-Bit-Counter)
und der Frequcizteilzähler FTZ5 ein setz- und rücksetzbares /-K-Flip-Flop; die einzelnen
Frequenzteilzähler FTZl bis F7Z5 bilden den gesamten Frequenzteilzähler FTZ
Der Frequenzteilzähler FTZl liegt mit seinem E- Enable- Eingang ~n der Versorgungsspannung VCC,
während sein C-Clock-Eingang ar" Q-Ausgang des
Taktgebers TG liegt. Der Q-Ausgang des Taktgebers TG ist ferner mit dem C-CIock-Einga'-s des Divisionscounters
DiCo 1 und dem CP-Clock-Eingang des J-K- Flip- Flops FF4 verbunden. Der ζ) 4-Ausgang des
Frequenzteilzählers FTZl liegt am /πΛ-Count Inhibit-Eingang
des Frequenzteilzähler:, FTZ2. Die DP3- und
DP4-Eingänge, der CF-Count Feedback-Eingang und der C-Clock-Eingang des Frequenzteilzählers FTZ2
sind direkt an die Versorgungsspannung VCC angeschlossen. Der »O«-Ausgang des Frequenzteilzählers
FTZ2 ist direkt mit dem Pf-Presetenable-Eingang des FTZ2, mit dem CP-Clock-Eingang des Frequenzteilzählers
FTZ5 sowie mit dem C-Clock-Eingang des Frequenzteilzählers FTZ3 verbunden. Der Q2-Ausgang
des Frequenzteilzählers FTZ2 liegt über die mit KAF bezeichnete Leitung an einem Eingang des
Nand-Gatters G 8 des Alarmtreibers ALT.
Der F.-Enable-Eingang des Frequenzteilzählers
FTZ 3 ist direkt an die Versorgungsspannung VCC angeschlossen, während der Q4-Ausgang des FTZ3 mit
dem F-Enable-Eingang des Frequenzteilzählers FTZ 4
verbunden ist. Der C-Clock-Eingang des FTZ4 liegt auf Massepotential, während sein Q4-Ausgang mit dem
B-Eingang des Monoflops M 3 verbunden ist. Der
/!■Eingang des Monoflops M3 liegt auf Massepotential.
Das Monoflop MZ ist mit seinem Eingang Γ2 über
einen Widerstand R 19 an die Versorgungssoannung VCCund mit seinem Eingang Π über einen in Serie mit
dem Widerstand Λ 19 geschalteten Kondensator C12
an die Versorgüngsspännung VCC angeschlossen, wobei die /fC-Kombination an den Eingängen Tl und
T2 die Impulslänge des Monoflops MZ bestimmt. Der Q-Ausgang des Monoflops MZ ist über die mit LA
bezeichnete Leitung an den C-Clock-Eingang des als
vierstufiger Binärzähler ausgebildeten Alarmcöunters ΛCangeschlossen und mit sämtlichen Z-cZ-Load-Eingängen
der drei Anzeigetreiber ATX bis ATZ verbunden.
Der Q-Ausgang des Monoflops MZ liegt einerseits am CP-Clock-Eingang des Flip-Flops FF3 und andererseits
über die mit LA bezeichnete Leitung am CP-Clock-Eingang des Flip-Flops FF5 sowie an jeweils einem
Eingang des Nor-Gatters G 5 und G12 sowie am ff-Eingang des Gatters G 14 des Flip-Flops FF6.
Der /- und der /C-Eingang des Frequenzteilzählers
Ό FTZ5 sind direkt an die Versorgungsspannung VCC
angeschlossen; sein 5-Setzeingang liegt auf Massepotential. Der O-Ausgang des Frequenzteilzählers FTZ 5
ist über die mit Com bezeichnete Leitung mit dem zweiten Eingang des Exkhsiv-Oder-Gatters G 13 zur
>5 Ansteuerung des blinkenden Doppelpunktes DOPPund
mk dem sogenannten Common-Plate-Anschluß der
LCD-Anzeige verbunden sowie an sämtliche ΡΛ-Phaseneingänge der _Anzeigetreiber ATi bis ATZ angeschlossen.
Der Q-Ausgang des Frequenzteilzahlers FTZ5 ist mit dem C-Clock-Eingang des Zeitmeßzählers
ZMl verbunden. Die Öl- bis O4-Ausgänge des
Zeitmeßzähiers ZM ί sind mit den jeweils gleich indizierten DPI- bis DP4-Eingängen des Divisions-Counters
DiCo 1 verbunden und zwar Q 1 mit DPI,.. , O4 mit DP4. Der Ausgang Ql des Zeitmeßzählers
ZM1 ist ferner über die mit EProg bezeichnete Leitung
an den Reed-Kontakt Reedmax des Gren^werteinstel-Iers
G WFangeschlossen, während der Q 4-Ausgang des
Zeitmeßzählers ZMl an den E-Enable-Eingang des
Zeitmeßzählers ZM2 angeschlossen ist. Die jeweiligen
C-Clock-Eingänge der Zeitmeßzähler ZM2 und ZM3 liegen beide auf Massepotential. Die jeweiligen
Ausgänge Ql bis Q4 des Zeitmeßzähiers ZM2 sind wiederum mit den jeweiligen Eingängen DPI bis DP4
des Divisionscounters DiCo 2 verbunden, und zwar in der Reihenfolge Ql mit DPI. ..., Q4 mit DP4. Der
Q4-Ausgang des Zeitmeßzählers ZM2 ist ferner an den
E-Enable-Eingang des Zeitmeßzählers ZM3 angeschlossen
und die jeweiligen Q1- bis Q4-Ausgänge des
Zeitmeßzählers ZM3 sind wiederum m.i den jeweiligen
Eingängen DPI bis DP4 des Divisionscounters DiCoZ
verbunden, und zwar Ql mit DPI Q4 mit DP4.
Ferner liegt der Q3-Ausgang des Zeitmeßzählers ZMZ
über den Inverter G10 am CD-Clock-Eingang des
Taktgebers TG und ebenfalls über den Inverter G 10 und die mit KSTbezeichnete Leitung an einem Eingang
des Nand-Gatters GIl.
Der »O«-Ausgang des Divisionscounters DiCo 1 ist
mit sämtlichen PE-Presetenable-Eingängen der drei
Divisionscounter DiCo 1 bis DiCo Z verbunden, während der »O«-Ausgang des Divisionscounters DiCo 2 an
den CF-Kaskadenrückkopplungs-Eingang des Divisionscounters
DiCo 1 und der »O«-Ausgang des Divisionscounters DiCoZ an den CF-Kaskadenrück
kopplungs-Eingang des Divisionscounters DiCo 2 angeschlossen
ist Der CF-Kaskadenrückkopplungs-Fingang des Divisionscounters DiCo 3 ist direkt an die
Versorgungsspannung VCC angeschlossen. Die Inh-Clock
Inhibit-Eingänge der Divisionscounter DiCo 2 und DiCo 3 liegen auf Massepotential. Sämtliche
MR Masterreset-Eingänge der drei Divisionscounter
DiCo 1 bis DiCo 3 sind an den Q-Ausgang des Flip-Flops FF3 angeschlossen. Der Q4^Aüsgang des
Divisionscounters DiCo 1 ist mit dem COock-Eirigärig
des Divisionscounlers DiCo2 und dessen Q4-Ausgang
mitdem C-CIock'Eingangdes Divisionscounters DiCoZ
verbunden.
Das /-ÄT-Flip-FIop FF5 der Normierungseinheit NE
I0
25
ist mit seinem CP-Clock-Eingang über die mit LA
bezeichnete Leitung an den φ-Ausgnng des Monoflops
M3 angeschlossen. Der /-Eingang sowie der /?-Rücksetzeingang
des Flip-Flops FF5 liegen auf Massepotential, der K-Eingang ist direkt an die Versorgungsspannung
VCC angeschlossen. Das Gatter GIl ist mit seinem einen Eingang über den Inverter 10 an den
Q3-Ausgang des Zeitmeßzählers ZM3 angeschlossen,
während der zweite Eingang des Nand-Gatters GlI
über einen Wider ,land R 23 an die Versorgungsspannung VCC angeschlossen und über einen Kondensator
C16 gegenüber dem Massepotential abgeblockt ist. Das Ausgangssignal des Nand-Gatters GIl liegt am
S-Setzeingang des Flip-Flops FF5 sowie über die mit
MC bezeichnete Leitung an den R- Rücksetzeingängen ^
der beiden Flip-Flops FFI und FF3. Der Q-Ausgang
des Flip-Flops FFS ist mit den jeweiligen ß/-BIanking-Eingängen
der drei Anzeigetreiber ATX bis AT3 verbunden.
Während der eine Pol des Reed-Kontaktes Reedmax
über die Leitung EProg an den Ql-Ausgang des Zeiimeßzählers ZM1 angeschlossen ist, liegt der zweite
Pol des Reed-Kontaktes Reedmax an jeweils einem Eingang des Nand-Gatters G 3, am S-Eingang des
Nand-Gatters G15 des Flip-Flops FF6 sowie am zweiten Eingang des Nor-Gatters G 12, dessen erster
Eingang über die Leitung LA mit dem C?- Ausgang des Monoflops M3 verbunden ist. Zusätzlich liegt die mit
Kprog bezeichnete Leitung am B-Eingang des Monoflops
M2; diese Leitung wird bei nicht geschlossenem
Reedmax über den Widerstand R 25 nach VCC gezogen. Der Ausgang des Nor-Gatters G 12 liegt an
dem einen Pol des Reed-Kontaktes Reedmin, am R-Rücksetzeingang des Flip-Flops FFA an den jeweiligen
ST-Strobe-Eingängen der Speicher Smax 1 und SrnaxZ Der zweite Pol des Reed-Kontaktes Reedmin
ist direkt mit den jeweiligen 5T-Strobe-Eingängen der beiden Speicher Smin 1 und Smin 2 verbunden und liegt
bei nicht geschlossenem Reedmin über den Widerstand R 24 auf Massepotential, d. h. auf logisch 0.
Das Flip-Flo^ FFb des Grenzwerteinstellers GWE
besteht aus den beiden Nand-Gattern G 14 und G X5.
Der Ä-Eingang des Gatters G 14 ist über die Lei'ung LA
an den ζί-Ausgang des Monoflops M3 angeschlossen
und sein zweiter Eingang mit dem Q-Ausgang des Nand-Gatters G15 verbunden. Der J-Eingang des
Nand-Gatters G 15 ist über den Widersi^nd R 25 an die
Versorgungsspannung VCC und bei geschlossenem Reed-Kontakt Reedmax über die Leitung EProg an den
ζΜ-Ausgang des Zeitmeßzählers ZM 1 angeschlossen,
während sein zweiter Eingang mit dem Q-Ausgang des Gatters G S4 verbunden ist. Der (^-Ausgang des Gatters
G 15 ist über uie mit Fprog bczeichnete Leitung an den
S-Setzeingang des Flip-Flops FFi angeschlossen,
während der CD-Clock-Eingang des Monoflops /VfI
über die mit FProg bezeichnete Leitung an den CXAusgang des Gatters G14 des Flip-Flops FFb
angeschlossen ist. Der eine Eingang des Nand-Gatters G 3 ist mit dem zweiten Pol des Reed-Kontaktes
Reedmax und über den Widerstand /?25 an die Versorgungsspannung VCC angeschlossen; der zweite
Eingang des Nand-Gatters G3 liegt über die mit CAR bezeichnete Leitung am »Ö«-Ausgang des Divisionscounters
DiCoX. Der Ausgang des Nand-Gatters G3 liegt an dem eineil Eingang des Exklusiv-Oder-Gatters
GA, während der andere Eingang des Gatters G 4 an
den (^-Ausgang des Gatters G 5 des Flip-Flops FF6
■ngeschlossen und mit ehom Eingang des Exklusiv-
y>
•Γι
55
50 Oder-Gatters G 9 verbunden ist. Der Ausgang des
Exklusiv-Oder-Gatters G 4 liegt am C-Clock-Eingang des Anzeigeregisters AZR 1 sowie am C-Clock-Eingang
des Grenzfrequenz-Vergleichsregisters GVR1. Der
E-Enable-Eingang des Grenzfrequenz-Vergleichsregisters GVR 1 sowie der E-Enable-Eingang des Anzeigeregisters
AZR 1 sind miteinander verbunden und beide an den φ-Ausgang des Nand-Gatters G14 des
Flip-Flops FFb angeschlossen.
Die Eingänge Λ 0 bis Λ 3 des Vergleichers VG1 und
die jeweiligen, gleich indizierten Eingänge DO bis D 3 der beiden Speicher Smin 1 und Smax 2 sind jeweils
miteinander verbunden und an die Ausgänge Q 1 bis QA des Grenzfrequenz-Vergleichsregisters GVRl angeschlossen,
und zwar ist der Ausgang 01 mit den jeweils mit 0 indizierten Eingängen DO und AO, der Ausgang
Q 2 mit den jeweils mit 1 indizierten Eingängen D1 und A 1, der Ausgang C? 3 mit den jeweils mit 2 indizierten
Eingängen D 2 und A 2 sowie der Ausgang Q 4 mit den jeweils mit 3 indizierten Eingängen D 3 und A3
verbunden. Der Ausgang QA des Grer~frequenz-Vergleichsregisters
GVRX ist ferner an den P-F.nahle-F.ingang
des Gren/frequenz-Vergleichsregisters GVR 2
angeschlossen, während der C-Clock-Eingang von GVR 2 auf Massepotential liegt. Sämtliche MR-Masvcrreset-Eingänge
der vier Speicher Smin 1, Smin 2, Smax 1 und Smax 2 liegen auf Massepotential. Die vier
Ausgänge OO bis Q 3 des Speichers Smin 1 sind an die
vier Ausgänge QO bis Q 3 des Speichers Smax 1 sowie
parallel dazu an die vier Eingänge BO bis S3 des Vergleichers VG 1 angeschlossen, so daß jeweils die
Anschlüsse mit gleichen Indizes 0,1,2 und 3 miteinander
verbunden sind.
Die vier Ausgänge Ql bis Q4 des Grenzfrequenz-Vergleichsregisters
GVR 2 sind an die vier Eingänge DO bis D 3 des Speichers Smin 2, die vier Eingänge DO
bis D 3 des Speichers Smax 2 und die vier Eingänge A 0 bis A 3 des Vergleichers VG 2 angeschlossen, so daß die
jeweils mit 0 indizierten Eingänge mit dem ζ) !-Ausgang,
die mit 1 indizierten Eingänge mit dem Q 2-Ausgang, die mit 2 indizierten Eingänge mit dem
Q 3-Ausgang und die mit 3 indizierten Eingänge mit
dem Q 4-Ausgang verbunden sind. Ferner sind sämtliche gleich indizierten D-Eingänge der Speicher Smin 2
und Smax 2 untereinander und parallel dazu mit den gleich indizierten 4-Eingängen des Vergleichen VG 2
verbunden. Die Ausgänge QO bis Q 3 des Speichers Smin 2 sind jeweils an die Ausgänge QO bis Q 3 des
Speichers Smax2 und an die Eingänge 50 bis S3 des Vergleichers VG 2 angeschlossen, wobei jeweils die
gleich indizierten O-Ausgänge der beiden Speicher Smin 2 und Smax 2 untereinander und parallel dazu mit
den gleich indizierten Eingängen des Vergleichers VG 2 verbunden sind.
Dor »A > B,„«- Eingang und der »4
< ß,„«- Eingang des Vergleichers VG 1 liegen auf Massepotential, während
der »4 = B,„«· Eingang des Vergleichers VG 1 direkt an
die Versorgungsspannung VCC angeschlossen ist. Der Vergleicher VGl und der Vergleicher VG 2 sind so
miteinander geschalte·., daß der »A > ßol„«-Ausgang von
VGl mit dem »A> B,„«-Eingang von VG2, der
»4=5Ou,«-Ausgang von VGI mit dem »A =B;n«-Eingang
von VG 2 und der »A < ßour«-Ausgang von VG1
mit dem »/l < fl/n«-Eingang von VG 2 verbunden ist. Der
ηA > ßour«*Ausgang des Vergleichers VG 2 ist an den
/-Eingang des /-K-FIi ρ -Flops FFA und der »/4«ßD„^
Ausgang des Vergleichers VG 2 an den_/f-Eingang des
Flip-Flops FFA angeschlossen. Der Q-Ausgang des
Flip-Flops FF4 liegt an den jeweiligen D/s-Disable-Eingängen
der beiden Speicher Stnin 1 und Smin 2. Der
(^-Ausgang des Flip-Flops FF 4 liegt an den jeweiligen
D/s-Disable-Eingängen der beiden Speicher Smax 1 und
Smax2 und ist ferner mit dem einen Eingang des Nor-Gatters G5_verbundenj_dessen anderer Eingang
über die Leitung LA an den (^-Ausgang des Monoflops
M3 angeschlossen ist.
Der Ausgang des Nor-Gatters G 5 liegt am Λ-Rücksetzeingang des Alarmcounters AC, während
dessen £"-Enable-Eingang direkt an der Versorgungsspannung VCCIiegt.
Die beiden Ausgänge Q1 und Q 2 des Alarmcounters
AC liegen an den beiden Eingängen des Nand-Gatters G 6. Der Ausgang des Nand-Gatters G 6 ist einerseits
mit dem Eingang des Inverters G 7 und andererseits mit dem einen Eingang des Exklusiv-Oder-Gatters G 9
verbunden, dessen anderer Eingang am (^-Ausgang des Nand-Gatters G15 des Flip-Flops FF6 liegt. Der
Ausgang des Exklusiv-Oder-Gatters G 9 ist über die mit Clnh bezeichnete Leitung an den /(-Eingang des
Flip-Flops FF3 angeschlossen; der /-Eingang des Flip-Flops FF3 liegt auf Massepotential.
Das im Inverter G 7 invertierte Signal des Nand-Gatters G 6 liegt einerseits über die mit Alarm bezeichnete
Leitung am /πΛ-Clock Inhibit-Eingang des Divisionscounters
DiCo 1 und andererseits an einem Eingang des Nand-Gatters G 8. das mit seinem anderen Eingang
über die Leitung KAF an den <?2-Ausgang des
Frequenzteilzählers FTZ2 angeschlossen ist. Der
Ausgang des Nand-Gatters G8 des Alarmtreibers ALT ist einerseits über den invertierenden Treiber Ti an den
einen Pol des Lautsprechers LSPund andererseits über
die in Serie geschalteten invertierenden Treiber T2 und Γ3 sowie den dahintergeschalteten Kondensator C17
an den anderen Pol des Lautsprechers LSPangeschlossen.
Der Lautsprecher LSP ist vorzugsweise ein richtungsbezogener Lautsprecher, dessen Tonfrequenz
auf einen Wert von ungefähr 800 Hz eingestellt ist.
Das Anzeigeregister A ZR besteht aus den drei Anzeigeregistereinheiten AZR1 bis AZR 3. deren
/?-Rücksetzeingänge jeweils über die Leitung Count an den iJ-Ausgaiig un Fiip-Fiup» FFI diigc3Ui!uv>cii smü.
Ferner ist das Anzeigeregister AZR1 mit seinem
E-Enable-Eingang an den (^-Ausgang des Gatters G 14
des Flip-Flops FF6 und mit seinem C-Clock-Eingang an
den Ausgang des Exklusiv-Oder-Gatters G 4 angeschlossen. Die einzelnen Anzeigetreibereinheiten ATi
bis ATZ sind mit den jeweiligen Anzeigeregistereinheiten AZR 1 bis AZR 3 in der Weise geschaltet, daß die
jeweiligen Ausgänge Qi bis Q 4 der Anzeigeregistereinheiten
mit den jeweiligen Eingängen A bis D der Anzeigetreibereinheiten verbunden sind. d. h. jeweils
Q 1 mit A, Q 2 mit B. Q 3 mit Cund Q 4 mit D. Ferner ist
der (?4-Ausgang des Anzeigeregisters AZR 1 mit dem
ff-Enable-Eingang des Anzeigeregisters AZR 2 und der
(?4-Ausgang des Anzeigeregisters AZR 2 mit dem
£-EnabIe-Eingang des Anzeigeregisters AZR 3 verbunden. Die jeweiligen C-Clock-Eingänge der beiden
Anzeigeregister AZR2 und AZRZ liegen jeweils auf
Massepotential.
Die jeweiligen sieben Ausgänge a bis g der drei Anzeigetreibereinheiten AT\ bis ATZ sind an die
jeweiligen sieben Segmente der drei LCD-Anzeigeeinheiten zur Anzeige der Einer-, Zehner- und Hundertersteilen
angeschlossen, wobei die sieben Segmente der Anzeige beispielsweise sieben Striche sind, die in Form
von zwei übereinander stehenden Quadraten mit einer
gemeinsamer Seite angeordnet sind und eine stilisierte »8« bilden. Durch entsprechende Ansteuerung der
jeweiligen Ausgänge a bis g kommen dann die jeweiligen Ziffern 0 bis 9 an den entsprechenden Stellen
zur Anzeige. Selbstverständlich können auch statt der LCD-Anzeigeelemente andere Anzeigeelemente verwendet
werden, wie z. B. lichtemittierende LED-Dioden od. dgl., wenn sie eine entsprechend geringe Leistungsaufnahme besitzen und die Batterien nicht stärker als
die LCD-Anzeige beanspruchen. Bei Verwendung derartiger anderer Anzeigeelemente müssen dann
natürlich spezielle, entsprechend anzuschließende Typen von Anzeigeireiberelemenlen vorgesehen werden.
Blockschaltbild
Zur Erläuterung der generellen Wirkungsweise der Schaltung soll im folgenden unter Bezug auf die Fig 6
das Blockschaltbild erläutert werden. Wenn dabei der Begriff »Leitung« verwendet wird, so ist dieser Begriff
im Sinne einer »Signalbahn« zu verstehen, so daß im Hinblick auf den detaillierten Stromlauf teilweise
Einzelleitungen und teilweise Leilungsbündel gemeint sind.
Über die Leitung 101 gelangt das EKG-Signal des Patienten mit einem Pegel von ungefähr 1 mV zum
Eingangsverstärker EV, der das Eingangssignal auf eine«' Pegel von ca. 100 mV verstärkt und über die
Leitun? 102 dem Resonanzverstärker /? K zuführt- Der
Resonanzverstärker /?Vselektiert aus dem EKG-Signal
den QRS-Komplex heraus und wandelt dieses Signal in einen Rechteekimpuls um. mit dem über die Leitung 103
das Monoflop M 1 des Systolenmonos SM angestoßen wird.
Das Monoflop M 1 des Systolenmonos SM steuert seinerseits mit dem Signal »Syst« über die Leitung 104a
und das Exklusiv-Oder-Gatter G13 im Anzeigetreiber
A Tund über die Leitung 105 den Doppelpunkt DOPPm
der Anzeige an. Ferner steuert das Monoflop Mi des Systolenmonos S/W über die Leitung 104 die Steuerlogik
STL an: in der Steuerlogik STL werden die Signale MA.
~PA und PA 1 erzeugt, mit denen die Steuerlogik über die
Leitung 106 den Zeitmeßzähler ZM bzw. über die
sowie über die Leitung 107 den Taktgenerator TG der Taktgebereinheit 7GF. startet.
Der Taktgenerator TG der Taktgebereinheit TGE steuert mit seinem Ausgang im 30 kHz-Takt über die
Leitung 108 den Frequenzteilzähler FTZ. über die Leitung 108a den Divisionscounter DiCo und über die
Leitung 1086 das Flip-Flop FF4 der Vergleichereinheit VGFan. Der Frequenzteilzähler l· IZ erzeugt nun einen
125 Hz-Takt, der über die Leitung 109 den Zeitmeßzäh-Ier
ZMhochzählt: dieser 125 Hz-Takt des Frequenzteil
Zählers FTZ liegt ferner als Signal »Com« über die Leitungen 109aund 1096am Anzeigetreiber ATbzw.an
der Anzeige und erzeugt dort die für die LCD-Anzeige erforderliche Wechselspannung.
Erkennt die Steuerlogik STL den über die Leitungen 101, 102, 103 und 104 hereinkommenden dritten
QRS-Komplex, so stoppt die J5teuer!ogik STL unter
Erzeugung der Signale MA. PA und PA 1 über die
Leitung 110 den Zeitmeßzähler ZM und gibt über die
Leitung 111 den Divisionscounter DiCo zur Verarbeitung der über die Leitung 112 vom Zeitmeßzähler ZM
anliegenden Daten frei. Die von der Steuerlogik STL mit dem Signal »Count« über die Leitungen 113 bzw.
1133 während des gesamten Zeitmeßzyklus auf 0 gehaltenen Anzeigeregister AZR bzw. Grenzfrequenz-
Vergleichsregister CVR werden nun freigegeben, und
die Ergebnisimpulse des Divisionscounters DiCo können mit dem Signal »CAR« über die Leitung 114, die
beiden Gatter G3und G 4 sowie die Leitungen 115 bzw.
115a das Anzeigeregister AZR bzw. das Grenzfrequenz- ΐ
Vergleichsregister GVR hochzählen.
Am Ende einer derartigen Division, die der Frequpnzleilzähler FTZ mit einem Signal im 2 Hz-Takt
über die; Leitung 116 der Steuerlogik STL signalisiert,
wird das über die Leitung 118 am Anzeigetreiber AT anliegende Ergebnis des Anzeigeregisters AZR in den
Anzeigetreiber AT übernommen, da die Steuerlogik STl. über die Leitung 117 b?w. 117a mit dem
Steuersignal »LA» die Galler CZ und G4 bzw. den
Anzeigetreiber AT ansteuert. Der Anzeigewert des Anzeigetreibers AT wird über die Leitung 119 in den
LCD-Segmenten zur Anzeige gebracht.
Der sich während der Division im Grenzfrequenz-Verglcichsregisier
G VR aufbauende Wert wird über die Leitung 120 von der Vergleichereinheit VGL· auf
Gleichheil mit den Werten hin untersucht, die über die Leitung 121 vom Grenzwertspeicher GWSP an der
Vergleichereinheit KGE anliegen. Die Vergleichereinheit
VGE teilt der Alarmcountereinheit ACE über die Leitung 122 ein Unterschreiten des unteren Grenzfrequenzwertes
bzw. ein Überschreiten des oberen Grenzfrequenzwertes mit. Nach dreimaligem Erkennen
einer derartigen Unter- bzw. Überschreitung wird von der Alarmcountereinheit AC£ mit dem Signal »Alarm«
über die Leitung 123 der Alarmtreiber ALT gestartet, jo der über die Leitung 124 an das 800 Hz-Takt-Signal
»KηF« des Frequenzteilzählers FTZ angeschlossen ist
und seinerseits über die Leitung 125 den Lautsprecher LSP erregt. Die den Alarmtreiber ALT startende
Alarmcountereinheit ACE teilt den Alarmzustand gleichzeitig mil dem Signal »Clnh« über die Leitung
123a über das Gatter G 9 und die Leitung 126 der Steuerlogik STL mit, welche diesen Alarmzustand OJ
Sekunden aufrecht erhält und dann durch Abgabe des Steuerbefehls »LA« an die Alarmcountereinheit ACE -to
über die Leitung 127 den Alarmzustand beendet.
Die Einstellung der unteren bzw. der oberen
Signal »Clnh« vom Grenzwerteinsteller GWEüber die
Leitung 128. das Gatter G 9 und die Leitung 126 mitgeteilt, woraufhin die Steuerlogik STL eine sogenannte
Pseudodivision startet. Gleichzeitig verhindert das vom Grenzwerteinsteller GWE über die Leitung
128a an den Gattern G3/G4 liegende Signal »FProg«.
daß die Divisionsergebnisimpulse über die Leitungen so 114 und 115 bzw. 115a zum Anzeigeregister AZR bzw.
zum Grenzfrequenz-Vergleichsregister GVR gelangen. Das über die Leitung 128a an den Gattern G3/G4
liegende Signal »FProg« sorgt weiterhin dafür, daß am Ende jedes Divisionszyklus das Anzeigeregister AZR
und das Grenzfrequenz-Vergleichsregister GVT? über die Gatter G3/G4 und die Leitung 115 bzw. 115a
jeweils um den Wert 1 hochgezählt werden. Der Grenzwerteinsteller GWE lädt ferner durch Anlegen
eines Steuersignals »Store« über die Leitung 129 am Grenzwertspeicher GWSP diejenigen Daten in den
Grenztwertspeicher GWSP, die über die Leitung 130 vom Grenzfrequenz-Vergleichsregister GVT? am
Grenzwertspeicher GWSP anliegen.
Da das gesamte System der Schaltung ungefähr 15 Sekunden nach dem letzten empfangenen QRS-Komplex
in den Stand-by-Betrieb übergehen soll, stoppt der Zeitmeßzähler ZM mit dem Signal »KST« den
Taktgenerator TG der Taktgebereinheit TGE nach Ablauf dieses Zeitintervalls über die Leitung 131a und
setzt über die Leitung 131 das Flip-Flop FF5 der Normierungseinheit NE, welches der Steuerlogik STL
seinen Nofmiefungszustand mit dem Signal »MC« über
die Leitung 132 mitteilt. Der Normierungszustand des Flip-Flops FF5 der Normierungseinheit J^E wird von
der Steuerlogik STL mit dem Signal »LA« über die Leitung 133 aufgehoben, sobald ein neu ankommender
QRS-Komplex erkannt wird.
Im folgenden sollen die einzelnen Funktionen des erfindungsgemäßen Herzfrequenzmessers anhand der
Schaltungsanordnung nach Fig. 3 bis 6 erläutert werden.
Eingangsverstärker
Das EKG-Signal mit einem Pegel von ungefähr 1 Millivolt wird über zwei Klebeelektroden E1 und £"2 an
der Brustwand des Patienten abgenommen, während als Neutraieiekirode Vm das uhrengehäuse ί i mit dem
Metallarmband 12 verwendet wird. Das abgenommene 1 Millivolt EKG-Signal wird über zwei Kondensatoren
Cl und C2 kapazitiv in den Eingangskreis des als
aktiver Tiefpaß erster Ordnung geschalteten Operationsverstärkers OP1 eingekoppell, so daß etwaige
Gleichspannungen unterdrückt werden. Die beiden zwischen den Kondensatoren Cl und C2 angeordneten,
antiparallel geschalteten Dioden Di und D 2
verhindern eine Zerstörung des Differenzeingangs des Operationsverstärkers OPl infolge hoher statischer
Spannungen.
Der Eingangsverstärker OP1 verstärkt das Eingangssignal
von 1 Millivolt auf einen Pegel von ungefähr 100 Millivolt. Das 100 Millivolt Signal wird über einen aus
dem Kondensator C5 und den Widerständen R 7 und R 8 bestehenden passiven Hochpaß an den Eingang des
Resonanzverstärkers OP2 gelegt, der aus dem EKG den QRS-Komplex herausselektiert und das QRS-Signal
auf einen Pegel von ungefähr 1 Volt verstärkt. Dem Resonanzverstärker OP2 ist ein selektiver Triggerverstärker
OP3 nachgeschsltet, der über einen Hochpaß angekoppelt ist und seinerseits einen Resonanzverstärker
zweiter Ordnung bildet. Der Trieeerverstärker OP3 formt den vom Resonanzverstärker OP2 erkannten
analogen QRS-Komplex zu einem Rechtecksignal mit einem Pegel von etwa 2 Volt um.
Der als Hochpaß geschaltete Resonanzverstärker OP2 arbeitet mit einer Frequenz von 16 Hz, so daß
langsamere Vorgänge, wie z. B. Bewegungsartefakte, nicht verstärkt werden und somit nicht weiter
verarbeitet werden.
Aufsynchronisierung
Bei Erkennung eines ORS-Komplexes, d. h. wenn der
Triggerverstärker OP3 ein Rechtecksignal erzeugt, wird über das als Pegelumsetzer arbeitende Gatter
G16, mit dem das 2 Volt Rechtecksignal auf einen 3.6
Volt Logikpegel heraufgesetzt wird, das Monoflop M1
gestartet Das Monoflop /VfI läuft über ca. 40 Millisekunden und verhindert somit eine Doppeltriggerung
der Aufsynchronisierlogik durch einen übergroßen QRS-Komplex, der zwei Ausgangsimpulse im Triggerverstärker
OP3 auslösen kann. Gleichzeitig mit dem Monoflop Ml startet das Monoflop M 2 und läuft über
5 U3. Das Monoflop MT. startet über das Gatter G1 den
Taktgenerator TG und erzeugt zusammen mit dem gesetzten Fiip-Fiop FFi den Impuls PA und setzt mit
seiner Rückflanke das Flip-Flop FFl über den Eingang
Π 17 747
CP zurück. Der Ausgangsimpuls PA des Gatters G 18
löscht über das Gatter G O die Frequenzteilzähler FTZ I
und FTZ2 auf O ein, erzeugt zusammen mit dem nicht
gesetzten Flip-Flop FF2 über dessen Ausgang Q den Impuls PA 1 und setzt mit seiner Rückflanke das
Flip-Flop FFl auf Count.
Der impuls PA i löscht den Zeitmeßzähler ZM, bestehend aus ZMi, ZM2 und ZM3, sowie den
Frequenzteilzähler FTZ5 auf 0 ein. Ferner setzt der Impuls PA 1 über den S-Eingang das Flip-Flop FFA1 das
zur Erkennung der Über- bzw. Unterschreitung der «ingestellten Grenzfrequenzwerte dient.
Zeitmessung
Bei Beendigung des Impulses PA 1 beginnt die Messung des Zeitintervalls zwischen zwei QRS-Komplexen.
Der Zeitmeßzähler ZM wird mit einer Frequenz »on 125 Hz hochgezählt. Diese Frequenz von 125 Hz
wird von dem zentralen Taktgenerator TC, der selbst-Mnd
über das Gatter G i auch fremdsiartbar ausgebildet
ist und mit einer auf ± 1% genauen Frequenz von 30 kHz läuft, die über den durch 10 teilenden Frequenzieillähler
FTZl. den einstellbar durch 12 oder 15 teilenden Frequenzteilzähler FTZ 2, der auf Teilen durch 12 steht,
lind den durch 2 teilenden Frequenzteilzähler FTZ5 gebildet.
Der nächste QRS-Komplex triggert wieder das
Monoflop M2 und das Monoflop MI1 kann aber keinen
Impuls PA erzeugen, da das Flip-Flop FFi nicht gesetzt
fet. Das Flip-Flop FFl wird jedoch wieder durch die Rückflanke des Impulses über den CP-Eingang gesetzt.
Der darauf folgende QRS-Komplex, d.h. der dritte QRS-Komplex in dieser Zählweise, triggert wieder das
Monoflop Mi und das Monoflop M2. Da nun das
Flip-Flop FFl gesetzt ist, erzeugt das Monoflop M2 wieder einen Impuls _PA. Der durch das Gatter G 18
invertierte Impuls PA kann keinen Impuls PA1
trzeugen, da das Flip-Flop FF2 gesetzt ist, so daß der Impuls T1A über das Gatter G 2 das Flip-Flop FF3 setzt
■nd damit den Rechenprozeß einleitet.
Die Rückflanke des Impulses PA bzw. PA setzt das
Flip-Flop FF2 zurück, das damit für eine neue
Impulses MA am Q-Ausgang des Monoflops MI kann
(ias Flip-Flop FFl nicht zurücksetzen, weil der
Vorbereitungseingang K des Flip-Flops FFl durch das Setzen des Flip-Flops FF3 auf 0 gegangen ist.
Rechnen
Die Rechenoperation wird durch das Setzen des Flip-Flops FF3 eingeleitet. Der Frequenzteilzähler
FTZ2, der durch 12 oder durch 15 teilen kann, wurde
(lurch das Nullsetzen des Flip-Flops FF2 auf Teilen durch 15 gesetzt. Damit ändert sich die Ausgangsfrequenz
des Frequenzteilzählers F7Z2 auf einen Wert von 200 Hz. Durch den Impuls PA waren die
Frequenzteilzähler F72T1 und FTZ 2 wieder gelöscht
worden. Das gesetzte Flip-Flop FF3 verhindert über den Enable-Eingang E des Zeitmeßzählers ZM das
Weiterzählen des aus den drei Zählern ZM1, ZM2 und
ZM3 bestehenden Zeitmeßzählers ZM und gibt die Frequenzteilzähler FTZ3 und FTZA zum Arbeiten frei,
welche durch das Nullsetzen des Flip-Flops FF3 über ihre Ä-Eingänge auf 0 gehalten waren.
Das Flip-Flop FF3 gibt ferner die über die MÄ-Eingänge auf 0 gehaltenen Divisions-Counter
DiCo 1, DiCo 2 und DiCo 3 frei. Ferner hä-U das
Flip-Flop FF3 das Monoflop M2 über dessen
CD-Eingang auf O, so daß eine Triggerung des Monoflops M 2 nährend des Rechenzyklus nicht
möglich ist.
Die einzelnen Recheneinheiten DiCoI, DiCo2 und
DiCo 3 des Divisions-Counters DiCo, die ihre Zeitdalen vom Zeilmeßzähler ZM über die jeweiligen Eingänge
DPI, DP2, DP3 und DPA erhalten, führen nun die Division gemäß der eingangs erwähnten Formel
Anzeigewert = 15 000/r,w
durch. Die dem Divisionsefgebnis entsprechende Anzahl von Impulsen wird am Ausgang »0« des
Divisions-Counters DiCo 1 als Count-Anzeige-Register bzw. O\/?-Impulse abgenommen. Die als Konstante in
die Formel eingesetzten 15 000 Impulse werden über die
Frequenzleilzähler FTZl. FTZ2, FTZ3 und F7^4
abgezählt. Mit dem Ende des letzten der 15 000 Impulse
wird über den Eingang B das Monoflop /W3 gestartet
das ebenfalls über ca. 5 us läuft und den Rechenzyklus
2ü Beendet.
Aufbau und Anzeige des Divisionsergebnisses
Das Divisionsergebnis wird in den Registern AZR I1
AZR 2 und AZR 3 des Anzeigeregisters AZR aufgebaut.
Das Anzeigeregister AZR war vom Flip-Flop FF2 während der Zeitmessung über die jeweiligen »R«-Kmgänge
auf 0 eingelöscht worden und wird von den Impulsen CAR hochgezählt, die über die Gatter G3 und
G4 am C-Eingang des Anzeigeregisters AZRX
JO ankommen. Das Anzeigeregister AZR arbeitet im
BCD-Code und stellt damit dem aus den Treibereinheiten ATl, AT2 und AT3 bestehenden Anzeigetreiber
/ITdirekt anzeigbare Werte zur Verfugung.
Mit der Triggerung des Monoflops M3 entsteht der
J5 Load-Azeigeimpuls LA. Mit diesem Impuls LA wird der
augenblickliche Meßfrequenzwert, der im Anzeigeregister AZR an den jeweiligen Ausgängen Q1 bis QA der
Anzeigeregister AZR i bis AZR 3 steht und damit auch an den Eingängen A, B, C, D der Anzeigetreiber ATl,
•ίο AT2 und AT3 anliegt, in den Anzeigetreiber AT
übernommen und damit über die jeweiligen Segmentleitungen a bis gzur Anzeige gebracht.
I Inahhängig vom auf der Anzeige 13 angezeigten
Frequenzwert löst der 40 ms-Impuls des Monoflops M1
mit dem Signal Syst über das Gatter G 13 und dem Signal DOPPe'in Aufblinken des Doppelpunktes 14 der
Anzeige im Systolenrhythmus der Herzfrequenz aus.
Überwachung der Einhaltung des eingestellten
Frequenzbereiches
Frequenzbereiches
Gleichzeitig mit dem Hochzählen des Anzeigeregisters AZR wird das aus den Registern GVT? 1 und
G VR 2 bestehende Grenzfrequenz-Vergleichsregister GVT? hochgezählt, das vorher ebenfalls vom Flip-Flop
FF2 über die jeweiligen »/?<r-Eingänge auf 0 eingelöscht
worden war. Im Grenzfrequenz-Vergleichsregister GVR erfolgt jedoch der Aufbau des Divisionsergebnisses
binär, so daß der Vergleich mit nur zwei 4-Bit-Vergleichern im Frequenzwertbereich von 0 bis
255 möglich ist
Das sich im Grenzfrequenz-Vergleichsregister GVT? aufbauende Divisionsergebnis liegt über die jeweiligen
Ausgänge Ql bis Q 4 der Register GVT? 1 und GVT? 2
an den jeweiligen Eingängen A 0 bis A 3 der beiden
Vergleicher VGl bzw. VG 2 des Vergleichers VG. Das £~·Λ aufbauende Divisionsergebnis wird vom Vergleicfier
VG zusammen mit dem aus den Speichereinheiten Smin 1 und Smin 2 bestehenden Speicher Smin für die
Untere Grenzfrequenz auf Gleichheit untersucht, wobei
die Vergleicher KGl und VG 2 mit ihren jeweiligen
Eingängen BG bis 03 durch das den jeweiligen .^/s-Eingängen der Speicher Smin 1 und 5m//! 2 liegende
bignal an die jeweiligen Ausgänge QQ bis Q 3 der
Speicher Smin ί und Smin 2 angeschlossen sind.
Wird während dieses Zählens Gleichheit zwischen dem hochgezählten Wert und dem abgespeicherten
Wert, d. h. dem unteren Grenzfrequenzwert gefunden, so geht der »A = ßce-Ausgang des Vergleichers VG 2 auf
»high« und damit auch der K-Eingang des Flip-Flops FF 4 auf »high«.
Dadurch setzt die nächste positive Flanke des vom Taktgeber TG erzeugten 30 kHz-Taktes das Flip-Flop
FF4 auf 0. Dadurch werden aufgrund des an den jeweiligen Dis-Eingängen der Speicher Smin 1 und
Smin 2 liegenden Signals die jeweiligen Eingänge BO bis 04 der Vergleicher VG 1 und VG 2 vom Speicher
Smin abgetrennt und die jeweiligen Ausgänge QO bis VJ dci" Speicher StüäXi Und SiTiäX 2 für die übcFc
Grenzfrequenz an die jeweiligen Eingänge 00 bis 04 der Vergleichet VGl und VG 2 angeschlossen, da das
entsprechende Signal vom O-Ausgang des Flip-Flops
FF4 an den jeweiligen Dis-Eingängen der Speicher Smax 1 und Smax 2 anliegt.
Anschließend wird der Registerinhalt des Grenzfrequenz-Vergleichsregisters
GVR mit dem Speicherinhalt des Speichers Smax für die obere Grenzfrequenz
verglichen und auf A> B untersucht, d.h. es wird überprüft, ob das Grenzfrequer^-Vergleichsregister
GVR einen größeren Wert aufweist 'ils die eingespeicherte obere Grenzfrequenz. Wird die eingestellte
obere Grenzfrequenz überschritten, so geht der »A > 0«-Ausgang des Vergleichers VG 2 auf »high« und
ermöglicht durch das Ansteuern des Vorbereitungseingangs /des Flip-Flops FF4 das Setzen des Flip-Flops
FF4 durch den Taktgeber TC Damit ist klar, daß das Flip-Flop FF4 nur dann auf 0 ist, wenn normale
Frequenzen, d. h. zwischen der oberen und der unteren Grenzfrequenz liegende Frequenzwerte gemessen und
gezählt werden.
Der Impuls LA, der das Divisionsergebnis über die ieweilieen Z-tZ-Eineänee in die Anzeieetreiber ATi bis
AT3 transportiert, versucht den Alarmcounter ACüber
den C-Eingang hochzuzählen. Wird jedoch das Flip-Flop FF4 nicht gesetzt, da ein zwischen der unteren
Grenzfrequenz und der oberen Grenzfrequenz liegender Frequenzwert festgestellt wird, so wird der
Alarmcounter AC über seinen »/?<e-Eingang über das
Gatter G 5 und den R- Eingang auf 0 gesetzt
Alarmauslösung
Wird der Alarmcounter AC dreimal hintereinander vom Flip-Flop FF4 über das Gatter G 5 nicht auf 0
gesetzt, so erreicht der Alarmcounter AC mit der
Vorderflanke des dritten LA-Impulses die Stellung »3«,
die über die Gatter G6 und Gl das Signal »Alarm«
auslöst. Das Signal »Alarm« läßt den 800 Hz-Takt des am Q2-Ausgangdes Frequenzteilzählers FTZ2 liegenden
KAF-Signals am Gatter G 8 durch. Das durchgelassene
Signal KAFerregt dann über die Treiber Tl, T2
und T3 sowie den Entkopplungskondensator C17 den
Lautsprecher LSP.
Die Stellung »3« erzeugt ferner über das Gatter G 9
den Count-Inhibit-Impuls CInh, mit dem verhindert
wird, daß mit der Rückflanke des LA-Impulses das
Flip-Flop FF3 zurückgesetzt wird und damit die Möglichkeit einer erneuten Aufsynchronisierung auf
einen neuen QRS-Konplex durch die Triggerung des Monoflops M 2 gegeben ist. Durch das Nichtzurücksetzen
des Flip-Flops FF3 bleibt der Rechenmodus
erhalten.
ί Das vom Ausgang des Inverters G 7 am /n/i-Eingang
des Divisions-Counters DiCo 1 liegende Signa' »Alarm« verhindert jedoch, daß der Divisions-Counter CAR-Impulse
abgibt und damit das Ergebnis im Anzeigeregister AZR und im Grenzfrequenz-Vergleichsregister GVR
ίο verfälscht wird.
Nach Ablauf des 15 000 Impulse langen Rechenzyklus, während dessen das akustische Warnsignal über
den Lautsprecher LSP erzeugt wird, läßt das dann generierte M-Signal mit seiner Vorderflanke den
Ii Ai.irmcounter AC&uf die Stellung »4« weiterzählen, die
bei der gewählten Decodierung seiner »O«-Stellung entspricht. Damit werden die Signale Alarm und
Count-Inhibit zurückgenommen, der Alarmton erlischt und die Rückflanke des M-Impulses setzt das Flip-Flop
Jw FFj über den C"-Cingang zurück, so daß die
Möglichkeit einer neuen Aufsynchronisierung gegeben ist.
Stand-by-Betrieb
Mit Beendigung eines Rechenzyklus, d.h. mit dem Zurücksetzen des Flip-Flops FF3 durch die Rückflanke
eines M-Impulses, wird der Zeilmeßzähler ZM über den f-Eingang des Zählers ZM \ zum Hochzählen
freigegeben. Wenn nun nicht innerhalb eines etwa 15
JO Sekunden langen Zeltintervalls ein neuer QRS-Komplex
das Monoflop M\ und damit das Monoflop M 2 startet und damit den Zeitmeßzähler ZM auf 0 setzt, so
zählt der Zeitmeßzähler ZM so lange, bis der Ausgang Q 3 des Zeitmeßzählers ZM3 auf »high« geht. Dieses
J5 i>high«-Signal erzeugt über den Inverter G10 das
KST-Signal, das übe£den CD- Eingang den Taktgenerator
TG stoppt. Das /CST-Signal erzeugt über das Gatter
GIl das Master-Clear-Signal MC Das MC-Signal bewirkt über den 5-Eingang das Setzen des Flip-Flops
FF5, das über die jeweiligen ß/-Eingänge an den
Anzeigetreibern ATX, AT2 und AT3 die Anzeige löscht, so daß kein Frequenzwert mehr angezeigt wird.
Durch das Abschalten des Taktgenerator TG wird
die Versorgungsstromstärke in der Logikschaltunp von 35 Mikroampere auf ca. 15 Mikroampere reduziert und
beträgt nicht einmal 50% der normalen Betriebsstromstärke. Das Master-Clear-Signal MC wird auch beim
Einschalten, d. h. beim Einsetzen der Spannungsversorgung, über das RC-G\\ed mit dem Widerstand R 23 und
Μ den Kondensator C16 am zweiten Eingang des Gatters
GIl erzeugt. Das MC-Signal normiert die gesamte Logik, damit jederzeit eine neue Aufsynchronisierung
erfolgen kann.
S5 Einstellung der Grenzfrequenzen
Die Einstellung der oberen und der unteren Grenzfrequenzwerte erfolgt im Stand-by-Betrieb mit
Hilfe der beiden Reed-Kontakte Reedmax und Reed- min, die mit extern herangeführten Magneten unabhängig
voneinander geschlossen werden können. Durch das Schließen des Reed-Kontaktes Reedmax wird das
Signal KProg, das bei nicht geschlossenem Reed-Kontakt Reedmax über einen hochohmigen Widerstand
/?25 auf dem Wert VCC der Versorgungsspannung gehalten ist, an das Signal EProg angeschaltet. Das
Signal EProg ist das am 01-Ausgang des Zeitmeßzähiers
ZMi liegende Signal, das im Stand-by-Betrieb in
jedem Fall auf 0 liegt, so daß auch das Signal KProg auf
0 geht Das Signal KProg setzt über den ^Eingang das
aus den Gattern G14 und G 15 bestehende Flip-Flop FF6 und triggert über den ß-Eingang das Monoflop
M2. Gleichzeitig setzt das Flip-Flop FFS mit dem Impuls EProgdas Flip-Flop FFl über den S-Eingang, so
daß das Monuflop M2 und das Flip-Flop FFl den
Impuls PA bzw. VA erzeugen.
Da im Stand-by-Betrieb immer noch der £S7" Impuls
am Gatter GIl anliegt, ist das Flip-Flop FF2 durch den
am Gatter GIl erzeugten MC-Impuls zurückgesetzt, so
daß das Gatter G17 den Impuls PA 1 erzeugt Der
Impuls PA 1 normiert sämtliche Zählereinheiten ZM1,
ZM2 und ZM 3 des Zeitmeßzählers ZM. wobei der
Q 3-Ausgang des Zeitmeßzählers ZM 3 auf 0 gesetzt
wird, so daß das Signal KST und damit das MC-Signal
verschwinden.
Soba'd das KST-Signal weggenommen ist, wird der
Taktgenerator TC freigegeben und die Rückflanke des am Q-Ausgang des Monoflops Λ-/2 erzeugten Signals
kann über das Gatter G1 und den Emgang_ß den
Taktgenerator TG starten Die Rückflanke von PA b/w.
PA setzt über den CP-Eingang das Flip-Flop FFZ welches das Anzeigeregister AZR und das Grenzfrequenz-Vergleichsregister
GVR löscht. Der durch die Frequenzteilzähler FTZ \. FTZ 2 und FTZ5 auf 125 H/ λ
heruntergeteilte Takt des Taktgebers TG zählt nun den Zeitmeßzähler ZM hoch. Das am Ausgang Q 1 des
Zeitmeßzählers ZM1 abgenommene Signal EProg geht
damit nach »high« und wieder auf 0. Bei geschlossener.. Reed-Kontakt Reedmax geht mit dem Signal EProg so
auch das Signal KProg auf »»high« und wieder auf 0. wobei die dabei entstehende negative Flanke des
Signals KProg das Monoflop M 2 über seinen B- Eingang triggert.
Das getriggerte Monoflop M2 und das immer noch π
durch das Signal FProg über den S-Eingang_gesetzte Flip-Flop FFl erzeugen den impuls PA bzw. PA. Da das
Flip-Flop FF2 gesetzt ist. wird über das Gatter G 2 und den S-Eingang das Flip-Flop FFl gesetzt. Der
Zeitmeßzähler ZM wird gestoppt und das Signal EProg
bleibt aktiv.
Die Binärzähler DiCoX. DiCo 2 und DiCo 3 des
Divisions-Counters führen nun zwar eine Rechenoperation durch, jedoch können die CAR-Impulse des
Divisionsergebnisses nicht wie bei einer »normalen« Rechenoperation das Anzeigeregister AZR über die
Gatter G 3 und G 4 hochzählen, da das Signal KProg am
Gatter G 3 diesen Weg sperrt. Die Anzeigeregister AZR und GVR bleiben damit auf 0 stehen. Hat der
Taktgeber TG nach 0.5 Sekunden 15 000 Impulse w erzeugt, so generiert das Monoflop Ml einen
Load-Anzeigeimpuls LA. Dieser M-Impuls transportiert
nun. wie nach jeder Rechenoperation, die jeweiligen Werte der An/eigeregister AZR 1 bis AZR 3
in die Anzeigetreiber ATX bis ATl und setzt mil der -,5
Rückflanke des /.Almpulses über den CP-F.ingang und
das Flip-Flop FF5 zurück. Das Flip-Flop FF5 gibt über den Bl- Eingang die Anzeige an den Anzeigetreiber
ATX, AT2 und A73 frei, so daß die Anzeige den Wert
000 anzeigt.
Da der Reed-Kontakt Reed max noch immer geschlossen ist und damit das Gatter G12 freigibt,
generiert der L 4-ImpuIs den Impuls Store, der an den
jeweiligen Store Enable Eingängen ST der Speicher
SmaxX und Smax 2 sowie bei ges :hlossenem Reed-Kontakt
Reed min auch an den jeweiligen ST-Eingängen der Speicher Smin 1 und Smin 2 anliegt Das hat zur
Folge, daß die an den jeweiligen Q1 bis Q 4-Ausgängen
der Register GW? 1 und GVR 2 sowie den jeweiligen DO bis D3-Eingängen der Speicher Smax 1 und
Smax 2 bzw. der Speicher Smin 1 und Smin 2 anliegenden Signale und damit der im Grenzfrequenz-Vergleichsregister
GVR vorhandene Wert in den Speicher für die obere bzw. untere Grenzfrequenz übernommen
werden.
Der Impuls Store setzt ferner über den R-Eingang das
Flip-Flop FF4 zurück und verhindert damit eine Alarmauslösung. Außerdem versucht das EÄ-Signal
über den ^-Eingang das Flip-Flop FF6 zurückzusetzen,
da aberjias Signal KProg immer noch aktiv ist kann das Signal LA nur den (^-Ausgang des_FIip-Flops FF6 für
die Dauer des Impulses LA bzw. LA auf »high« setzen. DU; regative Flanke, die am Ende des Impulses LA bzw.
LA am C5-Ausgang des Flip-Flops FF6 entsteht, zählt
das Anzeigeregister AZR und das Grenzfrequenz-Vergleichsregister
GVR um eine Stelle hoch. Die Rückflanke von LA versucht über den CP-Eingang das
Flip-Flop FF3 zurückzusetzen, was aber — wie bereits unter dem Stichwort Alarmauslösung erläutert — vom
Count-Inhibit-iiignal Clnh verhindert wird, das vom
Flip-Flop FF6 über das Gatter G9 gebildet wird. Somit wiederholt sich der Rechenzyklus.
Wieder kann aufgrund des vom Signal KProg gesperrten Gatters G 3 weder das Anzeigeregister AZR
noch das Grenzfrequenz-Vergleichsregister GVR weitergezählt werden, so daß die Impulse LA und Store
in den Anzeigeregistern AZRX bis AZRl und den Anzeigetreibern ATX bis ATl jeweils den Wert 001
erzeugen. Das Anzeigeregister AZR und das Grenzfrequen/Vergleichsregister
GVR werden nun eine Stelle hochgezählt. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange,
bis der Reed-Kontakt Reed max durch Entfernen des externen jyl tgneten geöffnet wird. Dann wird durch den
Impuls LA das Signal FProg gelöscht und das C'ount-Inhibit-Signal Clnh verschwindet, wobei die
Rückflanke von LA das Hip-Flop FF3 zurürkselzt.
Damit wartet die Logikschaltung wieder auf den nächsten QRS-Komplex. um mit einer erneuten
Aufsynchronisierung zu beginnen; kommt aber der nächste QRS-Komplex nicht innerhalb von ungefähr I ">
Sekunden, so schaltet die Digitalschaltung selbsttätig wieder auf Stand-by-Belrieb
Hierzu 4 Blatt Zeichnunpen
Claims (15)
1. An einem Armband am Arm zu tragendes Herzfrequenzmeßgerät, das mit am Körper getragenen,
die Herzaktionsspannungen abnehmenden Meßelektroden über ein Kabel verbunden ist und
eine optische Anzeige für die gemessene Herzfrequenz liefert, dadurch gekennzeichnet,
daß das Herzfrequenzmeßgerät eine in einem armbanduhrgroßen Gehäuse (11) unterbringbare,
miniaturisierte Digitalschaltung (18, 19, 20) zur an
sich bekannten digitalen Anzeige (13, 14, 17) der Herzfrequenz aufweist, welche einen als Hochpaß
geschalteten Resonanzverstärker (RV) zur Unter- 'S
drückung der Verstärkung und Anzeige von Bewegungsartefakten enthält.
2. Herzfrequenzmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) und/oder das
Armband (12) als neutrale Elektrode (VM) ausgebil- 2u
Clet ist.
3. Herzfrequenzmesser nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalschaltung eine Digitalanzeigeeinrichtung (13)
mit in LCD-Technik hergestellten Anzeigeelemenlen (17) zur Ziffernanzeige von Frequenzwerten
aufweist.
4. Herzfrequenzmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Anzeigeelemente
(17) ein Absinken der Betriebsspannung unter eine w vorgegebene Schwelispannung mit nachlassender
Leuchtkraft anzeigen.
5. Herzfrequenzmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
tusätzlich zum Digitalschaltl.reis ein Schaltkreis zur '5
Ansteuerung einer Anzeige (J-.) mit mindestens tinem Punkt vorgesehen ist, der im gemessenen
Systolenrhythmus der Herzfrequenz aufblinkt.
6. Herzfrequenzmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die blinkenden Punkte (14)
!wischen der Hunderter- und der Zehnerstelle der Ziffernanzeige (17) angeordnet sind.
7. Herzfrequenzmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Digitalschaltung eine auf eine obere und eine untere 4^
Grenzfrequenz ansprechende Alarmeinrichtung (LSP) aufweist, die bei Über- bzw. Unterschreiten
tier Grenzfrequenzen ein akustisches Signal abgibt.
8. Herzfrequenzmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wete für die beiden
Grenzfrequenzen auf beliebige, ganzzahlige Werte rwischen 0 und 255 einschließlich 0 einstellbar sind.
9. Herzfrequenzmesser nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalschaltung
rum Einstellen der unteren und der oberen w Grenzfrequenz jeweils einen mit einem externen
Magneten schließbaren Reed-Kontakt (Reedmax, Reedmin) aufweist, der während der Anwesenheit
des jeweiligen Magneten einen Taktgenerator (TG) ftnsteuert, Register (AZR 1 - AZR 3), Speicher 6»
(Smax. Smin) und Zähler (DiCo 1 - DiCOZ) auf Null setzt und in vorgegebenem Takt eine
kontinuierliche Impulsfolge zum Hochzählen von Frequenzwerten eines Schaltkreises auslöst, wobei
der zuletzt gezählte Frequenzwert als Grenzfrequenz in einem Speicher gespeichedrt wird.
10. Herzfrequenzmesser nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalschaltung
zum Einstellen der unteren und der oberen Grenzfrequenz zwei jeweils mechanisch mit einem
Bügel od. dgl. betätigbare Mikrotastschalter aufweist, die bei Betätigen bzw. Herunterdrücken der
jeweiligen Tastschalter den Taktgenerator (TG) ansteuern, Register (AZR 1 bis AZR 3), Speicher
(Smax, Smin) und Zähler (DiCo 1 bis DiCo 3) auf 0
setzen und in vorgegebenem Takt eine kontinuierliche Impulsfolge zum Hochzählen von Frequenzwerten
eines Schaltkreises auslösen, wobei der ».uletzt
gezählte Frequenzwert als Grenzfrequenz in dem jeweiligen Speicher gespeichert wird.
11. Herzfrequenzmesser nach Anspruch 9 oder 10. dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung für
externe Signale beim Einstellen der Grenzfrequenzen abgeschaltet ist und daß die Digitalschaltung
einen an die Digitalanzeige (13,17) angeschlossenen Schaltkreis (ATt- AT3) betätigt, die den jeweils
gezählten Frequenzwert anzeigt
12. Herzfrequenzrnesser nach einem der Ansprüche
7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmeinrichtung (LSP) während der Einstellung
der Grenzfrequenzen abgeschaltet ist.
13. Herzfrequenzmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Digitalschaltung beim Ausbleiben von Eingangsimpulsen am Eingangsverstärker (OP 1I — OP 3)
nach einem vorgegebenen Zeitintervall selbsttätig auf Stand-by-Betrieb umschaltet, in dem ihre
Leistungsaufnahme nur einen Bruchteil der normalen Betriebsleistungsaufnahme beträgt.
14. Herzfrequenzmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die miniaturisierte Digitalschaltung aus in C-MOS-Technik hergestellten Bauelementen aufgebaut ist.
15. Herzfrequenzmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Spannungsversorgung der miniaturisierten Digitalschaltung langzeit-spannungskonstante Quecksilberzellen
aufweist.
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