DE3040831C2

DE3040831C2 - Schaltungsanordnung für eine Lichtschranke zur Gewebe-Durchblutungsmessung

Info

Publication number: DE3040831C2
Application number: DE19803040831
Authority: DE
Inventors: Willi 2057 Reinbek Sontopski
Original assignee: Vogel & Halke 2000 Hamburg De
Current assignee: Vogel & Halke 2000 Hamburg De
Priority date: 1980-10-30
Filing date: 1980-10-30
Publication date: 1982-07-22
Also published as: DE3040831A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine Lichtschranke zur Gewebe-Durchblutungsmessung mit einem in Reihe mit einem lichtemittierenden Element als Sender geschalteten Empfänger in einer ein Gewebe einfassenden Klemme, mit einer Stromquelle und einem Ausgang für ein pulsierendes Ausgangssignal.

Solche Schaltungsanordnungen sind bekannt. Die Klemme besitzt beispielsweise zwei federnd aneinander gedrückte Schenkel, in deren einem der Lichtsender und deren anderem der Empfänger angeordnet sind. Einbezogen wird auch die Anordnung des Senders und Empfängers in einem Schenkel und eines Reflektors im anderen Schenkel.

Der Ausgang ist mit einer Auswertungseinrichtung verbunden, welche dann die Impulse entsprechend des Durchblutungspulses anzeigt.

Der Ausdruck Gewebe enthält beispielsweise das Ohrläppchen, eine Fingerkuppe oder dergleichen, jedenfalls einen Körperteil, der so durchblutet wird, daS eine Pulsabnahme möglich ist.

Bekannt sind dabei Ausführungen, bei denen die durch Sender und Empfänger gebildete Lichtschranke überhaupt nicht oder nur im Empfängerkreis geregelt wird. Das ist aufwendig und erfordert speziell gesteuerte Verstärkeranordnungen.

Als Sender ist z. B. eine Infrarotlicht aussendende Leuchtdiode bekannt, was einbezogen wird.

Als Empfänger sind Phototransistoren, LDR-Widerstände, Photoelemente oder Photodioden bekannt

Ein Problem besteht darin, daß Gewebe unterschiedliche Dicke oder unterschiedliche Lichtdurchlässigkeit aufweisen können. Ferner sind in diesen Geweben auch unterschiedliche Durchblutungen möglich, so daß die Impulsaufnahme beeinflußt wird.

Bei den bekannten Ausführungen ändert sich damit der Amplitudenhub des Signals am Ausgang, wobei sich •entsprechend die Impulsschwankungen nach Maßgabe des Pulses ändern, und in einer Grenzlage nur noch außerordentlich schwache, dem Ausgangssignal überlagerte Impulse auftreten. Dies ergibt sich auch dadurch, daß der Empfänger in Abhängigkeit von aufgenommenem Licht in seiner Durchleitfähigkeit beeinflußt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dadurch entstehende unterschiedliche Grunddämpfung auszuschließen, welche in Abhängigkeit von der Gewebebeschaffenheit und Durchblutung zu verschiedenen Ausgangssignal-Charakteristika führt, und mit einfachen Mitteln im Bereich der Lichtschranke dafür zu sorgen, daß unabhängig vom Gewebe und von seinen Eigenschaften immer eine günstige Signalgabe für die Pulsanzeige erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Strahlungsintensität des Senders in Abhängigkeit von der Lichtdurchlässigkeit des Gewebes geregelt und der Empfänger immer im optimalen Arbeitspunkt gehalten wird. Durch die Regelung des ausgesendeten Lichtes kann dadurch immer ein optimales Ausgangssignal erreicht werden.

Eine besonders vorteilhafte Lösung besitzt einen Arbeitswiderstand am Ausgang in einer Größenordnung, daß an diesem Arbeitsvviderstur.d etwa die Hälfte der Betriebsspannung Ub abfällt. Dabei wird bevorzugt, daß vom Ausgang zu der steuerbaren Stromquelle eine Rückkopplung angeordnet ist, welche die Stromquelle in Abhängigkeit von der Größe des Ausgangssignals auf einen Wert einregelt, daß am Arbeitswiderstand die halbe Betriebsspannung abfällt. Mit überraschend einfachen Mitteln ist es möglich, immer im optimalen Arbeitsbereich zu bleiben und ein definiertes Ausgangssignal zu erhalten. Vorteilhaft ist in dem Rückkoppe· lungszweig ein Regler für die steuerbare Stromquelle angeordnet. Dabei wird einbezogen, daß im Hinblick auf den Arbeitsbereich des Empfängers ein Sollwert in den Regler eingespeist wird, beispielsweise in Form einer Spannung.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist in dem Rückkopplungszweig ein Tiefpaß angeordnet.
Dadurch wird eine Gegenkopplung des Pulssignals verhindert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen erläutert, wobei auch ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Die Zeichnungen enthalten die für die Erfindung maßgeblichen Teile in einpoliger Darstellung. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Prinzipschaltbild,

F i g. 2 ein Ausfuhrungsbeispiel für die Schaltung.

In Fig. 1 is· zwischen einem Sender, einer lichtemittierenden Diode 1, und einem Empfänger, einem Phototransistor 2, ein Gewebe IS angeordnet Die

Diode 1 wird von einer Stromquelle 3 gespeist. Hinter dem Phototransistor 2 wird der Ausgang 4 mit einer Ausgangsklemme 5 abgegriffen, an der das Ausgangssignal auftritt Vom Ausgang 4 ist ein Rückkopplungszweig zur Stromquelle 3 geführt In diesem Rückkopp- lungszweig befindet sich ein Regler 8, Diesem Regler kann gemäß Darstellung in F i g, 1 ein Sollwert zugeführt werden, durch den die Stromquelle 3 so eingeregelt wird, daß aufgiund der Lichtemission im Hinblick auf di·; Eigenschaften des Gewebes 13 an dem Phototransistor 2 ein Betriebszustand erreicht wird, daß er in seinem optimalen Arbeitsbereich arbeitet

Eine vorteilhafte Ausführung ist in F i g. 2 gezeigt Es ist erkennbar, daß als Regler 8 ein Regeltransistor vorgesehen ist Durch eine Gleich-Spannungsquelle 14 wird die Betriebsspannung Ub eingestellt Die regelbare Stromquelle wird durch einen Transistor 3 gebildet Ober die Widerstände 12 und 13 wird der maximale Strom bestimmt, der in die Diode 1 geliefert werden kann.

An dem Ausgang 4 ist ein Arbeitswiderstand 6 für den Phototransistor angeschlossen. Von dem Ausgan? 4 geht der Rückkopplungszweig zu dem als Rcgeltransistor ausgeführten Regler 8. Im Rückkopplungszweig ist ein Tiefpaß 10,11 angeordnet der dafür sorgt daß keine Gegenkopplung des Pulssignals erfolgt Ein Widerstand 7 sorgt in Verbindung mit den Elementen des Tiefpasses 10,11 für die Ansteuerung des Reglers 8.

Nach dem Einschalten wird über die regelbare Stromquelle 3 zunächst ein durch die Widerstände 12 und 13 bestimmter maximaler Strom in die Diode 1 geliefert Dadurch wird eine hohe Lichtmenge emittiert und infolgedessen der Phototransistor 2 niederohmig gesteuert Praktisch fällt dadurch an seinem Arbeitswiderstand 6 nahezu die gesamte Betriebsspannung ab, die durch die Spannungsquelle 14 geliefert wird. Infolgedessen wird über den Rückkopplungszweig mit dem Tiefpaß 10, H und dem Siu-uerwiderstand 7, dem Regler 8, und zwar der Basis des den Regler bildenden Regeltransistors, ein Strom zugeführt, der dem Spannungsabfall am Arbeitswiderstand 6 proportional ist.

Dadurch leitet der den Regiere bildende Regeltransistor einen Teil des durch den Widerstand 12 für die Basis der einstellbaren Stromquelle 3 bestimmten Stromes zur Masse ab. Durch diese Ansteuerung verringert sich der Kollektorstrom der regelbaren Stromquelle 3, wodurch die emittierte Lichtmenge der Diode 1 reduziert wird. Infolge des verminderten Lichteinfalls am Phototransistor 2 wird dieser hochohmiger, so daß sich die Spannung am Arbeitswiderstand 6 entsprechend verringert. Dieses setzt sich infolge der Auslegung des Rückkopplungszweiges mit dem Tiefpaß 10, 11 und dem Steuerwiderstand 7 so weit fort, bis, im Hinblick auf den optimalen Arbeitsbereich des Phototransistori 2, am Arbeitswiderstand 6 die Spannung Ug/2 auftritt.

Der genaue Wert für den Arbeitswidür-fand ergib: sich aus der Dimensionierung der anderen Bauelemente.

Der Hinweis auf die halbe Betriebsspannung hängt von der Art des verwendeten Empfängers ab. Es wird im Hinblick auf die Darstellung in Fig. 1 und auch obige Bemerkungen für verschiedene mögliche Ausführungen des Empfängers 2 einbezogen, daß ein anderer Spannungswert der Betriebsspannung am Arbeitswiderstand 6 eingeregelt wird, ur.i im optimalen Arbeitspunkt zu arbeiten, in welchem die Pulssignale unabhängig von den speziellen Eigenschaften des Gewebes in gleichmäßig guter Weise wiederzugeben sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für eine Lichtschranke zur Gewebe-Durchblutungsmessung mit einem in Reihe mit einem lichtemittierenden Element als Sender geschalteten Empfänger in einer ein Gewebe einfassenden Klemme, mit einer Stromquelle und einem Ausgang für ein pulsierendes Ausgangssignal, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsintensität des Senders (1) in Abhängigkeit von der Lichtdurchlässigkeit des Gewebes (15) geregelt und der Empfänger immer im optimalen Arbeitspunkt gehalten wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Arbeitswiderstand (6) am is Ausgang (4) in einer solchen Größenordnung, daß an diesem Arbeitswiderstand (6) etwa die Hälfte der Betriebsspannung U₈ abfällt

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vom Ausgang (4) zu der steuerbaien Stromquelle (3) eine Rückkopplung angeordnet ist, weiche die Stromquelle (3) in Abhängigkeit von der Größe des Ausgangssignals auf einen solchen Wert einregelt, daß am Arbeitswiderstand (6) die halbe Betriebsspannung abfällt

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet; daß in dem Rückkopplungszweig ein Regler (8) für die steuerbare Stromquelle (3) angeordnet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rückkopplungszweig el/. Tiefpaß (10,11) angeordnet ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Stromquelle (3) als Transistor ausgeführt ist dem als Regler (8) ein Regeltransistor vorgeschaltet ist, der an den Rückkopplungszweig angeschlossen ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Empfänger (2) ein Phototransistor vorgesehen ist dem der Arbeitswiderstand (6) zugeordnet ist.