DE2232948A1

DE2232948A1 - INPUT CIRCUIT FOR A MEASUREMENT AMPLIFIER

Info

Publication number: DE2232948A1
Application number: DE19722232948
Authority: DE
Inventors: Heinz Dehnert; Hermann Steiert
Original assignee: Hugo Sachs Elektronik KG
Current assignee: Hugo Sachs Elektronik KG
Priority date: 1972-07-05
Filing date: 1972-07-05
Publication date: 1974-01-17
Also published as: DE2232948B2

Description

Eingangsschaltung für einen Meßwertverstärker Die Erfindung betrifft eine Eingangsschaltung für einen Meßwertverstärker zur Anzeige bzw. zum Registrieren von Meßwerten einer ersten physikalischen Größe mit nicht definiertem Nullpunkt bei der Messung physiologischer Größen. Input circuit for a measurement amplifier The invention relates to an input circuit for a measuring amplifier for display or for registration of measured values of a first physical quantity with an undefined zero point when measuring physiological quantities.

Bei der messung physiologischer Größen, insbesondere am lebenden Objekt, treten große Schwierigkeiten auf bei der Anzeige und Registrierung einer ersten physikalischen Größen in Abhängigkeit einer zweiten physikalischen Größe. Beispielsweise bei Kraft-Wegmessungen an Muskeln, Zähnen usw. ist eine Registrierung des Wegs in Abhängigkeit der Zeit erforderlich, und zwar des Wegs, den der Muskel bzw. der Zahn bei Einwirken von konstanten oder veränderlichen Kräften zurücklegt. Bei diesen Kraft-Wegmessungen hängt der Nullpunkt der Wegmessung ab von einer bestimmten Kraft, die auf das zu messende Objekt ausgeübt wird. Dieser Nullpunkt ist von Objekt zu Objekt verschieden. When measuring physiological quantities, especially on living things Object, there are great difficulties viewing and registering a first physical quantities as a function of a second physical quantity. For example, for force-displacement measurements on muscles, teeth, etc. is one Registration the path required as a function of time, namely the path the muscle takes or the tooth moves back under the action of constant or variable forces. With these force-displacement measurements, the zero point of the displacement measurement depends on a specific one Force exerted on the object to be measured. This zero point is from the object different to object.

Dieser Nullpunkt hängt weiterhin davon ab, wie die Kraft auf das zu messende Objekt wirkt. Bei der Messung von Muskelkontraktionen beispielsweise wirkt auf den Muskel eine ständig zunehmende Kraft, wobei von einer bestimmten Kraft ab eine Dehnung des Muskels erfolgt, dieser also aufgrund der auf ihn wirkenden Kraft einen Weg zurücklegt.This zero point still depends on how the force is approaching measuring object acts. For example, it works when measuring muscle contractions on the muscle a steadily increasing force, depending on a certain force the muscle is stretched, i.e. it is due to the force acting on it covers a path.

Seither war es erforderlich, hier eine erste Versuchsmessung durchzuführen, um in etwa den Nullpunkt beispielsweise der Wegmessung zu bestimmen. Since then it has been necessary to carry out a first test measurement here, in order to roughly determine the zero point, for example of the distance measurement.

Aufgrund dieser Versuchsmessung wurde eine Meßbrücke nach Betrag oder nach Betrag und Phase von Hand abgeglichen. Bei der eigentlichen Messung trat jedoch meistens eine Verschiebung des Nullpunkts auf, d.h.On the basis of this experimental measurement, a measuring bridge according to the amount or Adjusted by hand according to amount and phase. During the actual measurement, however, occurred mostly a shift of the zero point, i.e.

die Kraft, ab welcher die Wegmessung stattfinden soll,war nicht mehr identisch mit derjenigen Kraft, die bei der Versuchsmessung ermittelt worden ist.the force from which the distance measurement should take place was no longer identical to the force that was determined in the test measurement.

Bei der Kraft-Wegmessung an Zähnen ist ein weiterer, auf die Messung nachteiliger Effekt feststellbar. Wenn ein Zahn aufgrund einer auf ihn wirkenden Kraft ausgelenkt wird, kehrt er nur langsam in seine ursprüngliche Lage zurück. Wirkt neuerlich eine Kraft auf den Zahn, bevor er in seine Ausgangslage zurückgekehrt ist, ist sein Verhalten ein anderes als bei der ersten Messung, wobei nunmehr die Aufgabe besteht, das Verhalten des Zahns bei neuerlichen Messungen von einer bestimmten Kraft oder von einer bestimmten Auslenkung des Zahns ab zu erfassen. Dies bedeutet also, daß bei jeder Messung ein neuer Nullpunkt vorliegt. When measuring the force-displacement on teeth, another is the measurement adverse effect noticeable. When a tooth is due to an acting on it Force is deflected, it only slowly returns to its original position. Another force acts on the tooth before it returns to its starting position returned is, its behavior is different from that of the first measurement, but now the The task is to determine the behavior of the tooth when taking new measurements of a certain To detect force or from a certain deflection of the tooth. this means that is, that there is a new zero point with every measurement.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Eingangsschaltung für einen Meßwertverstärker zu schaffen, bei welcher jeder beliebige Eingangswert als Nullpunkt für die Anzeige bzw. Registrierung herangezogen werden kann. Dieser Nullpunkt soll entweder abhängig sein von einem bestimmten Meßwert einer ersten physikalischen Größe, die anzuzeigen und zu registrieren ist, oder von einer zweiten physikalischen Größen, von der die erste physikalische Größe abhängig ist. There is therefore the task of an input circuit for a measuring amplifier to create at which any input value as a zero point for the display or registration can be used. This zero point should either be dependent be of a certain measured value of a first physical quantity that display and is to be registered, or of a second physical quantity from which the first physical quantity is dependent.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Eingangsschaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß mit der Eingangsleitung des Verstärkers eine Speicherschaltung verbindbar ist, deren Speicherwert im Augenblick der Trennung von der Eingangsleitung den Nullpunkt der Anzeige bzw. Registrierung bestimmt, wobei die Anzeige- bzw. Registrierwerte die Eingangswerte bezüglich des Speicherwerts darstellen. To solve this problem, in the case of an input circuit, the mentioned type proposed according to the invention that with the input line of the amplifier a memory circuit can be connected, the memory value of which at the moment of disconnection determined by the input line the zero point of the display or registration, where the display or registration values the input values with regard to the stored value represent.

Als Speicherschaltung dient vorzugsweise ein Speicherkondensator, der über eine Taste mit der Eingangsleitung verbindbar bzw. trennbar ist. A storage capacitor is preferably used as the storage circuit, which can be connected or disconnected to the input line via a button.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend erläutert. Es zeigen: Die Fig. 1 eine erste Schaltungsanordnung mit automatisch betätigter Speicherschaltung. Embodiments of the invention are explained below. They show: FIG. 1 a first circuit arrangement with an automatically actuated one Memory circuit.

Die Fig. 2 eine zweite Schaltungsanordnung mit manuell betätigbarer Speicherschaltung. 2 shows a second circuit arrangement with a manually operable one Memory circuit.

Die nachstehende Erläuterung der Fig. 1 und 2 wird anhand von Kraft-Wegmessungen vorgenommen. The following explanation of FIGS. 1 and 2 is based on force-displacement measurements performed.

In Fig. 1 ist der Schaltungspunkt 1 der Eingang für die Wegmeßsignale. Es handelt sich hierbei um die Signale, welche zeitabhängig zu registrieren sind. Diese Signale am Eingang 1 werden dem Eingang 7 eines Differenzverstärkers 4 zugeführt. Die Ausgangswerte des Differenzverstärkers 4 treten am Schaltungspunkt 5 auf. Wenn der Kontakt 2 geschlossen ist, gelangen die Meßwerte vom Eingang 1 gleichzeitig zum Speicherkondensator 3 und laden diesen auf. Diese Speicherwerte des Kondensators 3 gelangen über einen Impedanzwandler mit dem #Verstärkungs grad V = 1 an den zweiten Eingang 8 des Differenzverstärkers 4. Die Ausgangswerte des Differenzverstärkers 4 am Schaltungspunkt 5 stellen also jeweils die Differenz zwischen den Meßwerten am Eingang 1 und den Speicherwerten am Kondensator 3 dar. In Fig. 1, the circuit point 1 is the input for the measuring signals. These are the signals that are to be registered as a function of time. These signals at input 1 are fed to input 7 of a differential amplifier 4. The output values of the differential amplifier 4 appear at the node 5. if contact 2 is closed, the measured values from input 1 arrive at the same time to storage capacitor 3 and charge it. These storage values of the capacitor 3 reach the second via an impedance converter with the # gain V = 1 Input 8 of the differential amplifier 4. The output values of the differential amplifier 4 at circuit point 5 represent the difference between the measured values at input 1 and the stored values at capacitor 3.

Wird der Schalter 2 bzw. die Taste 2 bei Erreichen eines bestimmten Meßwertes am Eingang 1 geöffnet, weist der Kondensator 3 eine Ladung auf, die dem Meßwert am Eingang 1 zumZeitpunkt des Öffnens der Taste 2 entspricht. Dieser Speicherwert am Kondensator 3 bewirkt also stets eine Verminderung des Meßwertes um den Speicherwert. If the switch 2 or button 2 is reached when a certain Measured value at input 1 opened, the capacitor 3 has a charge, the corresponds to the measured value at input 1 at the time key 2 was opened. This The stored value on the capacitor 3 therefore always causes a reduction in the measured value about the memory value.

Am Ausgang 5 liegt also stets ein Signal, welches gebildet wird vom Meßwert am Eingang 7 abzüglich' dem Speicherwert am Eingang 8 des Verstärkers 4, gegebenenfalls um einen Faktor entsprechend dem Verstärkungsfaktor des Verstärkers 4 multipliziert.At the output 5 there is always a signal which is formed by the Measured value at input 7 minus the stored value at input 8 of amplifier 4, possibly by a factor corresponding to the amplification factor of the amplifier 4 multiplied.

Falls die Registrierung der Wegmeßwerte am Eingang 1 erst ab einer bestimmten Kraft erfolgen soll, ist ein Komparatorschaltung 10 vorgesehen, die vom Eingang 11 mit Kraftwerten gespeist wird. Am Komparator 10 wird ein bestimmter Kraftwert eingestellt, bei dessen Erreichen ein Relais 9 betätigt wird, welches die Taste 2 öffnet. Auf diese Weise weist der Kondensator 3 eine von der Wegmessung abhängige Ladung auf, wie sie zum Zeitpunkt des Auftretens des vorgenannten Kraftwertes vorhanden ist. If the registration of the measured values at input 1 is only possible from one To take place certain force, a comparator circuit 10 is provided, which is from Input 11 is fed with force values. A certain force value is applied to the comparator 10 set, when it is reached a relay 9 is actuated, which the button 2 opens. In this way, the capacitor 3 has a path measurement dependent Charge on, as it is present at the time of the occurrence of the aforementioned force value is.

Am Eingang 11 des Komparators 10 brauchen nicht notwendigerweise Kraft#eßwerte anliegen. Sollen beispielsweise Wege registriert werden, die ab einer bestimmten Vordehnung des Muskels zu registrieren sind, sind die Eingänge 1 und 11 miteinander verbunden und im Komparator 10 wird die Vordehnung eingestellt, ab welcher die Registrierung zu erfolgen hat Es ist selbstverständlich, daß die erfindungsgemäße Eingangsschaltung nicht nur für Kraft-Wegmessungen anwendbar ist. Bei Untersuchungen am Herzen beispielsweise liegen am Eingang 1 gemessen Druckwerte des Blutdrucks an, während am Eingang 11 des Komparators Wegmeßwerte anliegen. Bei Untersuchungen der Herzmuskulatur ist es beispielsweise von Interesse, die ab einer bestimmten Herzmuskelkontraktion auftretenden Drücke in Abhängigkeit der Zeit zu erfassen. In diesem Fall wird am Komparator 10 der einer bestimmten Kontraktion entsprechende Wegmeßwert eingestellt, ab welchem die Drücke zu registrieren sind. Bei Erreichen dieses Wegmeßwertes öffnet die Taste 2 und die Druckregistrierung erfolgt. At the input 11 of the comparator 10 do not necessarily need Force values are present. If, for example, routes are to be registered that start from a inputs 1 and 11 connected to one another and the pre-stretching is set in the comparator 10, from which the registration has to take place It goes without saying that the inventive Input circuit is not only applicable for force-displacement measurements. During examinations at the heart, for example, there are pressure values measured at input 1 Blood pressure while at input 11 of the comparator there are measured values. During examinations For example, it is of interest to the heart muscles from a certain point onwards Record heart muscle contraction pressures as a function of time. In this case, the one corresponding to a specific contraction is displayed on the comparator 10 Distance measured value set from which the pressures are to be registered. Upon reaching this measured value opens key 2 and the pressure is registered.

In den Fällen, wo beispielsweise bei einer Kraft-Wegmessung der genaue Kraftverlauf von sekundärem Interesse ist, kann die Komparatorschaltung 10 dazu herangezogen werden, Signale beim Erreichen bestimmter Kräfte abzugeben. Diese sehr kurzzeitigen Signale werden den Wegsignalen überlagert und ergeben bei der Registrierung der Weg-Zeitkurve kleine Marken, die der jeweils erreichten Kraft entsprechen. In those cases where, for example, the exact If the force curve is of secondary interest, the comparator circuit 10 can do so can be used to emit signals when certain forces are reached. This very Short-term signals are superimposed on the path signals and result during registration small marks on the path-time curve, which correspond to the force reached in each case.

Am Komparator 10 wird also ein erster Wert eingestellt, der eine Betätigung des Relais 9 bewirkt, und ein entsprechender Eingangswert am Eingang 11 vorliegt.A first value, which is an actuation, is set on the comparator 10 of relay 9 and a corresponding input value is present at input 11.

Auf diese Weise ist der Nullpunkt der Registrierung der Werte am Eingang 1 bestimmt. Der Komparator 10 kann nunmehr so eingestellt sein, daß bei jeder Erhöhung der Kraft um beispielsweise 5 Gramm ein kurzzeitiges Signal an die Leitung 12 abgegeben wird, die mit dem Ausgang 5 des Differenzverstärkers 4 verbunden ist. Im Aufschrieb des Weg-Zeitdiagramms sind diese kurzzeitigen Impulse als kurzzeitige Spitzen erkennbar und der Folge dieser Spitzen ist in etwa der Verlauf der Kraft entnehmbar. Bei einem zweikanaligen Registriergerät kann jedoch ohne weiteres eine separate Kraft-Zeitkurve synchron aufgezeichnet werden.In this way, the zero point is the registration of the values at the input 1 determined. The comparator 10 can now be set so that with each increase a brief signal is given to the line 12 of the force by, for example, 5 grams which is connected to the output 5 of the differential amplifier 4. In the note These short-term impulses are recognizable as short-term peaks in the path-time diagram and the sequence of these peaks shows roughly the course of the force. At a two-channel recorder can, however, easily A separate Force-time curve can be recorded synchronously.

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist eine manuelle Betätigung der Taste 13 vorgesehen. In the circuit arrangement according to FIG. 2, manual actuation is required the button 13 is provided.

Beim Beispiel der Kraft-Wegmessung werden die Meß-, werte beobachtet, die für den Beginn der Registrierung maßgebend sind. Die gedrückte Taste 13 wird also bei Erreichen einer bestimmten Größe der Kraft (oder des Wegs) geöffnet und der im Kondensator 3 gespeicherte Wert des Signals am Eingang 1 zum Zeitpunkt des Öffnens der Taste 13 gelangt über eine Inverterschaltung an anden Eingang eines Verstärkers 15, an welchem auch die Meßsignale vom Eingang 1 anliegen. Da im Inverter 14 eine Vorzeichenumkehr#stattfindet, werden die Speicherwerte 3 von den Meßwerten am Eingang 1 subtrahiert. Am Ausgang 5 liegt somit ein Differenzwert, der gegebenenfalls um einen Faktor entsprechend dem Verstärkungsfaktor des Verstärkers 15 multipliziert ist.In the example of force-displacement measurement, the measured values are observed, which are decisive for the start of registration. The pressed key 13 becomes so when a certain amount of force (or path) is reached, it opens and the value of the signal at input 1 stored in capacitor 3 at the time of Opening the button 13 reaches the input of a via an inverter circuit Amplifier 15 to which the measurement signals from input 1 are also present. Because in the inverter 14 a sign reversal # takes place, the stored values 3 of the measured values subtracted at input 1. At the output 5 there is thus a difference value which, if necessary multiplied by a factor corresponding to the gain of the amplifier 15 is.

ANSPRÜCHEEXPECTATIONS

Claims

CLAIMS 4 Input circuit for a measuring amplifier for display or for registering measured values of a first physical variable with not defined zero point when measuring physiological quantities, thus g e n n z e i c h -n e t that with the input line of the amplifier a memory circuit is connectable, the memory value of which at the moment of disconnection from the input line determines the zero point of the display or registration, with the display tool. Registration values represent the input values minus the stored value.

2. A circuit according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that a storage capacitor can be connected to the input line via a button is.

3. A circuit according to claim 2, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the two inputs of a differential amplifier on the one hand with the input line, on the other hand are connected to the storage capacitor.

4. A circuit according to claim 3, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that between the storage capacitor and one entrance of the Differential amplifier is connected to an impedance converter (Vii).

5. A circuit according to claim 2, characterized in -g e k e n n -z e i qh n e t that the input line and the storage capacitor together at the input of a Amplifier lie, between the storage capacitor and the input a Inverter circuit (V = -1) is connected.

6. A circuit according to claim 2, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the key can be operated manually.

7. A circuit according to claim 2, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the key can be actuated as a function of a second physical variable.

8. A circuit according to claim 7, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the key can be actuated by a comparator.

9. A circuit according to claim 7, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that, when certain values of the second physical quantity are reached, they are short-term Pulses from a comparator display or Registration values of the first physical Size to be superimposed.

L e r s e i t e