DE2746630A1

DE2746630A1 - Elektrische steuerschaltung zur lageeinstellung eines aerztlichen behandlungsstuhles oder dergleichen

Info

Publication number: DE2746630A1
Application number: DE19772746630
Authority: DE
Inventors: Guenter Koepp
Original assignee: KOEPP ELEKTRONIK GmbH
Current assignee: KOEPP ELEKTRONIK GmbH
Priority date: 1977-10-17
Filing date: 1977-10-17
Publication date: 1979-04-26

Description

Elektrische Steuerschaltung zur
Lageeinstellung eines ärztlichen Behandlungsstuhles oder dergleichen Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Steuerschaltung zur Lageeinstellung eines ärztlichen Behandlungsstuhles oder Behandlungstisches mit wenigstens einem an ein Stellglied angeschlossenen Istwertgeber, wenigstens einem einstellbaren Sollwertgeber, einem Vergleicher für einander entsprechende Ist- und Sollwerte sowie Schaltelementen zur Ubernahme eines anderen, einem neuen Istwert entsprechenden Sollwertes und weiteren Schaltelementen, vermittels der ein Stellglied vom Vergleicher oder von Schaltern ansteuerbar ist.
Bei einer bekannten Steuerschaltung zur Lage einstellung eines ärztlichen Behandlungsstuhles wird das Einstellen bzw. Verstellen des Sollwertgebers auf einen der neuen Istlage des Behandlungsstuhles entsprechenden Sollwerts selbsttätig durch ein von der Regelabweichung abhängiges Signal über einen Stellmotor bewirkt (DAS 2 234 173).
Motorgetriebene Potentiometer haben Nachteile. Sie sind schwer und nehmen relativ viel Platz in Anspruch. Außerdem sind sie auf das einwandfreie Funktionieren realtiv zueinander verschiebarer Teile angewiesen. So bussen u.a. mechanische Nachlaufeigenschaften des Stellmotors sowie seine relative langsame Anlauf- und Stopphase in Kauf genommen werden. Diese Eigenschaften wirken sich insbesondere dann nachteilig aus, wenn alle anderen Teile einer Steuereinrichtung elektronisch mit der diesen Schaltelementen anhaftenden Geschwindigkeit arbeiten.
Diese Nachteile werden in einer vorgeschlagenen Steuerschaltung dadurch vermieden, daß der Sollwertspannungsgeber ein Widerstandsnetzwerk mit Einzelwiderständen einschließt, die einerseits durch die Ausgänge eines Zählers oder Schieberegisters nach einem Programm an zwei Spannungspegel anschließbar sind, und die andererseits über den Ausgang des Widerstandsnetzwerkes an einen Soll-Istwertvergleicher anliegen, der über einen Spannungsselektor und Signalleitungen mit den Stellantrieben des Stellgliedes in Schaltverbindung steht (P 25 54 059.4).
Hierdurch ist es möglich, die Ein- bzw. Verstellung des Sollwertgebers vollkommen elektronisch bei geringstem Platz-und Gewichtsbedarf und mit einer außerordentlichen Geschwindigkeit durchzuführen. Von Vorteil ist es dabei, daß sich zum Aufbau des Widerstandsnetzwerkes handelsübliche Widerstände einsetzen lassen. Mit der vorgeschlagenen Steuerschaltung ist es weiterhin möglich, einen Sollwert so schnell an einen neuen Istwert anzupassen und diesen Sollwert zu speichern, daß andere, etwa irrtümlich ausgelöste Eingriffe in die Steuerschaltung die Speicherung des neuen Sollwertes nicht stören können.
Zwar sind mit der vorgeschlagenen Steuerschaltung handelsübliche Widerstände einsetzbar, diese müssen jedoch mit mehr oder weniger großem Arbeitsaufwand zu Netzwerken zusammengefolgt, z.B. zusammengelötet werden. Darüberhinaus müssen diese Widerstandsnetzwerke nach einem Programm an zwei Spannungspegel angeschlossen werden.
Hierdurch, aber auch durch die besondere Art der Widerstandsnetzwerke, ist die Anzahl der zur Verfügung stehenden Speicherplätze begrenzt, wenn man nicht große Widerstandsnetzwerke mit zahlreichen Einzelwiderständen in Kauf nehmen will. Die Widerstandsnetzwerke reichen in der Regel immer dann hin, wenn beispielsweise ein Behandlungsstuhl bzw. ein Behandlungstisch nur in einer Richtung, vorzugsweise hinsichtlich der Höhen- oder Tiefeneinstellung, gesteuert bzw. geregelt werden soll. Sind Jedoch mehrere Stellglieder, etwa für Hoch- oder Tiefverstellung, Neigungsverstellung oder gar Verschwenkung eines ärztlichen Behandlungsstuhles oder Behandlungstisches notwendig, ergeben sich zwar keine unlösbaren schaltungstechnischen Komplikationen, jedoch wird dann der Wunsch spürbar, eine weitere Vereinfachung der Steuerschaltung vorzunehmen.
Aus diesem Grunde liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Sollwerteinspeicherung so zu verbessern, daß insbesondere bei mehreren Stellgliedern mit geringerem Platzbedarf eine größere Anzahl Speicherplätze bereitgestellt werden kann, und daß dieses mit handelsüblichen Bauelementen erreicht wird.
Gelöst wird diese Aufgabe mit der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung. Es ist dadurch möglich, mit einem außerordentlich geringen Platzbedarf und mit auf dem Markt erhältlichen Speicherelementen sowie Istwertgebern eine sehr große Anzahl von Speicherplätzen fUr Sollagenpositionen zu schaffen.
Gegenüber den bekannten Widerstandsnetzwerken kann praktisch eine beliebige Vervielfachung der Speichermöglichkeiten erreicht werden.
Ansprüche 2 und 3 kennzeichnen vorteilhafte Einzelheiten der neuen Steuerschaltung.
Mit der im Anspruch 4 angegebenen Maßnahme ist es möglich, auch bei mehreren Istwertgebern durch einfache Schalterbetätigung einen neuen Sollwert einzulesen bzw. einen gespeicherten Sollwert auszuspeichern, wenn die Einstellung auf einen neuen Sollwert erforderlich ist.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 5 bis 14.
Die in den Ansprüchen 5, 6 und 7 gekennzeichneten unterschiedlichen Istwertgeber gestatten eine Anpassung der neuen Steuerschaltung an unterschiedlichste technische und medizinische Gegebenheiten. Im Fall des Anspruchs 5 werden Analog-Istwertgeber verwendet, was in vielen Fällen eine genaue Übertragung einer Einstellung in einen elektrischen Meßwert möglich macht.
Incremental-Geber in Verbindung mit Vor- und Rückwärtszählern sind demgegenüber ohne Zwischenschaltung von Analog- und Digitalwandlern direkt über einen Multiplexer an den Vergleicher anzukoppeln.
Wenn als Istwertgeber beispielsweise kodierte bzw. rotierende Stellscheiben verwendet werden, können auch Vor- und Rückwärtszähler eingesetzt werden.
Die Feinheit der Umsetzung von Stell, Ist- bzw. Sollwerten in elektrische Signale hängtbei den Anordnungen nach den Ansprüchen 6 und 7 davon ab, wie feinstufig die Incremental-bzw. Absolutwertgeber ausgestattet sind.
Die elektrischen Rechenschaltungen gemäß der Ansprüche 8, 9 bzw. 10 lassen eine Anpassung der neuen Steuerschaltung an unterschiedliche mechanische bzw. medizinische Verhältnisse zu. Sonach kann mit nur einer elektronischen Grundausrüstung eine relativ große Zahl von unterschiedlichen Behandlungstischen bzw. Behandlungsstühlen ausgerüstet werden, weil sich die unterschiedlichen Gegebenheiten durch die Rechenschaltungen berücksichtigen lassen.
Der Schalter neuer Sollwert" gemäß Anspruch 11 kann in vorteilhafter Weise auch mit dem Schreib/Leseschalter des Sollwertspeichers gekoppelt werden. Besondere Vorteile ergeben sich durch die Maßnahmen de Ansprüche 12, 13 und 14.
Die gesamte Steuerung eines Behandlungsstuhles bzw. eines Behandlungstisches und die Speicherung der Sollwerte kann mittels eines Mikroprozessors in Verbindung mit einem RAM-Speicher bewerkstelligt werden. Hierdurch wird auf der einen Seite außerordentlich wenig Platz benötigt und andererseits eine große Anzahl Schalt- und Steuermöglichkeiten mit nur einem geringen elektronischen Aufwand dargestellt.
In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausfilhrungsbeispiel der Erfindung erläutert, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird.
In einer elektrischen Steuerschaltung 1 sind 3 Stellglieder 2, 2a, 2b dargestellt, welche beispielsweise fUr die Höhen-und Tiefeneinstellung, die Neigungsverstellung und die Verschwenkung eines Behandlungsstuhles vorgesehen sein können.
Die Schaltung läßt erkennen, daß auch noch weitere, nichtdargestellte Stellglieder 2 eingesetzt werden können.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden als Stellglieder hydraulisch betätigbare Kolben verwendet, die an Magnetventile 3, 4, 3a, 4a, 3b, 4b angeschlossen sind. Jedes Magnetventil ist über einen Verstärker 7, 8, 7a, 8a, 7b, 8b und über eine logische Verknüpfung 28, 29, 28a, 29a, 28b, 29b an einen Vergleicher 21 angeschlossen, dessen Wirkungsweise später erläutert wird.
Die Magnetventile 3, 4, 3a, 4a, 3b, 4b können Jedoch auch durch Handschalter 25, 26, 25a, 26a, 25b, 26b auf ansich bekannte Weise betätigt werden, um die Stellglieder 2, 2a, 2b auch von Hand in eine gewünschte Position zu bringen.
Der Vergleicher 21 steht einerseits über eine Rechenschaltung 24 mit einem Analog/Digitalwandler 11 und andererseits über eine Rechenschaltung 24a mit einem Digitalspeicher 18 ansich bekannter Bauart in Wirkverbindung. Der Digitalspeicher 18 ist als Schreib- und Lesespeicher ausgebildet und kann über einen Schalter 19, der als Lese-Schreibschalter ausgebildet ist, betätigt werden.
An den Analog-Digitalwandler 11 sind 3 Istwertgeber 9, 9a und 9b angeschlossen, die als Potentiometer, d.h. als sogenannte Analog-Istwertgeber ausgebildet sind. Eine gestrichelte Linie deutet an, daß die Istwertgeber 9, 9a, 9b mit zugehörigen Stellgliedern 2, 2a, 2b mechanisch in Wirkverbindung stehen.
Wird ein Stellglied durch seinen Stellantrieb 3, 4, 3a, 4a, 3b, 4b verstellt, so überträgt sich diese Verstellung auf das Potentiometer 9, 9a bzw. 9b. Der dadurch jeweils eingestellte Spannungswert wird über Schalter 10, 10a, 10b dem Analog-Digitalwandler 11 zugeführt, der, wie bereits erwähnt, über eine Rechenschaltung 24 an den Vergleicher 21 angeschlossen ist. Zum Synchronisieren sind der Vergleicher 21, die Schalter 10, 10a, 10b und der Analog-Digitalwandler 11 an ein Kommandowerk 21 mit Programmschalter angeschlossen, welches mit einem Oszillator 22 in Wirkverbindung steht.
Der Sollwertspeicher, der als Digitalspeicher 18 ausgebildet ist, steht ebenfalls mit dem Kommandowerk 23 in Schaltverbindung.
Die zweite Möglichkeit einer Istwerteingabe ist durch mechanisch an die Stellglieder 2, 2a, 2b angeschlossene sogenannte Incremental-Geber 12, 12a bzw. 12b gegeben, die verschiebbare oder verstellbare Scheiben mit Markierungen einschließen, welche über einen nichtdargestellten Abtastkopf auf Vor- und Rückwärtszähler 14, 14a, 14b einwirken, die ihrerseits - wie angedeutet - über einen, an das Kommandowerk 23 angeschlossenen Multiplexer 16 mit dem Verbindungspunkt A in Schaltverbindung stehen.
Eine weitere Möglichkeit der Istwerteingabe ist schließlich gegeben durch Absolutwertgeber 15, 15a, 15b, die links unten in der Figur angedeutet sind, und die, wie die Incremental-Geber 12, 12a, 12b ebenfalls mit den Stellgliedern 2, 2a, 2b in Wirkverbindung stehen. Die Absolutwertgeber 15, 15a, 15b haben den Vorteil, daß sie direkt an einen Multiplexer 16 angeschlossen werden können, ohne daß zusätzliche Analog-Digital-Umwandler bzw. Vor- Rückwärtszähler notwendig sind.
Von der Verbindungsleitung zwischen dem Verbindungspunkt A und dem Vergleicher 21 zweigt eine Leitung mit einem Schalter 20: neuer Sollwert" zum Digitalspeicher 18 ab, mit dessen Hilfe ein, einem neuen Istwert entsprechender Sollwert in den Digitalspeicher 18 eingeschrieben werden kann.
Die Schalter 19 und 20 können miteinander in Schaltverbindung stehen.
Die Rechenschaltungen 24 bzw. 24a berücksichtigen den sogenannten mechanischen Nachlauf der Stellglieder 2, 2a, 2b in Verbindung mit demJenigen der Magnetventile 3, 3a, 3b bzw.
4, 4a, 4b. Aus diesem Grunde sind die Rechenschaltungen 24, 24a über eine Steuerleitung 27: "Addieren/Subtrahieren" an einen der Ausgänge des Vergleichers 21 angeschlossen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung gehören die wesentlichen Bestandteile der Steuerschaltung 1 zu einem Mikroprozessor und der Digitalspeicher 18 ist als sogenannter RAM ausgebildet.
In der Figur sind die Signalleitungen mit dicken und die Takt- bzw. Kommandoleitungen durch dünne Striche dargestellt.
Um ein einwandfreies Arbeiten der elektrischen Steuerschaltung zu ermöglichen, ist das Kommandowerk 23 über Kommandoleitungen mit den Schaltern 10, 10a, 10b, den Multiplexern 16, dem Analog-Digitalwandler 11, dem Digitalspeicher 18, den Rechenschaltungen 24, 24a, dem Vergleicher 21 sowie den logischen Verknüpfungen 28, 29, 28a, 29a, 28b, 29b verbunden. Das Kommandowerk schließt in bekannter Weise einen nicht dargestellten Programmschalter ein, durch den es möglich ist, ein Stellglied mit dem zugehörigen Istwertgeber und den jeweils benötigten Speicherplätzen in Digitalspeicher in Schaltverbindung zu bringen.
Wenn diese Schaltverbindungen hergestellt sind, stellt die Bedienungsperson durch Betätigung eines der Handschalter 25, 26, 25a, 26a, 25b, 26b die gewünschte Einstellung des Stellgliedes 2, 2a, 2b her, wobei gegebenenfalls notwendige Lagekorrekturen vorgenommen werden. In der endgültigen Lage hat das Stellglied den zugehörigen Istwertgeber 9, 12, 15 positioniert, so daß am Verbindungspunkt A ein entsprechender Digitalwert zur Verfügung steht, der mittels der Schalter 19 und 20: neuer Sollwert" in den Digitalspeicher 18 übernommen wird.
Muß der StuhL vorübergehend in eine andere Lage gebracht werden, kann er anschließend auf die als Sollwert gespeicherte Position zurückgebracht werden. Hierzu wird durch einen beispielsweise im Kommandowerk 23 untergebrachten, nicht dargestellten Schalter der Stellantrieb wieder in Tätigkeit gesetzt. Dabei wird der zugehörige Istwertgeber verstellt und digitale Istwerte über die Rechenschaltung 24 in den Vergleicher 21 eingegeben, an den gleichzeitig der gespeicherte Sollwert aus dem Digitalspeicher ständig über die Rechenschaltung 24a anliegt. Der Vergleicher gibt bei Gleichstand von Ist- und Sollwert ein Signal an das entsprechende Magnetventil 3 bzw. 4 ab, so daß der Stellantrieb an derjenigen Position des Stuhles anhält, die verlassen worden war.
Der Digitalspeicher 18 ist so groß, daß er alle vorkommenden Sollwerte speichern kann.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche: 1.) Elektrische Steuerschaltung zur Lageeinstellung eines ärztlichen Behandlungsstuhles oder Behandlungstisches mit wenigstens einem, an ein Stellglied angeschlossenen Istwertgeber, wenigstens einem einstellbaren Sollwertgeber, einem Vergleicher für einander entsprechende Ist-und Sollwerte sowie Schaltelementen zur Ubernahme eines anderen, einem neuen Istwert entsprecheden Sollwertes und weiteren Schaltelementen, vermittels der ein Stellglied vom Vergleicher oder von Schaltern ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Sollwertgeber ein Digitalspeicher (18) und als Vergleicher wenigstens ein digitaler Vergleicher (21) verwendet werden, welche unter Einfluß eines Kommandowerkes (23) mit Programmschalter mit wenigstens einem Istwertgeber (9, 9a, 9b; 12, 12a, 12b; 15, 15a, 15b) und über eine logische Verknüpfung (28, 29; 28a, 29a; 28b, 29b) und eine Verstärkerschaltung (7, 8; 7a, 8a; 7b, 8b) mit den Stellantrieben (3, 4; 3a, 4a; 3b, 4b) für wenigstens ein Stellglied (2, 2a, 2b) in Schaltverbindung stehen.
2. Elektrische Steuerschaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das Kommandowerk (23) mit einem Oszillator (22) verbunden ist und ein Adressenwerk einschließt, welches mit den Istwertgebern (9, 12, 15), gegebenenfalls mit einem Analog-Digitalwandler (11), dem Digitalspeicher (18) und den Auswahlschaltern (28, 29) der Stellantriebe (3, 4) in Schaltverbindung steht.
3. Elektrische Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kommandowerk (23) nach dem Zeitmultiplexterfahren arbeitet, durch welches die Werte der Istwertgeber (9, 12, 15) und des Digitalspeichers (18) zeitmultiplex abfragbar und miteinander vergleichbar, sowie die Ausgänge des Vergleichers (21) zeitmultiplex auf die Verstärker (7, 8) der Stellantriebe (3, 4) schaltbar sind.
4. Elektrische Steuerschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalspeicher (18) mit einem Lese-Schreibschalter (19) gekoppelt ist.
5. Elektrische Steuerschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Istwertgeber Potentiometer (9, 9a, 9b) vorgesehen sind, die über vom Kommandewerk (23) aufrufbare Schalter (10, 1Oa, 1Ob) und einen Analog-Digitalwandler (11) an den Vergleicher (21) angeschlossen sind.
6. Elektrische Steuerschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnei>, daß als Istwertgeber Incremental-Geber (12, 12a, 12b) vorgesehen sind, die je über einen Vorwärts- und Rückwärtszähler (14, 14a, 14b) sowie einen Multiplexer (16) an den Vergleicher (21) angeschlossen sind.
7. Elektrische Steuerschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Istwertgeber Absolutwertgeber (15, 15a, 15b) vorgesehen sind, die über einen Multiplexer (16) an den Vergleicher (21) angeschlossen sind.
8. Elektrische Steuerschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Digitalspeicher (18) und dem Vergleicher (21) eine, den mechanischen Nachlauf der Stellglieder (2, 2a, 2b) berücksichtigende Rechenschaltung (24a) vorgesehen ist.
9. Elektrische Steuerschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Istwertgebern (9, 9a, 9b; 12, 12a, 12b; 15, 15a, 15b) und dem Vergleicher (21) eine, den mechanischen Nachlauf des Stellgliedes (2) berücksichtigende Rechenschaltung (24) vorgesehen ist.
10. Elektrische Steuerschaltung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltungen (24, 24a) über eine Steuerleitung (27) "Addieren/Subtrahieren" mit einem der Ausgänge des Vergleichers (21) verbunden sind.
11. Elektrische Steuerschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Istwertgebern (9, 9a, 9b; 12, 12a, 12b; 15, 15a, 15b) und dem Digitalspeicher (18) ein Schalter (20) "neuer Sollwert" zur Übernahme eines neuen Sollwertes in den Digitalspeicher vorgesehen ist.
12. Elektrische Steuerschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltungen (24, 24a) Bestandteile eines Mikroprozessors sind.
13. Elektrische Steuerschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalspeicher (18), gegebenenfalls zusammen mit einem Programmspeicher für den Mikroprozessor, als RAM ausgebildet ist.
14. Elektrische Steuerschaltung nach den Ansprilchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein als RAM und der damit gegebenenfalls kombinierte Mikroprozessor mit mehreren Istwertgebern und mit mehreren Stellgliedern kombiniert ist.