DE10052199A1 - Regelbare Gleichstrom-Stromquelle - Google Patents

Abstract

Regelbare Stromquelle (2), aufweisend DOLLAR A (a) einen Versorgungseingang (4) zum Anschluß einer Versorgungsstromquelle (6); DOLLAR A (b) einen regelbaren Spannungswandler (8), der an den Versorgungseingang (4) angeschlossen ist und einen Spannungswandlerausgang (10) aufweist; DOLLAR A (c) einen Versorgungsausgang (16), der an den Spannungswandlerausgang (10) angeschlossen ist, zum Anschluß des Verbrauchers (60) und DOLLAR A (d) Regelungseinrichtung (26), die zum Regeln des Spannungswandlers (8) an diesen angeschlossen ist und so ausgebildet ist, daß der Spannungswandler (8) an den Verbraucherausgang (16) eine Spannung anlegt, die über dem an den Verbraucherausgang (16) angeschlossenen Verbraucher (60) zur gewünschten Stromstärke führt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Gleichstrom-Stromquellen und insbesondere verlustarme, regelbare Gleichstrom-Stromquellen.

Die heutzutage eingesetzten Gleichstrom-Stromquellen weisen typischerweise eine Versorgungs-Stromquelle, beispielsweise eine Batterie oder ein Netzteil, sowie einen regelbaren Widerstand auf, der verstellt werden kann, um dem Verbraucher den gewünschten Strom zur Verfügung zu stellen. Dabei treten erhebliche Verluste an dem Regel- Widerstand auf, die umso größer sind, je geringer der gewünschte Strom über den Verbraucher ist. Solche Verluste sind insbesondere bei netzunabhängigem Betrieb besonders unerwünscht.

Als Beispiel seien hier elektromotorisch betriebene Modellautos angeführt. Diese haben häufig Regelwiderstände, die mit Zusatz- Kühlelementen versehen sind, um die an dem Regelwiderstand anfallende Verlustleistung abzuführen. Als Versorgungsstromquellen für diese Modellautos werden häufig Akkumulatoren verwendet. Mit einem typischen Akku-Satz sind bei einigermaßen kräftig motorisierten Modellen Fahrzeiten bis zu knapp einer halben Stunde realistisch. Bedenkt man, daß ein erheblicher Anteil, bis zu einem Drittel oder mehr, der in dem Akku gespeicherten Kapazität in Verlustwärme umgewandelt wird, erkennt man das darin liegende Einsparpotential.

Entsprechend ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine regelbare Stromquelle bereitzustellen, bei der die durch die Regelung auftretenden Verluste deutlich vermindert sind.

Erfindungsgemäß wird das von einer regelbaren Stromquelle geleistet, aufweisend:

• a) einen Versorgungseingang zum Anschluß einer Versorgungsstromquelle;
• b) einen regelbaren Spannungswandler, der an den Versorgungseingang angeschlossen ist und einen Spannungswandlerausgang aufweist;
• c) einen Versorgungsausgang, der an den Spannungswandlerausgang angeschlossen ist, zum Anschluß des Verbrauchers; und
• d) eine Regelungseinrichtung, die zum Regeln des Spannungswandlers an diesen angeschlossen ist und so ausgebildet ist, daß der Spannungswandler an den Verbraucherausgang eine Spannung anlegt, die über dem an den Verbraucherausgang angeschlossenen Verbraucher zur gewünschten Stromstärke führt.

An den Versorgungseingang dieser Stromquelle kann eine beliebige Versorgungsstromquelle angeschlossen sein. Es kann beispielsweise ein Netzgerät angeschlossen sein, beispielsweise in der Art eines Transformators mit einer Gleichrichterschaltung. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der vorliegenden Stromquelle in Verbindung mit Batterien oder Akkumulatoren oder anderen netzunabhängig betreibbaren Versorgungs-Stromquellen.

Regelbare Spannungswandler sind als fertige Bauelemente käuflich erhältlich. Sie können jedoch auch aus einzelnen Bauelementen aufgebaut sein. Besonders geeignet ist die erfindungsgemäße Stromquelle zum Speisen von Verbrauchern, die dem Ohmschen Gesetz folgen, d. h. solchen Verbrauchern, bei denen die Spannung im wesentlichen proportional zum Strom ist. Als Beispiele für derartige Verbraucher seien im folgenden neben den schon erwähnten Elektromotoren alle anderen Geräte genannt, die Spulen beinhalten, beispielsweise Magnetfeldtherapiegeräte, oder auch Lampen für Beleuchtungszwecke. In Verbindung mit Magnetfeldtherapiegeräte-Spulen eignet sich die vorliegende Erfindung ganz besonders, da bei derartigen Verwendungen häufig ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld erzeugt werden soll, mit unterschiedlich schnellen Anstiegs- und Abfallzeiten, mit Haltezeiten auf bestimmten Zwischenniveaus und mit länger andauernden Pausen ohne Magnetfeld. Gerade bei Magnetfeldtherapie-Anwendungen ist die Verlustleistung, die bei der Stromregelung auftritt, besonders hoch, da jeweils nur für eine relativ kurze Zeit der maximale Strom durch die Spule fließt. Ein weiterer Punkt, der den Einsatz der erfindungsgemäßen Stromquelle für die Magnetfeldtherapie besonders geeignet macht, ist die Tatsache, daß sich wegen ihres hohen Stromverbrauchs und der damit verbundenen relativ kurzen Lebensdauer der Batterien batteriebetriebene, tragbare und handliche Magnetfeldtherapie-Geräte bislang noch nicht durchsetzen konnten. Gerade auf diesem Gebiet, wo bislang nur sehr einfache Stromversorgungen bereitgestellt wurden, sieht die Anmelderin ein besonders hohes wirtschaftliches Potential in der Erfindung.

Die Erfindung beruht auf dem grundlegenden Prinzip, mit elektronischen Maßnahmen die Spannung am Verbraucher derart zu regeln, daß durch den Verbraucher gerade der gewünschte Strom fließt. Mit einer derartigen elektronischen Regelung läßt sich der gewünschte verlustarme Betrieb, verglichen mit den bislang zur Verfügung stehenden Stromquellen realisieren. Idealerweise sind die Verluste des regelbaren Spannungswandlers und der Regelungseinrichtung so gering, daß im wesentlichen die gesamte Leistung am Verbraucher anfällt.

Es sei darauf hingewiesen, daß unter dem Begirff "regelbare" Spannungsquelle nicht zwangsläufig eine Spannungsquelle zu verstehen ist, die ein kontinuierliches Regeln des Stroms durch den Verbraucher ermöglicht. Von diesem Begriff soll auch eine Spannungsquelle umfaßt sein, die durch ihre elektronische Schaltung einmal so eingeregelt ist, daß ein konstanter Strom durch den Verbraucher beibehalten wird. Letzteres hat eine ganz praktische Anwendung dann, wenn ein Verbraucher kontinuierlich betrieben werden soll, der ansonsten an der entsprechenden Versorgungsstromquelle nur mittels eines Vorwiderstands in dem gewünschten Betriebsbereich betreibbar wäre. Es ist jedoch generell eine Anwendung bevorzugt, bei der eine Regelung des Stroms durch den Verbraucher gewünscht ist, beispielsweise in der Art eines Dimmers etc.

Die Regelungseinrichtung selbst ist an den Spannungswandler angeschlossen und regelt damit die von dem Spannungswandler bereitgestellt Spannung. Typischerweise hat ein derartiger Spannungswandler einen Eingang für eine Referenzspannung, der als ein solcher Regeleingang genutzt werden kann.

Vorzugsweise ist in der Stromquelle ein Meßwiderstand vorgesehen, der in Reihe mit dem Verbraucherausgang geschaltet ist, und die Regelungseinrichtung ist vorzugsweise an den Meßwiderstand angeschlossen. An dem Meßwiderstand kann eine für den Strom durch den Widerstand bzw. den Verbraucher charakteristische Spannung abgenommen werden. Diese Spannung wiederum kann als eine Regelgröße zur Regelung des Stroms durch den Verbraucher dienen. Der Meßwiderstand selbst hat typischerweise einen sehr geringen Wert, der im Verhältnis zu dem Widerstand des Verbrauchers nicht ins Gewicht fällt. Entsprechend gering sind die Verluste an dem Meßwiderstand.

Vorzugsweise weist die Regelungseinrichtung einen aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen gebildeten Spannungsteiler mit einem Spannungsteilerausgang auf, wobei der erste Widerstand an den Meßwiderstand angeschlossen ist und der zweite Widerstand an eine Spannungsvorgabe-Einrichtung angeschlossen ist, und wobei der Spannungsteilerausgang an den Regelungseingang des Spannungswandlers angeschlossen ist. Die Spannungsvorgabeeinrichtung kann beispielsweise ein Signalgenerator sein, der den Signalverlauf für den Strom durch den Verbraucher vorgibt. Bei Magnetfeldtherapie-Geräten, wo bestimmte Stromverläufe an der Spule zur Erzeugung eines sich ändernden Magnetfeldes angelegt werden sollen, kann beispielsweise ein derartiger Signalgenerator günstig sein. Ein derartiger Signalgenerator kann beispielsweise aus einem Speicher-IC bestehen, in dem die Signalverläufe abgespeichert sind, und der an einem Digital/Analog-Wandler angeschlossen ist, wobei der Ausgang des Digital/Analog-Wandlers an den zweiten Widerstand angeschlossen ist. Der regelbare Spannungswandler regelt dann die an den Verbraucher anzulegende Spannung in Abhängigkeit von der Vorgabe des Signalgenerators. Bei einer Stromquelle für die Magnetfeldtherapien ist es bevorzugt, einen derartigen Signalgenerator in der Stromquelle selbst integriert vorzusehen. Es ist auch günstig, in deren Speicher verschiedene Signale und verschiedene Signalfolgen vorzusehen, die vom Benutzer gewählt werden können.

Bei anderen Anwendungen, bei denen lediglich ein einfaches Regeln des Stroms durch den Vertraucher erwünscht ist, kann die Spannungsvorgabeeinrichtung beispielsweise auch ein regelbarer Widerstand sein, der an ein geeignetes Potential angeschlossen ist. So kann beispielsweise der zweite Widerstand selbst als regelbarer Widerstand aufgebaut sein und die Spannungsvorgabeeinrichtung bildetn. Wenn die Stromquelle nur auf einen festen Wert eingestellt sein soll, genügt es, den zweiten Widerstand entsprechend zu dimensionieren. In analoger Weise kann beispielsweise bei vorgegebenem zweiten Widerstand der erste Widerstand regelbar sein oder entsprechend gewählt werden.

Anstelle der hier vorgeschlagenen Regelungseinrichtung kann auch eine andere Regelungseinrichtung vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Komparator-IC zu diesem Zweck verwendet werden.

Vorzugsweise ist an dem Spannungsteilerausgang ein Offset-Widerstand angeschlossen, der an ein geeignetes Potential angeschlossen ist. Dieser Offset-Widerstand stellt für den regelbaren Spannungswandler bei Spannungsausgleich zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstand die gewünschte Feedback-Spannung bereit.

Vorzugsweise ist ein Verstärker, und vorzugsweise ein Operationsverstärker, zwischen dem Meßwiderstand und der Regelungseinrichtung vorgesehen. Die an dem Meßwiderstand anfallende Spannung ist relativ klein, und es ist aus schaltungstechnischen Gründen bevorzugt, diese Spannung zu verstärken, bevor sie an die Regelungseinrichtung weitergegeben wird.

Wie bereits ausgeführt, eignet sich die vorliegende Stromquelle besonders gut für die Verwendung in Verbindung mit der Magnetfeldtherapie. Bei einer derartigen Verwendung ist es bevorzugt, die Spannungsvorgabeeinrichtung zusammen mit der Stromquelle und der Versorgungsstromquelle, beispielsweise einer Batterie, in einem Gerät zu integrieren.

Magnetfeldtherapien zur Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers werden gerade in jüngster Zeit wieder häufiger eingesetzt. Dabei werden häufig sich zeitlich ändernde Magnetfelder verwendet, die von Spulen erzeugt werden, die von einem sich entsprechend zeitlich ändernden Strom durchflossen werden. Während einfache Rechteckimpulse relativ problemlos durch einfaches Ein- und Ausschalten eines beispielsweise elektronischen Schalters, der in Reihe mit der Spule zwischen dem hohen und dem niedrigen Potential der Versorgungsspannung anliegt, erfolgen kann, hat man bisher noch keine efiiziente Möglichkeit gefunden, andere Impulsformen, beispielsweise Sinusschwingungen, hyperbelartig oder exponentialfunktionsartig ansteigende und/oder abfallende Magnetfelder zu erzeugen. Der zu diesem Zweck bisher eingeschlagene Weg geht dahin, bei einer ausreichend kräftig dimensionierten Stromquelle die Versorgungsspannung für die Spule mit der gewünschten Impulsform zu modulieren und die Spule in Reihe mit einem ausreichend groß dimensionierten Vorschaltwiderstand anzuordnen. Der Vorschaltwiderstand muß wesentlich größer sein als der Blindwiderstand der Spule, damit der Stromfluß durch die Spule im wesentlichen proportional zu der modulierten Versorgungsspannung ist. Damit wird an dem Vorschaltwiderstand eine beträchtliche Leistung vernichtet, die zu dem Magnetfeld keinen Beitrag liefert. Entsprechend erfordern übliche Magnetfeldtherapiegeräte entweder einen Netzanschluß oder, für den Fall, daß sie mit Batterien oder einem wieder aufladbaren Akku betrieben werden, stellen sie nur eine relativ kurze Betriebszeit pro Batteriensatz bzw. Akku-Ladung bereit. Wegen des erforderlichen Transformators oder, um ausreichende Akku- bzw. Batteriekapazität bereitzustellen, sind diese Geräte relativ groß und unhandlich und auch entsprechend teuer, insbesondere im Betrieb. Dazu kommt, daß gerade netzabhängige Geräte aus Sicherheitsgründen manchmal nicht erwünscht sind. Beispielsweise bei Großtieren, die entsprechend therapiert werden sollen, besteht das Risiko, daß durch eine Beschädigung des Geräts oder durch das Tier das zu behandelnde Tier bzw. Personen, die mit dem Gerät in Kontakt kommen, einer Gefährdung durch einen Stromschlag ausgesetzt sind. Mit der Erfindung ist es somit möglich, eine Magnetfeldtherapie der beschriebenen Art bereitzustellen, welches bei gleicher Magnetfeldstärke einen deutlich geringeren Stromverbrauch hat.

Vorzugsweise weist die Spannungsvorgabe-Einrichtung einen Speicher, in dem mindestens ein zeitlicher Verlauf für das Magnetfeld in der Form einer Tabelle abgespeichert ist und einen D/A-Wandler auf, der die digitalen Signale aus dem Speicher in die analoge vorgegebene Spannung umwandelt. Alternativ ist es auch möglich, eine Spannungsvorgabe- Einrichtung vorzusehen, die den zeitlichen Verlauf gemäß einer abgespeicherten mathematischen Gleichung von Mal zu Mal neu berechnet. Je nachdem, ob diese berechneten Werte analog oder digital zur Verfügung gestellt werden, ist ein D/A-Wandler zum Umsetzen in die Vorgabespannung erforderlich oder nicht.

Vorzugsweise ist der Speicher der Spannungsvorgabe-Einrichtung ein überschreibbarer Speicher, in dem vorgegebene zeitliche Verläufe geladen werden können. Das Laden der zeitlichen Verläufe kann beispielsweise von einer Basisstation aus erfolgen, die beispielsweise bei dem behandelnden Arzt, etc. steht und in der ein entsprechender zeitlicher Verlauf abgespeichert ist.

Vorzugsweise ist in das Magnetfeldtherapie-Gerät eine progrmamierbare Schaltung integriert, die ein vorbestimmtes, automatisches Ein-/ Ausschalten des Magnetfelds und/ oder Wechseln zwischen bestimmten vorgegebenen Magnetfeldverläufen bewirken kann. Es gibt Magnetfeldtherapie-Geräte auf dem Markt, die eine Schaltuhr beinhalten. Diese Schaltuhren sind aber lediglich dafür ausgelegt, nach dem Ablauf einer gewissen Behandlungsdauer das Gerät selbsttätig abzuschalten. Demgegenüber ist erfindungsgemäß die Schaltuhr so ausgelegt, daß sie auch programmierbar ist, zu bestimmten Zeiten das Gerät automatisch einzuschalten und dann nach Ende der Behandlung wieder automatisch abzuschalten. Das hat den Vorteil, daß eine Behandlung automatisch, d. h. ohne Zutun des Benutzers, startet, abläuft und endet. Darüber hinaus kann die Schaltuhr derart ausgebildet sein, daß sie verschiedene unterschiedliche Behandlungsprogramme mit unterschiedlichen Magnetfeldverläufen zu verschiedenen Zeiten starten kann. Insbesondere liegt ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltuhr darin, daß insbesondere die Behanldung von Tieren "automatisch" erfolgen kann. Aber auch Patienten, die selbst nicht in der Lage sind, das Gerät zu bedienen, oder für den Fall, daß das Gerät bei Patienten in Schlaflabors eingesetzt werden soll, ist diese Art mit programmierbarer Schaltuhr besonders vorteilhaft. Es sei darauf hingewiesen, daß der Gedanke eine Magnetfeldtherapie-Geräts mit einer derartigen Schaltuhr für sich alleine betrachtet, d. h. insbesondere auch ohne die speziellen Merkmale der Stromquelle oder nur in Verbindung mit einem Teil dieser Merkmale als erfinderisch angesehen wird.

Vorzugsweise ist das Magnetfeldtherapie-Gerät netzunabhängig betreibbar. Es können beispielsweise eine oder mehrere Batterien oder wiederaufladbare Akkus als Stromversorgung vorgesehen sein. Durch den geringen Stromverbrauch des Therapiegeräts ist es möglich, dieses sehr klein und leicht auszubilden. Es ist insbesondere möglich, das Therapiegerät so auszubilden, daß es problemlos von der zu behandelnden Person oder dem Tier getragen werden kann. So kann das Gerät beispielsweise die Größe eines typischen tragbaren Minikassettenspielers bzw. von zwei Zigarettenschachteln haben. Ein weiterer Vorteil des Betriebs mit Stromspeichern relativ geringer Kapazität liegt in der Gefahrlosigkeit des Betriebs selbst bei ungünstigsten Betriebsbedingungen, z. B. Feuchtigkeit etc.

Die Erfindung betrifft ferner eine Magnetfeldtherapie-Ausstattung, aufweisend:

• a) mindestens ein erfindungsgemäßes Magnetfeldtherapiegerät, und
• b) eine Basisstation, die an ein Magnetfeldtherapiegerät anschließbar ist, um vorgegebene Behandlungsprogramme in das Magnetfeldtherapiegerät zu laden.

Die Basisstation kann beispielsweise bei dem behandelnden Arzt vorhanden sein. Der behandelnde Arzt kann dann das abgestimmte Behandlungsprogramm in das Magnetfeldtherapiegerät laden.

Vorzugsweise hat die Basisstation einen Speicher, in dem mehrere Verläufe für das Magnetfeld gespeichert sind und einen Arbeitsspeicher, in dem das für eine bestimmte Behandlung vorbestimmte Behandlungsprogramm zusammengestellt wird, bevor es in das Magnetfeldtherapiegerät geladen wird. Ferner können im Gerät weitere typische Impulsfolgen abgespeichert sein oder die zeitliche Abfolge der Impulse unabhängig von den Verläufen abgespeichert sein, so daß der behandelnde Arzt sich das Behandlungsprogramm aus einer Vielzahl von vorgegebenen Programmmodulen individuell abgestimmt zusammenstellen kann. Neben unterschiedlichen Programmverläufen, die innerhalb eines Behandlungsprogramms auch variiert werden können, und neben unterschiedlichen zeitlichen Impulsfolgen, ist es auch möglich, die Richtung des magnetischen Feldes, beispielsweise während eines Behandlungsprogramms zu ändern.

Vorzugsweise kann die Basisstation Programminhalte für den Speicher des Impulsgebers und für die programmierbare Schaltuhr in das Magnetfeldtherapiegerät laden. Selbstverständlich kann sie auch Programme lediglich für den Speicher des Impulsgebers oder für die programmierbare Schaltuhr oder eine Kombination in das Magnetfeldtherapiegerät laden.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Speicher für den Impulsgeber und der Speicher für die programmierbare Schaltuhr nicht unbedingt in unmittelbarer Nähe des Impulsgebers bzw. der Schaltuhr in dem Gerät angeordnet sein müssen. Beispielsweise ist es auch möglich, die Daten für den Impulsgeber und die Schaltuhr in einem gemeinsamen Speicher zu speichern. Speicher, Schaltuhr und ggf. andere Funktionen können in einen Mikrocontroller integriert sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen regelbaren Stromquelle; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Magnetfeldtherapiegeräts.

In Fig. 1 erkennt man einen regelbare Stromquelle 2 mit einem Versorgungseingang 4, an den eine Versorgungsstromquelle 6 in der Form einer Batterie angeschlossen ist. Ferner ist innerhalb der mit gestrichelten Linien gezeigten Begrenzung ein regelbarer Spannungswandler 8 detaillierter dargestellt. Bei dem Spannungswandler 8 kann es sich um einen käuflich erhältlichen Spannungswandler handeln. Der Spannungswandler 8 hat einen Spannungswandlerausgang 10, einen Spannungswandlereingang 12, an den die Batteriespannung angeschlossen ist, sowie einen Regelungseingang 14. Ferner erkennt man bei der regelbaren Stromquelle 2 den Versorungsausgang 16, der an den Spannungswandlerausgang 10 angeschlossen ist, und an den ein nicht dargestellter Verbraucher angeschlossen werden kann. In Reihe mit dem Versorgungsausgang 16 ist ein Meßwiderstand 18 vorgesehen. Die an dem Meßwiderstand 18 abgenommene Spannung wird über die Leitung 20 einem Operationsverstärker 24 zugeführt und dort verstärkt. Die Spannung an dem Meßwiderstand 18 ist proportional zu dem Strom durch den Verbraucher. Die verstärkte Spannung wird einer Regelungseinrichtung 26 zugeführt, die in Abhängigkeit von einer Vorgabespannung 28, die von einer nicht dargestellten Spannungsvorgabeeinrichtung bereitgestellt wird, dem regelbaren Spannungswandler ein Regelsignal liefert.

Die Regelungseinrichtung 26 weist zwei in Reihe geschaltete Widerstände 30, 32 auf, die einen Spannungsteiler 34 bilden. Der Spannungsteilerausgang 36 ist mit dem Regelungseingang 14 des Spannungswandlers 8 verbunden. Der erste Widerstand 30 des Spannungsteilers 34 ist über den Operationsverstärker 24 an den Meßwiderstand 18 angeschlossen, und der zweite Widerstand 32 ist an die nicht gezeigte Spannungsvorgabeeinrichtung angeschlossen. Ein Offset-Widerstand 38 ist außerdem an den Spannungsteilerausgang 36 angeschlossen und mit seinem entgegengesetzten Ende an ein geeignetes Potential, beispielsweise die Batteriespannung, angeschlossen. Der Offset-Widerstand bewirkt, daß bei Ausgleich der Spannung an den ersten und den zweiten Widerstand die gewünschte Feedback-Spannung für den Spannungswandler 8 ausgehend von dem Potential, an welches der Offset-Widerstand 38 angeschlossen ist, hergestellt wird. Falls zwischen dem ersten und zweiten Widerstand 30; 32 der Spannungsausgleich nicht gegeben ist, wird eine von der Feedback- Spannung abweichende Spannung an den Spannungswandler 8 gegeben, was zu einer Änderung des Betriebszustands des Spannungswandlers 8 und entsprechend der von dem Spannungswandler 8 an den Versorgungsausgang 16 angelegten Spannung führt. Die Widerstände 30, 32 und 38 sind so dimensioniert, daß sich der gewünschte Proportionalitätsfaktor zwischen der Vorgabespannung 28 und dem Strom durch den Verbraucher einstellt.

Die Spannungsvorgabe-Einrichtung kann beispielsweise so vorgesehen sein, daß der zweite Widerstand 32 des Spannungsteilers mit seinem freien Ende an die invertierte Batteriespannung angeschlossen ist. Falls für den Betrieb des Verbrauchers ein konstanter Strom erforderlich ist, so kann durch die Festlegung der Größe des Widerstands der Strom festgelegt werden. Falls eine Regelung, beispielsweise in der Art eines Dimmers für eine Beleuchtung, des Stroms durch den Verbraucher erwünscht ist, kann der zweite Widerstand 32 als ein regelbarer Widerstand ausgebildet sein. Das freie Ende des zweiten Widerstands 32 kann jedoch auch an eine Spannungsvorgabeeinrichtung bzw. einen Signalgenerator angeschlossen sein, die eine Vorgabespannung 28 bzw. entsprechende Signale generiert. Die Vorgabespannung 28 ist, verglichen mit der Spannung am Verbraucher, invertiert, d. h. sie hat entgegengesetztes Vorzeichen bzw. entgegengesetzte Polarität.

Im Idelfall arbeitet das Gerät verlustfrei, d. h. die z. B. der Batterie entnommene Leistung wird voll dem Verbraucher zugeführt. In der Realität kann man Wirkungsgrade von bis zu 95% und mehr realisieren.

Kernbestandteil des Spannungswandlers 8 ist ein Pulsbreitenmodulator 40 z. B. vom Typ TL5001 mit einem Feedback-Eingang 42 und einem Impulsausgang 44. Die in ihrer Impulsbreite modulierte Impulsfolge ist schematisch mit 46 gezeigt. Sie wird an das Gate 48 eines schnellen elektronischen Schalters 50, z. B. eines P-Kanal-Mosfet angelegt. Bei geschlossenem Schalter 50 wird die Induktivität 52 geladen. Wird der Schalter 50 geöffnet, so hat die Induktivität 52 das Bestreben, den Stromfluß über den Verbraucherausgang 16 und die Freilaufdiode 54 aufrecht zu erhalten. Ein Glättungskondensator 56 ist vorgesehen. Durch schnelles Öffnen und Schließen kann eine im wesentlichen konstante Spannung an dem Verbraucherausgang 16 hergestellt werden. Duch die Modulation der Impulsbreite der Impulse 46, d. h. der Länge der Öffnungszeit des elektronischen Schalters 50 kann die Spannung in einem relativ großen Bereich variiert werden.

in der Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßes Magnetfeldtherapiegerät 58 gezeigt, bei dem an den Verbraucherausgang 16 eine Spule 60 als Verbraucher angeschlossen ist. Man erkennt, daß Kernbestandteil dieses Magnetfeldtherapie-Geräts die erfindungsgemäße regelbare Stromquelle 2 ist. Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder ähnliche Bauelemente und Details in den beiden Figuren. Man erkennt insbesondere, daß der Offset-Widerstand 38 mit einer Leitungsverbindung 62 an die Batteriespannung angeschlossen ist. Der zweite Widerstand 32 ist an eine Spannungsvorgabe-Einrichtung oder Signalgenerator 64 angeschlossen. Der Signalgenerator 64 weist in der gezeigten Ausführungsform einen Speicher 66 zum tabellarischen Speichern von Daten auf, die für den Verlauf des Magnetfelds charakteristisch sind. Der Signalgenerator 64 liest diese Daten aus dem Speicher 66 aus. Die typischerweise digitalen Daten werden in einem Digital/Analog-Wandler 68 in die analoge Vorgabespannung umgewandelt, die schließlich über den zweiten Widerstand 32 die Regelung des Spannungswandlers beeinflußt. In der Zeichnung erkennt man ferner eine Schaltuhr 70, die an den Impulsgeber 64 angeschlossen ist. Mit einem handelsüblichen Microcontroller z. B. vom Typ PIC 16C62B können der Speicher 66 und die Schaltuhr 70 realisiert werden. Die Schaltuhr 70 kann vorbestimmt das Magnetfeldtherapie-Gerät ein- bzw. ausschalten. Die Schaltuhr 70 und der Speicher 66 sind über Eingänge 72, 74 programmierbar. Beispielsweise kann das Magnetfeldtherapie-Gerät über eine Steckverbindung an ein Basisgerät (nicht gezeigt) angeschlossen werden. Alternativ können die Daten auch beispielsweise auch über eine IR-Schnittstelle oder eine Funkverbindung (z. B. Bluetooth-Technologie) erfolgen.

Auch der Stromverbrauch der Schaltuhr 70, des Impulsgebers 64 und des Spannungswandlers 8 sind extrem gering, so daß der Gesamtstromverbrauch der Schaltung weit unterhalb des Stromverbrauchs bisher bekannter Magnetfeldtherapie-Geräte liegt. So kann beispielsweise ein Magnetfeldtherapie-Gerät realisiert werden, welches von einer normalen 1,5 Volt Baby-Zelle betrieben wird, Magnetfelder in der für die Magnetfeldtherapie typischen Größenordnung von etwa 1 bis 1500 µT erzeugt, eine Betriebsdauer (Behandlungsdauer) nicht Stand-by- Betriebszeit, in der lediglich die Uhr läuft) von mehr als 40 Stunden hat. Wegen der niedrigen Spannung und der geringen Kapazität der verwendeten Batterie ist es auch nicht erforderlich, das Gerät sehr aufwendig gegen Umwelteinflüsse, z. B. Feuchtigkeit etc., abzuschirmen, weil keinerlei Risiko für den behandelten Patienten bzw. das Tier besteht, falls das Gerät mit Wasser in Kontakt kommt. Das erlaubt einen wesentlich kostengünstigeren Aufbau als beispielsweise bei netzbetriebenen Geräten.

Mit dem Gerät können unterschiedliche Impulse, beispielsweise Rechteckimpulse, Sinusimpulse, etc. erzeugt werden. Eine typische Pulsform ist die Expotennialfunktion, bei der das Magnetfeld beispielsweise von Null langsam und dann zunehmend schneller ansteigend erhöht wird. Das Magnetfeld kann allerdings auch von einem Basiswert, z. B. einem festen vorgegebenen Wert, der über die Behandlungsdauer oder über einen Teil der Behandlungsdauer konstant bleibt, ausgehend erhöht werden. Es ist auch möglich, die Impulsform in der Art einer doppelten e-Funktion auszubilden. Ausgehend vom Nullwert oder einem Basiswert steigt dabei das Magnetfeld erst langsam und dann immer stärker an, bis an einem bestimmten Punkt der Anstieg nicht entsprechend der e-Funktion weiter fortgesetzt wird, sondern dieser Pnkt als neuer Basiswert für eine weitere e-Funktion herangezogen wird, die darauf aufgesetzt wird, d. h. von dieser Magnetfeldstärke steigt das Magnetfeld wieder in der Form einer e-Funktion an, d. h. erst langsamer Anstieg und dann immer stärkere Zunahme des Magnetfelds, bis schließlich der Maximalwert erreicht wird. Dieser Maximalwert kann beispielsweise über einen kurzen Zeitraum gehalten werden. Es kann aber auch unmittelbar nach Erreichen des Maximalwertes der Strom durch die Spule und damit das Magnetfeld abgeschaltet werden. Auch die Abfallflanke eines Impulses kann in einer bestimmten Form vorgesehen sein. Die typische Dauer eines einzelnen Magnetimpulses beträgt typischerweise in der Größenordnung von etwa 1 bis 20 Millisekunden, Werte von 2,5 bis 6 Millisekunden sind bevorzugt. Die Wiederholungshäufigkeit der Impulse ist durch die Impulsfrequenz bestimmt. Typische Werte liegen hier im Bereich von 1 bis etwa 1.000 Hz, wiederum sind 50 bis 200 Hz bevorzugt. Es ist günstig, die Impulse nicht immer kontinuierlich in gleicher Regelmäßigkeit ablaufen zu lassen, sondern zu Gruppen zusammengefaßt als "Bursts" anzulegen. Hier liegt die Burst-Frequenz im Bereich von deutlich unter 1 Hz bis etwa 200 Hz. Wiederum sind etwa 1 bis 100 Hz bevorzugt. Ein solches Burst- Spektrum deckt den Frequenzbereich der "Schumann-Wellen" ab. Dieser wird als besonders günstig für die Magnetfeldtherapiebehandlung angesehen.

Daneben ist es auch günstig, die Polarität des Magnetfeldes zu wechseln, beispielsweise nach jedem Puls, nach einer Gruppe von Pulsen oder nach einer ganzen Serie von Bursts.

Typische Ströme durch die Spule liegen in der Größenordnung von etwa 1 Ampere. Damit können Magnetfelder in der Größenordnung von etwa 1 bis 1500 µT erzeugt werden. Dabei ist es günstig, die Stromstärke und damit die Feldstärke des Magnetfeldes einstellbar zu machen. Das vorliegende Gerät ermöglicht beispielsweise wahlweise einen Strom von 0,5, 1 bzw. 1,5 Ampere.

Claims (13)

1. Regelbare Stromquelle (2) aufweisend:

• a) einen Versorgungseingang (4) zum Anschluß einer Versorgungs­ stromquelle (6);
• b) einen regelbaren Spannungswandler (8), der an den Versorgungs­ eingang (4) angeschlossen ist und einen Spannungswandlerausgang (10) aufweist;
• c) einen Versorgungsausgang (16), der an den Spannungswandler­ ausgang (10) angeschlossen ist, zum Anschluß des Verbrauchers (60); und
• d) eine Regelungseinrichtung (26), die zum Regeln des Spannungs­ wandlers (8) an diesen angeschlossen ist und so ausgebildet ist, daß der Spannungswandler (8) an den Verbraucherausgang (16) eine Spannung anlegt, die über dem an den Verbraucherausgang (16) angeschlossenen Verbraucher (60) zur gewünschten Stromstärke führt.

2. Stromquelle (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßwidersstand (18) vorgesehen ist, der in Reihe mit dem Verbraucherausgang (16) geschaltet ist, und die Regelungseinrichtung (26) an den Meßwiderstand (18) angeschlossen ist.

3. Stromquelle (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungseinrichtung (26) einen aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen (30; 32) gebildeten Spannungs­ teiler (34) mit einem Spannungsteilerausgang (36) aufweist, wobei der erste Widerstand (30) an den Meßwiderstand (18) angeschlossen ist und der zweite Widerstand (32) an eine Spannungsvorgabeeinrichtung (64) angeschlossen ist, und wobei der Spannungsteilerausgang (36) an den Regelungseingang (14) des Spannungswandlers (8) angeschlossen ist.

4. Stromquelle (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Spannungsteilerausgang (36) außerdem ein Offset-Widerstand (38) angeschlossen ist, der an ein geeignetes Potential angeschlossen ist.

5. Stromquelle (2) nach einem der Anspruche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker (24) zwischen Meßwi­ derstand und Regelungseinrichtung (26) vorgesehen ist.

6. Magnetfeldtherapiegerät (58), dadurch gekennzeichnet, daß es eine Stromquelle (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist.

7. Magnetfeldtherapiegerät (58) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsvorgabeeinrichtung (64) einen Speicher (66), in dem mindestens ein zeitlicher Verlauf, der charakteristisch für das Magnetfeld ist, in Form einer Tabelle abge­ speichert ist, und einen D/A-Wandler (68) aufweist, der die digita­ len Signale aus dem Speicher in die analoge Vorgabespannung (28) umwandelt.

8. Magnetfeldtherapiegerät (58) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (66) ein überschreibbarer Speicher ist, in den vorgegebene zeitliche Verläufe geladen werden können.

9. Magnetfeldtherapiegerät (58) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine programmierbare Schaltuhr (70) integriert ist, die ein vorbestimmtes, automatisches Ein/Aus-Schalten des Magnetfelds und/oder Wechseln zwischen bestimmten vorgege­ benen Magnetfeldverläufen oder Behandlungsprogrammen bewirken kann.

10. Magnetfeldtherapiegerät (58) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es netzunabhängig betreibbar ist.

11. Magnetfeldtherapieausstattung, aufweisend:

• a) mindestens ein Magnetfeldtherapiegerät (58) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10; und
• b) eine Basisstation, die mit einem Magnetfeldtherapiegerät (58) verbunden werden kann, um vorgegebene Behandlungsprogramme in das Magnetfeldtherapiegerät (58) zu laden.

12. Magnetfeldtherapieausstattung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstation einen Speicher in dem mehrere Verläufe für das Magnetfeld gespeichert sind, und einen Arbeitsspeicher aufweist, in dem das für eine bestimmte Behandlung vorbestimmte Behandlungsprogramm zusammengestellt wird, bevor es in das Magnetfeldtherapiegerät (58) geladen wird.

13. Magnetfeldtherapieausstattung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstation Programminhalte für den Spei­ cher (66) der Spannungsvorgabeeinrichtung (64) und für die pro­ grammierbare Schaltuhr (70) in das Magnetfeldtherapiegerät (58) lädt.