DE3040831A1 - Schaltungsanordnung fuer eine lichtschranke zur gewebe-durchblutungsmessung - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung für eine Licht schranke
• zur Gewebe-Durchblutungsmessung-Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine Lichtschranke zur Gewebe-Durchblutungsmessung mit einem in Reihe mit einem lichtemittierenden Element als $ender 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 Körper teil, der so durchblutet wird, dass eine Pulsabnahme möglich ist, Bekannt sind dabei Ausfuhrungen, bei denen die durch Sender und FJmpfanger gebildete Lichtschrankeüberhaupt nicht oder nur im Empfängerkreis geregelt wird. Das ist aufwendig und erfordert speziell gesteuerte Verstärkeranordnungen.
• Als Sender ist z.B. eine hfrarotlicht aussendende Leuchtdiode bekannt, was einbezogen wird.
• Als Empfänger sind Phototransistoren, IDRLWiderstände, 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 Impulsatfnahme beeinflusst wird.
• Bei den bekannten Ausführungen ändert sich damit der Ampli tudenhub 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 serien Eigenschaften immer eine günstige Signalgabe für die Pulsanzeige erreicht wird.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst1 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 Arbeitswiderstsnd 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 Ausgangs--signals 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 P.ücESoppelungszweig 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 GemäR 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 zeigen Fig. 1: ein Prinzipschaltbild Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel für die Schaltung.
• In Fig. 1 ist zwischen einem Sender, einer lichtemittierenden Diode l,und einem Empfänger, einem Phototransistor 2, ein Gewebe 15 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 Ätasgangesignal auftritt. Vom Ausgang 4 ist ein iRück;applungszweig zur Stromquelle 3 geführt. In diesem Rückkopplungszweig befindet sich ein Regler 8. Diesem Regler kann gemäß Darstellung in Fig. 1 ein Sollwert zugeführt werden, durch den die Stromquelle 3 so eingeregelt wird, daß aufgrund der Lichtemission im Hinblick auf die Eigenschaften des Gewebes 15 an dem Phototransistor 2 ein Betriebzustand Fig. erreicht wird, daß er in seinem optimalen Arbeitsbereich arbeitet.
• Eine vorteilhafte Ausführung ist in Fig. 2 gezeigt. Es ist erkennbar, daß als Regler 8 ein Regeltransistor vorgesehen ist. Durch eine Gleich-Spannungsquelle 14. wird die P'etriebsspannung UB eingestellt. Die regelbare Stromquelle wird durch einen Transistor 3 gebildet. Uber die Widerstände 12 und 13 wird der maximale Strom bestimmt, der in die Diode 1 geliefert werden kann.
• An den Ausgang 4 ist ein Arbeitswiderstand 6 für den Phototransistor angeschlossen. Von dem Ausgang 4 geht der Rückkopplungszweig zu dem als Regeltransistor ausgeführten Regler 8. In Rückkopplungszweig ist ein Tiefpaß lo, 11 angeordnet, der dafür sorgt, daß keine Gegenkopplung des Pulssignals erfolgt. Ein Widerstand 7 sorJt in Verbindung mit den Elementen des Tiefpasses lo, 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 Betriebs-Spannung ab, die durch die Spannungsquelle 14 geliefert wird. Infolgedessen wird über den Rückkopplungszweig mit dem Tiefpaß lo, 11 und dem Steuerwiderstand ?, dein Regler 8, und zwar der Basis des den Regler bildenden Regeltransistors, ein Strom zugeführt, der dem Spannungs abfall am Arbeitswiderstand 6 proportional ist.
• Dadurch leitet der den Regler 8 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 Arbeitawiderstand 6 entsprechend verr-ingert. Dieses setzt sich infolge der lo@un@ des Rückkopplungszweiges mit dem Tiefpass 10, 11 und dem Steuerwiderstand 7 so weit fort, bis, im Hinblick auf den optimalen Arbeitsbereich des Phototransistors 2, am Arbeitswiderstand 6 die Spannung UB/2 auftritt.
• Der genaue Wert für den Arbeitswiderstand ergibt sich aus der Dimensionierung der anderen Bauelemente.
• Der Hinweis auf die halbe Betriebsspannung hangt von der Art des verwendeten Empfängers ab. Es wird im Hinblick auf aie Darstellung in Fig. 1 und auch obige Bemerkungen fur verschiedene mögliche Ausführungen des Empfängers 2 einbezoen, daß ein anderer Spannungswert der Betriebsspannung am Arbeitawiderstand 6 eingeregelt wird, um im optimalen Arbeitspunkt zu arbeiten, in welchem die Pulssignale unabhängig von den speziellen Eigenschaften des Gewebes in gleichmäßig guter Weise wiederzugeben sind.

Claims (7)

1. 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. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Arbeitswiderstand (6) am Ausgang (4) In einer Größenordnung, daß an diesem Arbeitswiderstand (6, etwa die Hälfte der Betriebsspannung UB abfällt.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vom Ausgang (4) zu der steuerbaren Stromquelle (3) eine Rückkopplung angeordnet ist, welche die Stromquelle (3) in Abhängigkeit von der Größe des Ausgangssignals auf einen Wert einregelt, daß am Arbeitswiderstand (6) die halbe Betriebsspannung abfällt.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rückkopplungszweig ein Regler (8) für die steuerbare Stromquelle (3) angeordnet ist.
5. 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rückkopplungszweig ein Tiefpass (lo, 11) angeordnet ist.
6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Stromquelle (3) als Transistor ausgeführt it, dem als Regler (8) ein Regeltransistor vorgeschaltet ist, der an den Rückkovplungszweig angeschlossen ist.
7. 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.