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Diagnosegerät mit Beleuchtunrr und Abschaltautomatik
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Diagnosegerät mit elektrischer
Beleuchtung, insbesondere Otoskop oder Ophtalmoskop mit einem Gehäuse, das eine
Beleuchtungslampe und die Batterien für deren Stromversorguna aufweist,und mit einem
Inbetriebnahmeschalter für die Beleuchtungslampe.
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Stand der Technik ist bereits ein Diagnosegerät (DE-OS 30 09 941),
bei im das Gerät in einen Gehäusekopf und einen Gehäusecrriff unterteilt ist. Im
Gehäusegriff sind die Beleuchtunqslampe und die Batterien angeordnet. Am Gehäusegriff
liegt in ergonomisch günstiger Anordnung dort, wo bei Ergreifen des Diagnosegerätes
der Daumen zu liegen kommt, ein Schiebeschalter, Durch Nachobenschieben des Schiebeschalters
wird die Beleuchtungslampe eingeschaltet.
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Die Praxis hat gezeigt, daß der das Diagnosegerät benützende Arzt
häufig nach Vornahme der Untersuchung das Gerät wecrlegt oder in die Tasche steckt,
ohne die Beleuchtung auszuschalten. Die Batterien sind dann rasch entleert und das
Gerät steht nicht mehr für die Diagnose zur Verfügung Neue Batterien müssen eingelegt
werden. Sie sind oft nicht zur Hand.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, das Diagnosegrät gegen Dauerbetrieb
der Beleuchtung abzusichern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Inbetriebnahmeschalter
für die Beleuchtungslampe mit seinen Unterbrecherkontakten nicht unmittelbar in
den Speisestromkreis gelegt wird, sondern in den Anssteuerkreis einer Zeitgeberschaltung
geschaltet wird, die ihrerseits einen Unterbrecher im Speisestromkreis der Beleuchtungslampe
steuert, der so bei Betätigung des Inbetriebnahmeschalters geschlossen und nach
Ablauf einer durch den Zeitgeber vorgegebenen Zeit selbsttätig wieder geöffnet wird.
Hier wird also erstmals das Prinzip der Selbstabschaltung der Beleuchtung bei einem
derartigen Diagnosecrerät angewendet. Der Arzt muß so dem Abschalten der Beleuchtung
keinerlei Aufmerksamkeit mehr widmen. Er kann vielmehr das Diagnosegerät nach Benützung
weglegen oder wegstecken und doch sicher sein, daß die Beleuchtung selbsttätig ausgeschaltet
wird.
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Dies erfolgt nach einer Zeit, die durch die Zeitgeberschaltung vorgegeben
ist. Die Zeit kann fest vorgegeben werden.
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Stattdessen ist es auch möglich, beispielsweise durch Ausgestaltunq
eines der Widerstände der Zeitgeberschaltung als Potentiometer, die Betriebszeit
der Beleuchtung bis zum Abschalten einstellbar zu machen Der Arzt kann dann die
seinen Bedürfnissen und Gewohnheiten entsprechende Betriebszeit wählen.
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Grundsätzlich ist die selbsttätige Abschaltung durch die Zeitgeberschaltung
auch zusammen mit dem oben erläuterten Schiebeschalter anwendbar. Dieser würde jedoch
in der Einschaltstellung verbleiben. Dadurch wird der Schaltungsaufbau komplizierter.
Auch die Wiederinbetriebnahme der Beleuchtungslampe erfordert einige Aufmerksamkeit.
Insbesondere findet der Benutzer nicht immer die gleiche Situation vor. Die erläuterten
Maßnahmen werden deshalb dadurch ergänzt, daß der Inbetriebnahmeschalter als Berührungssensor
ausgebildet ist. Bei einem Sensorschalter dieser Art wird durch bloßes Berühren
der eingeschaltete Zustand hergestellt. Bei ergonomisch günstiger Anordnung des
Berührungssensors beispielsweise im Griff des Diagnosegerätes verbleibt die Hand
des Arztes, etwa über dem Daumen während der Benutzung ständig auf dem Berührungssensor.
Während dieser Zeit wird selbstverständlich die Zeitgeberschaltung übersteuert.
Die Beleuchtungslampe erlischt nicht. Die Zeitgeberschaltung kann deshalb auf eine
relativ kurze Ausschaltzeit eingestellt werden: Durch das bloße Loslassen des Berührungssensors
beim Weglegen des Diagnosegerätes wird die Zeitgeberschaltung in Betrieb genommen
und bewirkt die alsbaldige Löschung der Beleuchtungslampe.
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Bei vereinfachter Bedienung ist somit für selbsttätiges Erlöschen
der nicht mehr benötigten Beleuchtunslampe gesorgt.
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Das batteriegetriebene Diagnosegerät kann deshalb über lange Zeit
sparsam eingesetzt werden. Ein Versehentliches Brennenlassen der Beleuchtungslampe
ist sicher ausgeschlossen.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfinduns ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung und der Reihe nunq, auf die wegen der Offenbarung
im folgenden allenfalls nicht im einzelnen erläuterter Merkmale ausdrücklich verwiesen
wird. Es zeigen:
Fig. 1 etwas vereinfacht und gekürzt eine Schnittansicht
durch ein erfindungsgemäß ausgerüstetes Otoskop, Eiq. 2 eine Seitenansicht des aus
seiner Steckfassung am Griff herausgezogenen Berührungssensors, Fi. 3 eine Endansicht
des Berührungssensors von Fig. 2, und Fig. 4 die komplette Schaltung mit Beleuchtungslampe,
Berührungssensor und Zeitgeberschaltung.
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Fig 1 zeigt ein Otoskop mit einem Gehäusegriff 10 und einem Gehäusekopf
11, die miteinander lösbar verbunden sind. Im gezeigten Beispiel ist der Gehäusekopf
11 so ausgebildet, daß er selbst den oberen Teil des Gehäusegriffs bildet. Im Gehäusegriff
10 sind die Batterien 12,die Beleuchtungslampe 13 und zwischen ihnen ein Zeitgeberschaltungsträger
14 angeordnet.
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Ist die Beleuchtungslampe 13 in Betrieb, so wird ihr Licht über Lichtleiterstäbe
15, Glasfasern oder dergleichen zum Umfang eines im Gehäusekopf 11 vorhandneen Innentrichters
16 umgelenkt. Der Innentrichter 16 begrenzt einen Durchblick durch den Gehäusekopf
auf das Beobachtungsfeld. Dieses wird auf diese Weise ausgeleuchtet und kann mit
Hilfe der Lupe 17 beobachtet werden.
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Für die Inbetriebnahme der Beleuchtungslampe ist ein Berührungssensor
18 vorgesehen. Dieser ist am Gehäusegriff an einer ergonomisch günstigen Stelle
auf seiner vom Diagnosefeld abweisenden und dem Benutzer zugewandten Seite angeordnet.
Die Anordnung erfolgt zweckmäßig an der Stelle,
an der beim Ergreifen
des Gerätes der Daumen des Benutzers zu liegen kommt. Es kommt dabei nicht darauf
an, ob der Berührunqssensor am Gehäusegriff 10 oder am Gehäusekopf 11 angeordnet
ist. Wichtig ist lediglich, daß er mühelos und nahezu von selbst beim Ergreifen
des Gerätes betätigt wird.
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Fig. 2 zeigt, daß der Berührungssensor 18 eine einfache, steckbare
Einheit darstellt. Das erleichtert den Einbau. Uber zwei Kontaktfahnen 19 und 20
werden dabei zugleich die notwendigen elektrischen Kontakte hergestellt. Das Fehlen
beweglicher Teile vereinfacht die Konstruktion des Gerätes und erhöht die Betriebssicherheit.
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Fig. 3 zeigt, daß der Berührungssensor im wesentlichen aus zwei Kontaktplatten
21, 22 besteht, von denen die eine mit der Kontaktfahne 19, die andere mit der Kontaktfahne
20 elektrisch leitend verbunden ist. Die Kontaktplatten 21, 22 sind hinreichend
großflächig ausgebildet, um das Aufsuchen zu erleichtern. Sie sind überdies unter
geringem Abstand voneinander angeordnet und dadurch voneinander elektrisch getrennt.
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Beim Ergreifen des Diagnoseqerätes wird aber durch den Kontakt mit
der menschlichen Haut die Kontaktplatte 21 mit der Kontaktplatte 22 elektrisch leitend
verbunden. Das geschieht beispielsweise durch den Daumen. Der Berührungssensor stellt
dann einen vom Hautwiderstand abhängigen elektrischen Widerstand dar, der in der
Größenordnung einiger Kiloohm liegt und jedenfalls um mehrere Größenordnungen kleiner
ist als der durch den Berührunqssensor ohne Hautkontakt gebildete elektrische Widerstand.
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Fig. 2 zeigt einen möglichen Aufbau der Schaltung. Die Beleuchtungslampe
13 ist hier mit L, der Berührungssensor 18 mit Sp bezeichnet.
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Man erkennt zwei Darlingtontransistoren T1 und T3 (Emitterfolger),
deren Durchlaßpfade einerseits an das von der Batterie 12 gelieferte Potential von
+ 3 Volt angeschlossen sind, während in ihrer Verbindung zum Massenpotential beim
Darlingtontransistor T1 ein Spannungsteiler, beim Darlingtontransistor T3 die Beleuchtungslampe
liegt.
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Die Basis des Darlingtontransistors T1 ist an den Verbindungspunkt
zweier Widerstände R1 und R2 angeschlossen, die in Reihe mit dem Berührungssensor
Sp einen Spannungsteiler bilden. Zwischen Potential und den Verbindungspunkt des
Berührungssensor mit der einen Klemme des Widerstandes R1 ist überdies der Kondensator
C1 angeschlossen, zwischen Potential und der anderen Klemme des Widerstandes R1
bzw. dem Emitter des Darlingtontransistors T1 der Kondensator C2.
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Der mit dem Strompfad des Darlingtontransistors T1 in Reihe geschaltete
Spannunqsteiler aus den Widerständen R3, R4 und R5 dient zur Steuerung eines weiteren
Transistors T2,dessen Basis am Verbindungspunkt der Widerstände R4 und R5 angeschlossen
ist. Zwischen den Verbindungspunkt der Widerstände R3 und R4 und Masse ist ein Kondensator
C3 gelegt. Ist der Darlingtontransistor T1 leitend, so wird dieser Kondensator aufgeladen.
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Der Transistor T2 liegt nun selbst in Reihe mit dem Spannung steiler
aus Widerständen R6 und R7 zwischen Potential und Masse. An den Verbindungspunkt
der Widerstände R6 und R7 ist die Basis des Darlingtontransistors T3 angeschlossen.
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Schließlich ist zwischen Potential und Masse noch der Kondensator
C4 gelegt.
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Als Beispiel für die Werte der einzelnen Schaltungselemente seien
folgende Dimensionierungen angeführt:
R1 12 Kiloohm R2 4,7 Megaohm
R3 100 Ohm R4 470 Kiloohm R5 1 Megaohm R6 47 Kiloohm R7 470 Kiloohm C1 470 Picofarad
C2 220 Picofarad C3 10 Microfarad C4 2,2 Microfarad Die ihrem Aufbau nach oben erläuterte
Zeitgeberschaltung arbeitet wie folgt: 1. Ruhezustand Der Berührungssensor wird
nicht berührt und stellt damit einen undefiniert hohen Widerstand dar ( > 100
Megaohm!.
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Die Basis des Darlingtontransistors T1 liegt über R2 ebenso am Potential
von + 3 Volt, wie sein Emitter. Da kein Spannungsunterschied besteht, ist der Transistor
gesperrt.
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Der Kondensator C3 ist in diesem Zustand entladen.
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Dadurch sind auch Basis und Emitter des Transistors T2 auf gleichem
Potential, so daß auch dieser Transistor gesperrt ist.
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Unter diesen Umständen ist der Emitter des Darlingtontransistors
T3 von Masse getrennt und liegt über dem Widerstand R7 auf dem Potential von +3
Volt. Das gilt auch für
den Emitter, so daß auch der Darlingtontransistor
T3 gesperrt ist.
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Die Beleuchtungslampe L kann also nicht von Strom durchflossen werden
und bleibt dunkel.
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Da alle Transistoren im Ruhezustand gesperrt sind, ergibt sich ein
minimaler Ruhestromverbrauch. Dieser Ruhestromverbrauch ist gegenüber der Selbstentladung
der Batterien vernachlässigbar klein. Die Betriebsbereitschaft des Gerätes hängt
damit ausschließlich nur noch vom Verhalten der Batterien 12 ab.
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2. Betriebszustand Wird nun der Sensor Sp durch einen Finger des
Benutzers berührt, so wird der Betriebszustand eingeleitet. Der Hautwiderstand liegt
im Bereich zwischen etwa 2 und 100 Kiloohm.
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Der letztgenannte Wert gilt für sehr trockene Haut. Durch den sehr
hohen Widerstandswert des Widerstandes R2 ergibt sich aber auch bei hohem Hautwiderstand
am Spannungsteiler aus Berührungssensor und den Widerständen R1 und R2 ein solcher
Spannungsabfall, daß die Emitter-Basis-Spannung des Dralingtontransistors T1 deutlich
über 1 Volt ansteigt. Dadurch ist ein sicheres Durchschalten des Darlingtontransistors
T1 gewährleistet.
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Nun wird über den gegenüber den Widerständen R4 und R5 einen sehr
niedrigen Widerstandswert aufweisenden Widerstand R3 der Kondensator C3 rasch aufgeladen.
Er erreicht beispielsweise innerhalb von 6 Millisekunden eine Klemmspannung von
2 Volt. Auch eine sehr kurze Berührung des Berührungssensors leitet damit zuverlässig
einen Betriebszustand ein. Die Klemmenspannung des Kondensators C3 wird über den
Spannungsteiler aus den Widerständen R4 und R5 an die Basis des Transistors
T2
gelegt, der durch die positive Spannung an seiner Basis durchschaltet. Dadurch kann
nunmehr über den Widerstand R6, dessen Widerstandswert nur 1/10 desjenigen des Widerstandes
R7 beträgt, ein Basisstrom desDarlingtontransistors T3 über den Transistor T2 abfließen:
Auch der Dralingtontransistor T3 geht somit in den leitenden Zustand über, die Beleuchtungslampe
leuchtet auf. Dieser Betriebszustand bleibt aufrecht, solange der Berührungssensor
berührt wird. Auch nach dem Loslassen des Berührungssensors bleibt dieser Betriebszustand
weiter aufrecht und zwar für einen Zeitraum, der im folgenden Abschnitt näher erläutert
wird.
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3. Selbsttätige Lamnenabschaltunq Sobald die Berührung des Berührungssensors
Sp endet, sperrt der Darlington T1 augenblicklich. Damit wird die Nachladung des
Kondensators C3 beendet. Die im Kondensator C3 relativ großer Kapazität gespeicherte
Ladungsmenge genügt jedoch, um den Transistor T2 noch für beispielsweise 10 Sekunden
leitend zu halten Erst nach Ablauf dieser Zeit hat sich der Kondensator C3 so weit
entladen, daß seine Klemmenspannung unter 0,6 Volt absinkt und damit unter die Basis-Emitter-Spannung
des Transistors T2. Damit geht auch T2 wieder in den gesperrten Zustand über. Dies
bewirkt ein augenblickliches Sperren auch des Darlingtontransistors T3. Die Beleuchtungslampe
erlischt.
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Durch entsprechende Dimensionierung kann die Ansprechzeit der Schaltung
, sowie die Zeit der fortgesetzten Erleuchtung des Diagnosefeldes nach Loslassen
des Berührungssensors leicht beeinflußt werden. Zweckmäßig werden diese Zeiten im
Gerät durch die Dimensionierung der Schaltelemente festgelegt. Sie können durch
einfache schaltungstechnische Maßnahmen aber auch veränderlich eingerichtet werden.
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Bezugszeichenaufstellung 10 Gehäusegriff 11 Gehäusekopf 12 Batterie
13 Beleuchtungslampe 14 Zeitgeberschaltungsträger 15 Lichtleiterstäbe 16 Innentrichter
17 Lupe 18 Berührungssensor 19 Kontaktgeber 20 Iv 21 Kontaktplatten T1 Darlingtontransistor
T2 Transistir T3 Darlingtontransistor R1 - R7 Widerstände C1 - (:4 Kondensatoren
L Beleuchtungslampe Sp Berührungssensor