DE2023027A1

DE2023027A1 - Vorrichtung zur Regelung eines Fluessigkeitsstroemungssystems mit Tropfstrecke

Info

Publication number: DE2023027A1
Application number: DE19702023027
Authority: DE
Inventors: H J Hildebrandt
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-05-13
Filing date: 1970-05-12
Publication date: 1970-11-19
Also published as: NL7006908A; FR2042606A1; JPS51799B1; SE376843B; FR2042606B1; GB1301033A; US3609379A

Description

Vorrichtung zur Regelung eines
Flüssigkeitsströmungssystems mit Tropfstrecke

Die Erfindung betrifft allgemein fotoelektrische Meßfühler und Regelungssysteme und insbesondere solche Systeme, die
zur Steuerung der Flüssigkeitsströmung in Systemen für intra venöse Ernährung und andere Systeme eingerichtet sind, in
denen die Strömung in Tropfenform auftritt.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein System für die Erfassung und die zeitliche Steuerung zu liefern, einschließlich fotoelektrischer Meßfühler und zugehöriger Schal tung, welches die Nachteile vorbekannter Systeme vermeidet und gleichzeitig beträchtliche weitere Vorteile erzielt.
Einer dieser Vorteile ist die Fähigkeit, zwischen normalen Tropfen und gewissen Abnormalitateη der Strömung zu unterscheiden, die in einigen Anwendungen von Vorrichtungen für intravenöse Ernährung beobachtet wurden.

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Insbesondere wurde in Abhängigkeit von der Form der verwendeten Tropfenkammer und von der zugeführten Flüssigkeit gefunden, daß unter einigen Umständen anstelle einzelner fallender Tropfen ohne irgendeine Begleitflüssigkeit sich ein oder mehrere sekundäre Tropfen bilden können und eine Spur (trail) hinter jedem primären Tropfen auftritt. Diese sekundären Tropfen haben im allgemeinen eine so kleine Größe und Anzahl, daß sie die Genauigkeit der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit nicht ernsthaft beeinträchtigen, es sei denn, sie werden erfaßt und als Eingangssignal auf die Steuerung in der gleichen Weise wie normale Tropfen eingegeben. Die fotoelektrischen Meßfühlersysteme gemäß der Erfindung enthalten Mittel, die sie für solche sekundäre Tropfen unempfänglich machen, so daß sie auf diese nicht ansprechen, und die gleichen Mittel verhindern ein mehrfaches Ansprechen auf einen einzigen Tropfen infolge von Szintillation oder anderen optischen Effekten, welche dazu neigen, das Ausgangssignal des Meßfühlers während des Vorbe if aliens des Tropfens zu modulieren.

Eine v/eitere Abnormalität der Strömung, die manchmal besonders bei Anwendungen für die intravenöse Ernährung beobachtet wurde, in der die Einführung durch eine Kanüle mit einer relativ großen Bohrung anstatt durch die übliche Nadel mit kleiner Bohrung geschieht, ist die Ausbildung einer Säule oder eines stetigen Flüssigkeitsstroms durch die Tropfenkammer anstelle der erwünschten Folge von ausgeprägten Tropfen. Um diesen Zustand automatisch zu korrigieren, muß der Meßfühler so eingerichtet sein, daß er hierauf in der Weise anspricht, daß er ein Eingangssignal liefert, welches die Strömungssteuerung in der Richtung auf den Absperrpunkt treibt und dadurch die Strömungsgeschwindigkeit wieder auf einen Wert verringert, an dem sich diskrete Tropfen ausbilden.

Eine zusätzliche Fähigkeit, die oft bei Steuerungssystemen für intravenöse Ernährung gefordert wird, ist die Fähigkeit zur Messung des Pegels der Flüssigkeitsmenge, die während des

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Normalbetriebes den Boden der Tropfenkammer füllt. Genauer gesagt, soll das System das Fallen des Pegels dieser Flüssigkeit erfassen, welches beim Leerwerden der Vorratsflasche auftritt und soll auf das Absinken des Pegels durch Abklammern des ZuIeitungsschlauchs ansprechen. Wenn der Zustand einer leeren Flasche erfaßt und die Steuerung dazu gebracht werden kann, darauf durch genügend schnelles Abklammern des ZuIeitungsschlauchs anzusprechen, so daß die ganze Leitung unterhalb der Tropfenkammer mit Flüssigkeit gefüllt bleibt, dann kann eine neue Versorgungsflasche im Austausch eingesetzt werden ohne die Notwendigkeit, die ganze Leitung zu leeren und ohne den Patienten durch das Entfernen und das Wiedereinführen der Injektionsnadel zu stören, wie es manchmal notwendig ist, wenn man den Zuleitungsschlauch leerlaufen läßt.

Eine unangenehme Schwierigkeit bei der Durchführung dieser Funktion der Erfassung des Pegels auf fotoelektrischem Wege wird bewirkt durch die Unterschiede in der Transparenz der verschiedensten Arten der Flüssigkeiten, welche durch die Apparatur gehindhabt werden müssen. Gewöhnlich können die Lichtquelle und die Fotozelle leicht in konventioneller Weise so angeordnet werden, daß sie die Änderungen im Pegel einer Flüssigkeit erfassen, welche fast oder vollständig undurchsichtig ist, wie beispielsweise bei Blut. Wenn sie in dieser Weise angeordnet sind, würden die konventionellen fotoelektrischen Systeme jedoch nicht eine zuverlässige Erfassung von vollständig durchlässigen Flüssigkeiten, wie beispielsweise destilliertem Wasser, ergeben, so daß die Anpassungsfähigkeit der Systeme, welche sich für die Feststellung einer leeren Flasche auf diese fotoelektrischen Systeme verlassen, auf diese Weise notwendigerweise in Frage gestellt ist.

Die fotoelektrischen Meßfühler gemäß der vorliegenden Erfindung ergeben neue und verbesserte Fähigkeit bezüglich dieser verschiedenen angeführten Problembereiche. Sie liefern eine gute Genauigkeit der Steuerung der Durchflußgeschwindigkeit

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sogar bei Flüssigkeiten, die dazu neigen, sekundäre Tropfen auszubilden, eine gute Empfindlichkeit und eine gute Steuerung bei einem stetigen Strom, sogar in den Fällen, in denen der Strom relativ dünn ist, wie beispielsweise in den sogenannten "Minidrip"-Systemen, die bei der Pädiatrie oft verwendet werden. Außerdem liefert es eine gute Zuverlässigkeit der Feststellung leerer Flaschen bei irgendeiner gewöhnlichen Flüssigkeit, unabhängig von der Transparenz oder Undurchsichtigkeit der Flüssigkeit. Neben diesen Vorteilen in der Leistungsfähigkeit und der Sicherheit gestatten die erfindungsgemäßen Systeme eine relative Einfachheit im Aufbau und in der Schaltung, welche im Interesse der Zuverlässigkeit und der Kosten erwünscht sind, und ermöglichen auch eine Leichtigkeit und Vielseitigkeit der Verwendung, welche die Anwendung auf intravenöse Ernährung unter den verschiedensten Anforderungen und auf andere Flüssigkeitsströmungssteuerungen ermöglicht.

Kurz gesagt, enthalten Steuersysteme gemäß der Erfindung fotoelektrische Tropfen-Meßfühlervorrichtungen, einschließlich einer Lichtquelle und einer Fotozelle. Diese arbeiten so, daß sie beim Durchgang jedes Tropfens, einschließlich primärer und sekundärer Tropfen, ein elektrisches Signal am Ausgang abgeben, während der Tropfen durch den Lichtstrahl durchfällt und die Fotozelle abschattet. Um Steuerungsungenauigkeiten zu vermeiden, die auf das Ansprechen auf Tropfensignale von sekundären Tropfen zurückzuführen sind, sind Tropfen-Impuls-Erzeugungsvorrichtungen vorgesehen, welche noch eine Vorrichtung zur Hemmung der Impuls-Erzeugung nach jedem primären Tropfen während einer Zeitspanne beinhalten, die länger ist als diejenige Zeitspanne, die charakteristischerweise jeden primären Tropfen und seinen zugehörigen sekundären Tropfen voneinander trennt. Sie ist jedoch kürzer als die Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden primären Tropfen, sogar bei der höchsten wählbaren Strömungsgeschwindigkeit. Auf diese weise bleibt das System in der Lage/ auf

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normale Weise auf alle primären Tropfen im ganzen wählbaren Bereich der Strömungsgeschwindigkeiten anzusprechen und sie zu erfassen und wird trotzdem nicht auf irgendwelche sekundären Tropfen ansprechen, welche auf die primären Tropfen in einem kürzeren Abstand innerhalb dieses kleinsten zeitlichen Abstands für die primären Tropfen folgten. Die Grenze, die auf diese Weise für die maximale Frequenz oder Folgegeschwindigkeit des Tropfen-Impuls-Signals festgelegt ist, gestattet auch die Verwendung der Impulsfolgefrequenz als Basis für die Diskriminierung zwischen diesem Signal und einem anderen pulsierenden Signal, welches auf die verschiedenen Betriebsunregelmäßigkeiten hin erzeugt wird, einschließlich: 1.) der Ausbildung eines stetigen Stroms, 2.) der Leerung der Vorratsflasche und 3.) des Versagens einer Lichtquelle.

Im einzelnen enthält das System eine Schaltung, welche vorzugsweise zu einem beträchtlichen Teil noch einen Bestandteil der Schaltung des Tropfen-Impuls-Generators bildet. Diese Schaltung spricht auf jede über relativ lange zeit erfolgende Änderung in dem Ausgang der Fotozelle an, wie sie sich beispielsweise aus der Ausbildung und dem Weiterbestehen eines kontinuierlichen Stroms ergeben würde, und erzeugt eine Folge von Impulsen mit einer Impulsfolgefrequenz oder einer Frequenz, die höher ist als die Impulsfrequenz, die man sogar bei der höchsten verfügbaren Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit erhalten würde. Die Schaltung, die diese hohe Impulsfolgefrequenz erzeugt, kann auch durch Vorrichtungen zur Feststellung des Lichtausfalls getriggert werden oder durch ein Eingangssignal von einer zweiten Fotozelle, die so angeordnet ist, daß sie das Leerwerden der Flüssigkeitsversorgungsflasche mißt. Das auf einen dieser Zustände hin erzeugte Signal wird dann in einer solchen Weise dem Tropfen-Impuls-Signalgenerator zugeführt, daß man einen Ausgangsimpuls mit hoher Folgefrequenz, ähnlich dem· Impuls bei einem Zustand stetiger Strömung, erhält. Das Ausgangssignal des Impulsgenerators wird in einem Frequenzdiskriminator weiter-

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verarbeitet, welcher auf eine abnorm hohe Impulsfolgefrequenz, wie sie sich beispielsweise bei einem kontinuierlichen Strom, beim Ausfall des Lichtes oder bei einer leeren Flasche ergibt, so reagiert, daß er ein Steuer- oder Befehlssignal am Ausgang erzeugt, welches das System in den abgeschalteten Zustand oder im Falle des kontinuierlichen Stroms genügend weit in Richtung des abgeschalteten Zustandes treibt, so daß die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit auf einen Wert reduziert wird, bei dem sich wieder Tropfen ausbilden können. Zu diesem Zeitpunkt wird dann die normale Steuerung wieder hergestellt.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung werden die Signale, die einen kontinuierlichen Strom, einen Lichtausfall und eine leere Flasche anzeigen, in Form von Gleichspannung erzeugt. Solche Spannungen können leicht von dem Tropfensignal unterschieden werden, welches ein pulsierendes Signal ist, und sie können im allgemeinen in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführung dazu verwendet werden, das System in Richtung des abgeschalteten Zustandes zu treiben.

Weitere Ziele, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden verdeutlicht und ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit den Abbildungen.

Figur 1 ist ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Systems für intravenöse Ernährung mit Flüssigkeit.

Figur 2 ist eine Teilschnittansicht eines fotoelektrischen Tropfen-Meßfühlers, der für die Verwendung in dem System nach Figur 1 geeignet ist.

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Figur 3 ist eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Figur 2.

Figur 4 ist ein schematisches Schaltbild eines Meßfühlers

für Tropfen und für den Flüssigkeitsspiegel/ welcher ein Tropfenausgangssignal hat, das zur Verwendung in dem System nach Figur 1 geeignet ist.

Figur 5 ist ein schematisches Schaltbild einer Schaltung zur Einstellung der Durchflußgeschwindigkeit, der Erfassung von Fehlern in der zeitlichen Folge der Tropfen und für die Motorsteuerung zur Verwendung in dem System nach Figur 1.

Figur 6 1st ein schematisches Schaltbild einer Schaltung,

die auf ein Tropfensignal anspricht und einen "Schließ'-Befehl an die Steuerschaltung der Figur 4 beim Auftreten gewisser Abnormalitäten in der Strömung abgibt.

Figur " ist eine schema tische Schaltzeichnung einer alternativen AusfUhrungsform eines Meßfühlers für Tropfen- und Flüssigkeitsspiegel zur Verwendung in der Strömungssteuerung in einem System für intravenöse Ernährung nach Figur 1.

In den Abbildungen sind gleiche Bauteile durchweg mit gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in ihrer Anwendung auf ein System für intravenöse Ernährung. Dieses System uafaßt eine Vorratsflasche 11, die über ein Stück eines biegsamen Schlauche aus Gummi oder Kunststoff mit einer Injektionsnadel 15 verbunden ist. In diese Schlauchleitung 13 ist eine röhrenförmige Tropfenkammer 17 aus Glas oder transparentem Kunststoff eingefügt, vorzugsweise unmittelbar benachbart zu der Flasche 11. In der gegenwärtigen Praxis der Krankenhäuser

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werden die beschriebenen Elemente steril verpackt als Anordnung angeliefert, einmal verwendet und dann weggeworfen.

Das erfindungsgemäße Regelsystem für die Strömungssteuerung kann mit solchen Wegwerfanordnungen verwendet werden ohne ihre Sterilität zu beeinträchtigen und ohne selbst zwischen den Anwendungen eine Sterilisation zu erfordern, da es nicht mit der Leitung in Verbindung steht oder in irgendeiner anderen Weise in Verbindung mit der zugeführten Flüssigkeit kommt, sondern ihre Durchflußgeschwindigkeit durch variable Verengung des flexiblen Schlauche 13 steuert. Zu diesem Zweck wird ein sehneidenförmiges Teil 19 vorgesehen, das den Schlauch 13 gegen einen Amboßteil 21 drückt. Die Schneidenkante 19 wird dabei durch eine Feder von dem Schlauch abgehalten und wird durch eine Kurvenscheibe 23 gegen den Schlauch getrieben, welche ihrerseits durch einen Elektromotor 25 angetrieben wird.

Dieser Motor 25 ist ein Wechselstrom-Synchronmotor und seine Drehrichtung ist umkehrbar, so daß er sich in der einen oder anderen Richtung dreht, abhängig von der Betätigung von zwei Schaltern 27 und 29, über die der Motor mit einem Wechselstromnetzteil 31 verbunden ist. Diese Schalter 27 und 29 sind so angeordnet, daß immer dann, wenn der Schalter 27 Strom führt, der Motor 25 sich in einer solchen Richtung dreht, daß die Kurvenscheibe 23 so wirkt, daß sie den Schlauch 13 schließt oder weiter einengt und dadurch die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch ihn hindurch verringert. Jedesmal dann, wenn der Schalter 29 Strom führt, laufen der Motor 25 und die Kurvenscheibe 23 in der entgegengesetzten Richtung, um dadurch eine vergrößerung der Flüssigkeitsströmung zu der Injektionsnadel 15 zu bewirken.

Um den Zeitpunkt des Durchfallens jedes Tropfens durch die Tropfenkammer 17 zu erfassen, ist eine Fotozelle 33 und eine Lichtquelle 35 vorgesehen, die an entgegengesetzten Selten

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der Tropfenkammer 17 angeordnet sind« Dadurch unterbricht jeder Tropfen, wenn er durch die Kammer fällt, den Lichtstrahl von der Lichtquelle zu der Fotozelle. Eine zweite Fotozelle 37, die unmittelbar der Lichtquelle 35 ausgesetzt ist, kann, wie weiter unten erklärt,, für Kompensationszwecke enthalten sein. Diese zweite Fotozelle 37 und die erste Fotozelle 33 liefern beide Eingangssignale, wie gezeigt, an eine Schaltung 39 für die Erfassung des Flüssigkeitsspiegels und der Tropfen. Eine dritte Fotozelle 41 und eine justierte Lichtquelle 43 können vorgesehen werden, um den pegel der Flüssigkeit zu erfassen, die normalerweise im unteren Ende der Tropfenkammer 17 steht, um jedes Absinken des Pegels festzustellen, welches sich aus dem Leerlaufen der Flasche ergibt.

Die Schaltung 39für die Feststellung des Flüssigkeitspegels und der Tropfen erhält ihre Signaleingänge von diesen drei Fotozellen und erzeugt auf diese Signale hin ein Ausgangssignal. Dieses umfaßt während des normalen Betriebs des Gerätes eine Reihe von diskreten Impulsen, die jeweils in zeitlicher Übereinstimmung mit einem Tropfen sind. Im Falle des Auftretens einer ununterbrochenen Strömung, eines Absinkens des Spiegels der Flüssigkeit am unteren Ende der Tropfenkammer oder eines Lichtausfalls ändert sich der Signalausgang und es wird eine Impulsfolge mit einer konstanten und relativ hohen Folgefrequenz erzeugt. Diese Änderung ergibt eine Anzeige dafür, daß die eine oder die andere dieser Abnormalitäten der Strömung vorhanden ist. Das Ausgangssignal dieser Schaltung 39 steuert die Betätigung des Motors 25 durch die untenstehend zu beschreibende Steuerschaltung.

Die Steuerschaltung bildet ein Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis, welches jeden Fehler in der zeitlichen Aufeinanderfolge jedes einzelnen individuellen Tropfens mißt und den einen oder den anderen der beiden Motorantriebsschalter 27 und 29 für den Motor 25 in einer solchen Weise stromführend

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macht, daß die richtige Korrekturwirkung erzielt wird. Um die notwendige Bezugszeit zur Messung des Zeitpunktes des Tropfens zu erhalten, ist ein RC-Zeitsignalgenerator 45 enthalten, der durch die Einstellung seiner RC-Zeitkonstante die "Einstellung der Tropfenzeit" ermöglicht. Dieser Generator 45 arbeitet so, daß er eine sägezahnförmige Ausgangsspannung erzeugt. Dabei steigt die Spannung solange längs der üblichen RC-LadeSpannungskurve an, bis der Ladekondensator durch einen Eingang von der Schaltung 47 für "Tropfen-Rückstellung" zurückgestellt wird. Zu diesem Zeitpunkt fällt die Ausgangsspannung auf Null ab, bevor der nächste Aufladezyklus beginnt. Vorzugsweise werden die RC-Zeitkonstanten in dem Zeitgebergenerator 45 so eingestellt, daß die Ausgangsspannung am Generator 45 in dem Augenblick, indem die Rückstellung eintritt, immer auf dem gleichen Spannungswert für alle Einstellwerte der Durchflußgeschwindigkeit ist, wenn der "Tropfen-Rückstell-Impuls" an genau dem vorgegebenen Zeitpunkt auftritt.

Auf diese Weise kann der Wert der Ausgangsspannung am Generator 45, wenn er im Augenblick der Rückstellung mit einer festen Bezugsspannung verglichen wird, sowohl eine Anzeige darüber geben, ob der bestimmte Tropfen, welcher die Rückstellung ausgelöst hat, zum richtigen Zeitpunkt oder früher oder später eingetroffen ist und kann eine Anzeige der Größe der zeitlichen Abweichung des Tropfens geben. Um die erforderlichen Spannungsvergleiche zur Ableitung dieser Anzeige zu ermöglichen, wird das Ausgangssignal des Zeitgebergenerators 45, wie bei 49 angedeutet, weiterverarbeitet, um zwei Steuersignale zu ergeben. Eines dieser Signale erscheint bei 51 und gibt eine Anzeige der Richtung der zeitlichen Abweichung des Tropfens, d.h. es zeigt an, ob er früher oder später ist. Das andere Signal erscheint bei 53 und gibt eine Anzeige der absoluten Größe der Abweichung in dem Zeitpunkt des Tropfens, unabhängig von der Richtung. Ein drittes Signal

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wird auch an eine Schaltung 55 zur "Kein Tropfenl'-Triggerung gegeben, deren Zweck und Arbeitsweise untenstehend erläutert wird.

Die Schaltung 51 für die Richtung der zeitlichen Abweichung des Tropfens steuert einen Flip-Flop 57 in einer solchen Weise an, daß der Flip-Flop 57 den einen seiner beiden möglichen SchaItzustände einnimmt, in Abhängigkeit von der Polarität des Unterschiedes zwischen dem Signal für die Tropfenzeit und einer festen Bezugsspannung, deren Wert dem Wert des Zeit-signals für den Tropfen entspricht, wenn dieser zum richtigen Zeitpunkt eintrifft. In Abhängigkeit von der Polarität des Unterschiedes zwischen diesen beiden Spannungen nimmt der Flip-Flop 57 den richtigen der beiden möglichen leitenden Zustände ein und gibt gesteuert durch eine Gatterschaltung ein Steuersignal an den einen oder den anderen der Motorstromschalter 27 und 29.

Die Gatterschaltung 59 arbeitet so, daß sie durch das Signal für die Größe der zeitlichen Abweichung des Tropfens gesteuert wi'i, das einem variablen monostabilen Multivibrator 61 zugeführt wird. Der Multivibrator 61 erzeugt einen Ausgangsimpuls, wenn er durch ein aus der Schaltung 39 für den Flüssigkeitsspiegel und die Erfassung des Tropfens geliefertes Impuls-Signal ausgelöst wird. Dieser Ausgangsimpuls beginnt an einem Zeitpunkt, der übereinstimmt mit dem Beginn des Tropfenimpulses und dauert während einer Zeit an, die proportional der Größe des Signals für die zeitliche Abweichung des Tropfens ist.

Der Ausgang des Multivibrators 61 ist über die Leitung 63 mit der Schaltung 47 für die Tropfenrückstellung verbunden, und bildet dort den erforderlichen Tropfen-Eingangs impuls, um den RC-Zeitablenkungsgenerator 45 vor dem Beginn des nächsten Zyklus zurückzustellen. Der Multivibrator 61 ist auch über eine Leitung 65 zur Steuerung der Gatterschaltung 59 verbunden

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und steuert über diese Schaltung auch den Flip-Flop 57. Hier erfolgt die Steuerwirkung so, daß der Flip-Flop 57 zwischen den Ausgangsimpulsen des Multivibrators 61 gesperrt bleibt und während der Dauer jedes solchen Impulses betriebsfähig ist. Dieses macht den Antriebsmotor 25 durch einen der beiden Schalter 27 und 29 stromführend. Welcher Schalter betätigt wird, hängt von dem Zustand des Flip-Flops 57 ab, wie er durch die Richtung der zeitlichen Abweichung des Tropfens während einer Zeitdauer entsprechend der Dauer des Multivibratorimpulses bestimmt wird. Da jeder Multivibratorimpuls eine Dauer proportional der Größe der zeitlichen Abweichung des Tropfens hat, welcher diesen Impuls ausgelöst hat, wird der Antriebsmotor 25 nach jedem Tropfenimpuls während einer Zeitdauer stromführend gemacht, welche proportional der Größe der zeitlichen Abweichung des Tropfens ist und es ergibt sich dadurch eine korrigierende Wirkung, die der Richtung und Größe der erfaßten zeitlichen Abweichung des Tropfens angemessen ist.

Um eine richtige Korrekturwirkung auszulösen, wenn ein Zustand des kontinuierlichen Flüssigkeitsstroms auftritt, und um die Flüssigkeitsströmung zu sperren, wenn die Flasche 11 leer wird oder ein Lichtausfall auftritt, wird der Ausgangsimpuls von der Meßeinheit 39 für den Flüssigkeitsspiegel und die Tropfen ebenfalls einer Schaltung 67 für die Feststellung einer leeren Flasche und einer kontinuierlichen Strömung zugeführt. Diese Schaltung 67 enthält eine frequenzempfindliche Vorrichtung, die auf die Impulse mit relativ hoher Folgefrequenz anspricht, welche von der Schaltung 39 für die Erfassung des Flüssigkeitsspiegels und die Feststellung der Tropfen erzeugt werden, wenn diese Unregelmäßigkeiten im Betrieb bestehen. Die Schaltung 67 betätigt dann den Motorantriebsschalter 27 und der Motox» 25 wird stromführend gemacht, um ihn in Richtung des iibsperrens des Schlauches 13 zu drehen. Im Falle einer kontinuierlichen Strömung wird der Antriebsmotor 25 sich solange drehen, bis die Kontinuität der Strömung gebrochen ist und die Wiederaufnahme einer tropfenförmigen Strömung durch eine verringerung der Impulsfolgefrequenz

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auf einen Wert innerhalb des Bereichs der normalen Durchflußgeschwindigkeit angezeigt wird. Im Falle eines Lichtausfalls oder einer leeren Flasche tritt eine solche Verringerung der Impulsfolgefrequenz nicht auf und der Motor 25 fährt daher fort, sich weiter in Schließrichtung zu drehen, bis die Strömung vollständig abgesperrt ist.

Man wird bemerken, daß zu den Zeitpunkten, an denen die Einstellung der Tropfenzeit geändert wird, um eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit von einem vorher niedrigen Wert auf einen viel höheren Wert zu erhalten, das λ

System dazu neigen würde, diesem eingegebenen Befehl nur relativ langsam zu folgen, da die Tropfen zu dieser Zeit nur relativ selten sind und eine Korrektur nur in dem Augenblick durchgeführt würde, an dem jeder Tropfen auftreten würde. Um unter diesen Bedingungen das Ansprechen des Systems zu beschleunigen und um ebenfalls jede mögliche Stockung im Betrieb des Systems infolge anderer Ursachen zu vermeiden, liefert die Triggerschaltung 55 künstlich ausgelöste Tropfenimpulse, die zeitlich so schnell aufeinanderfolgen, daß sie ein relativ schnelles Ansprechen des Systems auf Änderungen in der vorgegebenen Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit ergeben, sogar wenn es von sehr niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten ausgeht. - |

Ein besseres Verständnis des Aufbaus und der Arbeitsweise der Schaltung 55 für "Kein Tropfen"- und andere vorstehend beschriebene Schaltungen ergibt sich anhand der Schaltzeichnungen der Figuren 4 bis 6. Vor der Beschreibung dieser Figuren 4 bis 6 seien zunächst noch einmal gewisse Einzelheiten der mechanischen Anordnung der fotoelektrischen Meßfühlereinheit entsprechend der Darstellung in den Figuren 2 und 3 betrachtet. Wie dort gezeigt, umfaßt diese Einheit ein Gehäuse 71, das so eingerichtet ist, daß es auf die Tropfenkammer 17 aufgesetzt und dort durch geeignete nicht gezeigte Vorrichtungen abnehmbar befestigt werden kann. In einer ersten Kammer

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73 in dem Gehäuse 71 sind zwei Lichtquellen 75 und 77 befestigt; wie gezeigt, sind dies kleine Glühlämpchen. Die Lampe 75 ist mit einer Bohrung 79 im Gehäuse 71 und einer zweiten ähnlich ausgebildeten Bohrung 81 ausgerichtet und beleuchtet durch diese Bohrungen hindurch die Fotozelle 83, welche vorzugsweise ein Halbleiter-Fotowiderstand konventioneller Art sein kann. Der auf diese Weise ausgebildete und gemessene Lichtstrahl ist bezüglich der Tropfenkammer 17 so ausgerichtet, daß er von den Tropfen, wie bei 85 abgebildet, unterbrochen wird, während sie durch die Kammer fallen. Die Intensität des auf die Fotozelle 83 auf treffenden Lichtstrahls wird dementsprechend moduliert, während jeder Tropfen durch den Strahl fällt und das auf diese Weise modulierte Ausgangssignal der Fotozelle 83 erzeugt das Tropfen-Impuls-Signal.

Eine zweite Fotozelle 87 ist benachbart zu der Lampe 75 so angebracht, daß sie durch diese Lampe über eine verbindende Bohrung 89 beleuchtet wird, deren effektive Öffnung durch beliebige geeignete Mittel, beispielsweise durch ein in die Bohrung hineinragendes Gewindeteil 93 eingestellt werden kann, Die Fotozelle 87 ergibt ein Kompensationssignal, welches, wie untenstehend erklärt, in der Schaltung der Figur 3 verwendet wird, um Variationen in der Lichtausgangsleistung der Lampe 75 infolge Lampenalterung, Schwankungen in der Versorgungsspannung und ähnlichem zu kompensieren.

Beim normalen Betrieb von Systemen für intravenöse Ernährung in der abgebildeten Art bildet sich, wie bei 91 angedeutet, eine Flüssigkeitsansammlung im unteren Ende der Tropfenkammer 17 aus. Diese Flüssigkeit verbleibt solange auf einem relativ konstanten pegel, wie die Flasche 11, aus der die Flüssigkeitsversorgung erfolgt, noch Flüssigkeit enthält. Wenn die Flasche 11 leer wird und die Tropfenfolge aufhört, dann wird der Flüssigkeitspegel in der Tropfenkanuner 17 absinken und die Flüssigkeit wird aus der ganzen Leitung 13 herausfließen, wenn nicht schnell etwas unternommen wird, um

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die ganze Strömung durch die Leitung anzuhalten. Um ein solches Leerlaufen der Flüssigkeitsleitung 13 und die dadurch bei der Ergänzung des Flüssigkeitsvorrats bewirkten Probleme zu vermeiden, sind Vorrichtungen vorgesehen, um jedes Absinken des Flüssigkeitsspiegels in der Tropfenkammer 17 festzustellen und daraufhin das Zuleitungsrohr abzuquetschen und dadurch das System anzuhalten und dem Bedienenden das Vorhandensein dieser leeren Flasche anzuzeigen.

Erfindungsgemäß wird diese Feststellung des Absinkens des FlüssiKkeitsspiegels in der Tropfenkammer durch eine dritte ^

vorgesehene Fotozelle 89 erreicht, die zusammen mit ihrer zugehörigen Lichtquelle 77 in der horizontalen Ebene angeordnet ist, unterhalb der ein Absinken des Flüssigkeitsspiegels festgestellt werden soll. Wie am besten in der Figur 3 gezeigt, sind die Lampe 77 und die Fotozelle 89 so an Punkten in dieser Ebene angeordnet, daß ihre Verbindungslinie wesentlich versetzt ist gegenüber der vertikalen Achse der Tropfenkammer, wenn diese sich in der normalen gezeigten Stellung befindet.

Bei dieser Anordnung und unter der Annahme, daß zunächst keine Flüssigkeit auf der Ebene des Lichtstrahls vorhanden ist, wird der Strahl durch Beugung bei seinem Durchgang |

durch die entgegengesetzten Wände der Tropfer':ammer leicht abgelenkt. J)Ie Richtung dieser Ablenkungen wird komplementär sein. Ihre Größe wird jedoch gering sein, so daß unter diesen Bedingungen der Strahl dem durch die gestrichelte Linie 95 angedeuteten Weg folgen und die Fotozelle 89 beleuchten wird. Es sei nunmehr die Anwesenheit von Flüssigkeit in der Tropfenkammer 17 oberhalb des Pegels des Lichtstrahls angenommen und es sei weiterhin angenommen, daß die Flüssigkeit optisch durchlässig ist, beispielsweise destilliertes Wasser. Der Strahl wird beim Eintritt in die Flüssigkeitssäule durch Beugung abgelenkt infolge des höheren Brechungsindex der Flüssigkeit. Er wird dem durch die gestrichelte Linie 97 angedeuteten Lichtweg folgen und völlig an der Fotozelle 89 vorbei ^gehen* 009847/1306

Endlich sei wiederum ein Flüssigkeitsspiegel oberhalb des Strahls angenommen, wobei nunmehr eine relativ undurchsichtige Flüssigkeit, beispieleweise Blut, angenommen wird. Es ist ersichtlich, daß die Fotozelle 89 im wesentlichen in der gleichen Weise ansprechen wird wie im Falle der durchsichtigen Flüssigkeit. Der Strahl wird die Zelle entweder deswegen nicht beleuchten, weil das Licht völlig in der Flüssigkeit absorbiert wird, wenn diese hinreichend undurchsichtig ist. Oder, wenn dies nicht der Fall ist, wird das Licht durch die Flüssigkeit längs der Linie 97 in allgemein der gleichen Weise wie bei einer durchsichtigen Flüssigkeit abgebeugt. Auf diese Weise wird die Fotozelle 89 durch den Lichtstrahl immer dann beleuchtet, wenn die Flüssigkeitssäule unter die Strahlebene absinkt. Die Fotozelle bleibt

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jedoch unbeleuchtet und wird am Ausgang ihren Dunkelwiderstand aufweisen, immer dann, wenn der Strahl durch die Flüssigkeitssäule unterbrochen wird, unabhängig von dem Grad der Lichtdurchlässigkeit oder Undurchlässigkeit der bestimmten Flüssigkeit in der Säule.

Erfindungsgemäß werden die jeweiligen Ausgangssignale der drei Fotozellen 83, 87 und 89 in der Schaltung 39 entsprechend Figur 4 für die Feststellung des Flüssigkeitsspiegels und der Tropfen kombiniert. Die Fotozelle 83 für die Tropfenmessung und die Kompensationsfotozelle 87 können bequemerweise identische Festkörper-Fotowiderstände sein und werden in Reihenschaltung verbunden, so daß sie die Gleichspannung der Anschlußklemme 101 etwa gleichmäßig unter sich aufteilen. Ein in Reihe mit den Fotozellen 83, 87 eingefügter Widerstand 103 bildet zusammen mit der Diode 107 eine Sicherheitsschaltung, die jeglichen Lichtsusfall feststellt und, wie weiter unten erläutert, das System beim Auftreten eines Lichtausfalls abschaltet. Ein Kondensator 109, der zwischen die Signalausgangsklemme 105 der Fotozellen und Masse geschaltet ist, überbrückt die Kompensationsfotozelle 87 und den Widerstand 103, um Brummspannung und Spannungsstöße abzuhalten.

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Das an dem Anschlußpunkt 105 entnommene Tropfenausgangssignal wird über einen Kondensator 111 und die Diode 113 an die Basis-Elektrode eines Transistors 115 gekoppelt. Dieser Transistor 115 erhält seinen Basisstrom über einen Widerstand 117. Seine Kollektor-Elektrode ist über die Widerstände 119 und 121 an die Versorgungsspannung angeschlossen und seine Emitter-Elektrode ist über einen Widerstand 123 an Masse angeschlossen, der mit zwei weiteren in Reihe geschalteten Widerständen 125 und 127 einen Spannungsteiler bildet.

Die relativen Werte der Widerstände 119, 121 und 123 in der Kollektor-Emitterschaltung des Transistors 115 werden so gewählt, daß sich an dem Anschlußpunkt 129 zwischen den Widerständen 119 und 121 ein gewünschter Spannungswert, beispielsweise in diesem Falle 10 V, ergibt. Der Anschlußpunkt 129 ist über einen Kondensator 131 mit Masse verbunden und ist ebenfalls mit der Anode eines programmierbaren Unijunction-Transistors 133 (PUJ) verbunden, dessen Kathode über einen Widerstand 135 mit Masse verbunden ist. Der durch die Widerstände 123, 125 und 127 gebildete Spannungsteiler, zusammen mit den Widerständen 137 und 139 und der Fotozelle 89 für die Feststellung des Flüssigkeitsspiegels, mit der der Span-? nungsteiler über eine Diode 141 verbunden ist, stellen an dem Anschlußpunkt 142 eine Bezugsspannung ein, welche in der beispielhaften beschriebenen Ausführungsform etwa 12 V beträgt. Eine solche Bezugsspannung wird der Gatter-Elektrode des Transistors 133 über einen Widerstand 143 zugeführt. Dabei ist ein Nebenschlußkondensator 145 wie gezeigt geschaltet, um die Auswirkung von vorübergehenden Spannungsschwankungen auf ein Minimum zu bringen, welche sonst diese Bezugsspannung beeinträchtigen könnten.

Das Tropfenausgangssignal von der Schaltung nach Figur 4 wird an einem Anschlußpunkt 146 in der Kathodenschaltung des Transistors 133 entnommen. Eine zweite Verbindung an diesem Anschlußpunkt 146 liefert ein Rückkopplungssignal, welches

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über eine Diode 147 und den Widerstand 148 an die Eingangsoder Basis-Elektrode des Transistors 115 zurückgeführt wird. Dieses Rückkopplungssignal in Form eines in positiver Richtung verlaufenden Impulses ergibt eine Verriegelungsfunktion, welche dazu dient, die Schaltung nach dem Ansprechen auf jeden primären Tropfen während einer vorgegebenen Zeitdauer betriebsunfähig zu machen, so daß gewährleistet ist, daß sie nicht auf unmittelbar hinter dem primären Tropfen folgende sekundäre Tropfen anspricht. Die Zeitdauer, während der eine solche Verriegelung wirkt, wird durch die RC-Zeitkonstante des Widerstandes 148 und eines damit in Reihe liegenden Kondensators 149 bestimmt. Diese Zeitkonstante wird wesentlich kürzer gemacht als der Mindestzeitabstand zwischen den Tropfen-Impulsen, die bei der höchsten wählbaren Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit auftreten. Wenn beispielsweise der maximale Wert der Strömungsgeschwindigkeit

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1000 cm /h ist, dann ist die Zeit zwischen den Tropfen etwa 330 Millisekunden und die Zeitkonstante des Widerstandes 148 und der Kapazität 149 wird so gewählt, daß sie um ein Mehrfaches kürzer als diese Zeitdauer ist, vielleicht 70 Millisekunden. Auf diese Weise kann das System völlig unempfindlich gegenüber sekundären Tropfen gemacht werden, welche hinter dem primären Tropfen in einem Zeitabstand von weniger als 70 msec folgen, wie dies gewöhnlich charakteristisch für solche sekundären Tropfen ist. Außerdem ist es unempfindlich gegen irgendwelche vorübergehenden Erscheinungen, die auf Szintillation oder ähnliches an einem Tropfen, während er an der Fotozelle vorbeifällt, zurückzuführen sind.

Beim Betrieb der Schaltung nach Figur 4, wenn der Flüssigkeitsspiegel in der Tropfenkammer 17 an oder über dem normalen Betriebspegel liegt, so daß die Fotozelle 89 dadurch abgeschattet wird und sich daher in ihrem Zustand mit hohem Widerstand befindet, und wenn die Fotozelle 83 sich in ihrem Zustand mit niedrigem Widerstand befindet, weil sie gerade nicht durch einen Tropfen abgeschattet wird, sind die

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Spannungen an den Anschlußpunkten 105, 129 und 142 die zuvor aufgeführten Werte für den Gleichgewichtszustand. Wenn ein Tropfen durch die Kammer fällt und kurzzeitig die Fotozelle 83 abschattet, dann wird sich der Widerstand dieser Fotozelle 83 erhöhen und der sich ergebende Impuls in negativer Richtung am Anschluß 105 wird über den Kondensator 111 auf die Basis des Transistors 115 gekoppelt. Er nimmt den Basisstrom weg und veranlaßt den Transistor 115 zu sperren. Die Spannung am Anschluß 129 wird dann aus ihrem normalen Ruhewert von etwa IO V exponentiell auf den Wert der Versorgungsspannung ansteigen, welche in diesem Fall etwa 20 V sein kann. Die Zeitkonstante für diesen exponentiellen Spannungs- {

anstieg am Anschlußpunkt 129 wird durch die RC-Zeitkonstante des Widerstandes 129 und des Kondensators 131 bestimmt. Die Änderung der Spannung wird solange andauern, wie der Schatten des Tropfens auf der Fotozelle 83 liegt und der Transistor 11.5 gesperrt bleibt, oder sie wird bis zu dem. Zeitpunkt ansteigen, bis der Wert der Spannung am Anschlußpunkt 101 erreicht ist. Wenn die Spannung am Anschlußpunkt 129 und der damit verbundenen PUJ-Anode den Spannungswert übersteigt, der dem Gatter des PUJ durch die Bezugsspannungsquelle über den Anschlußpunkt 142 zugeführt wird, wird der PUJ wieder stromführend und der Kondensator 131 wird sich dann über den Arbeitswiderstand 135 des PUJ entladen und am Anschlußpunkt

146 einen Impuls in positiver Richtung erzeugen, welcher das ™

Ausgangssignal für einen Tropfen bildet.

Die durch den Widerstand 121 und den Kondensator 131 definierte Zeitkonstante ist so groß, daß die Spannung am Anschluß 129 nicht auf den Wert zurückkehrt, wo sie erneut den PUJ einschaltet, wenn nicht zuvor einige zeit verstrichen ist, nachdem der Transistor 115 wieder stromführend geworden ist, weil der Schatten des Tropfens nicht länger auf der Fotozelle 83 liegt und die Zelle demgemäß auf ihren normalen relativ niedrigen Widerstandswert zurückgegangen ist. Eine solche Rückkehr der Fotozelle 83 auf ihren niedrigen

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Widerstand wirkt so, daß sie den Transistor 115 in den stromführenden Zustand zurückführt und daher die Spannung am Anschluß 129 wieder auf einen solchen Wert absinkt, daß der PUJ 133 sich nicht wieder einschaltet, sogar nachdem der Kondensator 131 sich wieder auf den dann am Anschluß 129 vorhandenen Spannungswert aufgeladen hat. Der PUJ 133 wird daher bei jedem Tropfen, welcher den auf der Fotozelle 83 auftreffenden Lichtstrahl unterbricht, nur einmal zünden.

Wenn sich jedoch in der Tropfenkammer 17 ein kontinuierlieher Flüssigkeitsstrom einstellt, wird der dadurch auf die Fotozelle 83 geworfene Schatten solange vorhanden sein, wie der kontinuierliche Strom ununterbrochen bleibt, und während dieses Ze it Intervalls wird die Spannung am Anschluß 105 niedrig bleiben. Unter diesen Bedingungen wird der Transistor 115 während einer Zeitdauer gesperrt bleiben, welche durch die Zeitkonstante des Widerstandes 117 und des Kondensators 111 bestimmt ist. Die Werte dieser Bauteile sind so gewählt, daß diese Zeitkonstante genügend lang ist, um eine ausreichende Zeit zu erhalten, in der sich die Strömungssteuerung entweder zum voll geschlossenen Zustand oder weit genug in Schließrichtung bewegen kann, um zu gewährleisten, daß die Tropfen wieder ausgebildet werden. Typischerweise erfordert dies eine RC-Zeitkonstante in der Größenordnung von 10 bis 15 see.

Während dieser Zeitdauer wird* der PUJ 133 frei laufen und wird mit einer Folgefrequenz zünden, die durch die Zeitkonstante des Widerstandes 121 und des Kondensators 131 bestimmt ist. Die Werte dieser Bauteile sind so gewählt, daß sie eine Zeitkonstante ergeben, welche beträchtlich kürzer ist, vorzugsweise um ein Mehrfaches kürzer, als die Zeit zwischen den Tropfen, welche der höchsten wählbaren Durchflußgeschwindigkeit für die Flüssigkeit entspricht. Wenn man annimmt, daß die höchste verfügbare Durchflußgeschwindigkeit 1000 cm³/h ist, was einer Zeit zwischen den einzelnen Tropfen von etwa

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330 msec entspricht, dann wäre eine Zeitkonstante, bei der der PUJ 133 in Intervallen von etwa 100 msec zünden würde, angemessen. Der Ausgangsimpuls am Anschlußpunkt 146 würde dann etwa 10 Impulse pro Sekunde für diesen Zustand des kontinuierlichen Flüssigkeitsstroms sein, im Gegensatz zu 3 Impulsen pro Sekunde für den Tropfenausgangsimpuls entsprechend der höchsten wählbaren Durchflußgeschwindigkeit. Dieser beträchtliche' Unterschied in der Impuls-Folgefrequenz befähigt die Steuerung, zwischen diesen beiden Zuständen zu unterscheiden und beim Auftreten des kontinuierlichen Flüssigkeitsstroms eine Korrektur vorzunehmen.

Das Bezugsspannungsnetzwerk, welches die Bezugsspannung für die Unijunction-Gattorelektrode am Anschlußpunkt 142 liefert, enthält, wie bereits festgestellt, die Fotozelle 89 zur Erfassung des Flüssigkeitsspiegels. Wenn der Flüssigkeitsspiegel im unteren Ende der Tropfenkammer sich auf einer normalen Höhe befindet, was anzeigt, daß die Flasche noch nicht leer ist, dann wird die Fotozelle 89 nicht beleuchtet und hat daher einen relativ hohen Widerstandswert. Wenn die Flasche leer wird und der Flüssigkeitsspiegel in der Tropfenkammer 17 unter diesen normalen Pegel absinkt, dann wird die Erhöhung der Intensität der Beleuchtung auf der Fotozelle 89 bewirken, daß ihr Widerstand sich verringert, mit einem entsprechenden Absinken der Spannung am Anschluß 142 und der damit verbundenen Gatter-Elektrode des PUJ 133. Dies wird denselben in seine Betriebsart des Freilaufs (free running mode) triggern und an dem Anschluß 156 positive Ausgangsimpulse mit der gleichen hohen Folgefrequenz, in diesem Beispiel etwa 10 Impulse pro Sekunde, erzeugen wie sie sich auch bei dem Zustand des kontinuierlichen Flüssigkeitsstroms ergeben.

Um die Zuverlässigkeit des Systems zu steigern, dient die Diode 107 dazu, das System in einer Richtung zur Sperrung der Flüssigkeit in dem Falle zu treiben, in dem entweder eine

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oder beide Lichtquellen (35 und 43 in Figur 1) in der Einheit 39 zur Feststellung von Tropfen ausfallen. Diese Lampen, sind vorzugsweise in Reihe geschaltet, so daß beim Ausfall einer Lampe die andere ebenfalls gelöscht wird. Wt η η dies geschieht, dann wird sich der Widerstand jeder der drei Fotozellen merklich erhöhen. Der Stromfluß durch die Fotozellen 83 und 87 und den damit in Reihe liegenden Widerstand 110 wird sich dann stark verringern. Dies führt dazu, daß die Diode 107 in Durchlaßrichtung vorgespannt wird und über den Widerstand 11.0 den Basisstrom für den Transistor 115 ableitet. Als Er- , gebnis davon schaltet der Transistor 115 ab und der PUJ 133 geht in der gleichen Weise in den Freilauf betrieb wie im Falle des kontinuierlichen Flüssigkeitsstroms und einer leeren Flasche und erzeugt daher am Anschluß 156 Ausgangsimpulse mit hoher Folgefrequenz.

Auf diese Weise wird jede Unregelmäßigkeit in der Flüssigkeitsströmung oder in der Steuerung einschließlich des Zustandes eines ununterbrochenen Flüssigkeitsstroms, einer leeren Flasche und des Ausfalls der Beleuchtung als Änderung in den Ausgangsimpulsen am Anschluß 146 sichtbar, wobei das normale Signal mit einem Impuls pro Tropfen, für welches die maximale Impuls-Folgefrequenz etwa 3 Impulse pro Sekunde beträgt, auf eine relativ höhere Impuls-Folgefrequenz von etwa 10 Impulsen pro Sekunde abgeändert wird. Dieser Unterschied in der Impulsfolgefrequenz gestattet die Feststellung der Abnormalität der Strömung und die Korrektur durch die weiter zu beschreibenden Vorrichtungen.

Die durch die Schaltung zur Feststellung der Tropfen entsprechend Figur 4 erzeugten Tropfenimpulse werden an die Steuerschaltung der Figur 5 weitergegeben. Diese vergleicht den Zeitpunkt des Auftretens jedes Tropfens mit einer Bezugsgröße, um ein Maß für die zeitliche Abweichung des Tropfens abzuleiten. Sie führt eine Korrektur in dem Falle durch, in dem diese Abweichung einen vorgegebenen Minimalwert übersteigt.

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Das Bezugssignal für die Tropfenzeit wird durch eine Zeitsignalgeneratorschaltung geliefert, die allgemein mit der Bezugsziffer 151 bezeichnet ist. Sie umfaßt die Widerstandsvorrichtungen 153 und die Kondensatorvorrichtung 155, die in Reihe miteinander und mit einer Gleichspannungsversorgungsquelle geschaltet sind, welche allgemein mit der Bezugsziffer 157 bezeichnet ist, und mit Masse über eine Rückstellschaltung verbunden sind , welche allgemein mit der Bezugsziffer bezeichnet ist.

Die Netzversorgung 157 umfaßt einen Wechselspannungstrans- |

formator 161, einen Einweg-Gleichrichter 163 und einen FiI-terkondensator 165, welche an dem Punkt 167 eine Gleichspannung mit einem geeigneten Wert, beispielsweise 20 V, liefern. An diesem Punkt 167 wird die Spannungsversorgung für den RC-Zeitsignalgenerator 151 entnommen. Der Aufbau und die Arbeitsweise der Rückstellschaltung 159 wird untenstehend beschrieben. Hier wird dazu lediglich bemerkt, daß während des Aufladezyklus diese Schaltung so arbeitet, daß sie die untere oder negative Seite des Kondensators 155 mit Masse verbindet. Während des Rückstellzyklus arbeitet sie so, daß sie die obere oder positive Seite des Kondensators mit Masse verbindet. Sie wird so getriggert, daß sie diese Rückstellung jedesmal dann verursacht, wenn ein Tropfenimpuls von f der Tropfen-Meßschaltung am Anschluß 169 eintrifft und in einen Ruckste11impuls umgewandelt wird, welcher über die Leitung 171 an die Rückstellschaltung 159 gegeben wird.

Der RC-Zeitsignalgenerator 151 und die Rückstellschaltung arbeiten zusammen, um auf der Leitung 173 ein Sägezahn-Ausgangssignal zu erzeugen. Die Spitzenamplitude ändert sich proportional mit der Zeitdauer der Ladeperiode bis zum Auftreten der Rückstellung und umgekehrt proportional mit dem Widerstandswert der Widerstandsvorrichtung 153. Infolge dieser Beziehung ist es möglich, durch richtige Wahl der Werte des Widerstandes 153 eine solche Aufladegeschwindigkeit zu

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erzeugen, daß die Amplitude der Ausgangsspannung auf der Leitung 173 im Augenblick der Rückstellung stets den gleichen vorgegebenen Wert besitzt, wenn der Rückstellimpuls und der Tropfen, welcher ihn triggert, genau zum richtigen Zeitpunkt eintreffen.

Die notwendige Einstellung der Zeitkonstante dieses Zoitsignalgenerators 151 wird gewährleistet durch ein Paar von Dekadenschaltern 175 und 177. Diese arbeiten jeweils so, daß sie ausgewählte Widerstände aus einem "Hunderter"-Widerstandssatz 179 und aus einem "Zehner"-Widerstandssatz 181 parallel zueinander schalten. Diese Widerstandssätze 179, 181 und die zugehörigen Dekadenschalter liefern einen Widerstandswert, der in einer richtigen Beziehung zum Wert der Kapazität 155 steht, um eine Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in cnT/h einzustellen, die den an den Widerstandssätzen angegebenen Zahlen entsprechen. Die Basis für die Auswahl von angemessenen Widerstandswerten zur Verwendung in diesen Dekaden ist eingehend erläutert in der obengenannten Patentanmeldung.

Das Signal auf der Leitung 173 ist eine Sägezahnwelle, bei der jeder Spitzenwert den gleichen festen Wert hat, beispielsweise in der bestimmten beschriebenen Ausführungsform 9 V, solange wie jeder der aufeinanderfolgenden Tropfen genau zum richtigen Zeitpunkt auftritt. Wenn ein Tropfen zu früh ist, dann ist die Spitze des Sägezahns auf einem niedrigeren Wert infolge der kürzeren Zeitdauer, in der Ladestrom auf den Kondensator 3 55 solange fließt, bis die Rückstellung durch den zu früh eintreffenden Impuls getriggert wird. Wenn ein Tropfen zu spät auftritt, wird der Sägezahn einen höheren Spitzenwert besitzen infolge der durch den verzögerten Tropfenimpuls ermöglichten längeren Aufladezeit. Das auf diese Weise gebildete Maß für die zeitliche Abweichung des Tropfens wird an die Basis eines Transistors 183 weitergegeben, der in Emitterfolgeschaltung geschaltet ist und durch die Widerstände und 186 einen festen Vorspannungswert, angenommen sei 7 V,

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erhält. Wenn das auf der Leitung 173 zugeführte Signal diesen Wert von 7 V übersteigt, dann folgt der Emitter 183 dann der Eingangsspannung vermindert um den Basis-Emitter-Spannungsabfall des Transistors und gibt das auf diese Weise modifizierte Signal an die Basis eines weiteren Transistors 187. Dieser Transistor 187 gibt auf der Leitung 189 ein erstes Emitter-Folgeausgangssignal an einen allgemein mit der Bezugsziffer 191 bezeichneten Flip-Flop. Dort steuert das Signal die Richtung der Betätigung des Antriebsmotors 25 in einer noch zu erläuternden Weise. Auf der Leitung 193 wird ein zweites Ausgangssignal der Triggerschaltung 195 für ^v "Kein Tropfen" zugeführt, welche ebenfalls nachstehend erläutert wird.

Das am Kollektor des Transistors 187 erzeugte Signal für die Größe der zeitlichen Abweichung des Tropfens wird über eine Leitung 197 an eine Schaltung mit Gatter und variablem Monovibrator weitergegeben, die allgemein durch die Bezugsziffer 199 bezeichnet ist. Diese Schaltung 199 arbeitet so, daß sie ein Impuls-Signal für die Größe der zeitlichen Abweichung erzeugt, welches durch das Eintreffen jedes Tropfen-Impulses am Anschluß 169 ausgelöst wird und dessen Dauer proportional dem absoluten Wert des auf der Leitung 197 zugeführten Signals für die zeitliche Abweichung des Tropfens ist. Der Ausgangsimpuls mit variabler Impulsdauer auf der Leitung 2CX) von der Multivibratorschaltung 199 bildet einen Gatter-Impuls für den Flip-Flop 191. Er arbeitet so, daß er den Flip-Flop während der Dauer eines jeden Impulses betriebsfähig macht und während anderer Zeiten betriebsunfähig macht.

Der Flip-Flop 191 umfaßt ein Paar von Transistoren 201 und 203, deren jeweilige Basis und Kollektor kreuzweise über Widerstände 205 und 207 in konventioneller Weise gekoppelt sind. Der auf diese Weise gebildete Flip-Flop 191 schaltet von einem ersten Zustand, in dem der Transistor 201 Strom führt und der Transistor 203 gesperrt ist, in einen zweiten

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Zustand, in dem die umgekehrte Beziehung gilt/ -in Abhängigkeit von den relativen Größen der an den TranäistOrbäsen zugeführten Signale. Ein solches Signal ist das Signal für die Richtung der zeitlichen Abweichung des Tropfens auf der Leitung 189, welches über die Diode 209 auf die Basis des Transistors 201 gekoppelt wird. Die Bezugsspannung, mit der diese Signalspannung für die zeitliche Abweichung des Tropfens verglichen wird, wird über eine Diode 211 aus einer Bezugsspannungsquelle mit einem festen Wert zugeführt, welqher genau gleich dem Spitzenwert der Signalspannung für die zeitliche Abweichung des Tropfens ist, wenn die Tropfen genau zum richtigen Zeitpunkt eintreffen. Die Bezugsspannung kann, wie gezeigt, bequemerweise aus einem Spannungsteiler erhalten werden, der durch die Widerstände 213, 214 und 215 gebildet wird, welche in Reihe zwischen den positiven Anschluß der Spannungsversorgung und Masse geschaltet sind.

In Abhängigkeit davon, ob die Spitzen des Signals für die zeitliche Abweichung des Tropfens diese Bezugsspannung übersteigen oder kleiner sind als diese Bezugsspannung, kann der eine oder der andere der beiden Transistoren 201 und stromführend werden. Keiner der beiden Transistoren kann jedoch Strom führen, wenn nicht die Leitung 200, mit der die Emitter der Transistoren eine gemeinsame Verbindung besitzen, einen Stromweg nach Masse bietet. Die Erdung dieser Leitung 200 wird gesteuert durch die Schaltung 199 mit Monovibrator und Gatter. Dies geschieht durch das Signal für die Größe der zeitlichen Abweichung des Tropfens. Dabei wird die Leitung 200 effektiv durch den Multivibrator jedesmal dann geerdet, wenn ein Tropfen-Impuls aufgenommen wird und wird auf Erdpotential während einer Zeit gehalten, deren Dauer proportional der Größe der zeitlichen Abweichung dieses Tropfens ist. Der Flip-Flop 191 wird daher ein- und ausgeschal" tet durch den variablen Monovibrator 199 und wenn er eingeschaltet wird, arbeitet er so, daß er über den damit hergestellten Leitungsweg den Kollektor des Transistors 201 (oder

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203) mit Masse verbindet, der an seiner Basis das positivere Signal in dem Zeitpunkt aufweist, in dem der Flip-Flop 191 eingeschaltet wird.

Der Ausgang des Flip-Flops 191 erfolgt über die Leitungen 23 und 219, welche mit einem "Offen"-Schalter 221 bzw. einem "Geschlossen"-Schalter 223 verbunden sind. Die beiden Schalter 221, 223 haben, wie gezeigt, identischen Aufbau. Jeder der Schalter 221, 223 umfaßt einen in Emitter-Schaltung geschalteten Transistor 225, der ein Eingangssignal an der Basis von dem Flip-Flop 191 erhält. Jeder Transistor ist durch eine Diode 227 überbrückt, welche den Stromkreis für I

den Motor während einer Hälfte jeder Periode der Versorgungswechselspannung schließt. Diese Motorantriebsschaltung enthält weiterhin einen Kondensator 229 in Reihe mit jedem der Schalter 221 und 222 und einer der entgegengesetzten Wicklungen 231 und 233 des Motors 235. Eine Leitung 23 7 vom gemeinsamen Verbindungspunkt dieser Motorwicklungen ist mit einem Mittelabgriff des Netztransformators 161 verbunden. Die Motorschaltung wird dann geschlossen über den Filterkondensator 165, welcher effektiv als Kurzschluß arbeitet und den freien Durchgang des Antriebswechselstroms für den Motor gestattet, und über eine Leitung 239 zu jedem der Schalter 221 und 223. Die notwendige phasenverschiebung um 90° zur Versorgung der entgegengesetzten Motorwicklung 231 mit dem "

phasenverschobenen Strom kann durch einen einzelnen nichtpolarisierten Kondensator erhalten werden, der über die Wicklungen geschaltet ist oder, wie gezeigt, durch ein Paar von Elektrolyt-Kondensatoren 241, deren gemeinsamer Verbindungspunkt immer auf einer positiven Spannung bezogen auf die Motorwicklungen, dadurch gehalten wird, daß er durch einen Vorspannungswiderstand 243 an die Gleichspannungsleitung angeschlossen ist.

Es folgt eine Beschreibung der Arbeitsweise der bisher beschriebenen Motorantriebsschaltung. Das Einschalten des Flip-

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Flops 1.91 durch die Erdung der Leitung 200 über die Schaltung 199 beim Auftreten eines Tropfen-Impulses wird bewirken, daß einer der beiden Schalter 221 und 223 stromführend wird. Dies ist abhängig von der Größe des Richtungssignals für die zeitliche Abweichung des Tropfens, welches auf der Leitung 189 zugeführt wird, verglichen mit der.dem Flip-Flop aus den Spannungsteilern 213 bis 215 zugeführten Bezugsspannung. Auf diese Weise wird der Antriebsmotor 235 stromführend gemacht zum Antrieb in einer Richtung, welche.von dem Richtungssignal der zeitlichen Abweichung des Tropfens abhängig ist, das dem Flip-Flop 191 zugeführt wird. Der Antrieb erfolgt während einer Zeitdauer, die abhängig ist von der Länge des Gatter-Impulses, der von dem variablen Monovibrator 199 zugeführt wird. Hier ist zu beachten, daß der Motor 235 ein Synchronmotor ist. Er wird daher keine Bewegung der Antriebswelle des Motors auf einen Antriebsimpuls hin mit einer Zeitdauer liefern, die kleiner ist als ein vorgegebenes Minimum. Die Breite dieser inhärenten Tot-Zeit (deadband) hängt ab von der Konstruktion des Motors und hängt ebenfalls von dem Punkt während der Periode der Antriebswechselspannung ab, an dem der Impuls beginnt und endet.

Die Schaltung 199 umfaßt einen Zeitgeberkondensator 245 und ein in Reihe dazu geschaltetes Widerstandselement 247. Diese besitzen vorzugsweise solche Werte, daß die durch sie definierte Zeitkonstante relativ klein ist, so daß der Kondensator 245 sehr genau der auf der Leitung 197 erscheinenden Spannung folgt, mit der er über den Widerstand 247 verbunden ist. Der Kondensator 245 ist auch über eine Leitung 249 mit der Basis-Elektrode eines Transistors 251 mit geerdetem Emitter verbunden. Der Transistor 245 ist so in Durchlaßrichtung vorgespannt, daß er in Abwesenheit eines Signaleingangs auf der Leitung 249 mit einer Kollektorspannung von vielleicht 1 Volt arbeitet. Dieser Transistor wird auf an seiner Basis über die Leitung 249 zugeführte Signale in negativer Richtung so ansprechen, daß er sperrt und sein Kollektor positiver wird. .

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Mit der Leitung 249 ist auch ein Widerstand 253 verbunden, der dazu dient, die Dauer jedes Ausgangsimpulses des Multivibrators dadurch zu steuern, daß in einer nachstehend zu erläuternden Weise durch ihn die Entladegeschwindigkeit des Zeitgliedkondensators 245 gesteuert wird. Ebenso ist mit der Leitung 249 ein Kondensator 255, welcher die Eingangsimpedanz des Transistors 251 verringert, sowie eine Diode 257, über die ein Eingangssignal von der Schaltung 195 angekoppelt wird, verbunden. Ebenso ist mit der Leitung 249 eine Stromquelle, bestehend aus den Widerständen 261 und 267 und den beiden Dioden 263 und 265, verbunden, welche wie gezeigt gepolt sind und von denen eine (265) eine Zener-Diode ist. Diese Stromquelle wird durch einen Transistor 259 entsprechend einem Eingangssignal an der Basis gesteuert, welches über ein Spannungsteilernetzwerk 269 bis 271 vom Kollektor des Transistors 251 zugeführt wird.

Wie bereits erwähnt, wird der Antriebsmotor auf jeden Tropfen-Impuls hin eingeschaltet und bleibt während einer Zeitdauer eingeschaltet, welche dem absoluten Wert der zeitlichen Abweichung des Tropfens proportional ist. Wie bereits erläutert, prägt der Transistor 187 der Leitung 197 eine Spannung mit einem absoluten Wert auf, der sich von einem vorgewählten Bezugswert um einen Betrag unterscheidet, der der zeitlichen Abweichung des Tropfens proportional ist. Um die Messung dieser Differenzspannung zu ermöglichen, ist ein Transistor 273 vorgesehen, dessen Kollektor durch die Leitung 275 zwischen den Widerstand 247 und den Kondensator geschaltet ist und dessen Emitter durch die Leitung 277 mit der Bezugsspannung verbunden ist, welche in diesem Beispiel durch die Spannungsteilerwiderstände 213 bis 215, an dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 213 und 214 geliefert wird. Dieser Spannungsvergleich muß in genau dem gleichen Augenblick gemacht werden, in dem der Tropfen auftritt. Um eine hierzu erforderliche Synchronisation zu erhalten, ist die Basis des Transistors 273 über einen Widerstand 279 mit

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dem Kollektor des Transistors 251 verbunden, so daß der Spannungsvergleich auf das Tropfen-Eingangssignal am Anschluß 169 hin ausgelöst werden kann.

Zusammenfassend, ist zu der bisher beschriebenen Arbeitsweise folgendes zu bemerken. Wenn der fragliche Tropfen genau zum richtigen Zeitpunkt eintrifft, dann führt das Signal für den Betrag der zeitlichen Abweichung des Tropfens auf der Leitung 197, wenn es mit der festen Bezugsspannung auf der Leitung verglichen wird, zur Einspeisung einer positiveren Spannung an die Basis des Transistors 251. Dadurch wird der Transistor 251 unmittelbar nachdem der Tropfen-Impuls eingetroffen ist, wieder in den stromdurchlässigen Zustand gebracht. Auf diese Weise besitzt der Ausgangsimpuls des Multivibrators eine Dauer, die etwa gleich der Breite des Tropfenimpulses ist und demgemäß in der Größenordnung von 2 msec liegt. Der Motor 235 spricht daher nicht an. Wenn der Tropfen sehr früh oder sehr spät eintrifft, wird die Spannung entsprechend der zeitlichen Abweichung des Tropfens auf der Leitung 197 wesentlich größer sein als die feste Bezugsspannung auf der Leitung 277 und als Ergebnis wird die Spannung an der Leitung 249 negativ und bleibt während einer Zeitdauer negativ, die von der Zeitkonstante der Schaltung abhängig ist, welche den Kondensator 245 und den Widerstand 253 umfaßt. Der Ausgangsimpuls des Multivibrators wird die gleiche Dauer haben und der Motor wird in der gleichen Zeit, abzüglich seiner Tot-Zeit, laufen. Der Motor läuft dabei in einer Richtung, die durch den Zustand des Flip-Flops 191 in dem Augenblick bestimmt ist, in dem der Flip-Flop 191 durch den Multivibrator eingeschaltet wird.

Es bleibt der Fall zu betrachten, in dem eine zeitliche Abweichung des Tropfens vorliegt, diese Abweichung jedoch genügend klein ist und damit in die Tot-Zeit des Systems fällt. Wie bereits zuvor erwähnt, kann die Tot-Zeit des Motors bis zu 10 Millisekunden betragen und das Ausgangssigna}, des Multivibrators muß während einer Zeitdauer dieser Größenordnung

— «j j —

vorhanden sein, um zu gewährleisten, daß der Motor darauf anspricht. Die Dauer des Ausgangsimpulses am Multivibrator wird hauptsächlich durch zwei Faktoren bestimmt. Diese sind einmal die RC-Zeitkonstante der Schaltung, welche den Kondensator 245 und den Widerstand 253 enthält, und die Ladungsmenge auf dem Kondensator 245 in dem Augenblick nach dem Vergleich der Signalspannung für den Betrag der zeitlichen Abweichung des Tropfens auf der Leitung 197 mit der Bezugsspannung auf der Leitung 277. Diese Faktoren hängen ihrerseits von Konstruktionsparametern ab, beispielsweise von der Neigung der Kurve des Signals für den Betrag der zeitlichen Ab- \ weichung in Volt als Funktion der zeitlichen Abweichung des Tropfens in Sekunden, wie es im einzelnen in der vorerwähnten Patentanmeldung erläutert ist.

Der Multivibrator 199 gibt auch über die Leitung 171 einen Ausgangsimpuls an die Rückstellschaltung 159 ab. Dieser Impuls wird der Basis eines Schalttransistors 287 zugeführt, der betriebsbereit ist, wenn er durch die Vorderflanken solcher Impulse eingeschaltet wird, und dann die heiße Seite des Kondensators 155 nach Masse kurzschließt und ihn auf diese Weise vor dem Beginn einer neuen Periode des Zeitgebersignals entlädt. Die Entladeschaltung enthält jedoch eine Diode 289, g

die so geschaltet ist, daß sie bei der Rückstellung der Span- ™

nung an der unteren oder kalten Seite des Kondensators 155 um einen Spanhungswert negativ wird, der von dem Spannungsabfall an der Diode abhängt, welcher typischerweise in der Größenordnung von 0,6 V liegt. Die auf diese Weise erzeugte nega tive Spannung wird der Basis eines Transistors 291 zugeführt, welcher normalerweise in Durchlaßrichtung vorgespannt 1st, so daß er den Durchgang des Ladestroms für den Kondensator durch seine Basis-Emitter, Diodenverbindung nach Masse gestattet. Die durch diese negative Spannung dem Transistor 291 erteilte Sperrspannung schaltet den Transistor 291 ab und verhindert damit den Fluß des Ladestroms solange, wie die negative Spannung an der Basis des Transistors bleibt.

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Diese Spannung kann sich nur über den Widerstand 293 entladen, so daß die Zeitdauer, während der der Transistor 291 abgeschaltet bleibt, von der Zeitkonstante der RC-Schaltung bestehend aus dem Kondensator 155 und dem Widerstand 293 und selbstverständlich dem Wert der Versorgungsspannung, mit der der Widerstand 293 verbunden ist, abhängig ist. Die Komponenten der RC-Schaltung werden so gewählt, daß sich eine Zeitkonstante ergibt, bei der der Transistor 291 während einer Zeitdauer von mehreren Millisekunden durch die auf dem Kondensator 155 gespeicherte Ladung gesperrt bleibt, etwa 6 Millisekunden in einem System mit den zuvor erwähnten Betriebseigenschaften. Während dieser Periode liefert der Transistor 291 ein Ausgangssignal über die Leitung 295, welches zu dem Ausgangssignal des Multivibrators auf der Leitung 171 addiert wird und welches wie dieses Signal der Basis des Transistors 287 zugeführt wird. Dieses Signal wirkt so, daß es den Transistor 287 im stromdurchlässigen Zustand hält und damit die Leitung 173 zu dem Kondensator 155 auf Massepotential während der Verzögerungszeit hält, die durch die RC-Elemente 155 und 293 definiert ist.

Da der Ausgangsimpuls auf der Leitung 295 eine feste Zeitdauer hat, in dem vorliegenden Beispiel etwa 6 Millisekunden, wird der Transistor 298 stets mindestens während einer Periode mit dieser Dauer stromdurchlässig bleiben, wenn er durch den Impuls auf der Leitung 171 von dem Multivibrator getriggert wird. Dann wird der Transistor 287 in Abhängigkeit davon, ob der Impuls auf der Leitung 171 schon beendet ist, entweder sofort sperren oder wird weiter Strom durchlassen, bis zur Beendigung des Ausgangsimpulses des Multivibrators auf der Leitung 171. Der Kondensator 155 kann daher erst dann wieder anfangen, sich aufzuladen und einen Zyklus des Zeitgebersignals beginnen, wenn der längste dieser beiden Steuerimpulse beendet ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die RC-Schaltung nicht erneut beginnt, sich aufzuladen, bevor der Multivibrator 199 und die dadurch gesteuerte Antriebsschaltung

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für den Motor ihre jeweiligen Arbeitszyklen beendet haben»

Die bereits erwähnte Schaltung 195 für den Betriebszustand "Kein Tropfen*¹ arbeitet so, daß sie einen nachgeahmten Tropfen-Impuls immer dann erzeugt, wenn die Tropfen selbst so stärk verzögert eintreffen, daß ein Signal für die Größe der zeltlichen Abweichung des Tropfens erzeugt wird, das einen vorgegebenen Spannungswert Überschreitet. Zu diesem Zwecke umfaßt die Schaltung 195 ein Paar von Transistoren 297 und 299. Der Transistor 297 ist durch eine Basisverbindung zu der gleichen festen Bezugsspannungsquelle (Spannungsteiler 213 bis 215), welche die Bezugsspannung für den Vergleich der Richtung der " zeitlichen Abweichung und der Größe der zeitlichen Abweichung des Tropfens liefert, in Sperrichtung vorgespannt. Wenn der Transistor 297 in Durchlaßrichtung vorgespannt wird, infolge der Tatsache, daß die Spannung für die zeitliche Abweichung des Tropfens auf so hohe Werte ansteigt, daß eine Übermäßig große Verzögerung des Tropfens vorliegt, dann treibt der Transistor 297 die Basis des Transistors 299 auf eine positive Spannung und veranlaßt, daß der Kollektor negativer wird und an dem Eingangsanschluß 169 für den Tropfen-Impuls einen in negativer Richtung verlaufenden Impuls erzeugt, der die Triggerung des Multivibrators 199 und die Auslösung eines Regelzyklus in der gleichen Weise bewirkt, wie es ein Impuls von ä einem echten Tropfen von dem Meßfühler tun würde.

Um die Schlauchleitung 13 (Figur 1) für die intravenöse Ernährung zwischen den Kurvenscheibenabnehmer 19 und dem Auflager einzuführen, ist es erforderlich, den Kurvenscheibenabnehmer dadurch voll zurückzuziehen, daß der Motor 25 so angetrieben wird, daß er die Kurvenscheibe 23 in eine ihrer Extremstelluhgen dreht. Zu diesem Zwecke enthält die Schaltung nach Figur eine Stellung "LD" in dem Dekadenschalter 153. Wenn der Schalter in diese Stellung gebracht wird, wird eine Verbindung hergestellt, welche die Versorgungsspannung am Anschlußpunkt 167 über einen Widerstand 301 und eine Diode 303 an die Leitung

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koppelt und dies ergibt, wie bereits erwähnt, das Steuersignal für die Richtung der Motordrehung an den Flip-Flop 191. Daö Ergebnis der Zuführung der versorgungsspannung an diesen Flip-Flop besteht darin, daß gewährleistet wird, daß der Flip-Flop entweder in einen Zustand schaltet oder in diesem Zustand verbleibt, in dem das Antriebssignal für den Motor in der Richtung des Öffnens der Schlauchleitung wirkt♦

Dieses gleiche "LD"-Signal wird über einen Widerstand 305 an die Basis des Transistors 259 gegeben, schaltet diesen Transistor ein und ergibt eine Erdverbindung über diesen Transistor für die Leitung 200 vom Flip-Flop 191. Dadurch wird es möglich, daß von dem Flip-Flop ein Antriebssignal zu dem "Offen"-Schalter 221 gehen kann. Hierdurch wird die Kurvenscheibe zur Steuerung der Flüssigkeitszufuhr in die voll geöffnete Stellung gedreht und bleibt dort solange, wie der Schalter 175 auf dieser Einstellung "LD" verbleibt.

Das durch den Schalter 175 erzeugte Signal, wenn dieser sich auf der "LD"-Stellung befindet, wird auch durch einen Trennwiderstand und eine Diode 307 zu der Schaltung der Figur 6 zur Feststellung der leeren Flasche bzw. der nicht-unterbrochenen Strömung gekoppelt. Das Signal bildet einen Eingang für die Basis-Elektrode eines Transistors 311 mit einem zweiten Basis-Elektrodeneingang, dem über den Widerstand 113 der Ausgangsimpuls der Schaltung für die Feststellung des Flüssigkeitsspiegels und zur Erfassung von Tropfen nach Figur 4 zugeführt wird, jeder "LD"-Signaleingang zu der Basis des Transistors 311 wird effektiv den Transistor in der eingeschalteten Stellung verriegeln, da dieses Signal etwa angenähert gleich der vollen Versorgungsspannung ist und wird daher die Schaltung nach Figur 6 unempfindlich gegenüber jedem Tropfen-Signal machen, wenn immer dieses ^MLD"-Signal vorhanden ist. Der Zweck dieser Anordnung besteht darin, jede Störung des Schließbefehls zu verhindern, welche durch die Söhaltung der Figur 6 erzeugt

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wird, wenn durch die Bewegung des Schalters 175 (Figur 5) in seine Stellung "LD" ein Öffnungsbefehl erzeugt wird.

In Abwesenheit eines solchen Signals jedoch wird ein TropfeneingaHupsignal an den Transistor 311 den Transistor dazu veranlassen, während der Dauer des Eingangsimpulses stromdurchlässig zu werden. Diese Dauer beträgt bei Schaltungsparametern entsprechend Figur 6 typischerweise etwa 50 Mikrosekunden. Diese Zeitdauer ist ausreichend, um die Entladung eines Kondensators 315 zu gestatten, der mit der Kollektorelektrode des Transistors und über eine Diode 317 mit Masse verbunden ist. Wenn der Eingangsimpuls endet, beginnt der Kondensator 315, sich über einen Widerstand 319, eine Diode 321 und den Kondensator 323 wieder aufzuladen. Dieser letztere Kondensator 32?» ist viel größer - vielleicht zehnmal so groß - wie der Kondensator 315 und erfährt daher bei jedem Eingangsimpuls, der von dem Aufladestrom für den kleineren Kondensator 315 herrührt, eine kleine Erhöhung der Spannung. Der Kondensator 323 ist parallel mit den beiden Widerständen 325 und 327, welche zusammen mit dem Kondensator ein Zeitkonstantenglied bilden, so daß die höchste Folgefrequenz der Eingangsimpulse, welche für den Normalbetrieb charakteristisch ist, d.h. etwa 3 Impulse pro Sekunde, was einer maximalen Durchflußgeschwindigkeit von etwa 1000 cm /h entspricht, den Kon- ä

densator 323 auf eine Spannung von etwa 1,5 aufladen und diese Spannung halten wird. Diese Spannung wird durch die Widerstände 325 und 327 geteilt und als Gegenspannung mit einem solchen Wert an die Basiselektrode eines Transistors gegeben, daß der Transistor 329 unter diesen Bedingungen gesperrt bleibt.

Wenn jedoch die Folgefrequenz der Eingangsimpulse auf einen Wert von etwa 10 Impulse pro Sekunde ansteigt, was auf einen Lichtausfall, auf den Zustand eines nicht-unterbrochenen Flüssigkeitsstroms oder einer leeren Flasche hindeutet, dann

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ergibt die entsprechend höhere Folgefrequenz der auf dem Kondensator 323 aufsummierten stufenweisen Aufladung eine entsprechend höhere Spannung an dem Spannungsteilernetzwerk 325, 327 und hebt die Spannung an der Basiselektrode des Transistors 329 auf einen solchen Wert an, daß der Transistor stromdurchlässig wird. Die sich daraus ergebende Erhöhung des Stromflusses im Transistor 329 wirkt so, daß sie eine Warnlampe in der Kollektorschaltung des Transistors aufleuchten läßt und die Aufmerksamkeit des Bedienenden auf das Vorhandensein einer Unregelmäßigkeit in dem Durchfluß lenkt, welche das Signal ausgelöst hat. Dieser Stromfluß erzeugt auch einen Impuls In negativer Richtung auf der Leitung 333, welcher als Eingangsimpuls auf den Schließschalter 223 in der Steuerschaltung nach Figur 5 gegeben wird und dort dazu dient, den Motor in einer Richtung anzutreiben, bei der die Flüssigkeitsströmung durch Abklemmen der Schlauchleitung abgesperrt wird. Auf diese Weise spricht das System in gleicher Weise auf Lichtausfall, auf eine ununterbrochene Flüssigkeitsströmung oder eine leere Flasche an, indem es ein Warnlicht aufleuchten läßt und gleichzeitig das System absperrt, bis der Bedienende die Flasche austauschen oder eine andere Handlung zur Beseitigung des Zustandes unternehmen kann.

Wenn die Unregelmäßigkeit im Betrieb, welche diesen Vorgang ausgelöst hat, ein nicht-unterbrochener Flüssigkeitsstrom war, dann kann das System selbst normalerweise dieses Problem korrigieren, da während der Drehung des Motors in Richtung des Sch ließe ns das Abquetschen der Schlauchleitung schnell die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit auf einen solchen Wert reduziert, daß erneut eine Tropfenbildung auftritt. An diesem Punkt wird der Ausgangsimpuls von dem Signalgenerator für den Tropfen- und den Flüssigkeitsspiegel von der Frequenz von etwa 10 Impulsen pro Sekunde, welche den Zustand eines nicht-unterbrochenen Flüssigkeitsstroms anzeigt, auf eine Impulsfolgefrequenz absinken, welche dem auf diese Weise eingestellten, in Tropfen unterteilten Flüssigkeitsstrom entspricht

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Wenn dies geschieht, dann wird der Kondensator 323 sich über die Widerstände 325 und 327 mit einer Verzögerungszeit entladen, die in diesem Beispiel etwa eine Sekunde beträgt, und die reguläre Betriebsweise wird dann wieder hergestellt.

Manchmal können andere Unregelmäßigkeiten im Betrieb Fotozellenausgangssignale erzeugen, die nicht leicht unterscheidbar sind von den Signalen, die für den Zustand eines nichtunterbrochenen Flüssigkeitsstroms charakteristisch sind. Wenn beispielsweise Flüssigkeit von der Flüssigkeitsmenge in der Tropfenkammer aufspritzt und die so gebildeten Tropfen an den Kammerwänden in dem Weg des Lichtstrahls haften bleiben, dann ändert sich das Ausgangssignal des Tropfenfühlers in der glei chen Weise wie bei einem stetigen Flüssigkeitsstrom und es ergibt sich ein Schließbefehl, welcher das System in der gleichen Weise wie im Falle des ununterbrochenen Flüssigkeitsstroms in den Zustand mit abgesperrter Schlauchleitung treibt.

Nach Beendigung einer durch die RC-Schaltung 111, 117 bestimmten Zeitdauer von 10 bis 15 Sekunden (Figur 4) wird der Transistor 115 erneut stromführend, beendet damit den Schließbefehl und ermöglicht ein Ansprechen auf den nächsten ankommenden Tropfenimpuls. Die Schaltung für "Kein Tropfen" (Figur 5) wird jetzt entsprechende Impulse abgeben und das System wird auf jeden dieser Impulse so ansprechen, daß es einen Schritt weiter in Richtung des Offnens vollführt. Nachdem eine genügend große Anzahl von diesen Impulsen, die notwendig sind, um die Durchflußleitung zur erneuten Bildung von Tropfen zu befähigen, abgegeben wurden, wird die normale Steuerwirkung wieder hergestellt.

Die Figur 7 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung, bei der die Funktion zur Erfassung von Tropfen und des Flüssigkeitsspiegels entsprechend Figur 4 und die Diskriminatorfunktion entsprechend Figur 6 kombiniert sind. In der Figur 7 sind die Meßfühlerfotozelle 83 und die Kompensations-

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fotozelle 87 wie zuvor in Reihe geschaltet und das Ausgangssignal der Fotozellen wird ebenfalls über einen Kondensator der Basiselektrode des Transistors 115 zugeführt, der durch die Widerstände 117 und 341 und einen aus den Widerständen und 343 bestehenden Spannungsteiler in dem stromdurchlässigen Zustand vorgespannt ist. Wenn die Fotozelle 83 momentan, beispielsweise durch den Durchgang eines Tropfens, abgeschaltet wird, erhält man einen negativen Spannungsimpuls an ihrem yerbindungspunkt 105 mit der Bezugsfotozelle 87. Dies schaltet den Transistor 115 ab und erzeugt dadurch eine positiv verlaufende Spannung an der Kollektorelektrode des Transistors, welche ein Triggersignal darstellt, das über die Diode 345 auf einen allgemein mit der Ziffer 346 bezeichneten monostabilen Multivibrator gekoppelt wird.

Der Multivibrator 346 umfaßt einen ersten Transistor 347, welcher normalerweise gesperrt ist, und einen zweiten Transistor 349, der normalerweise eingeschaltet ist. Der Transistor 347 beginnt Strom zu führen, wenn die Kollektorspannung des Transistors 115 so stark ansteigt, daß sie den Spannungsabfall der Diode 345 in Durchlaßrichtung und die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 347 übersteigt. Die Kollektorspannung wird dann negativer und koppelt einen negativen Impuls durch den Kondensator 351 auf die Basiselektrode des Transistors 349 und sperrt diesen. Das sich ergebende Ausgangssignal an der Kollektorelektrode dieses Transistors wird über den Widerstand 353 zurückgekoppelt auf die Basiselektrode des Transistors 347. Die auf diese Weise vorgesehene positive Rückkopplung hält den Transistor 347 während einer Zeitdauer im stromdurchlässigen Zustand, die durch den Widerstand 355 und den Kondensator 351 bestimmt wird. Die Werte dieser Bauteile werden so ausgewählt, daß man bei diesem Beispiel eine Zeitkonstante von etwa 100 Millisekunden erhält. Nach der auf diese Weise bestimmten Zeitverzögerung wird der Transistor wieder stromdurchlässig werden und das positive Rückkopplungssignal beenden, welches über den Widerstand 353 an die

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Basiselektrode des Transistors 347 gekoppelt wird. Wenn nach dieser Zeit von ίΟΟ Millisekunden das Tropfeneingangssignal über die Diode 345 nicht mehr vorhanden ist und die Spannung an dem Kollektor des Transistors 115 wieder niedrig ist, dann wird der Transistor 347 in den gesperrten Zustand geschaltet und in diesem Zustand verbleiben. Daher ist das Ausgangssignal des Multivibrators 346 infolge der Spannungsschwankung an dem Anschlußpunkt 105 der Fotozelle, der sich aus dem Durchgang jedes normalen Tropfehs ergibt, ein Ausgangsimpuls auf der Leitung 361 mit standardisierter Breite, welche in diesem Beispiel etwa 100 Millisekunden beträgt.

Eine Diode 357 ist wie gezeigt mit der Basiselektrode des Transistors 349 verbunden und ergibt dadurch eine verbesserte Standardisierung der Impulsbreite, daß sich der Kondensator 351 stets auf den gleichen Spannungswert aufladet, unabhängig von der Größe des Spannungsimpulses an der Kollektorelektrode des Transistors 347. Während der Dauer dieser Impulsperiode von 100 Millisekunden, während der der Multivibrator in seinem geschalteten Zustand verbleibt, wird das System nicht auf Spannungsschwankungen am Ausgangsanschluß 105 der Fotozelle ansprechen, welche auf irgendeine Ursache wie das Fallen von sekundären Tropfen durch den Lichtstrahl zurückzuführen sind. Dies ergibt die gewünschte Unempfindlichkeit gegenüber sekundären Tropfen.

Man wird bemerken, daß in der Ausführungsform nach Figur 7 anders als in der Form nach Figur 4 Spannungsschwankungen am Ausgangsanschluß der Fotozelle zu einem gewissen Maße die Dauer der Tropf en-Impuls-Periode beeinflussen können, weil Stöiumgen im Eingang des Multivibrators 346 der Figur 7 die Ladungsmenge auf dem Zeitgeberkondensator 351 beeinflussen. Dies beeinflußt jedoch nicht nachteilig die Genauigkeit der Messung oder Steuerung der Tropfen, da in beiden beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung die Steuerwirkung einzig durch das Ansprechen auf die Vorderflanke des Impulses ,

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hervorgerufen wird. Die Steuerwirkung spricht nicht auf die Impulsdauer an und ist auch nicht in irgendeiner anderen Weise von dem Zeitpunkt der rückwärtigen Flanke des Impulses abhängig. Daher ist die Tatsache, daß in diesem Falle die Impulse nicht absolut gleichmäßig bezüglich ihrer Dauer sein können, unwesentlich. Alles, was erforderlich ist, ist, daß ihre Mindestdauer die Dauer der sekundären Tropfen von etwa 100 Millisekunden überschreitet und daß ihre maximale Dauer nicht die etwa 330 Millisekunden übersteigt, die dem Tropfenabstand für das Maximum der erwünschten Strömung entsprechen. Diese Grenzwerte können leicht eingehalten werden.

Zwecks Erfassung einer leeren Flasche erzeugt die Beleuchtung der Fotozelle 89 für die Erfassung des Flüssigkeitsspiegels, die sich bei einem Absinken des Spiegels der Flüssigkeitssäule in der Tropfenkammer unter den normalen Spiegel ergibt, ein Signal mit positiver Polarität, welches über die Diode an die Basiselektrode des Transistors 347 gekoppelt wird. Es ist zu beachten, daß dieses Signal im Unterschied zu dem normalen Tropfeneingangssignal über die Diode 345 ein Gleichspannungssignal ist und solange abgegeben wird, bis die Flüssigkeit durch Austauschen der leeren Flasche wieder auf ihre normale Höhe gebracht ist. Vor der Erörterung der Verwendung dieses Signals für eine leere Flasche wird eine andere Quelle für ein ähnliches Gleichspannungseingangssignal beschrieben.

Jeder Ausfall der Lichtquelle, welche die Fotozellen 83 und 87 beleuchtet, wird verursachen, daß der Widerstand der Zellen sich beträchtlich erhöht und dies führt zu einem Spannungsabfall an dem Verbindungspunkt zwischen der Zelle 87 und dem Widerstand 103. Die Diode 107 nimmt dann den Basisstrom vom Transistor 115 weg, veranlaßt ihn zu sperren und in diesem Zustand zu verbleiben. Die Kollektorelektrode wird positiver und erzeugt ein Gleichspannungseingangssignal Über die Diode 345 zur Basiselektrode des Transistors 347. Auf diese Weise erzeugt ein Ausfall der Lichtquelle für den Tropfenmeßfühler

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ein Eingangssignal an den Multivibrator 346, der ähnlich ist wie das durch eine leere Flasche erzeugte Signal.

Jedes solches Eingangssignal wird den Transistor 347 sperren und ihn so lange gesperrt halten, wie das Signal andauert und auf diese Weise der Leitung 361 für das Tropfensignal eine positive Spannung aufprägen. Diese Leitung ist ebenfalls mit einer Diskriminatorschaltung verbunden, die allgemein mit der Ziffer 363 bezeichnet ist. Sie enthält ein RC-Integrationsfilter 365, 367, das jegliches Gleichspannungssignal auf der Leitung 361 hindurchläßt, die normalen Tropfenimpulssignale >

jedoch nicht. Die Diskriminatorschaltung umfaßt weiterhin einen Spannungsteiler 369, 371 und die in Stufen geschalteten Transistoren 373 und 375. Diese sprechen auf jedes Eingangssignal durch das Filter so an, daß sie auf der Leitung 377 als Ausgangssignal einen Schließbefehl abgeben, welcher die Steuerschaltung entsprechend Figur 5 in der gleichen Weise verbindet wie in der ersten beschriebenen Ausführungsform. Die Widerstände und Kondensatorelemente im Filter 365, 367 haben solche Werte, daß die Gleichspannungssignale, die durch Lichtausfall oder eine leere Flasche erzeugt werden, durchgelassen werden. Pulsierende Signale, die eine Frequenz entsprechend der Folgefrequenz bei normalen TropfGeschwindigkeiten besitzen, werden nicht durchgelassen. Vorzugsweise ä wird das Filter so konstruiert, daß es auch Tropfen-Impulse durchläßt, wenn deren Folgefrequenz die Folgefrequenz entsprechend der höchsten einstellbaren Durchflußgeschwindigkeit wesentlich übersteigt, per Grund hierfür besteht darin, daß die notwendige Korrekturmaßnahme schneller auf einen Schließbefehl hin durchgeführt werden kann als in dem normalen Steu- · erbetrieb. In dem Steuerbetrieb läuft der Motor schrittweise in der Schließrichtung. Ein Schließbefehl jedoch zwingt ihn, kontinuierlich zu laufen.

Es sei erneut angenommen, daß die höchste verfügbare Durch-

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flußgeschwindigkeit 1000 cm /see beträgt und die maximale

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Folgefrequenz der Tropfen-Impulse etwa 3 Impulse pro Sekunde ist. Es ist dann günstig, den Widerstand und den Kondensator des Filters 365, 367 mit solchen Werten zu wählen, daß bei Vorliegen der vom Multivibrator 365 eingegebenen Impulse mit Standardimpulsbreite kein Signal durchgelassen wird, wenn diese Impulse bei einer Folgefrequenz von weniger als 10 Impulse pro Sekunde auftreten und daß bei höheren Folgefrequenzen das Signal durchgelassen wird. Die Diskriminatorschaltung wird dann so arbeiten, daß sie entweder bei einem Gleichspannungseingangssignal oder einem Eingangssignal mit hoher Impulsfolgefrequenz als Ausgangssignal einen Schließbefehl abgibt, jedoch bei Folgefrequenzen der Eingangsimpulse entsprechend den normalen Durchflußgeschwindigkeiten keinen solchen Befehl abgibt.

Obwohl ein ununterbrochener Flüssigkeitsstrom ebenfalls einen Zustand darstellt, bei dem ein Gleichspannungssignal in Form einer Änderung des Gleichspannungswertes am Anschlußpunkt abgegeben wird, der die Fotozellen 83 und 87 verbindet, wird ein solches Gleichspannungssignal aus verschiedenen Gründen nicht in der gleichen Weise weiterverarbeitet wie die Signale für eine leere Flasche und für Lichtausfall. Der Hauptgrund hierfür besteht darin, daß Änderungen in dem Gleichspannungswert am Anschlußpunkt 105 sich aus anderen Ursachen ergeben können, wie ein nicht-unterbrochener Flüssigkeitsstrom, beispielsweise dadurch, daß wie zuvor erklärt eine Flüssigkeit gegen die Wände der Tropfenkammer spritzt.

Um das Ansprechen der Steuerung auf Veränderungen in der Beleuchtungsstärke infolge dieser und anderer ähnlicher Ursachen zu steuern und gleichzeitig eine Korrektur des Zustandes mit einem nicht-unterbrochenen Flüssigkeitsstrom zu ermöglichen, wird der Transistor 115 so geschaltet, daß er auf ein Eingangssignal für einen nicht-unterbroehenen Flüssigkeitsstrom, welches in Form einer Änderung der Gleichspannung am Anschluß 105 auftritt, einschaltet und dann nur während einer

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begrenzten Zeitperlode eingeschaltet bleibt. Die maximale Dauer dieser Periode wird durch die Zeitkonstante des Widerstandes 117 und des Kondensators 111 bestimmt. Diese maximale Einschaltperiode wird durch eine Diode 379, welche die Basiselektrode des Transistors 515 mit der Emitter-Elektrode verbindet, so standardisiert, daß sie unabhängig von der Größe der Spannungsänderung an dem Anschluß 105 ist. Während dieser Zeitdauer bleibt der Transistor 115 eingeschaltet und gibt damit ein Gleichspannungssignal an die Diskriminatorschaltung 363 ab. Diese Schaltung gibt dann am Ausgang einen Schließbefehl ab, welcher während der Zeit bestehen bleibt, in der der Transistor 115 eingeschaltet bleibt. |

Wenn beim Betrieb ein Eingangsimpuls auf einen gewöhnlichen Tropfen zurückzuführen ist, dann folgt auf die positive Spannungsänderung am Anschluß 105 kurz darauf eine negative Spannungsänderung, welche sofort die Ladung von dem Kondensator 111 wegnimmt und damit die durch die Diode 379 aufgeprägte Verklammerung beseitigt, den Transistor 115 in seinen gesperrten Zustand zurückführt und die Schaltung in die Bereitschaftsstellung bringt, so daß sie auf das nächste Tropfeneingangssignal normal ansprechen kann. Wenn jedoch das Eingangssignal nicht auf einen Tropfen zurückzuführen ist, sondern auf den Beginn eines Zustandes mit nicht-unterbrochenem Flüssigkeitsstrom, wird nach der ursprünglich in positiver Richtung ver- ™ laufenden Spannungsänderung an dem Anschlußpunkt 105 keine Spannungsänderung in negativer Richtung vorhanden sein, der Kondensator 111 wird daher während einer Zeitdauer aufgeladen bleiben, welche von seiner Größe und der des Widerstandes 117 abhängig ist. Er wird daher den Transistor 115 während einer Zeitdauer in dem stromdurchlässigen Zustand halten, welche infolge der Konstruktion ausreichend groß ist, um zu gewährleisten, daß der Steuermotor genügend Zeit hat, um sich voll in die Schließrichtung zu drehen; in diesem Beispiel sind das etwa 15 Sekunden. Wenn das Eingangssignal auf den Zustand eines nicht-unterbrochenen Flüssigkeitsstroms zurückzuführen

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1st, dann wird das Abklemmen der Schlauchleitung Infolge der Drehung des Motors In Schließrichtung so wirken, daß die Strömung unterbrochen und die Bildung von Tropfen ausgelöst wird. Der erste dieser Tropfen wird dann das System in den normalen Steuerbetrieb zurückführen, wenn jedoch das Eingangssignal auf irgendeine andere Ursache als einen nicht-unterbrochenen Flüssigkeitsstrom zurückzuführen ist, beispielsweise auf das Aufspritzen von Flüssigkeit auf die Wände der Tropfenkammer, dann kann das System sich voll in die Sperrichtung drehen und dann auf "Kein Tropfen"-Signale ansprechen und wieder in den Normalbetrieb zurückkehren, wie zuvor erörtert. Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße System für die Durchflußregelung und für intravenöse Ernährung in flüssiger Form einen zuverlässigen Schutz gegen das Problem der Ausbildung eines nicht-unterbrochenen Flüssigkeitsstroms bietet und eine rechtzeitige Warnung bei Lichtausfall oder einer leeren Flasche gibt. Es spricht auf jede dieser Unregelmäßigkeiten im Betrieb mit einer Maßnahme an, die solange auf das Außerbetriebsetzen des Systems gerichtet ist, bis eine Korrekturmaßnahme ausgeführt wird. Die Beweglichkeit und die Möglichkeiten des Systems werden verbessert durch erhöhte Empfindlichkeit für die Messung normaler Tropfen, sogar wenn diese eine sehr geringe Größe besitzen, wie es häufig bei den sogenannten "Minidrip"-Systemen auftritt. Gleichzeitig wird das System unempfindlich gegenüber sekundären Tropfen gemacht. Schließlich 1st zu bemerken, daß diese verschiedensten Vorteile im Betrieb und bezüglich der Sicherheit des Systems alle mit einer im höchsten Falle geringfügigen Vergrößerung der Kompliziertheit der Schaltung erreicht werden.

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Claims

Patentansprüche

1.) Gerät zur Regelung der Flüssigkeitsströmung durch eine Leitung mit einer eingefügten Tropfenkammer, in der die Strömung in Form von diskreten Tropfen auftritt und mehrere Tropfen enthält, denen manchmal kleinere sekundäre Tropfen folgen, gekennzeichnet d u.r c h :

eine Tropfen-Meßfühlervorrichtung (17) mit einem fotoelek- _r irischen Meßfühlerelement (33) und einer Lichtquelle (35), die bezüglich der Tropfenkammer so ausgerichtet ist, daß das Licht der Lichtquelle durch die Tropfenkammer hindurch- |

geht und dann auf das Meßfühlerelement (33) auftrifft, wenn nicht das Licht durch einen durch die Kammer fallenden Tropfen unterbrochen wird, wobei der Meßfühler auf Schwankungen der Intensität des auf treffenden Lichtes infolge der Tropfen ansprechen und ein elektrisches Ausgangssignal zeitlich zusammenfallend mit dem Tropfen erzeugen kann,

eine Impuls-Generatorvorrichtung (3 9), die mit dem Signalausgang des Meßfühlerelementes (33) gekoppelt und so beschaffen ist, daß sie synchron mit den von dem Meßfühler ausgehenden Signalen Ausgangsimpulse erzeugen kann, wobei dieser Impuls-Generator (39) Vorrichtungen (147, 148, 149) enthält, die auf die Vorderflanke jedes Ausgangsimpulses

ansprechen und die Erzeugung irgendeines folgenden Impulses "

während einer Zeitdauer verhindern können, die länger ist als das Zeitintervall zwischen jedem primären Tropfen und seinen nachfolgenden sekundären Tropfen, jedoch wesentlich kleiner als die Zeitdauer, die charakteristischerweise zwischen aufeinanderfolgenden primären Tropfen bei der höchsten normalen Durchflußgeschwindigkeit liegt,

eine Vorrichtung (19, 23, 25) zur Einstellung der Flüssigkeitsströmung,

und eine Regelvorrichtung (Figur 1), die auf die Ausgangsimpulse des Impuls-Generators ansprechen und die Vorrichtung zur Einstellung der Flüssigkeitsströmung so betätigen

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kann, daß eine vorgegebene zeitliche Aufeinanderfolge der primären Tropfen zwecks Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit aufrechterhalten werden kann.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Einstellung der Flüssigkeitsströmung einen Motor (25) enthält, der so beschaffen ist, daß er sowohl kontinuierlich als auch stufenweise in beiden Richtungen zwecks Erreichung der Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit angetrieben werden kann, und die Steuervorrichtung für den Motor (25) eine Diskriminatorvorrichtung (67) enthält, die auf die Ausgangsimpulse des Impuls-Generators (3 9) ansprechen kann und den Motor bei Impuls-Folgefrequenzen entsprechend Durchflußgeschwindigkeiten unterhalb der höchsten normalen Durchflußgeschwindigkeit stufenweise antreiben kann und den Motor kontinuierlich antreiben kann bei höheren Impuls-Folgefrequenzen, wodurch die Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit schneller erfolgt, wenn die Durchflußgeschwindigkeit den höchsten Normalwert übersteigt.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin eine Vorrichtung (61) enthält, die auf Unregelmäßigkeiten im Betrieb ansprechen kann und ein Unregelmäßigkeits-Signal erzeugen kann, dessen Frequenz von der Frequenz der Tropfen-Impulse bei normalen Durchflußgeschwindigkeiten der Flüssigkeit abweicht und daß die Vorrichtung zur Einstellung der Flüssigkeitsströmung so beschaffen ist, daß sie in einer ersten Betriebsart betrieben werden kann, um eine vorgegebene Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit einzuhalten und in einer zweiten Betriebsart betrieben werden kann, um die Flüssigkeitsströmung abzusperren, wobei weiterhin die Steuervorrichtung einen Diskriminator (67) enthält, an dessen Eingang die Signale für die Tropfen und für Unregelmäßigkeiten eingespeist sind und der in der Lage ist, auf das

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Tropfensignal so anzusprechen, daß er die Vorrichtung zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit in der ersten Betriebsart betätigt, und auf das Unregelmäßigkeitssignal so ansprechen kann, daß er die Vorrichtung zur Einstellung der Strömung in der zweiten Betriebsart betätigt.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Einstellung der Flüssigkeitsströmung einen Motor (25) enthält, der so beschaffen ist, daß er stufenweise und kontinuierlich angetrieben werden kann, um die Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit in den beiden Betriebsarten zu erzielen und * die Diskriminatorvorrichtung (67) so eingerichtet ist, daß sie den Motor (25) in der stufenweisen Betriebsart bei Tropfensignalen mit einer Impuls-Folgefrequenz entsprechend Durchflußgeschwindigkeiten unterhalb der höchsten normalen Durchflußgeschwindigkeit antreibt und den Motor in der kontinuierlichen Betriebsart bei einem Unregelmäßigkeits-Signal und bei Tropfensignalen antreibt, die eine Impuls-Folgefrequenz oberhalb der Frequenz entsprechend der höchsten normalen Durchflußgeschwindigkeit besitzen.

5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekenn-

z e lehnet , daß das Unregelmäßigkeits-Signal ein _Λ

pulsierendes Signal mit einer Impuls-Folgefrequenz ist, die '

wesentlich höher ist als die Impuls-Folgefrequenz der Tropfensignale, welche der höchsten normalen Durchflußgeschwindigkeit entsprechen und daß die Diskriminatorvorrichtung (67) sowohl auf das Unregelmäßigkeits-Signal und das Tropfensignal ansprechen kann, wenn das letztere eine Impuls-Folgefrequenz besitzt, welche die Frequenz entsprechend der höchsten normalen Durchflußgeschwindigkeit übersteigt, um die Vorrichtung zur Einstellung der Strömung in der zweiten Betriebsart zu betätigen.

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6. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,, daß das Signal für Unregelmäßigkeiten . ein Gleichspannungssignal ist und daß die Diskriminatorvorrichtung (67) so beschaffen ist_s daß sie sowohl auf das GIeichspannungsunregelmäßigkeits-Signal als auch auf Tropfensignale mit einer Impuls-Folgefrequenz, die die Frequenz entsprechend der höchsten normalen Durchflußgeschwindigkeit übersteigt, ansprechen kann, um die Vorrichtung zur Einstellung der Strömung in der zweiten Betriebsart zu betätigen.

7. Gerät nach Anspruch 3„ dadurch gekennzeichnet,, daß die Unregelmäßigkeit im Betrieb, welche dieses UnregeImäßigkeits-Signal andeutet, eine kontinuierliche Änderung in der Beleuchtungsintensität des Meßfühlerelementes ist, wi© sie durch das Fallen eines ununterbrochenen Flüssiglseitsstroms durch die Tropfenkammer (17) hervorgerufen wird, und die Vorrichtung zur Erzeugung des Unregelmäßigkeitssignals eine weitere Vorrichtung (111, 117) zur Begrenzung dar maximalen Dauer des Unregelmäßigkeits-Signals, das durch solch eine kontinuierliche Änderung in der BeIeuchtungsintensität des Meßfühlers erzeugt wird, begrenzt.

8. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unregelmäßigkeit im Betrieb, welche durch das Unregelmäßigkeitssignal angedeutet wird, ein Ausfall der Lichtquelle ist und daß dieser Ausfall dadurch festgestellt wird, daß sein Einfluß auf das elektrische Ausgangssignal des fotoelektrischen ifeßfühlerelementes festgestellt wird.

9. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim normalen Betrieb die Tropfenkammer eine Flüssigkeitsmenge (91) enthält und die erfaßte

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Unregelmäßigkeit des Betriebs ein Absinken des Pegels dieser Flüssigkeitsmenge ist und das Gerät weiterhin enthält:

ein zweites fotoelektrisches Meßfühlerelement (89) und Lichtquelle (77) mit einer Ausrichtung bezüglich der Tropfenkammer, bei der das Licht von der Lichtquelle die Tropfenkammer (17) unterhalb des normalen Spiegels der Flüs- . sigkeitsmenge (91) durchsetzt und in Abwesenheit dieser Flüssigkeitsmenge auf das Meßfühlerelement auftrifft, sowie eine Vorrichtung (61), die mit dem Ausgang des zweiten fotoelektrischen Meßfühlers verbunden ist und bei Beleuchtung des Meßfühlerelementes infolge der Abwesenheit " der Flüssigkeitsmenge ein Unregelmäßigkeits-Signal erzeugen kann.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tropfenkammer ein rohrförmiges Teil (17) mit einer vertikalen Achse und einem verschlossenem unteren Ende umfaßt, in welchem sich die Flüssigkeitsmenge befindet, und daß die Sichtlinie zwischen dem zweiten fotoelektrischen Meßfühlerelement (89) und seiner Lichtquelle (77) wesentlich aus der vertikalen Achse der Tropfenkammer heraus versetzt ist, wodurch das Licht der Lichtquelle das Meßfühlerelement bei fehlender Flüssig- M

keitsmenge beleuchtet und bei vorhandener Flüssigkeit das Meßfühlerelement nicht beleuchtet, sondern in der Flüssigkeit durch Beugung abgelenkt und durch Absorption geschwächt wird.

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