DE102007035270B4 - Device for operating a sound transducer - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Betreiben eines Schallwandlers (SC), die eine Phasensynchronisationsschleife (PLL) umfasst und dazu ausgebildet ist, – in einem Sendebetrieb des Schallwandlers (SC) den Schallwandler (SC) mittels der Phasensynchronisationsschleife (PLL) anzusteuern und zwar derart, dass der Schallwandler (SC) mit seiner Resonanzfrequenz betrieben wird und – in einem Empfangsbetrieb mittels des Schallwandlers (SC) empfangene Signale mittels der Phasensynchronisationsschleife (PLL) als Echosignale (U2) zu detektieren und zwar derart, dass nur Signale mit Frequenzen in einem vorgegebenen Bereich um die Resonanzfrequenz des Schallwandlers (SC) als Echosignale (U2) detektiert werden.Device for operating a sound converter (SC), which comprises a phase synchronization loop (PLL) and is designed to - control the sound converter (SC) by means of the phase synchronization loop (PLL) in a transmission mode of the sound converter (SC), specifically in such a way that the sound converter ( SC) is operated at its resonance frequency and - in a receiving operation by means of the sound transducer (SC) to detect signals received by the phase synchronization loop (PLL) as echo signals (U2) in such a way that only signals with frequencies in a predetermined range around the resonance frequency of the Sound transducer (SC) can be detected as echo signals (U2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines Schallwandlers. Schallwandler können beispielsweise in Ultraschallmesssystemen eingesetzt werden, bei denen Laufzeitmessungen zur Bestimmung von Entfernungen genutzt werden. Beispiele für Schallwandler sind piezoelektrische Schallwandler, die die Eigenschaften bestimmter Materialien, wie z. B. Quarz, Piezokeramik, etc. nutzen, um bei mechanischer Verformung proportionale Signale abzugeben oder umgekehrt sich bei geeignetem angelegtem elektrischem Feld mechanisch zu verformen. Schallwandler werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen in Parkhilfssystemen zur Entfernungsermittlung zu anderen Objekten eingesetzt.The invention relates to a device for operating a sound transducer. Sound transducers can be used, for example, in ultrasonic measuring systems in which transit time measurements are used to determine distances. Examples of sound transducers are piezoelectric transducers, the properties of certain materials, such. As quartz, piezoceramic, etc. use to deliver proportional signals during mechanical deformation or vice versa to deform mechanically with a suitable applied electric field. Sound converters are used for example in motor vehicles in parking aid systems for distance determination to other objects.

DE 27 21 225 C2 offenbart eine Ansteuerung eines Schallwandlers mit einer Phasensynchronisationsschleife. Dabei wird der Schallwandler während eines Sendebetriebs derart angesteuert, dass der Schallwandler mit seiner Resonanzfrequenz betrieben wird. DE 27 21 225 C2 discloses a driving of a sound transducer with a phase-locked loop. In this case, the sound transducer is controlled during a transmission mode such that the sound transducer is operated at its resonance frequency.

US 4,879,528 offenbart einen Schallwandler, der mittels einer Phasensynchronisationsschleife angesteuert wird. Dabei wird ein spannungsgesteuerter Oszillator der Phasensynchronisationsschleife derart angesteuert, dass eine eingangsseitig anliegende Spannung zunächst mit einer Referenzspannung verglichen wird und abhängig von dem Vergleich die eingangsseitige Spannung am spannungsgesteuerten Oszillator zurückgesetzt wird. US 4,879,528 discloses a sound transducer which is driven by means of a phase-locked loop. In this case, a voltage-controlled oscillator of the phase-locked loop is controlled in such a way that a voltage present on the input side is first compared with a reference voltage and, depending on the comparison, the input-side voltage on the voltage-controlled oscillator is reset.

US 5,079,751 offenbart eine Ansteuerung mehrerer Schallwandler, wobei in einem Sendebetrieb einem entsprechenden Schallwandler mittels einer Phasensynchronisationsschleife eine vorgegebene Sendefrequenz vorgegeben wird. Dabei kann jedem Schallwandler eine andere Sendefrequenz vorgegeben werden. US 5,079,751 discloses a control of a plurality of sound transducers, wherein in a transmission mode, a predetermined transmission frequency is given to a corresponding sound transducer by means of a phase synchronization loop. In this case, each transducer a different transmission frequency can be specified.

US 5,491,648 offenbart eine Ansteuerung eines Schallwandlers, wobei in einem Empfangsbetrieb ein von dem Schallwandler empfangenes Signal mittels einer Phasensynchronisationsschleife derart weiterverarbeitet wird, dass mittels des Schallwandlers eine Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs ermittelt werden kann. US 5,491,648 discloses a control of a sound transducer, wherein in a receive mode, a signal received by the transducer signal is further processed by means of a phase synchronization loop such that by means of the sound transducer, a speed of a motor vehicle can be determined.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, eine Vorrichtung zum Betreiben eines Schallwandlers zu schaffen, die einfach und kostengünstig ist.The object underlying the invention is to provide a device for operating a sound transducer, which is simple and inexpensive.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is solved by the features of the independent claim. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Vorrichtung zum Betreiben eines Schallwandlers, die eine Phasensynchronisationsschleife umfasst und dazu ausgebildet ist, in einem Sendebetrieb des Schallwandlers den Schallwandler mittels der Phasensynchronisationsschleife anzusteuern und zwar derart, dass der Schallwandler mit seiner Resonanzfrequenz betrieben wird. Ferner ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, in einem Empfangsbetrieb mittels des Schallwandlers empfangene Signale mittels der Phasensynchronisationsschleife als Echosignale zu detektieren und zwar derart, dass nur Signale mit Frequenzen in einem vorgegebenen Bereich um die Resonanzfrequenz des Schallwandlers als Echosignale detektiert werden.The invention is characterized by a device for operating a sound transducer, which comprises a phase synchronization loop and is adapted to control the sound transducer by means of the phase synchronization loop in a transmission mode of the sound transducer in such a way that the sound transducer is operated at its resonant frequency. Furthermore, the device is designed to detect signals received in a reception mode by means of the sound transducer by means of the phase synchronization loop as echo signals, specifically such that only signals with frequencies in a predetermined range around the resonance frequency of the sound transducer are detected as echo signals.

Schallwandler sind typischerweise einem Alterungseinfluss unterlegen, der dazu fuhrt, dass sich die Resonanzfrequenz im Sende- sowie im Empfangsbetrieb im Laufe der Zeit ändert. Auch veränderte Temperatureinflüsse können zu Veränderung der Resonanzfrequenz führen. Die Phasensynchronisationsschleife ist dabei besonders geeignet, im Sendebetrieb den Schallwandler in seiner jeweiligen Resonanzfrequenz zu betreiben. Im Resonanzbetrieb kann der Schallwandler besonders effizient betrieben werden. Des Weiteren ist die Phasensynchronisationsschleife besonders geeignet, mittels des Schallwandlers empfangene Signale als Echosignale zu detektieren, auch bei einer durch die Alterung bedingten Resonanzfrequenzänderung. Dadurch dass nur Signale in einem vorgegebenen Bereich um die Resonanzfrequenz des Schallwandlers als Echosignale mittels der Phasensynchronisationsschleife detektiert werden, kann besonders sicher ein Echosignal als ein zu einem vorher mittels dem Schallwandler ausgesendeten Signal zugeordnet werden. Durch die Verwendung der Phasensynchronisationsschleife im Sende- sowie im Empfangsbetrieb, kann besonders einfach und kostengünstig ein Betrieb des Schallwandlers gewährleistet werden.Transducers are typically inferior to aging, which causes the resonant frequency in transmit and receive modes to change over time. Altered temperature influences can also lead to changes in the resonance frequency. The phase-locked loop is particularly suitable for operating the sound transducer in its respective resonant frequency during transmission operation. In resonance mode, the sound transducer can be operated very efficiently. Furthermore, the phase-locked loop is particularly suitable for detecting signals received as echo signals by means of the sound transducer, even in the case of a resonance frequency change caused by the aging. Because only signals in a predetermined range around the resonant frequency of the sound transducer are detected as echo signals by means of the phase synchronization loop, an echo signal can be assigned to a signal previously emitted by means of the sound transducer with particular certainty. By using the phase synchronization loop in the transmitting and in the receiving mode, operation of the transducer can be ensured in a particularly simple and cost-effective manner.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung eine Spule, die dem Schallwandler zugeordnet ist und mit diesem einen Schwingkreis bildet. Dadurch kann besonders geeignet der Schallwandler in einer Resonanzfrequenz betrieben werden.According to an advantageous embodiment, the device comprises a coil which is associated with the sound transducer and forms a resonant circuit with this. As a result, the sound transducer can be operated in a resonant frequency particularly suitable.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Spule als Transformator mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung ausgebildet, wobei die Sekundärwicklung mit dem Schallwandler einen Schwingkreis bildet. Schallwandler werden typischerweise mit höheren Spannungen, so zum Beispiel 100 V, betrieben. Durch die Verwendung des Transformators kann besonders einfach und sicher der Betrieb des Schallwandlers gewährleistet werden. Des Weiteren kann durch die Verwendung der Sekundärwicklung des Transformators besonders einfach und kostengünstig der Schwingkreis mit dem Schallwandler gebildet werden.According to a further advantageous embodiment, the coil is designed as a transformer with a primary winding and a secondary winding, wherein the secondary winding forms a resonant circuit with the sound transducer. Transducers are typically operated at higher voltages, such as 100V. By using the transformer can be ensured particularly simple and safe operation of the transducer. Furthermore, by using the secondary winding of the transformer Particularly simple and inexpensive, the resonant circuit can be formed with the sound transducer.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung ein Schaltelement, das mittels einem vom Sende- und Empfangsbetrieb abhängigen Schaltsignal einem Eingang der Phasensynchronisationsschleife ein Schwingfrequenzsignal, das eine gerade gültige Schwingfrequenz des Schallwandlers repräsentiert, zuordnet oder mittels des Schallwandlers empfangene Signale zuordnet. Durch das Schaltelement ist eine Umschaltung zwischen dem Sende- und Empfangsbetrieb des Schallwandlers besonders einfach ausgebildet.According to a further advantageous embodiment, the device comprises a switching element which assigns an oscillation frequency signal, which represents a currently valid oscillation frequency of the sound transducer, to an input of the phase synchronization loop by means of a switching signal dependent on the transmitting and receiving operation or assigns received signals by means of the sound transducer. By the switching element, a switching between the transmitting and receiving operation of the transducer is particularly simple.

Im Sendebetrieb liegt an der Phasensynchronisationsschleife eingangsseitig das Schwingfrequenzsignal an, das die gerade gültige Schwingfrequenz des Schallwandlers repräsentiert, wobei dem Schwingfrequenzsignal im eingeschwungenen Zustand des Schallwandlers dessen Resonanzfrequenz zugeordnet ist. Während einer Einschwingphase des Schallwandlers können dem Schwingfrequenzsignal auch Signale mit Frequenzen ungleich der Resonanzfrequenz des Schallwandlers zugeordnet sein.In the transmission mode, the oscillation frequency signal is present on the input side of the phase synchronization loop, which represents the currently valid oscillation frequency of the sound transducer, the resonance frequency being assigned to the oscillation frequency signal in the steady state of the sound transducer. During a transient phase of the sound transducer, signals with frequencies not equal to the resonance frequency of the sound transducer can also be assigned to the vibration frequency signal.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, bei der die Phasensynchronisationsschleife dazu ausgebildet ist, im Sendebetrieb mittels des eingangsseitig anliegenden Schwingfrequenzsignals ein Ansteuersignal zu ermitteln, mittels dessen der Schallwandler angesteuert wird und im Empfangsbetrieb mittels des Schallwandlers empfangene Signale als Echosignale zu detektieren und zwar derart, dass bei einer Detektion von Echosignalen diese durch ein Lock_Signal, das repräsentativ ist für einen eingeschwungenen Zustand der Phasensynchronisationsschleife, gekennzeichnet wird. Durch die Verwendung der Phasensynchronisationsschleife im Sendebetrieb zur Ermittlung des Ansteuersignals und im Empfangsbetrieb zur Detektion von Echosignalen, kann ein besonders einfacher und kostengünstiger Betrieb des Schallwandlers gewährleistet werden.According to a further advantageous embodiment, in which the phase synchronization loop is designed to detect a drive signal in the transmission mode by means of the input side adjacent oscillation frequency signal, by means of which the sound transducer is driven and detected in the receive mode by means of the transducer received signals as echo signals in such a way that at a detection of echo signals this is characterized by a Lock_Signal which is representative of a steady state of the phase-locked loop. By using the phase synchronization loop in the transmission mode to determine the drive signal and in the receive mode for the detection of echo signals, a particularly simple and cost-effective operation of the transducer can be ensured.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung eine Sendestufe, die ein erstes und ein zweites Schaltelement umfasst, wobei die Sendestufe dazu ausgebildet ist, im Sendebetrieb abhängig von dem eingangsseitig anliegenden Ansteuersignal das erste Schaltelement anzusteuern und mittels dieser den Schallwandler anzusteuern, und im Empfangsbetrieb abhängig von einem eingangsseitig anliegenden vorgegebenen Mute-Signal das zweite Schaltelement anzusteuern und mittels diesem die Ansteuerung des Schallwandlers zu deaktivieren. Durch die Verwendung des ersten und zweiten Schaltelements zur Ansteuerung des Schallwandlers im Sendebetrieb und Deaktivierung der Ansteuerung des Schallwandlers im Empfangsbetrieb, kann ein besonders einfacher und kostengünstiger Betrieb des Schallwandlers gewährleistet werden.According to a further advantageous embodiment, the device comprises a transmission stage which comprises a first and a second switching element, wherein the transmission stage is designed to control the first switching element in the transmission mode depending on the drive signal applied on the input side and to control the sound transducer by means of this, and in the reception mode to control the second switching element from a predetermined mute signal applied to the input side and to deactivate the control of the sound transducer by means of this. By using the first and second switching element for controlling the sound transducer in the transmission mode and deactivating the control of the sound transducer in the receive mode, a particularly simple and cost-effective operation of the transducer can be ensured.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung einen Koppelkondensator, der dazu ausgebildet ist, Gleichspannungsanteile aus dem Schwingfrequenzsignal herauszufiltern. Dadurch kann der Phasensynchronisationsschleife im Sendebetrieb besonders einfach und kostengünstig das Schwingfrequenzsignal des Schallwandlers ohne Gleichspannungsanteile zugeordnet werden.According to a further advantageous embodiment, the device comprises a coupling capacitor, which is designed to filter out DC voltage components from the oscillation frequency signal. As a result, the phase-locked loop in the transmission mode can be assigned in a particularly simple and cost-effective manner the oscillation frequency signal of the sound transducer without DC components.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung ein Verstärkerbauelement, das dazu ausgebildet ist, die mittels dem Transformator transformierten empfangenen Signale auf einen von der Phasensynchronisationsschleife benötigten Spannungspegel anzupassen. Dadurch kann besonders einfach und sicher gewährleistet werden, dass die an der Phasensynchronisationsschleife eingangsseitig anliegenden mittels Schallwandler empfangenen Signale dem benötigten Spannungspegel angepasst werden.According to a further advantageous embodiment, the device comprises an amplifier component which is designed to adapt the received signals transformed by means of the transformer to a voltage level required by the phase synchronization loop. As a result, it can be ensured in a particularly simple and reliable manner that the signals received on the input side of the phase-locked loop are matched to the required voltage level by means of sound transducers.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings. Show it:

1 eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Schallwandlers, 1 a circuit arrangement for operating a sound transducer,

2 eine weitere Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Schallwandlers. 2 a further circuit arrangement for operating a sound transducer.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Elements of the same construction or function are identified across the figures with the same reference numerals.

Am Beispiel eines Parkhilfssystems in einem Kraftfahrzeug wird die Vorrichtung zum Betreiben des Schallwandlers SC bevorzugt als Entfernungsmesseinrichtung zur Messung von Entfernungen zwischen dem Kraftfahrzeug und zu vorhandenen Objekten verwendet. Dabei ist der Schallwandler SC bevorzugt als piezoelektrischer Ultraschallwandler ausgebildet, der eine Resonanzfrequenz von beispielsweise 40 kHz besitzt, die sich durch Alterungseinflüsse oder Temperatureinflüsse aber durchaus ändern kann. Dabei wird die Vorrichtung in einem Sendebetrieb betrieben, in dem mittels des Schallwandlers SC Ultraschallwellenzüge ausgesendet werden. Ist beispielsweise ein Objekt vor und/oder hinter dem Kraftfahrzeug vorhanden, werden die mittels des Schallwandlers SC ausgesendeten Ultraschallwellenzüge reflektiert. Im Anschluss an den Sendebetrieb wird die Vorrichtung in einem Empfangsbetrieb betrieben, in dem die reflektierten der zuvor versendeten Wellenzüge mittels des Schallwandlers SC empfangen werden und als Echosignale detektiert werden. Dabei werden empfangene Signale nur dann als den zuvor versendeten Wellenzügen zugeordnete Echosignale detektiert, wenn diese die Frequenz des versendeten Wellenzuges besitzen. Dabei wird zur Detektion ein sehr schmaler Frequenzbereich, so z. B. 1 kHz, vorgegeben, innerhalb dessen sich die den zuvor versendeten Wellen zugeordneten Echosignale befinden müssen. Die Entfernung zum Objekt wird anhand einer Laufzeitmessung des ausgesendeten Ultraschallwellenzuges zum Objekt und zurück zum Schallwandler SC bestimmt. Dabei ist eine Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschallwellenzuges vorgegeben und die Laufzeit kann der Entfernung zwischen Kraftfahrzeug und Objekt zugeordnet werden.Using the example of a parking aid system in a motor vehicle, the device for operating the sound transducer SC is preferably used as a distance measuring device for measuring distances between the motor vehicle and existing objects. In this case, the sound transducer SC is preferably designed as a piezoelectric ultrasonic transducer, which has a resonant frequency of, for example, 40 kHz, which may well change due to aging influences or temperature influences. In this case, the device is operated in a transmission mode in which ultrasound wave trains are emitted by means of the sound transducer SC. If, for example, an object is present in front of and / or behind the motor vehicle, the ultrasound wave trains emitted by means of the sound transducer SC are reflected. Subsequent to the transmission operation, the device is operated in a reception mode, in which the reflected waves of the previously transmitted waves are received by means of the sound transducer SC and detected as echo signals. In this case, received signals are detected only as echo signals assigned to the previously transmitted wave trains if they have the frequency of the transmitted wave train. This is for detection a very narrow frequency range, such. B. 1 kHz, within which the echo signals associated with the previously transmitted waves must be located. The distance to the object is determined on the basis of a transit time measurement of the transmitted ultrasonic wave train to the object and back to the sound transducer SC. In this case, a propagation velocity of the ultrasonic wave train is predetermined and the transit time can be assigned to the distance between the motor vehicle and the object.

Eine Vorrichtung (1) zum Betreiben des Schallwandlers SC umfasst neben dem Schallwandler SC eine Spule L2, die mit dem Schallwandler SC einen Schwingkreis bildet. Die Spule L2 bildet mit einem ersten Widerstand R1 einen Spannungsteiler, uber dem an einem ersten Abgriffspunkt AP1 ein Schwingfrequenzsignal U1 abgegriffen wird. Das Schwingfrequenzsignal U1 repräsentiert eine gerade gültige Schwingfrequenz des Schallwandlers SC und kann im eingeschwungenen Zustand des Schallwandlers SC auch der Resonanzfrequenz des Schallwandlers SC zugeordnet werden. Über einen dem Schwingkreis zugeordneten zweiten Widerstand R2 werden die mittels des Schallwandlers SC empfangenen Signale U2 über einen zweiten Abgriffspunkt AP2 abgegriffen. Der zweite Widerstand R2 ist dabei bevorzugt möglichst hochohmig ausgebildet, damit auch bei sehr schwach empfangenen Signalen ein geeignetes Signal am zweiten Abgriffspunkt AP2 abgegriffen wird. Mittels eines Schaltsignals S_S wird ein drittes Schaltelement T3 angesteuert, mittels dessen im Sendebetrieb das Schwingfrequenzsignal U1 oder im Empfangsbetrieb die mittels des Schallwandler SC empfangenen Signale eingangsseitig einer Phasensynchronisationsschleife PLL zugeordnet wird. Abhängig vom Schwingfrequenzsignal U1 im Sendebetrieb oder den mittels des Schallwandlers SC empfangenen Signale im Empfangsbetrieb wird mittels der Phasensynchronisationsschleife PLL ausgangsseitig ein Ansteuersignal S_CTRL zur Ansteuerung einer Sendestufe TS ermittelt. Der Sendestufe TS ist neben dem Ansteuersignal S_CTRL auch ein vorgegebenes Mute-Signal S_M eingangsseitig zugeordnet. Das Mute-Signal S_M wird im Sendebetrieb bevorzugt derart vorgegeben, dass die Ansteuerung des Schallwandlers SC abhängig vom Ansteuersignal S_CTRL erfolgt. Im Empfangsbetrieb wird das Mute-Signal S_M bevorzugt derart vorgegeben, dass die Ansteuerung des Schallwandlers SC deaktiviert wird und das Ansteuersignal S_CTRL in der Sendestufe TS ignoriert und/oder deaktiviert wird.A device ( 1 ) for operating the sound transducer SC comprises, in addition to the sound transducer SC, a coil L2 which forms a resonant circuit with the sound transducer SC. The coil L2 forms, with a first resistor R1, a voltage divider, via which an oscillation frequency signal U1 is tapped off at a first tapping point AP1. The oscillation frequency signal U1 represents a currently valid oscillation frequency of the sound transducer SC and can also be assigned to the resonance frequency of the sound transducer SC in the steady state of the sound transducer SC. Via a second resistor R2 associated with the oscillating circuit, the signals U2 received by means of the sound transducer SC are tapped off via a second tap point AP2. The second resistor R2 is preferably formed as high impedance as possible, so that even with very weakly received signals, a suitable signal at the second tap point AP2 is tapped. By means of a switching signal S_S, a third switching element T3 is controlled, by means of which the oscillating frequency signal U1 is transmitted in the transmission mode or, in the receiving mode, the signals received by the sound transducer SC are assigned on the input side to a phase-locked loop PLL. Depending on the oscillation frequency signal U1 in the transmission mode or the signals received by the sound transducer SC in the reception mode, a control signal S_CTRL for controlling a transmission stage TS is determined on the output side by means of the phase synchronization loop PLL. The transmission stage TS is assigned to the input side in addition to the drive signal S_CTRL and a predetermined mute signal S_M. The mute signal S_M is preferably predetermined in the transmission mode in such a way that the control of the sound transducer SC is effected as a function of the control signal S_CTRL. In the receive mode, the mute signal S_M is preferably predetermined such that the control of the sound transducer SC is deactivated and the control signal S_CTRL in the transmission stage TS is ignored and / or deactivated.

In einer bevorzugten Ausführung der Vorrichtung kann das Schwingfrequenzsignal U1 auch über den zweiten Abgriffspunkt AP2 abgegriffen werden, wobei darauf zu achten ist, dass das so abgegriffene Schwingfrequenzsignal U1 phasenrichtig der Phasensynchronisationsschleife PLL zugeordnet ist und/oder das mittels Phasensynchronisationsschleife PLL ermittelte Ansteuersignal S_CTRL phasenrichtig der Sendestufe TS zugeordnet ist.In a preferred embodiment of the device, the oscillation frequency signal U1 can also be tapped via the second tapping point AP2, it being important to ensure that the thus tapped oscillation frequency signal U1 is associated in phase with the phase synchronization loop PLL and / or the drive signal S_CTRL determined by the phase synchronization loop PLL is in phase with the transmission stage TS is assigned.

Im Sendebetrieb ist der Betrieb des Schallwandlers SC durch eine Einschwingphase des Schallwandlers SC und eine Sendephase gekennzeichnet. Der Einschwingphase ist eine Einschwingzeit zugeordnet und der Sendephase eine Sendedauer zugeordnet. Am Beispiel des Parkhilfesystems in dem Kraftfahrzeug kann die Einschwingzeit des Ultraschallwandlers beispielsweise 50 ms betragen und die Sendedauer beispielsweise 300 ms.In the transmission mode, the operation of the sound transducer SC is characterized by a transient phase of the sound transducer SC and a transmission phase. The transient phase is assigned a settling time and the transmission phase is assigned a transmission duration. Using the example of the parking aid system in the motor vehicle, the settling time of the ultrasonic transducer can be, for example, 50 ms and the transmission duration, for example, 300 ms.

Während der Einschwingphase des Schallwandlers SC bildet das aus der Schallwandler-Ansteuerung und der Schwingung des Schwingkreises resultierende Schwingfrequenzsignal U1 ein Rückkopplungssignal für die PLL, das nicht phasengleich zu dem Ansteuersignal S_CTRL ist. Die Phasensynchronisationsschleife PLL ist derart ausgebildet, diesen Phasenunterschied durch eine entsprechende Frequenzanpassung auszugleichen, so dass der Schwingkreis mittels der Sendestufe TS am Ende der Einschwingphase mit der dem Schallwandler SC zugeordneten Resonanzfrequenz angesteuert wird.During the transient phase of the sound transducer SC, the oscillation frequency signal U1 resulting from the sound transducer drive and the oscillation of the oscillation circuit forms a feedback signal for the PLL, which is not in phase with the drive signal S_CTRL. The phase synchronization loop PLL is designed to compensate for this phase difference by a corresponding frequency adjustment, so that the resonant circuit is controlled by means of the transmission stage TS at the end of the transient phase with the resonance frequency associated with the sound transducer SC.

Zu dem Zeitpunkt, an dem der Schwingkreis phasenrichtig und in Resonanzfrequenz des Schallwandlers SC mittels Sendestufe TS angesteuert wird, ist die Einschwingphase beendet.At the time at which the resonant circuit is controlled in the correct phase and resonant frequency of the sound transducer SC by means of transmission stage TS, the transient phase is completed.

Zur Entfernungsmessung wird im Anschluss an die Einschwingphase des Schwingkreises dieser innerhalb einer vorgegebenen Sendedauer im Sendebetrieb mittels der Sendestufe TS weiter angesteuert, um dem Schwingkreis phasenrichtig Energie zu zuführen, damit der Schwingkreis in Resonanz mit maximal möglicher Amplitude weiterschwingt. Durch die Schwingung in Resonanz wird beispielsweise ein Ultraschallwellenzug mittels des Schallwandlers SC in eine durch den Schallwandler SC vorgegebene Richtung ausgesendet.For distance measurement, following the transient phase of the resonant circuit, the latter continues to be actuated within a predetermined transmission duration in the transmission mode by means of the transmission stage TS in order to supply energy to the resonant circuit in the correct phase so that the resonant circuit continues to resonate with the maximum possible amplitude. By the oscillation in resonance, for example, an ultrasonic wave train is emitted by means of the sound transducer SC in a direction predetermined by the sound transducer SC direction.

Der Schallwandler SC kann im Sendebetrieb als Frequenz bestimmendes Bauelement angesehen werden. Dabei wird die Ansteuerung des Schwingkreises auch bei typischen Änderungen der Resonanzfrequenz des Schallwandlers SC aufgrund von Alterungseinflüssen oder Temperatureinflüssen mittels der Phasensynchronisationsschleife PLL an die geänderte Resonanzfrequenz angepasst.The sound transducer SC can be viewed in the transmission mode as a frequency-determining component. In this case, the control of the resonant circuit is adapted to the changed resonant frequency even with typical changes in the resonant frequency of the sound transducer SC due to aging influences or temperature influences by means of the phase-locked loop PLL.

Im Anschluss an den Sendebetrieb wird die Ansteuerung des Schallwandlers SC mittels Sendestufe TS mittels des vorgegebenen Mute-Signals S_M deaktiviert, wodurch die Vorrichtung in den Empfangsbetrieb geschaltet wird. Der Empfangsbetrieb ist gekennzeichnet durch eine Abschwingphase des Schallwandlers SC und eine sich anschließende Empfangsphase. Der Abschwingphase ist eine Abschwingdauer zugeordnet und der Empfangsphase eine Empfangsdauer. Am Beispiel des Parkhilfesystems in dem Kraftfahrzeug kann die Abschwingzeit des Ultraschallwandlers beispielsweise 50 ms betragen und die Empfangsdauer ist beispielsweise dem maximalen Entfernungsmessbereich der Entfernungsmesseinrichtung, so z. B. 4 m, zugeordnet.Following the transmission operation, the control of the sound transducer SC by means of transmission stage TS by means of the predetermined mute signal S_M disabled, whereby the device is switched to receive mode. The reception mode is characterized by a transient phase of the sound transducer SC and a subsequent reception phase. The Abschwingphase is assigned a Abschwingdauer and the reception phase a reception period. Using the example of the parking aid system in the motor vehicle, the Abschwingzeit of the ultrasonic transducer, for example, be 50 ms and the receiving period, for example, the maximum range measuring range of the distance measuring device, such. B. 4 m assigned.

Innerhalb der Abschwingdauer wird eine Detektion von Echosignalen des zuvor ausgesendeten Wellenzuges beispielsweise ignoriert und/oder deaktiviert, weil ein der Abschwingphase zugeordnetes Nachschwingen des Schallwandlers SC als ein Echosignal detektiert werden könnte. Werden innerhalb der Abschwingdauer des Schallwandlers SC Signale mittels diesem empfangen, werden die empfangenen Signale beispielsweise ignoriert. Der Abschwingdauer des Schallwandlers SC kann somit eine Mindestmessentfernung, so z. B. 1 m, der Entfernungsmesseinrichtung des Kraftfahrzeugs zugeordnet werden, innerhalb dessen ein Objekt nicht erkannt werden kann.Within the Abschwingdauer a detection of echo signals of the previously transmitted wave train, for example, ignored and / or disabled because a the Abschwingphase associated ringing of the sound transducer SC could be detected as an echo signal. If signals are received by means of this during the transient duration of the sound transducer SC, the received signals are ignored, for example. The Abschwingdauer the transducer SC can thus a minimum measuring distance, such. B. 1 m, the distance measuring device of the motor vehicle are assigned, within which an object can not be detected.

Der Abschwingphase folgt die Empfangsphase der Vorrichtung in der mittels des Schallwandlers SC empfangene Signale U2 als Echosignale detektiert werden können. Dazu wird mittels des Schaltsignals S_S das dritte Schaltelement T3 angesteuert und der Phasensynchronisationsschleife PLL die mittels des Schallwandlers SC empfangenen Signale U2 eingangsseitig zugeordnet. Die Sendestufe TS ist mittels des vorgegebenen Mute-Signals S_M deaktiviert, wodurch der Schallwandler SC nicht weiter angesteuert wird, sondern durch empfangene Signale zum Schwingen angeregt wird. Mittels der Phasensynchronisationsschleife PLL wird ein sehr schmaler Frequenzbereich vorgegeben, innerhalb dessen die mittels des Schallwandlers SC empfangenen Signale U2 als Echosignale des zuvor versendeten Wellenzuges detektiert werden. Im Empfangsbetrieb kann der Schallwandler SC wie auch im Sendebetrieb mit Resonanzfrequenz schwingen, wobei sich die Resonanzfrequenz im Empfangsbetrieb von der Resonanzfrequenz im Sendebetrieb durchaus unterscheiden kann, was durch den sehr schmalen vorgegebenen Frequenzbereich der Phasensynchronisationsschleife PLL berucksichtigt werden muss. Mittels eines Lock-Signals S_L, das reprasentativ ist für einen eingeschwungenen Zustand der Phasensynchronisationsschleife PLL in der Empfangsphase, wird die Detektion von Echosignalen angezeigt.The Abschwingphase follows the receiving phase of the device in the received by the transducer SC signals U2 can be detected as echo signals. For this purpose, the third switching element T3 is controlled by means of the switching signal S_S, and the signals U2 received by means of the sound transducer SC are assigned to the phase synchronization loop PLL on the input side. The transmission stage TS is deactivated by means of the predetermined mute signal S_M, as a result of which the sound transducer SC is no longer actuated, but is excited to oscillate by received signals. By means of the phase-locked loop PLL, a very narrow frequency range is specified, within which the signals U2 received by means of the sound transducer SC are detected as echo signals of the previously transmitted wave train. In the receiving mode, the sound transducer SC can oscillate as well as in the transmission mode with resonant frequency, wherein the resonant frequency in the receive mode of the resonant frequency in the transmission mode may well differ, which must be taken into account by the very narrow predetermined frequency range of the phase locked loop PLL. By means of a lock signal S_L, which is representative of a steady state of the phase-locked loop PLL in the receiving phase, the detection of echo signals is displayed.

Werden keine Objekte innerhalb des Messbereichs der Entfernungsmesseinrichtung des Kraftfahrzeugs detektiert, so werden typischerweise auch keine Echosignale mittels der Phasensynchronisationsschleife PLL detektiert. In diesem Fall wird die Empfangsdauer derart vorgegeben, dass nur ein vorgegebener maximaler Entfernungsmessbereich der Entfernungsmesseinrichtung, so z. B. 4 m, maximal umfasst wird. Das heißt, die Empfangsdauer kann derart vorgegeben werden, dass innerhalb dieser der ausgesendete Wellenzug ein Objekt in einer vorgegebenen maximalen Entfernung vom Kraftfahrzeug erreicht, durch das Objekt reflektiert wird und das reflektierte Signal vom Schallwandler SC empfangen wird. Objekte außerhalb des maximalen Entfernungsmessbereichs können somit nicht innerhalb einer Empfangsdauer detektiert werden.If no objects within the measuring range of the distance measuring device of the motor vehicle are detected, then typically no echo signals are detected by means of the phase-locked loop PLL. In this case, the reception time is predetermined such that only a predetermined maximum distance measuring range of the distance measuring device, such. B. 4 m, maximum is included. That is, the reception period can be specified such that within this the transmitted wave train reaches an object at a predetermined maximum distance from the motor vehicle, is reflected by the object and the reflected signal is received by the sound transducer SC. Objects outside of the maximum distance measuring range can thus not be detected within a reception period.

Im Anschluss an dem Empfangsbetrieb kann sich ein weiterer Sendebetrieb anschließen.Following the reception mode, another transmission mode can follow.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel (2) ist die Spule L2 als Transformator mit einer Primärwicklung L1 und einer Sekundärwicklung L2 ausgebildet. Die Sekundärwicklung L2 ist dem Schallwandler SC zugeordnet und bildet mit diesem den Schwingkreis. Typischerweise werden Schallwandler SC, wie beispielsweise ein Ultraschallwandler im Kraftfahrzeug, mit Spannungen angesteuert, die deutlich über der Bordspannung des Kraftfahrzeugs liegen, so z. B. 100 V. Entsprechend dem Windungsverhältnis des Transformators L1, L2 kann der Schallwandler SC mit einer hochtransformierten Spannung betrieben werden. Die Primärwicklung L1 bildet mit dem ersten Widerstand R1 einen Spannungsteiler. Dem über dem ersten Abgriffspunkt AP1 abgegriffenen Schwingfrequenzsignal U1 ist zusätzlich ein Koppelkondensator C1 zugeordnet, mittels dessen vorhandene Gleichspannungsanteile aus dem Schwingfrequenzsignal U1 herausgefiltert werden. Dem über dem zweiten Abgriffspunkt AP2 abgegriffenen mittels des Schallwandlers SC empfangenen Signale U2 ist ein Verstärkerbauelement AMP zugeordnet. Durch diesen können die mittels Transformator transformierten empfangenen Signale U2 auf einen von der Phasensynchronisationsschleife PLL benötigten Spannungspegel angepasst werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführung kann dem Verstärkerbauelement AMP ausgangsseitig ein weiterer Koppelkondensator C2 zur Gleichspannungsunterdrückung zugeordnet sein. Zur Einsparung von Bauelementen kann statt dem Koppelkondensator C1 und dem weiteren Koppelkondensator C2 auch ein einzelner Koppelkondensator ausgangsseitig dem dritten Schaltelement T3 und eingangsseitig der Phasensynchronisationsschleife PLL zugeordnet sein.In a further embodiment ( 2 ), the coil L2 is formed as a transformer having a primary winding L1 and a secondary winding L2. The secondary winding L2 is assigned to the sound transducer SC and forms with this the resonant circuit. Typically, sound transducers SC, such as an ultrasonic transducer in the motor vehicle, are driven with voltages that are well above the on-board voltage of the motor vehicle, such. B. 100 V. According to the turns ratio of the transformer L1, L2, the sound transducer SC can be operated with a step-up voltage. The primary winding L1 forms a voltage divider with the first resistor R1. The tapped above the first tap point AP1 oscillation frequency signal U1 is additionally associated with a coupling capacitor C1, by means of which existing DC components are filtered out of the oscillation frequency signal U1. The signals U2 received via the second tap point AP2 and received by the sound transducer SC are assigned an amplifier component AMP. By means of this, the transformer-transformed received signals U2 can be adapted to a voltage level required by the phase-locked loop PLL. In a further preferred embodiment, the amplifier component AMP on the output side, a further coupling capacitor C2 be assigned to DC suppression. In order to save components, instead of the coupling capacitor C1 and the further coupling capacitor C2, a single coupling capacitor may also be assigned to the third switching element T3 on the output side and to the phase-locked loop PLL on the input side.

Die Phasensynchronisationsschleife PLL umfasst einen spannungsgesteuerten Oszillator VCO und einen Phasenkomparator PC, dem mittels des dritten Schaltelements T3 im Sendebetrieb das Schwingfrequenzsignal U1 oder im Empfangsbetrieb die empfangenen Signale U2 zugeordnet werden. Der spannungsgesteuerte Oszillator VCO ist dazu ausgebildet, abhängig von einem von dem Phasenkomparator PC vorgegebenen Steuersignal S_VCO ausgangsseitig das Ansteuersignal S_CTRL mit einer vorgegebenen Frequenz zu ermitteln, wobei der durch den spannungsgesteuerten Oszillator VCO abgedeckte Frequenzbereich des Ansteuersignals S_CTRL im Bereich um die Resonanzfrequenz des Schallwandlers SC vorgegeben ist, so z. B. 39 kHz bis 41 kHz bei einer Resonanzfrequenz von 40 kHz. Der Phasenkomparator PC ermittelt anhand einer Phasenlage des eingangsseitig anliegenden Schwingfrequenzsignals U1 oder den mittels des Schallwandlers SC empfangenen Signale U2 und anhand der Phasenlage des Ansteuersignals S_CTRL die Phasendifferenz und ermittelt abhängig von dieser die Steuerspannung S_VCO, anhand derer der spannungsgesteuerte Oszillator VCO angesteuert wird. Anhand der Ansteuerung des spannungsgesteuerten Oszillators VCO wird die Frequenz des Ansteuersignals S_CTRL der Frequenz des Schwingfrequenzsignals U1 oder der Frequenz der mittels des Schallwandlers SC empfangenen Signale U2 angepasst.The phase synchronization loop PLL comprises a voltage-controlled oscillator VCO and a phase comparator PC, by means of the third switching element T3 in the transmission mode, the oscillation frequency signal U1 or in the receive mode the received signals U2 are assigned. The voltage-controlled oscillator VCO is designed to determine the drive signal S_CTRL at a predetermined frequency on the output side as a function of a control signal S_VCO predetermined by the phase comparator PC, wherein the frequency range of the drive signal S_CTRL covered by the voltage-controlled oscillator VCO is set in the range around the resonant frequency of the sound transducer SC is, so z. B. 39 kHz to 41 kHz at a resonant frequency of 40 kHz. The phase comparator PC determines based on a phase position of the input side adjacent oscillation frequency signal U1 or received by the transducer SC signals U2 and based on the phase position of the drive signal S_CTRL the phase difference and determined depending on this, the control voltage S_VCO, based on which the voltage controlled oscillator VCO is driven. Based on the control of the voltage-controlled oscillator VCO, the frequency of the drive signal S_CTRL is adapted to the frequency of the oscillation frequency signal U1 or the frequency of the signals U2 received by the sound transducer SC.

Die Sendestufe TS umfasst ein erstes Schaltelement T1 und ein zweites Schaltelement T2. Im Sendebetrieb wird mittels des eingangsseitig anliegenden Ansteuersignals S_CTRL das erste Schaltelement T1 angesteuert und mittels diesem über den ersten Widerstand R1 der Transformator L1, L2 angesteuert und somit der Schallwandler SC. Neben dem Ansteuersignal S_CTRL liegt eingangsseitig auch das Mute-Signal S_M an, das abhängig vom Sende- oder Empfangsbetrieb das zweite Schaltelement T2 ansteuert. Das zweite Schaltelement T2 ist dem ersten Schaltelement T1 derart zugeordnet, dass im Sendebetrieb das erste Schaltelement T1 mittels des Mute-Signals S_M aktiviert wird, sodass der Schallwandler SC abhängig vom Ansteuersignals S_CTRL angesteuert wird. Im Empfangsbetrieb deaktiviert das zweite Schaltelement T2 das erste Schaltelement T1 mittels des Mute-Signals S_M, sodass das Ansteuersignal S_CTRL in der Sendstufe TS ignoriert wird und der Schallwandler SC zum Aussenden von Wellenzügen nicht weiter angesteuert wird. Wird mittels der Phasensynchronisationsschleife PLL innerhalb des sehr schmalen durch den spannungsgesteuerten Oszillator VCO vorgegebenen Frequenzbereichs die mittels des Schallwandlers SC empfangenen Signale U2 als Echosignale des zuvor versendeten Wellenzuges detektiert, wird mittels des Lock-Signals S_L die Detektion der Echosignale gekennzeichnet.The transmission stage TS comprises a first switching element T1 and a second switching element T2. In the transmission mode, the first switching element T1 is driven by means of the input side applied control signal S_CTRL and driven by means of this via the first resistor R1 of the transformer L1, L2 and thus the sound transducer SC. In addition to the drive signal S_CTRL, the mute signal S_M, which actuates the second switching element T2 as a function of the transmitting or receiving operation, is also present on the input side. The second switching element T2 is associated with the first switching element T1 such that in the transmission mode, the first switching element T1 is activated by means of the mute signal S_M, so that the sound transducer SC is controlled depending on the drive signal S_CTRL. In the receive mode, the second switching element T2 deactivates the first switching element T1 by means of the mute signal S_M, so that the drive signal S_CTRL is ignored in the transmission stage TS and the sound transducer SC is not further controlled to transmit wave trains. If, by means of the phase-locked loop PLL within the very narrow frequency range predetermined by the voltage-controlled oscillator VCO, the signals U2 received by the transducer SC are detected as echo signals of the previously transmitted wave train, the detection of the echo signals is marked by means of the lock signal S_L.

Die Schaltelemente T1, T2 und T3 können neben anderen Ausbildungen beispielsweise als Bipolartransistoren oder als Feldeffekttransistoren ausgebildet sein.The switching elements T1, T2 and T3 may be formed, among other embodiments, for example, as a bipolar transistors or as field effect transistors.

Die Vorrichtung zum Betreiben des Schallwandlers SC kann beispielsweise durch eine Steuereinheit CTRL angesteuert werden. Die Steuereinheit CTRL kann bevorzugt als Mikrocontroller ausgebildet sein, der ein vorgegebenes Programm abarbeitet. Mittels der Abarbeitung des Programm wird beispielsweise während eines Einparkens des Kraftfahrzeugs der Sende- oder Empfangsbetrieb vorgegeben und somit das Schaltsignal S_S und das Mute-Signal S_M. Des Weiteren ist die Steuereinheit CTRL dazu ausgebildet, die Laufzeit des ausgesendeten Ultraschallwellenzuges bis zum Empfang, gekennzeichnet durch das Lock-Signal S_L, geeignet zu erfassen, um daraus die Entfernung zum Objekt zu ermitteln. Darüber hinaus kann der Steuereinheit CTRL neben dem Lock-Signal S_L auch eingangsseitig ein Empfangssignal S_A zugeordnet sein, um die mittels des Schallwandlers SC empfangenen Signale und somit deren Amplitude direkt abzugreifen, um beispielsweise Fernechoeffekte zu detektieren.The device for operating the sound transducer SC can be controlled, for example, by a control unit CTRL. The control unit CTRL can preferably be designed as a microcontroller, which executes a predetermined program. By means of the processing of the program, the transmission or reception mode is specified, for example, during parking of the motor vehicle, and thus the switching signal S_S and the mute signal S_M. Furthermore, the control unit CTRL is designed to detect the transit time of the transmitted ultrasound wave train until receipt, characterized by the lock signal S_L, in order to determine therefrom the distance to the object. In addition, the control unit CTRL in addition to the lock signal S_L on the input side a received signal S_A be assigned to directly tap the signals received by the transducer SC and thus their amplitude, for example, to detect distant echo effects.

In diesem Zusammenhang sei kurz auf den Fernechoeffekt hingewiesen. Während einer Entfernungsmessung tritt der Fernechoeffekt dann auf, wenn ein erster ausgesendeter Wellenzug den vorgegebenen maximalen Entfernungsmessbereich, so z. B. 4 m, überschreitet und an einem Objekt, so z. B. 5 m von der Entfernungsmesseinrichtung entfernt, mit einer sehr gut reflektierenden Oberfläche, so z. B. eine Glasoberfläche, reflektiert wird. Innerhalb einer Empfangsphase kann die Laufzeit des ersten Wellenzuges nicht detektiert werden, weil die Empfangsdauer auf den maximalen Entfernungsmessbereich vorgegeben ist. Nach der Empfangsphase wird in der Sendephase ein zweiter Wellenzug ausgesendet. Aufgrund der sehr gut reflektierenden Oberfläche des Objekts, würde der erste reflektierte Wellenzug noch eine entsprechend hohe Amplitude aufweisen, so dass der erste Wellenzug in einer sich anschließenden zweiten Empfangsphase empfangen wird. Die Laufzeit des ersten Wellenzuges würde der Laufzeit der Aussendung des zweiten Wellenzuges bis zum Empfang des ersten reflektierten Wellenzuges entsprechen, die anhand der Beispielzahlen einer Entfernung von 1 m entsprechen würde, obwohl das Objekt tatsächlich in einer Entfernung von 5 m vom Entfernungsmesseinrichtung entfernt ist. Unter zur Hilfenahme der Ermittlung der Amplitude der mittels des Schallwandlers SC empfangenen Signale kann mit ausreichender Wahrscheinlichkeit der Fernechoeffekt identifiziert werden.In this context, it is briefly pointed to the far-end echo effect. During a distance measurement, the far-end echo effect occurs when a first transmitted wave train exceeds the predetermined maximum distance measurement range, such as, for example, B. 4 m, exceeds and on an object, such. B. 5 m away from the distance measuring device, with a very good reflective surface, such. B. a glass surface is reflected. Within a reception phase, the duration of the first wave train can not be detected because the reception time is set to the maximum distance measuring range. After the reception phase, a second wave train is transmitted in the transmission phase. Due to the very highly reflective surface of the object, the first reflected wave train would still have a correspondingly high amplitude, so that the first wave train is received in a subsequent second receiving phase. The duration of the first wave train would correspond to the duration of the transmission of the second wave train to the reception of the first reflected wave train, which would correspond to a distance of 1 m on the basis of the example numbers, although the object is actually located at a distance of 5 m from the distance measuring device. In order to determine the amplitude of the signals received by the sound transducer SC, the far-end echo effect can be identified with sufficient probability.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

CTRLCTRL
Steuereinheitcontrol unit
S_SS_S
Schaltsignalswitching signal
S_LS_L
Lock-SignalLock signal
S_MS_M
Mute-SignalMute signal
S_AS_A
Empfangssignalreceive signal
S_CTRLS_CTRL
Ansteuersignalcontrol signal
S_VCOS_VCO
Steuersignalcontrol signal
TSTS
Sendestufetransmitting stage
T1T1
erstes Schaltelementfirst switching element
T2T2
zweites Schaltelementsecond switching element
T3T3
drittes Schaltelementthird switching element
PLLPLL
PhasensynchronisationsschleifePhase lock loop
R1R1
erster Widerstandfirst resistance
R2R2
zweiter Widerstandsecond resistance
L2L2
SpuleKitchen sink
SCSC
Schallwandlertransducer
U1U1
SchwingfrequenzsignalOscillation frequency signal
U2U2
empfangene Signalereceived signals
AP1AP1
erster Abgriffspunktfirst tap point
AP2AP2
zweiter Abgriffspunktsecond tapping point
GNDGND
Bezugspotentialreference potential
VCOVCO
Spannungsgesteuerter OszillatorVoltage controlled oscillator
PCPC
Phasenkomparatorphase
AMPAMP
Verstärkerbauelementamp device
C1C1
Koppelkondensatorcoupling capacitor
C2C2
weiterer Koppelkondensatoranother coupling capacitor

Claims (8)

Vorrichtung zum Betreiben eines Schallwandlers (SC), die eine Phasensynchronisationsschleife (PLL) umfasst und dazu ausgebildet ist, – in einem Sendebetrieb des Schallwandlers (SC) den Schallwandler (SC) mittels der Phasensynchronisationsschleife (PLL) anzusteuern und zwar derart, dass der Schallwandler (SC) mit seiner Resonanzfrequenz betrieben wird und – in einem Empfangsbetrieb mittels des Schallwandlers (SC) empfangene Signale mittels der Phasensynchronisationsschleife (PLL) als Echosignale (U2) zu detektieren und zwar derart, dass nur Signale mit Frequenzen in einem vorgegebenen Bereich um die Resonanzfrequenz des Schallwandlers (SC) als Echosignale (U2) detektiert werden.Device for operating a sound transducer (SC), which comprises a phase-locked loop (PLL) and is designed to - In a transmission mode of the sound transducer (SC) to control the sound transducer (SC) by means of the phase-locked loop (PLL) in such a way that the sound transducer (SC) is operated at its resonance frequency and To detect signals received in a reception mode by means of the sound transducer (SC) by means of the phase synchronization loop (PLL) as echo signals (U2) in such a way that only signals with frequencies in a predetermined range around the resonance frequency of the sound transducer (SC) as echo signals (U2 ) are detected. Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend eine Spule (L2), die dem Schallwandler (SC) zugeordnet ist und mit diesem einen Schwingkreis bildet.Device according to Claim 1, comprising a coil (L2) associated with the sound transducer (SC) and forming with it a resonant circuit. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Spule (L2) als Transformator mit einer Primärwicklung (L1) und einer Sekundärwicklung (L2) ausgebildet ist und die Sekundärwicklung (L2) mit dem Schallwandler (SC) einen Schwingkreis bildet.Device according to Claim 2, in which the coil (L2) is designed as a transformer with a primary winding (L1) and a secondary winding (L2) and the secondary winding (L2) forms a resonant circuit with the sound transducer (SC). Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend ein Schaltelement (T3), das mittels einem vom Sende- und Empfangsbetrieb abhängigen Schaltsignal (S_S) einem Eingang der Phasensynchronisationsschleife (PLL) ein Schwingfrequenzsignal (U1), das eine gerade gültige Schwingfrequenz des Schallwandlers (SC) repräsentiert, zuordnet oder mittels des Schallwandlers (SC) empfangene Signale zuordnet.Device according to Claim 1, comprising a switching element (T3) which, by means of a switching signal (S_S) dependent on the transmitting and receiving operation, supplies an input of the phase synchronization loop (PLL) with an oscillation frequency signal (U1) representing a currently valid oscillation frequency of the sound transducer (SC), assigns or assigns signals received by means of the sound transducer (SC). Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Phasensynchronisationsschleife (PLL) dazu ausgebildet ist, im Sendebetrieb mittels des eingangsseitig anliegenden Schwingfrequenzsignals (U1) ein Ansteuersignal (S_CTRL) zu ermitteln, mittels dessen der Schallwandler (SC) angesteuert wird und im Empfangsbetrieb mittels des Schallwandlers (SC) empfangene Signale als Echosignale (U2) zu detektieren und zwar derart, dass bei einer Detektion von Echosignalen (U2) diese durch ein Lock-Signal (S_L), das repräsentativ ist für einen eingeschwungenen Zustand der Phasensynchronisationsschleife (PLL) gekennzeichnet werden.Device according to Claim 4, in which the phase-locked loop (PLL) is designed to detect a drive signal (S_CTRL) in the transmission mode by means of the input oscillation frequency signal (U1), by means of which the sound transducer (SC) is controlled and in the reception mode by means of the sound transducer ( SC) to detect signals received as echo signals (U2) in such a way that upon detection of echo signals (U2) this is characterized by a lock signal (S_L), which is representative of a steady state of the phase locked loop (PLL). Vorrichtung nach Anspruch 5, umfassend eine Sendestufe (TS), die ein erstes (T1) und ein zweites Schaltelement (T2) umfasst, wobei die Sendestufe (TS) dazu ausgebildet ist, im Sendebetrieb abhängig von dem eingangsseitig anliegenden Ansteuersignal (S_CTRL) das erste Schaltelement (T1) anzusteuern und mittels diesem den Schallwandler (SC) anzusteuern, und im Empfangsbetrieb abhängig von einem eingangsseitig anliegenden vorgegebenen Mute-Signal (S_M) das zweite Schaltelement (T2) anzusteuern und mittels diesem die Ansteuerung des Schallwandlers (SC) zu deaktivieren.Device according to Claim 5, comprising a transmission stage (TS) which comprises a first (T1) and a second switching element (T2), wherein the transmission stage (TS) is designed to transmit the first one in the transmit mode as a function of the drive signal (S_CTRL) applied on the input side Control switching element (T1) and to control by means of this the sound transducer (SC), and to control the second switching element (T2) in the receive mode depending on an input side given predetermined mute signal (S_M) and to deactivate by this means the control of the sound transducer (SC). Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, umfassend einen Koppelkondensator (C1), der dazu ausgebildet ist, Gleichspannungsanteile aus dem Schwingfrequenzsignal (U1) herauszufiltern.Apparatus according to claim 4 or 5, comprising a coupling capacitor (C1) which is adapted to filter out DC components from the oscillation frequency signal (U1). Vorrichtung nach Anspruch 1, 4 oder 5, umfassend ein Verstärkerbauelement (AMP), das dazu ausgebildet ist, die mittels des Transformators (L1, L2) transformierten empfangenen Signale auf einen von der Phasensynchronisationsschleife (PLL) benötigten Spannungspegel anzupassen.Apparatus according to claim 1, 4 or 5, comprising an amplifier component (AMP) adapted to adapt the received signals transformed by the transformer (L1, L2) to a voltage level required by the phase-locked loop (PLL).
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